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【深度】长三角生态绿色一体化发展示范区水环境综合治理的探索与思考
更新时间:2021-02-01 来源:中国给水排水 作者:周杨军,李巍,周航,周鹏飞,肖庆华,胡静

  随着长三角生态绿色一体化发展示范区(简称“示范区”)成为国家战略,水环境治理便成为其核心建设内容之一。示范区内水网密布,整体水环境基底较好,进一步提升水环境质量的技术瓶颈显而易见。同时结合国家战略需求,水环境治理既要体现技术性,又要体现科学性,并需要寻找创新的治理模式,探索价值回报机制。本文结合一体化示范区水环境治理整体方案,提出了治理系统化、圩域生态化、设施高效化、品质魅力化与管控智慧化五项核心策略,以期为示范区系统治水提供范式基础。

  01 背景趋势

  党的十八大后,随着生态文明建设的实质性推进,水环境治理进入新阶段,长江大保护工程、黄河流域生态保护工程等一批国家战略相继推出,水环境治理经历了“黑臭治理、五水共治到美丽河湖、幸福河”等多个阶段。总体而言,水的治理方法更加综合,水城关系更加紧密,水的功能需求更加多元,水成为了生态文明建设的重要载体。

  长三角生态绿色一体化发展示范区(以下简称“示范区”)正是在这样的背景下应运而生。随着《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》的正式印发,着力打造美丽中国建设样板的长三角生态绿色一体化发展示范区成为夯实长三角绿色发展的先手棋和突破口。示范区规划范围横跨沪苏浙三省市交界处,包含两区一县全境,总面积约2413km2。示范区地理位置分布情况见图1。

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  图1 示范区地理位置分布

  示范区作为典型的江南水乡区域,水网纵横阡陌,水空间占比达到了三分之一以上。水是示范区最重要的生态本源,水环境经过了多轮治理成效显著,基本消除了黑臭水体和劣Ⅴ类水体。在这样一个特殊区域成为国家战略区域后,新一轮治水被赋予了新的含义,水环境治理转入广义视角,即从专注水质的基本改善转向探索水环境提升的新目标,从专注水环境的技术方法转向探索水系治理的新体系,从专注水空间治理转向探索水城关系的新模式。

  02 现状及存在的问题

  2.1 水系统现状

  河网纵横交错,湖荡水面簇聚,区内现状河网约6657条,湖荡约431座,是重要的江南水乡代表区。经过多轮治理后,示范区内的排水系统基本实现了空间全覆盖,建成区内基本无直排区,另一方面,示范区整体水环境已得到显著改善,水环境整体上达标率较高,但距离示范区总体Ⅲ类水目标仍有一定差距,示范区骨干水系、水质分布情况分别见图2和图3。

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  图2 示范区水系现状分布

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  图3 示范区重要水系水环境质量现状

  2.2 环境容量与污染物现状

  经测算,示范区现状2018年全域入河(湖)污染物总量COD、NH3-N、TP和TN分别为29608.2、2049.5、481.4、7359.9 t/a。对比水环境容量模型计算结果可知,示范区由于水系较多,整体水环境容量较高,可以承载现状入湖污染物负荷冲击,但由于TN、TP目前的削减率依然不高,未来在更高水质要求的条件下,上述污染物总量仍有进一步下降的必要性。具体数据分别见表1和图4。

  表1 2018年示范区各区县水环境容量与入河(湖)污染物总量汇总

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  图4 示范区入河(湖)污染量空间分布

  2.3 核心问题

  示范区内大部分河湖水体水环境质量均得到有效改善。但综合来看,仍存在下列问题:

  一是人水争地不断,导致水面破碎生境系统受损。局部河湖湿地生境遭受破坏,滨水空间利用消极。河湖水体蓝线受到侵占,生态系统受到侵蚀,缺少生态缓冲空间,岸线结构相对硬质化;水面破碎化程度高,主要廊道生态属性如生物栖息等功能相对不完整。

  二是面源污染凸显,环境治理进入深度瓶颈期。农业面源污染难以有效治理,重要湖荡水体的TN、TP指标仍居高不下,富营养化风险高,区域水网动力不足。三者叠加,导致进一步提升示范区整体水质的工程难度进一步加大。

  三是涝污呈现同期,雨洪叠加水质下降同步出现。受区域水文特征和汛期降水影响,圩内污染物随支流洪涝水外排至圩外河道,呈现“雨污同期”的特征,汛期河湖水体水质恶化明显。

  四是协同管控偏弱,跨界河湖治理诉求难协调。以区域内太浦河为例,上游要借助滨水空间发展产业,下游要作为核心城市水源,诉求不同往往导致矛盾重生。整体上示范区跨界河湖水质达标率相对较低,Ⅲ类及以上断面占比仅62.9%,由于分属两省一市,水环境治理客观上存在主体不清、边界不明和标准不统一等多重难题困扰。

  03 实施策略

  面对国家战略的新要求以及示范区现状存在的系列水问题,治理策略需要前瞻综合且具备实操可行性。结合示范区总体发展目标和对应管理事权,构建五大核心治理策略,并落实于下位行动计划。

  3.1 治理系统化——从污染物总量管控转向水空间多维管控

  以更宏观的视角去看示范区水环境,更多水环境问题深层次是由于水空间难以管控,滨水控制难以实现,从而导致了排放量的扩大,水生态本底容量的下降,因此从空间上控制住人水争地,落实缓冲空间才是治理工作的核心前提。

