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【摘要】目前国内城市硬质化河道占很大比例，普遍存在富营养化现象，生态功能基本丧失，水体自净能力弱，水环境治理难度大。本文在对城市水环境特征进行分析总结后，提出了系统性综合治理、生态治理为主、结合海绵城市建设理念、建管养并重的治理思路，并结合工程案例介绍了相关措施方案，对最终治理效果进行了评估。本文提出的治理思路和相关的工程实践对城市河道提升和改善水质具有一定的参考意义。
【关键词】水环境;劣Ⅴ类水体;生态治理;海绵城市
随着城市化进程的加快，全国范围内相当比例水体的水环境遭到不同程度的破坏。根据相关统计，2016年我国达不到饮用水源标准的Ⅳ类、Ⅴ类及劣Ⅴ类水体在河流、湖泊(水库)、省界水体及地表水中的占比分别高达28.8%、33.9%、32.9%及32.3%。在经济发达的长江中下游地区，中小河流富营养化现象严重，水葫芦、浮萍等水生植物疯长形成河面绿毯，更严重的，形成黑臭水体，水域环境极差。水环境的好坏与区域污染负荷密切相关，一旦污染负荷超过水体的自净能力，水质恶化将不可避免，水生态系统也将面临崩溃的风险。2015年4月，国务院印发《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)，要求到2020年全国水环境质量得到阶段性改善，长三角区域力争消除丧失使用功能的水体;到2030年，力争全国水环境质量总体改善，水生态系统功能初步恢复。各省市也相继制定了工作目标，例如:上海市制定了《上海市2018—2020年环境保护和建设三年行动计划》，要求到2020年地表水环境治理明显改善，重要水功能区水质达标率达到78%，国考断面水质全面消除劣Ⅴ类，市考断面水质95%以上达到或优于地表水Ⅴ类水。
1城市河道水环境特征
对于城市化地区，由于人口密度大、工业发达，污染种类和污染负荷一般都超过农村地区，因此城市地区的水环境治理难度更大、更复杂。在城市化进程中，自然河道应有的形态逐渐消失，河道水环境也随之发生了重大变化，主要有如下几点特征:a.河道护岸普遍硬质化，滨河缓冲带缺失。城市建设中，大量河道被填埋和侵占，水面率大大下降。而为了满足城市防洪、除涝、航运等功能性需求，河道被硬质化建设，大量建筑、道路紧邻河道修建，滨河岸带被大大压缩，甚至消失，无法发挥缓冲带功能，大量面源污染直接入河。b.河道水体非自然流动，水动力分布不均衡。出于防汛、排涝的需要，城市河道被分割成多个片区、圩区，通过外围控制口门进行引排水。由于排水路线的差异，导致河道水动力分布不平衡，在水动力较差区域，水体长时间得不到交换，水质恶化。c.水生态系统不健康，河道自净能力弱。由于城市河道硬质化，加上水深过大，水体浑浊，导致河道水生态系统处于不健康的状态，高等水生植物难以成活，生物多样性差，河道自净能力弱，一旦温度升高，藻类随之暴发，河道发绿甚至黑臭。d.河道污染负荷重，雨水管网中有大量污染物入河。在河道治理中，大量直排河道的污水口被封堵，但是城市河道周边情况比较复杂，特别在老城区，隐蔽的排污口或者污水错接进入河道的情况屡见不鲜，污染负荷大大高于河道自净能力。根据武汉理工大学姜应和教授对武汉市部分区域入河污染物的研究成果，在污水直排被控制的情况下，入河污染物(以COD计算)中:污水管道错接占比最大，达到38%;冲扫马路造成的污染占比约为18%;初期雨水污染占比约为10%;其他则包括阳台洗衣机排水、大气降尘等。
