(上海汀瀅環(huán)?？萍加邢薰?，上海 201707)

隨著城市化進程的加快，全國范圍內(nèi)相當比例水體的水環(huán)境遭到不同程度的破壞。根據(jù)相關統(tǒng)計，2016年我國達不到飲用水源標準的Ⅳ類、Ⅴ類及劣Ⅴ類水體在河流、湖泊(水庫)、省界水體及地表水中的占比分別高達28.8%、33.9%、32.9%及32.3%。在經(jīng)濟發(fā)達的長江中下游地區(qū)，中小河流富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴重，水葫蘆、浮萍等水生植物瘋長形成河面綠毯，更嚴重的，形成黑臭水體，水域環(huán)境極差。水環(huán)境的好壞與區(qū)域污染負荷密切相關，一旦污染負荷超過水體的自凈能力，水質(zhì)惡化將不可避免，水生態(tài)系統(tǒng)也將面臨崩潰的風險。

2015年4月，國務院印發(fā)《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)，要求到2020年全國水環(huán)境質(zhì)量得到階段性改善，長三角區(qū)域力爭消除喪失使用功能的水體；到2030年，力爭全國水環(huán)境質(zhì)量總體改善，水生態(tài)系統(tǒng)功能初步恢復。各省市也相繼制定了工作目標，例如：上海市制定了《上海市2018—2020年環(huán)境保護和建設三年行動計劃》，要求到2020年地表水環(huán)境治理明顯改善，重要水功能區(qū)水質(zhì)達標率達到78%，國考斷面水質(zhì)全面消除劣Ⅴ類，市考斷面水質(zhì)95%以上達到或優(yōu)于地表水Ⅴ類水。

1 城市河道水環(huán)境特征

對于城市化地區(qū)，由于人口密度大、工業(yè)發(fā)達，污染種類和污染負荷一般都超過農(nóng)村地區(qū)，因此城市地區(qū)的水環(huán)境治理難度更大、更復雜。在城市化進程中，自然河道應有的形態(tài)逐漸消失，河道水環(huán)境也隨之發(fā)生了重大變化，主要有如下幾點特征：

a.河道護岸普遍硬質(zhì)化，濱河緩沖帶缺失。城市建設中，大量河道被填埋和侵占，水面率大大下降。而為了滿足城市防洪、除澇、航運等功能性需求，河道被硬質(zhì)化建設，大量建筑、道路緊鄰河道修建，濱河岸帶被大大壓縮，甚至消失，無法發(fā)揮緩沖帶功能，大量面源污染直接入河。

b.河道水體非自然流動，水動力分布不均衡。出于防汛、排澇的需要，城市河道被分割成多個片區(qū)、圩區(qū)，通過外圍控制口門進行引排水。由于排水路線的差異，導致河道水動力分布不平衡，在水動力較差區(qū)域，水體長時間得不到交換，水質(zhì)惡化。

c.水生態(tài)系統(tǒng)不健康，河道自凈能力弱。由于城市河道硬質(zhì)化，加上水深過大，水體渾濁，導致河道水生態(tài)系統(tǒng)處于不健康的狀態(tài)，高等水生植物難以成活，生物多樣性差，河道自凈能力弱，一旦溫度升高，藻類隨之暴發(fā)，河道發(fā)綠甚至黑臭。

d.河道污染負荷重，雨水管網(wǎng)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，但是城市河道周邊情況比較復雜，特別在老城區(qū)，隱蔽的排污口或者污水錯接進入河道的情況屢見不鮮，污染負荷大大高于河道自凈能力。根據(jù)武漢理工大學姜應和教授對武漢市部分區(qū)域入河污染物的研究成果，在污水直排被控制的情況下，入河污染物(以COD計算)中：污水管道錯接占比最大，達到38%；沖掃馬路造成的污染占比約為18%；初期雨水污染占比約為10%；其他則包括陽臺洗衣機排水、大氣降塵等。

2 城市河道水環(huán)境治理思路

消除河道黑臭是城市河道水環(huán)境治理的第一步，防止河道返黑、返臭，消除劣Ⅴ類水體以及進一步提升和穩(wěn)定水質(zhì)，都是急需解決的難題。傳統(tǒng)水利工程的對象是混凝土、磚石等“非生命體”，而水環(huán)境治理面對的是水生植物、魚類、微生物等“生命體”，治理思路必有很大的不同。

