张 健 丁晓欣 朱 佳 高静思
(1吉林建筑大学经济与管理学院 吉林长春 130118 2深圳职业技术学院城市水良性循环利用工程技术开发中心 广东深圳 518055)
气候变化导致的水资源问题日益严重,如缺水,与水有关的灾害,水污染和水生态破坏等。随着我国经济的飞速发展、工业化进程的加快,水环境污染问题日益突出,已经成为制约我国可持续发展的重要因素。我国江河湖泊普遍遭受污染,大部分的湖泊出现不同程度的富营养化,水系污染明显。据《中国水资源公报》数据显示,2017年,我国劣Ⅴ类水质河长占总评价河长的8.7%,相比2016年下降1.5个百分点;劣Ⅴ类湖泊占评价湖泊总数的19.5%,相比2016年上升1.7个百分点[1]。可见,我国水污染状况形势严峻,加大水环境整治刻不容缓。但我国缺乏完善的水污染治理体系,法律法规制度尚未健全,治理力度仍显不足。本文研究了首尔水污染治理策略,以期为中国水环境整治提供借鉴。
首尔地处东经 126°58',北纬 37°33',位于韩半岛西部的中心,以汉江为界分为南北两部分。现共有25个区和423个行政洞,约1050万人口,面积为605.77平方千米,占整个国土面积的0.28%(南韩面积的0.61%)。南北长约30.3千米,东西长约36.78千米。首尔属温带季风气候,四季分明,每个季节都拥有各自不同的面貌及文化特性。年平均气温11.8℃左右,多年(1885-2014)平均降雨量为1507mm。
首尔具有山丘、平地和山区的特点,很难有效地控制水压。市内具有中浪川、弘济川、清溪川、汉江、炭川、良才川等6条主要河流。首尔为彰显人水和谐的生态理念,非常重视河流的生态修复与治理。清溪川修复工程的顺利完成,实现了人民亲水近水的美好愿望以及自然水生态与城市的完美融合。
20世纪60年代到70年代,随着首尔城市化和工业化进程的加快,水污染问题日趋严重。水资源短缺、水质恶化已成为限制首尔经济发展的一大因素。政府部门根据水污染的严重程度,分别制定了水污染治理的相关法律。1960-1979年间,针对水环境污染防治问题,设定水资源开发计划,颁布水资源保护法令,在1965年编制了《水资源总体开发10年计划》,1978年制定《自然环境保护法令》。在1980-1990年间,为进一步应对水环境问题,加强对水资源的规划利用,在1980年颁布了《水资源长期总体开发计划》,1990年年颁布了《水资源长期总体计划》。韩国政府十分注重对水资源的长期开发利用,分别在1996年及2000年又颁布了《水资源长期总体计划》。科学系统的水污染治理思路是成功治水的重要保证,以实现对水资源的长期规划利用。
水资源管理部门间的协同统筹是水环境治理成功的关键要素。在韩国,由水管理政策协调机构、水行政主体和地方政府协同治理水资源。其中,水管理政策协调机构负责从宏观上对水管理政策进行调控;产业资源部、交通建设部、农林部、环境部、行政自治部五个部门共同组成水行政主体主管部门;而水管理政策主要有地方各级政府来执行。
水资源公社(Kwater)是韩国为管理水资源而设立的国有公益事业型企业,致力于水环境的保护,为人类提供宜居的自然环境。坚持可持续发展的绿色理念,以改善水环境,提高国民生活水平为目标,负责防洪、水污染防治、水资源的开发和管理、供水服务,缓解气候变化所带来的一系列水环境问题。