2城市河道水环境治理思路
消除河道黑臭是城市河道水环境治理的第一步，防止河道返黑、返臭，消除劣Ⅴ类水体以及进一步提升和稳定水质，都是急需解决的难题。传统水利工程的对象是混凝土、砖石等“非生命体”，而水环境治理面对的是水生植物、鱼类、微生物等“生命体”，治理思路必有很大的不同。
2.1系统性综合治理
生态文明建设需有系统思维，水生态文明属于生态文明的一部分，解决水的问题也需坚持系统思维，主要体现在3个方面:a.河道水系是连通和流动的，水环境治理应体现流域治理、区域治理理念。现阶段水环境治理亟须顶层规划设计，重视对治理区域的合理划分，打破人为分割、各自为战的现状。河道分割治理造成的后果之一就是不少环保企业为了达到治理效果，对河道进行各种隔断，既对防汛安全造成威胁，又无法做到标本兼治。b.水环境治理需要各部门的协调动作，要充分发挥河长制的作用。河道中的水环境治理技术难以应对高负荷、短历时污染负荷冲击问题，没有水岸联动的系统性综合治理方案，水环境治理很难成功。c.水环境治理需要综合性的治理措施，从内外源污染控制到水生态系统构建，需要多种技术的综合运用，应客观评价每种技术的作用和局限性，过分强调某种“神奇”技术的作用，会造成误导。
2.2生态治理为主
在控源截污的前提下，水环境治理应以增强河湖水体自净能力为根本目的。在河湖治理的初期，可利用人工措施进行强力干预，但是要长期维持水环境的健康稳定，减轻后期运行管理负担，就必须以生态治理为主，构筑长效、低维护的水生态系统，实现水体自然净化的良性循环。需要指出的是，不少前期已经消除黑臭的河道，往往是通过人工复氧降低了氨氮指标，氨氮转化为了硝氮，而并未改变水体富营养化的状态。硝氮很容易被藻类吸收，藻类暴发与水体返黑、返臭的风险依然很大。只有以生态治理为主的措施方案才能够有效降低水体的富营养化水平，形成健康稳定的平衡。在对水环境治理技术进行方案比选时，需要特别重视对后期运行管理成本的计算。例如:人工曝气可以快速提高溶解氧，增强水体净化能力，但如果将其作为一种长期手段，那么就需要认真考量后期的运维费用。而对于某些水处理设备，除了设备本身造价外，还需要详细了解其运行期间可能产生的费用。如果大量城市河道需要依赖人工措施才能维持水质，那么后期运维成本必然巨大，甚至难以为继。因此，坚持以生态治理为主，有助于降低工程投资，减少运维费用，并且与其他手段相比，环境友好且作用持久。
2.3结合海绵城市建设理念
海绵城市建设理念是从源头上对污染物进行控制;河道水环境治理也需要重视对面源污染、初期雨水污染的控制;两者高度契合。治水先治岸，把污染物尽量留在岸上，充分运用海绵城市理念，可起到事半功倍的作用。在传统水工护岸设计中，往往忽视对面源污染的控制，所谓生态护岸只是着眼于挡墙材料的透水透气，却未重视护岸总体系统的生态性。护岸设计时可结合海绵城市建设理念，通过陆域微地形的改造或其他措施，避免初期雨水直排河道，而是将雨水径流导入绿化带，经其自然存蓄、自然净化后再排入河道，可有效减轻对河道水质的影响。对于城市河道存在的雨水泵站排放污染难题，除了对雨污混接进行排查改造外，践行海绵城市建设理念则是从源头上削减污染物，也是最终的解决之道。
2.4建、管、养并重
河道水质的长效维持离不开专业的管养，相比“非生命体”传统水利工程，“生命体”的水环境治理更加需要树立建、管、养并重的理念。河道水环境的管护不同于传统的河道保洁，需要专业的管护队伍根据动植物的生长习性和河道水质的变化，制定专门的管护方案。只有管护队伍专业化的精细管养，才能确保河道的长治久清。
