城市重要水系水环境治理提升探究

任春燕 REN Chun-yan；王小伟 WANG Xiao-wei；牛鸿霞 NIU Hong-xia

（张家口市清水河河务管理处，张家口075000）

0 引言

生态环境污染日渐加剧，特别是城市水系水环境污染，国家对积极解决该困境提出多个政策和文件，要求各省会城市处于当下建成河道需在2020年前完成黑臭河道治理工作。各城市为全面落实国家政策方针，将该项工作提升高度，采取一系列举措投入大量资源给予支持，构建完善的长效机制，部分区域内增设相应的专项管理人员。由于当下城市水系水环境治理，时间紧、任务重，技术措施缺少完善性、长远性，即便当下获取相应的成果，但仍存在部分技术重难点有待攻克，需积极掌握目前水系水环境治理的卡点，有针对性采取相应的解决措施，进一步优化改善水环境推动生态平衡，提升人居环境。

1 城市重要水系水环境治理的重要价值

水污染问题成为影响国民经济发展的关键因素，成为当下各大城市政府关注的焦点，我国水问题最为核心凸显于水资源匮乏、水污染和洪涝灾害频发，其中重要水系水环境污染产生的灾害影响大、时间周期长，但其危害显现在一定时间才能暴露，易对其失去警觉。积极做好城市水系水环境治理工作，促使重点流域集中式饮用水水源得以良好的保护，跨省界断面水环境质量可显著提升，重点工业企业做好稳定达标排放，水污染物排放量有效控制，流域水环境监管及水污染预警和应急处理能力显著增强。水污染治理成为全面保证国家水环境安全的必要条件，水作为一类基础性资源，在国民经济发展和和谐社会构建中发挥关键性作用。重要水系水环境污染治理，作为污染减排目标实现强有力的举措，污染减排更是优化改善环境质量的本质措施，更是转变经济发展方式核心手段。充分贯彻和落实城市重要水系水环境污染治理工作，可积极加大各流域水污染减排统计、监督和考核工作，促使各环节任务目标达成，实现水质显著提升[1]。

2 城市重要水系水环境治理重难点分析

城市重要水系水环境污染严重影响我国生态环境可持续发展，结合当下实际调研数据分析，截止2018年年底，按照全国城市黑臭水体整治监督平台显示，全国范围内已经认定城市黑臭水数量高达2100条，其中已经完成治理为1745，处于治理过程中为264个，制定相关治理方案包含91个。但是当下已经完成治理的重要水系水环境难以获取长周期维持，仍存在再次恶化风险。整体治理过程中，从初期防洪筑坝、截弯取直至水系自然修复的过程（见图1），各城市对水系治理进入新阶段，但仍存在相应的治理难点，体现在以下几方面：

图1 城市水系水环境治理发展方向

①雨污分流难以实现彻底化，控源任务艰巨。河流制管道处于城市城中村、老居住城区内十分普遍，短周期内难以将其全面拆除，雨季截流大幅度增加，形成水系水环境污染严重，水质质量显著下降。污染较为严重的区域内影响可超过一个月，此类区域内雨污实现分离化难度较大，存在大量雨污河流系统。由于治理范围较大，且难度较大，多个阳台污水、厨房污水等并未进入污水系统内，而是全部排入雨水系统内，促使水体污染较为严重。针对现下建设管网做好调查分析，其自身实际质量结构存在的不足较多，污水管道输送力不足、管道发生堵塞等，促使污水接入雨水系统内。

②箱涵问题多，截污、清淤工作难度大。当下城市水系水环境内涉及大量的箱涵，主要因初期建设用地面积不足，在其上方建设建筑物，若想做好进一步管控工作，打开其难度较大。充分依托实际调查分析，其中多个箱涵产生堵塞，垃圾堆砌较为严重，内部污染源十分复杂，管控难度显著增加。处于旱季可布设相应的闸门将其污水做好收集，雨季便会溢流进入下游水系内，促使其内部水质被污染。

③面源污染控制技术成熟性不足，落实难度较大。当下海绵城市建设成为国家倡导的建设方向，但其仍需一定时间周期，为达成海绵建设区域，地表径流污染易进入雨水系统内部，即便内部布设相应的调蓄池，但整体调蓄措施如何高效化减少地表径流污染，仍是当下难以逾越的鸿沟。河流污水系统建议选取调蓄措施，其后续管护措施的开展仍存在不足，面源污染负荷对整个水系水环境产生的不良影响并未明晰[2]。

④内源污染治理无法实现精准控制，水系淤泥处理成效无法保证。内源污染十分关键，污水进入水系、地表径流污染均属于内源污染关键性因素，其治理过程中仍存在部分瓶颈，清淤方式、控源截污并未具有相应的实施方案。内源清理不干净，亦或清理方式缺乏合理性，会促使水体污染进一步加剧，且恢复至原有状态需耗损较长时间。此外，水系底泥面广量大，当下结合市场调研状况分析，优良处理方式缺位，主要以简易化脱水后运输至空旷区域内堆放，少数资源被利用。

