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城市水環境綜合整治工程原理與系統方法

住房和城鄉建設部海綿城市建設技術指導專家委員會委員,住房和城鄉建設部科學技術委員會城鎮水務專業委員會委員,住建部環境部城市黑臭水體整治專家庫專家,中國環境學會土壤與地下水環境專業委員會理事、中國土木工程學會水工業分會排水委員會委員、國家重大水專項城市主題專家組副組長,國家長江生態環境保護修復聯合研究中心總體專家組專家,環保部UNDP項目咨詢專家,環保部國家環境保護工業污染場地及地下水修復工程技術中心專家委員會委員,北京市環境保護應急事件處理專家組顧問專家,江蘇省環保產業技術創新聯盟技術委員會委員等。主要研究方向城市水污染控制與水環境整治、再生水風險控制與安全利用、土壤/地下水污染控制技術與理論等。負責國家及省部級研究課題50余項,指導研究生及博士后60余人,發表學術論文120余篇(其中SCI收錄80余篇),獲得省部級以上科技獎勵8項,獲得國家授權發明專利20余項。

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劉 翔 清華大學環境學院 教授 博士生導師

研究背景

城市水環境綜合整治是我國水環境保護領域的重要工作,也是許多城市面臨的重大問題。我國2015年出臺的《水污染防治行動計劃》(“水十條”)就明確提出治理城市黑臭水體的目標,要求到2020年,地級及以上城市建成區黑臭水體控制在10%以內;到2030年,城市建成區黑臭水體總體得到消除。習近平總書記在2018年全國生態環境保護大會上強調:“要深入實施水污染防治行動計劃,基本消滅城市黑臭水體,還給老百姓清水綠岸、魚翔淺底的景象”。為促進城市黑臭水體治理工作全面推進,2018年,生態環境和住房與城鄉建設部聯合開展專項督察工作;財政部、住房與城鄉建設部、生態環境部共分三批確定了60個城市為黑臭水體治理示范城市;同時,在推進我國海綿城市建設的任務中,也明確提出了關于城市水環境整治的具體目標要求。上述行動都表明了我國開展城市水環境綜合整治工作的迫切性和重要性。

一般而言,城市水環境整治任務總體可以分為3類:污染治理、水質改善和生態恢復,三者各有側重又有關聯,也可以說是代表了城市水環境管理的3個階段。污染治理主要是針對城市高強度、超負荷的污染排放引起的城市水體嚴重污染問題,通過控源減排等工程措施實現減輕水體污染狀況的目的,這類任務以城市黑臭水體治理為典型;水質改善是在開展污染治理的前提下,輔以水體凈化、補水活水等技術手段進一步改善水質,以期達到較好水環境質量的目標,這類任務目前多以滿足一定水環境質量標準為特征;生態恢復則是在實現水環境質量改善的基礎上,借助水生態修復和重構等綜合方法,逐步恢復水生態系統和提升城市水環境的景觀效果,實現城市水體的親水、娛樂功能,這類任務則以創建城市水生態文明為標志。

通過解析城市水體污染的原因,探索城市水環境整治的工程原理和技術路線,梳理水環境整治技術的實用性和有效性,進而提出城市水環境綜合整治的系統方案編制方法和適用技術體系,可為科學、合理、客觀地編制城市水環境綜合整治系統方案提供參考。

一 摘 要

通過對城市水環境綜合整治目標與需求的梳理,從宏觀尺度上分析了城市水環境整治的工程原理,提出了解決城市水環境整治的工程途徑和技術方法,根據各類治理技術的對象和功能,構建了城市水環境整治技術體系,為不同適用技術的選擇提供了理論指導,并基于工程原理與解決途徑提出了城市水環境綜合整治系統性方案的編制方法。

二 城市水體污染治理工程原理

城市水體污染主要問題

城市水體作為城市生態空間的構成要素和城市水循環系統的關鍵載體,也是城市污染物排放的主要受納體。引起城市水體污染的主要問題有:

高密度的人口聚居、高速度的城市發展、高強度的城市生活與工業生產是產生高通量污染負荷的根本來源。

城市水環境基礎設施的規劃與建設滯后于城市發展的需求,導致城市污水收集與處理的能力不足,部分污水未經處置直接排放。

城市雨污水管網長期疏于維護管理,管網功能性和結構性缺陷問題嚴重,導致污水實際收集效能遠低于表觀數據,同時也大大降低了污水處理設施的實際減負效果。

城市雨水徑流排放缺乏合理有效的組織和管理,未能充分發揮綠色設施的減排作用,致使城市面源污染問題未得到有效控制。

城鄉結合部和城中村的生活污染問題未引起足夠的重視,缺乏有效的管理和處置而成為分散式污染源,而且負荷通常都很高。

寬水面、大水深的傳統型城市河道整治和水景觀建設方式,導致水體流動性差、生態基流嚴重不足,致使水體自凈能力大幅減弱。

河床和堤岸硬化以及梯級閘壩攔截阻斷了水生和陸生生態系統的聯系,導致水體生態功能嚴重退化甚至喪失。

水體流動遲緩甚至滯流,水動力條件極差,局部水域易產生污染累計,同時導致淤積問題嚴重,是水體內源污染的來源。

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