2.1 系統(tǒng)性綜合治理

生態(tài)文明建設需有系統(tǒng)思維，水生態(tài)文明屬于生態(tài)文明的一部分，解決水的問題也需堅持系統(tǒng)思維，主要體現(xiàn)在3個方面：

a.河道水系是連通和流動的，水環(huán)境治理應體現(xiàn)流域治理、區(qū)域治理理念?，F(xiàn)階段水環(huán)境治理亟須頂層規(guī)劃設計，重視對治理區(qū)域的合理劃分，打破人為分割、各自為戰(zhàn)的現(xiàn)狀。河道分割治理造成的后果之一就是不少環(huán)保企業(yè)為了達到治理效果，對河道進行各種隔斷，既對防汛安全造成威脅，又無法做到標本兼治。

b.水環(huán)境治理需要各部門的協(xié)調(diào)動作，要充分發(fā)揮河長制的作用。河道中的水環(huán)境治理技術難以應對高負荷、短歷時污染負荷沖擊問題，沒有水岸聯(lián)動的系統(tǒng)性綜合治理方案，水環(huán)境治理很難成功。

c.水環(huán)境治理需要綜合性的治理措施，從內(nèi)外源污染控制到水生態(tài)系統(tǒng)構建，需要多種技術的綜合運用，應客觀評價每種技術的作用和局限性，過分強調(diào)某種“神奇”技術的作用，會造成誤導。

2.2 生態(tài)治理為主

在控源截污的前提下，水環(huán)境治理應以增強河湖水體自凈能力為根本目的。在河湖治理的初期，可利用人工措施進行強力干預，但是要長期維持水環(huán)境的健康穩(wěn)定，減輕后期運行管理負擔，就必須以生態(tài)治理為主，構筑長效、低維護的水生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)水體自然凈化的良性循環(huán)。需要指出的是，不少前期已經(jīng)消除黑臭的河道，往往是通過人工復氧降低了氨氮指標，氨氮轉化為了硝氮，而并未改變水體富營養(yǎng)化的狀態(tài)。硝氮很容易被藻類吸收，藻類暴發(fā)與水體返黑、返臭的風險依然很大。只有以生態(tài)治理為主的措施方案才能夠有效降低水體的富營養(yǎng)化水平，形成健康穩(wěn)定的平衡。

在對水環(huán)境治理技術進行方案比選時，需要特別重視對后期運行管理成本的計算。例如：人工曝氣可以快速提高溶解氧，增強水體凈化能力，但如果將其作為一種長期手段，那么就需要認真考量后期的運維費用。而對于某些水處理設備，除了設備本身造價外，還需要詳細了解其運行期間可能產(chǎn)生的費用。如果大量城市河道需要依賴人工措施才能維持水質(zhì)，那么后期運維成本必然巨大，甚至難以為繼。因此，堅持以生態(tài)治理為主，有助于降低工程投資，減少運維費用，并且與其他手段相比，環(huán)境友好且作用持久。

2.3 結合海綿城市建設理念

海綿城市建設理念是從源頭上對污染物進行控制；河道水環(huán)境治理也需要重視對面源污染、初期雨水污染的控制；兩者高度契合。治水先治岸，把污染物盡量留在岸上，充分運用海綿城市理念，可起到事半功倍的作用。

在傳統(tǒng)水工護岸設計中，往往忽視對面源污染的控制，所謂生態(tài)護岸只是著眼于擋墻材料的透水透氣，卻未重視護岸總體系統(tǒng)的生態(tài)性。護岸設計時可結合海綿城市建設理念，通過陸域微地形的改造或其他措施，避免初期雨水直排河道，而是將雨水徑流導入綠化帶，經(jīng)其自然存蓄、自然凈化后再排入河道，可有效減輕對河道水質(zhì)的影響。對于城市河道存在的雨水泵站排放污染難題，除了對雨污混接進行排查改造外，踐行海綿城市建設理念則是從源頭上削減污染物，也是最終的解決之道。

2.4 建、管、養(yǎng)并重

河道水質(zhì)的長效維持離不開專業(yè)的管養(yǎng)，相比“非生命體”傳統(tǒng)水利工程，“生命體”的水環(huán)境治理更加需要樹立建、管、養(yǎng)并重的理念。河道水環(huán)境的管護不同于傳統(tǒng)的河道保潔，需要專業(yè)的管護隊伍根據(jù)動植物的生長習性和河道水質(zhì)的變化，制定專門的管護方案。只有管護隊伍專業(yè)化的精細管養(yǎng)，才能確保河道的長治久清。