⑤长期积累，水动力问题难以有效解决。随着城市化进行不断加快，已建区域内因原有开发规划缺乏合理性，填埋大量原有水系沟通河道，即便控源截污工作全面贯彻于实处，但难以从本质层面消除水系污染。为满足水利工程调度实际需求，区域内水系水动力不足，以及水环境生态系统不完善，自身修复能力弱化，难以缓解水系水环境污染状况。

3 城市重要水系水环境提升技术路线

截止目标城市重要水系水环境污染治理缺少成熟经验，其内部污染因素较多，若对其现状并未进行深层次的调研、顶层设计和纠偏措施，无法获取较佳的治理成效。为保证从本质实现水系水环境质量提升，需始终遵循因地制宜的治理原则，提出一系列相应的水质量提升措施，达成初期目标，需积极做好以下几方面工作：

3.1 强化雨污分流，实现动态化管控

控源截污作为治理城市重要水系水环境污染的基础保证，雨污分流作为控源截污关键内容，全国范围内各城市均积极开展该项工作，以此从本质实现分流。雨污分流区域内，需将其综合性落于实处，以免污水进入水系内部，且应强调治理措施的有效性；当下缺少一定条件的区域，建议结合其实际状况配置相应的管理措施和应急策略。针对当下已经建设区域内并未做好污水排放房屋，需积极将原有立管方向变更，将其与污水整个系统融合，增设雨水通道。从多个实践经验获取，多个水系治理完成后，整体水系水环境并未获取显著的改观，核心在于对管网掌握不足，治理措施缺乏综合性和有序化。管网普查应优先，方可掌握各区域内实际功能和薄弱区域，消除雨污混合接入现象，方可从源头实现控源截污的目标[3]。

3.2 遵循因地制宜原则，慎重解决箱涵

控源截污作为水系水环境污染治理的前提条件，箱涵问题作为控源截污关键性构成，全国区域内该项工作难度较大，若不打开控源截污工作治理成效难以保证，若打开内部冲突矛盾较多，如时间等。具有一定经济条件的城市，可充分结合城市规划建设打开箱涵，恢复原有水面，进一步优化改善生态环境。缺少良好条件的区域，应结合实际状况处于合理周期内进行间隔，布设相应的维护窗口，为后续管养措施落实奠定基础，涵洞出口部位需增设相应的截污措施，以此保证整个旱季不进入下游河道内，雨季选用旁路处理措施，保证水系水环境治理可靠性。

3.3 借力高光谱遥感技术，动态化监测水环境

高光谱遥感技术凭借自身多方面优势，体现在监测速度快、真实度高等，可将城市内不同污染程度及其不同污染源水环境加以区分，以此动态化监测水环境，为治理技术措施选取更具针对性提供助力。我国地表水依照水域环境功能和保护目标，可将其划分为五种类型，即I类、II类、III类、IV类、V类，不同功能类别分别执行标准数值不一，水域功能类别高标准值与水域功能类别低的标准值，地表水环境质量标准项目标准限值见表1（部分项目）。将高光谱遥感技术高效化用于水系水环境监测中，可充分将多方面物质视为评估指标，进而依托表现的光谱特征存在差异性，可建议选取关键性因素，判定水体污染实际源头。遥感技术在水环境监测中体现在以下几方面：①水体浑浊度分析。水体悬浮微粒进入水体内便会产生散射和反射，一定程度增大水体反射率，浑浊度不同水体自身光谱衰减不尽相同。可充分监测悬沙浓度最佳波段0.65-0.8um，利用蓝光波与绿光波反射率之比，可判定水体实际浑浊程度；②城市污水监测。城市污水含有大量有机物，污染较为严重时呈现为黑色，促使水体反射率显著下降。利用红外传感器，以水体中含有氢氧化合物、酸类等物质明确水污染状况，水体污染可在红外图像上直接显示，可实现城市重要水系水污染源可追溯性；③水体热污染调查。充分结合热效应差异性，积极探测污染排放源，进一步掌握实际污水分布范围、扩散范围等基础信息。