20世纪60年代以后,随着城市化及工业化进程的加快,首尔的人口和面积迅速增加,人口从1960年的245万增加到1979年的811万,随之带来了需水量及污水排放量的增加,造成水环境污染、交通堵塞、垃圾成堆等一系列严重问题[2]。首尔市的地表不透水率已从1962年的7.8%增加到2010年的47.7%,与之对应的是,降雨量通过地表排出的比例从1962年的10.6%增加到2010年的51.9%。自然水循环能力的大幅度减弱,使得地表水的排放对人工排水系统产生了巨大的压力。因此,首尔市政府为解决城市垃圾成堆对水环境的污染问题,提出建设首都圈填埋场;为了实现城市水循环提高地表渗透性,实施屋顶绿化补贴政策、安装雨水滞留设施、种植雨水净化植物、改造车道路面等措施,以增加地表自身的蓄水、储水能力,打造“让水可以呼吸的绿色城市”。
20世纪90年代以后,随着国民生活水平的提高以及经济的快速增长,首尔开始重视自然水生态与城市的融合,追求低碳绿色的城市发展模式。为建设人水相亲、人与自然和谐相处的生态城市,2003-2005年,首尔进行了清溪川修复工程,实现了人民亲水近水的美好愿望,以及生态、文化、环境、历史体验等方面的有机结合。
2014年,炭川、西南、兰芝、中浪4个水再生中心向汉江排放的污水量日均达439万吨,而污水即使在冬季也会保持11℃左右潜在热能,为实现废弃物的能源化及低碳绿色的城市发展模式,对污水的有效利用是极其必要的,首尔市政府提出用污水生产供暖用水的工程,即污水换热供暖工程。既实现了对污水的有效回收利用,又节约了资源,符合建设低碳绿色城市的发展理念。
3.2.1 首都圈填埋场
生活垃圾及工业废料的不当处理会对水体环境造成严重的污染。垃圾直接倾倒于水体造成水体污染,危害水生生物的生存,使排洪和灌溉能力降低,垃圾的露天堆放和简单填埋,则会产生含有害物质的渗滤液,对地表水及地下水造成严重污染。韩国在对垃圾处理和管理问题上,拥有先进的处理技术和丰富的管理经验。以绿色理念为指导,严格按照科学的程序和先进的技术,在垃圾进场前进行垃圾分类收集、垃圾运输检查、垃圾消毒填埋、垃圾及时除臭、焚烧甲烷气体以及渗滤液处理等工序,以实现对垃圾的卫生填埋和安全填埋,防止对水体环境造成污染。
韩国首都圈垃圾填埋场是垃圾填埋处理行业最成功的案例之一,于1989年开始填埋,1992年正式投入运营。它承担着韩国2400万人口生活和工业垃圾的填埋任务,占地面积约1540万m2,垃圾处理能力为22800万吨,日处理能力为1.8万吨[3]。截至目前,现填埋率已达到55%,按照规划,其余填埋场可填埋至2044年以后。首尔圈填埋场现状如图1所示。
通过垃圾填埋场的建设,韩国在实现垃圾能源化的同时,最大程度地降低垃圾对水体的污染,维护了水体环境,实现环境与人文的和谐发展。
3.2.2 污水换热供暖工程
韩国环境部发布“2017年污水统计”数据,其中整个下水道长度为1490030km,可绕地球四圈半,年污水处理量达70.17亿吨,为提高污水回收利用率,充分发挥污水价值,首尔市启动了污水换热供暖工程[4]。
污水换热工程是指污水的年水温差变化小,冬季也维持平均11℃左右,利用热泵(通过制冷剂的蒸发热或冷凝热,将热量从低温热源传递到高温热源的装置)将污水潜在的热能置换并提高温度,从而生产供暖用水的工程。首尔市通过提取与利用炭川水再生中心向汉江排放的污水热能,安装完成了每年可为2万住户供暖的“炭川污水换热设施”,是韩国最大规模,也是首尔首次启动的污水换热供暖设施。污水换热地区供暖流程如下图2所示。
图2 污水换热地区供暖图
对污水进行有效利用是极其必要的,首尔市通过开展污水换热供暖工程,大大提高了污水利用率,减少污水对水环境的污染。另外,首尔市还将计划以炭川为起点,逐步对西南、兰芝、中浪地区的水再生中心开展热能转换工作,通过对排放废水的有效开发及利用,加快实现河流生态化建设。
3.2.3 建设水循环系统
首尔市多年平均降雨量达1507mm,而首尔市的地表不透水率已从1962年的7.8%增加到2010年47.7%,仅靠传统排水设施已无法满足城市排水要求,为促进雨水循环利用,将首尔打造成“让水可以呼吸的绿色城市”,首尔市政府采取了以下措施:
(1)政府机关为先导,改善地表透水状况。进行人行道透水性铺装,使雨水自然渗透;因车道需承受机动车的重量,进行水泥公路铺装,并在邻车道旁建设渗水性雨水槽,使雨水易于渗入土壤;在人行道和车道中间的街边绿地,则把路肩石隔离物移除,以增加雨水流入,并进行凹形绿地设计,提升雨水渗透能力;此外,在地下增设渗透、滞留设施,使得雨水在排入下水道之前最大程度汇聚起来。
(2)打造雨水景观,建设滞留设施。实现公园及绿地人工设施最小化,最大限度地利用自然绿地的雨水管理设施;通过引入凹形、阶梯型地形,实现利用地形的自然渗透;在公园和绿地雨水景观中,安装雨水滞留设施,种植芦苇、香蒲等净化植物,实现雨水收集和净化;公园各处的水渠,则使用草皮、砾石等自然形态的渗透型物质引导雨水流向,并在每隔一定距离布置渗透箱来扩大雨水的土壤渗透。
(3)绿化建筑物楼顶,缓解城市热岛效应。在公共住宅和建筑物楼顶设置绿化及雨水蓄留池,扩大雨水管理的滞留能力;对于民用建筑物,通过绿化楼顶面积的60%,延迟雨水的排出,缓解城市热岛效应;另外,将楼顶绿化以外的收集水引入到蓄留池中,将雨水作为景观灌溉用水利用,最大程度地使多余的雨水渗入地下。
作为一个经济快速发展,人口密度极高的城市,首尔一度面临着严重的河流污染问题。但是,首尔市通过各方共同努力,在污染源控制、废弃物资源利用、水循环体系构建、生态河流修复等方面取得显著成效,许多经验都可以为我国水污染治理提供借鉴:
(1)构建城市水循环体系。随着城市化、工业化的进程,首尔市绿地面积大幅度减少,亲水空间急速降低,增加了洪水发生的概率,首尔市政府提出要通过雨水管理措施来改善地表的渗透性及恢复城市的水循环系统。为此,首尔市政府提出了四方面解决措施:一是人行道透水性铺装、邻车道设置渗水性雨水槽、移除街边绿化带的路肩石;二是在公园、绿地建造雨水景观,建设滞留设施,种植净化植物;三是通过公共住宅、建筑物楼顶绿化,缓解城市热岛现象。
(2)加强现代化管理手段。首尔水利工程在管理手段和管理方法上更加科学与经济,充分利用了现代化智能与网络技术,大大减少了人力、物力、财力方面的投资。实时监测辖区内的河流湖泊的水质水量信息,对企业、工厂的排污口进行排水监测,以便及时发现问题并解决,保证污废水达标排放。
(3)注重污水处理中水回用。首尔通过提供稳定且廉价的中水供应,提高废水回收利用率,减少对现有水资源的依赖,消除了区域水资源短缺的问题。污水经处理后,用于农业灌溉及河道生态补水等方面,既确保了供水不足地区的供水又恢复了城市河流生态系统。
(4)注重河流生态修复与治理。首尔在水生态修复和中小河流治理中,把河道治理与周边的自然环境、人文氛围、城市布局、经济发展等方面有机结合,完成河流治理目标,彰显人水和谐的治理理念。在水体修复过程中,充分利用河流的自我修复能力,发挥水利工程的基本功能,让和六治理与周边环境和谐共处。
(5)加大公众宣传,全民参与治水。首尔市每建一个工程,就建立与之相关的水知识普及教育设施,充分利用现代化手段,采用声、光、电、模型、图片等多种形式,建立博物馆、展览馆、演示屏等免费向民众开放,使公民、尤其是儿童从小就培养节水、爱水意识,使成年人更加懂得治水的艰难和节约用水、保护水质的重要性和必要性,形成全民爱水、节水、护水的良好氛围。
水污染治理是我国现阶段面临的重大难题,完善科学系统的管理及规划体系,是河流治理的重大前提。首尔市河流治理重视自然水生态与城市的融合,坚持人与自然和谐相处可持续的发展理念,建立长远的规划体系,分步实施,稳步推进,打造了人水和谐的生态河流。