3工程案例介绍
江苏省宿迁市马陵河总长约5.2km，是宿迁市的一条重要排水通道，市政府经过多年的截污纳管、海绵城市建设，将原本黑臭的马陵河打造成了城市新名片。宿迁市对马陵河的治理是典型的系统性综合治理，坚持水岸联动，统筹考虑雨污混流、初期雨水污染问题，通过截污纳管、初期雨水调蓄和海绵城市建设，大大削减了河道的外源污染，为水环境的进一步改善打下了坚实的基础。除中段外，马陵河上、下游段的水质指标基本稳定在地表水Ⅲ类标准。马陵河中段长度1.6km，该段穿过老城区，两岸均为硬质挡墙护岸，属于典型的城市地区硬质化河道。相比上、下游，马陵河中段生态多样性差，水质劣于上、下游，高温季节藻类大量暴发，需要进行有针对性的水环境治理。经过对河道的详细调研，针对该河段的具体特点，坚持以生态治理为主，综合运用了如下3项技术:a.泥水界面重塑技术。清除上层严重污染的淤泥，固化封闭下层底泥，严控底泥营养盐释放。b.梯级生物净化技术。因地制宜利用河道沿线两道钢坝门，通过调控水深和流速，形成梯级生态净化格局。c.生物竞争抑藻技术。利用水生植物抑制藻类生长，改善河道底质，吸收氮磷和增加溶解氧。该项目于2018年10月全部完成，经过一个多月的养护和调试，中段水质已经优于上、下游水质。相比工程实施前，中段河道的氨氮降低了约70%，主要水质指标达到地表水Ⅱ类标准，河道清澈见底。此外，经过对生物多样性的调查，工程实施完成后，治理段植物共计19种，其中高等维管束植物18种，分属于15科18属;藻类1种。相比治理前，沉水植物物种从1种增加至7种，系统生产者种类和数量显著增加，相应系统生产力(生物量)显著提升。沉水、浮水、挺水和湿生植物日趋丰富，生物组分结构更加完善。在底栖动物方面，发现了数量大、密度高的疣吻沙蚕和泥沼螺，大型底栖动物从无到有，表明水生态系统内的物质循环、能量流通和信息传递通道已逐步建立。经过治理，马陵河中段已经由以浮游藻类、底栖藻类为主的“浊水态藻型生态系统”转变为以沉水植物为主的“清水态草型生态系统”，物种丰富度明显增加，自净能力和抗冲击能力大大增强。马陵河中段治理已经取得了初步的效果，本着建、管、养并重的治理思想，该工程制定了有针对性的管护计划，除了定期对水质进行监测外，一年四季的管护各有侧重点:春季时适当降低河道水位，使沉水植物接受更多光照，有利于幼苗的生长;夏季每月对植物修剪一次，去除扩张性植物和死株，挖除过密植株，有利于通风透光，改善植株的生长空间;秋冬季节主要对枯萎植株进行收割和打捞，并注意保留一定长度的根茎，有利于植物安全越冬。此外，把监测和控制食草性鱼类的种群数量也纳入了日常管护工作。项目完工只是水环境治理的第一步，专业管护，久久为功，方能水清岸绿。
4结语
硬质化河道在城市化地区大量存在，其生态功能丧失、自净能力弱的缺点，严重阻碍了河道水环境的改善。马陵河中段在进行水环境治理时，秉承系统性综合治理和生态治理的理念，工程完成后水质得到明显提升，生物多样性大大增加。该项目的实施经验对于城市硬质化河道的水环境治理具有一定的参考意义。
参考文献
［1］马颖卓．上海推动河长制从“有名”迈向“有实”全力打好城市黑臭水体治理攻坚战［J］．中国水利，2018(24):142-145．
［2］何造胜．论海绵城市设计理念在河道水环境综合整治中的应用［J］．水利规划与设计，2016(1)：39-42．
作者:谈祥 王莉 单位:上海汀滢环保科技有限公司