表1 地表水环境质量标准项目标准限值 单位：mg/L

3.4 面源污染需结合海绵城市建设，保证其控制有效性

一方面，针对当下地表径流污染，可充分结合海绵城市建设，进一步做好雨水调蓄工作，雨水管道内部存在的沉积物可充分增加其疏通频次，以及增设排口前污染物截留处理装置，垃圾污染可结合实际状况，布设相应的垃圾汇总收集区域进行解决。另一方面，养殖污染需充分布设相应的装置做好污染物处理，种植产生了污染后应及时变更品种，选取生态缓冲带等技术措施实现。可充分利用科学技术建设深水区绿化水质净化植物浮岛修复工程，种植各类净化水质水生植物达到解决河道黑臭，蚊蝇滋生接力污染防治升级战，既保证水体底质清、水质提升以及各种水生生物群落结构更加稳定，做到造景水面，绿化河道，进一步加强受污水体实现生态化转变的举措落地生根。习近平总书记曾多次明确指出，金山银山不如青山绿水，充分借力各类水生植物恢复作为生物群落内部平衡的关键内容，更是水环境修复的关键性指标，需充分掌握各类水生植物实际功能，始终遵循相应的配置原则，将多元化水生植物用于水环境修复中，以此保证水环境治理成功[4]。

3.5 科学处理水系底泥，解决水动力问题

一方面，对其河道底泥进行综合性分析，采取相应的治理措施，科学谨慎处理底泥污染问题，若其内含有大量金属元素，需及时将其清除干净。若需种植水下森林，可建议存留一定的底泥，为提高种植植物实际存活率做以支撑，需谨慎使用各类化学药剂，以免促使原有生态平衡受到破坏，做好环境评估工作，以免产生二次污染。另一方面，解决水动力问题。结合以往实践经验分析，控源截污和内源污染治理之后，若未从源头有效解决水动力问题，易促使水系水环境污染反复发生。为有效解决该困境，需从城市整体规划层面进行考量，选取有效的措施加以解决，当下全国范围内多个城市已有成功经验，可积极汲取内部经验，按照项目实际状况，解决水动力不足问题[5]。

4 项目实践案例分析

4.1 水环境区域内实际概况分析

张家口清水河河道总长度为109km，其流域面积为2380m2，水体深度范围为1.5-2.8m之间，河道内水体由于建造的是混凝土河床这些硬质铺装虽然起到了蓄水及隔离污水汇入以及防止下渗的作用，但河床自然呼吸及河流生物多样性的生存环境发生变化，导致水体水质在每年的枯水季发生富养，造成水质情况明显恶劣，在日照时间长水体温度极速升高，大量的水生植物生长迅猛，短短几天水生植物冒出水面，造成水面透气性降低，水体富养值升高所产生的污染较为严重，大量的水生动物突然缺氧发生翻塘现象，水质明显混浊，透明度较低，生态系统短暂失衡。通过取该河道的样本进行检测，其水质中COD、TP、NH3-N浓度分别为225.4mg/L、10.6mg/L、1.0mg/L，其实际浓度与正常标准相较，水体超标。为积极改善水系统生态环境，降低水体中污染物浓度，需结合当下实际水环境污染现状，提出相应的优化治理技术路线，以此保证水系水环境治理成效。

4.2 河道水环境治理

结合该河道实际污染状况，需充分采取多元化举措进行治理，保证河道水环境治理更具针对性、有效性。首先，巡查人员排除库区内有无污水汇入，清水河改造工程于2004年-2009年建成投入使用后外源排污口已全部封堵，雨污分流工程初见明效，但由于该河道长周期运行加之上游未建成大型蓄水工程，河道坡度落差大，大量泥沙顺流而下，库区密集，及时清淤工程难度较大，内部淤泥汇集较为严重，应积极布设相应的生物酶，以此提升其内部转化淤泥实际效应，做好内源控制。其次，河道内放置相应的水生植物浮岛，以此优化改善水环境，提升生态系统功能，处于河道上游布设净化基础设施，将处理后水体污染物浓度降低。其中COD其浓度下降至30.8mg/L，颜色呈现为浅绿色；NH3-N浓度下降至7.8mg/L；TP浓度下降至0.2mg/L。最后，积极应用遥感技术对河道环境做好动态化监测，在清水河监控中心的调度室，各泵站实景视频监控技术得到充分利用，监管库区内不断有动态化的监测数据、图像采集，高效运作。以此为张家口建设首都“两区”筑牢生态屏障，努力保水源、阻风沙、输清风。为张家口高质量推进生态建设努力厚植生态优势，统筹山水林湖草沙一体化保护和依法治理水污染，大力实施碧水蓝天增绿宏伟蓝图！立足生态修复及水环境提升，为今后的张家口“两区”建设奠定良好的基础。

5 结束语

城市重要水系水环境污染因素十分复杂，其作为一项综合性、系统性工作，若对其内部未充分做到各方面因素考量，是难以获取较佳的治理成效。应结合城市水系水环境治理现状，明晰治理内存在的重难点，结合水域实际状况，有针对性采取相应的治理措施，从源头解决水系水环境污染状况，投入资金及技术力度加强改善水面污染问题积极寻求更新更优质的改良方案来实施，以此保证水环境生态平衡，为今后治理提升举措总结积累经验。