3 工程案例介紹

江蘇省宿遷市馬陵河總長約5.2km，是宿遷市的一條重要排水通道，市政府經(jīng)過多年的截污納管、海綿城市建設，將原本黑臭的馬陵河打造成了城市新名片。宿遷市對馬陵河的治理是典型的系統(tǒng)性綜合治理，堅持水岸聯(lián)動，統(tǒng)籌考慮雨污混流、初期雨水污染問題，通過截污納管、初期雨水調(diào)蓄和海綿城市建設，大大削減了河道的外源污染，為水環(huán)境的進一步改善打下了堅實的基礎。除中段外，馬陵河上、下游段的水質(zhì)指標基本穩(wěn)定在地表水Ⅲ類標準。馬陵河中段長度1.6km，該段穿過老城區(qū)，兩岸均為硬質(zhì)擋墻護岸，屬于典型的城市地區(qū)硬質(zhì)化河道。相比上、下游，馬陵河中段生態(tài)多樣性差，水質(zhì)劣于上、下游，高溫季節(jié)藻類大量暴發(fā)，需要進行有針對性的水環(huán)境治理。經(jīng)過對河道的詳細調(diào)研，針對該河段的具體特點，堅持以生態(tài)治理為主，綜合運用了如下3項技術：

a.泥水界面重塑技術。清除上層嚴重污染的淤泥，固化封閉下層底泥，嚴控底泥營養(yǎng)鹽釋放。

b.梯級生物凈化技術。因地制宜利用河道沿線兩道鋼壩門，通過調(diào)控水深和流速，形成梯級生態(tài)凈化格局。

c.生物競爭抑藻技術。利用水生植物抑制藻類生長，改善河道底質(zhì)，吸收氮磷和增加溶解氧。

該項目于2018年10月全部完成，經(jīng)過一個多月的養(yǎng)護和調(diào)試，中段水質(zhì)已經(jīng)優(yōu)于上、下游水質(zhì)。相比工程實施前，中段河道的氨氮降低了約70%，主要水質(zhì)指標達到地表水Ⅱ類標準，河道清澈見底。

此外，經(jīng)過對生物多樣性的調(diào)查，工程實施完成后，治理段植物共計19種，其中高等維管束植物18種，分屬于15科18屬；藻類1種。相比治理前，沉水植物物種從1種增加至7種，系統(tǒng)生產(chǎn)者種類和數(shù)量顯著增加，相應系統(tǒng)生產(chǎn)力(生物量)顯著提升。沉水、浮水、挺水和濕生植物日趨豐富，生物組分結構更加完善。在底棲動物方面，發(fā)現(xiàn)了數(shù)量大、密度高的疣吻沙蠶和泥沼螺，大型底棲動物從無到有，表明水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)、能量流通和信息傳遞通道已逐步建立。治理前后物種豐富度對比見圖1。

圖1 治理段物種豐富度對比

經(jīng)過治理，馬陵河中段已經(jīng)由以浮游藻類、底棲藻類為主的“濁水態(tài)藻型生態(tài)系統(tǒng)”轉變?yōu)橐猿了参餅橹鞯摹扒逅畱B(tài)草型生態(tài)系統(tǒng)”，物種豐富度明顯增加，自凈能力和抗沖擊能力大大增強。

馬陵河中段治理已經(jīng)取得了初步的效果，本著建、管、養(yǎng)并重的治理思想，該工程制定了有針對性的管護計劃，除了定期對水質(zhì)進行監(jiān)測外，一年四季的管護各有側重點：春季時適當降低河道水位，使沉水植物接受更多光照，有利于幼苗的生長；夏季每月對植物修剪一次，去除擴張性植物和死株，挖除過密植株，有利于通風透光，改善植株的生長空間；秋冬季節(jié)主要對枯萎植株進行收割和打撈，并注意保留一定長度的根莖，有利于植物安全越冬。此外，把監(jiān)測和控制食草性魚類的種群數(shù)量也納入了日常管護工作。項目完工只是水環(huán)境治理的第一步，專業(yè)管護，久久為功，方能水清岸綠。

4 結 語

硬質(zhì)化河道在城市化地區(qū)大量存在，其生態(tài)功能喪失、自凈能力弱的缺點，嚴重阻礙了河道水環(huán)境的改善。馬陵河中段在進行水環(huán)境治理時，秉承系統(tǒng)性綜合治理和生態(tài)治理的理念，工程完成后水質(zhì)得到明顯提升，生物多樣性大大增加。該項目的實施經(jīng)驗對于城市硬質(zhì)化河道的水環(huán)境治理具有一定的參考意義。