  ① 还水以空间:划定水空间蓝绿双线进行系统管控,强化滨水空间保护

  系统研究滨水空间功能,划定跨区域蓝线管控一张图,实现示范区河湖蓝线在全域空间的强制性管制,在规划层面落实水面空间和滨水保护空间。蓝线范围内土地主要用于水利工程、市政管线、河道整治、生态湿地等公用设施建设。示范区河湖蓝线管控要求见表2。对于重要河湖区,在蓝线外围增加一条生态绿线,绿线内主要用于构筑滨水生态缓冲带,保障高品质美丽河湖塑造和多元公共空间开放,提升缓冲区生物多样性、生态和公共服务功能。示范区河湖绿线管控要求见表3,蓝线、绿线空间关系见图5。

  表2 示范区河湖蓝线管控要求

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表3 示范区河湖绿线管控要求

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  图5 示范区蓝绿双线管控示意图

  ② 网格化削减:落实污染物总量管控,制定TP等特定污染物削减计划

  结合示范区污染源排放现状、规划开发强度、产业发展规划、环境基础设施建设水平等因素,对标分区水环境容量,明确分区污染物总量控制要求,提出分区分类污染物排放削减计划。其中,元荡、淀山湖等重要水体存在富营养化暴发风险,因此强化对TP等特定污染物的削减迫在眉睫。示范区各区县污染物削减任务见表4。

  表4 示范区各区县污染物削减目标

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  ③ 生态带构建:结合滨水生态特征与主要污染物类型,构建系统化河道生态消落带

  示范区水网错综复杂,滨水空间范围大,结合景观与生态修复工程,分类构建“滨水湿地+滨水缓冲带”组合的生态消落带,提升整体生境。消落带宽度建议控制在20~50米,其中滨岸缓冲带宽度18~48米,主要采用乔木-灌木-草木混合模式;小型滨水湿地宽度1.5~2.0米,一般设置在重要河道交汇处,主要采用本地“挺水+沉水”植物。消落带修复模式见图6。

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  图6 示范区水域生态消落带修复

  3.2 圩域生态化——从单纯圩区排涝转向圩域生态化综合整治

  示范区水网密集,洪涝风险高,自古以来人们通过建设圩区来防止水患,久而久之,圩区变成一种独特的自然空间单元。近年来示范区内圩的强排功能被进一步强化,而圩区内毛细水系也有强制整合或灭失的危险。圩域生态化的核心是充分利用圩域内毛细水系的自净功能,通过系统改造,将圩内水系从水网变成生态滤网,对农业面源污染进行多层净化。

  ① 圩域代替流域,塑造基本面源污染治理单元

  由于示范区主要农业均在农业圩区内,因此圩区变成最合适的农业面源污染治理边界。在示范区内以“圩域”代替“流域”来进行面源污染治理更具备空间可操作性。首先应分析示范区农业圩区总氮、总磷的污染排放强度,识别高强度污染排放圩区和低强度污染排放圩区,排放强度分布情况见图7。高强度污染排放圩区强调农业污染的源头排放控制,并在组合多类生态技术、加强末端净化的基础上,通过调整种养殖结构,逐步改变高强度种植模式;低强度污染排放圩区倡导生态化农业,建议实施种养业废弃物资源化利用,推动种养结合、农牧循环发展。

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  图7 示范区农业圩区污染物排放强度

  ② 构建生态滤网,改造提升水系网络自净能力

  结合示范区水系自然特征,通过对水系改造,形成具备净化功能的生态滤网,并构建“滤网–滤芯–滤道”三级净化体系,按照“小微滤网贯通–湿地滤芯自净–骨干滤道通畅”的净化次序,形成过滤–恢复–反向加强–复苏的演化规律,保障水系统全网络、全流程、全要素的多样化生态修复,从而恢复河湖生态系统的调节服务,并逐渐恢复其供给服务和文化服务。圩域生态滤网净化模式见图8。

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  图8 生态滤网系统净化模式

  实施过程中,首先系统疏通断头浜,并结合圩内水系流速慢、往复流、防洪风险小的特征,构建“水岸—水面—水下”自然网络化净化空间。通过重建多孔穴柔性河岸,柔化硬质河岸,重塑岸坡生境;采用生态浮岛、生态浮毯、生态基净水技术及曝气复氧技术对水域空间进行生态修复,加强垂向流动;构建以沉水植物为主,沉水、挺水、浮叶植物共生,错落有致、层次分明的水下森林群落,改善底栖生态环境。

  ③ 建设生态湿地,构建分布式自然净化多节点

  示范区内水系湖荡多,养殖河塘多,生态湿地少,造成养殖等农业面源污染物无法形成生态链循环。通过建设生态湿地,形成沉淀、拦截、曝气、吸收等多道步骤,可以逐层逐步改善水污染,有效减轻入河湖面源污染,提升生态滤网整体净化功能,湿地净化模式见图9。

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  图9 生态湿地净化模式

  创新农村生活污水治理技术,开展农村生活污水黑灰分离治理试点,将水量占比约90%的灰水进行还田利用,10%的黑水纳入小型分散式污水处理设施,达标后方可排入圩内河道。通过黑灰分离、农田面源污染控制、水产养殖污染控制、末端入河缓冲带建设等组合工艺,可有效控制圩区污染,建设清洁圩区。圩域组合生态处理模式见图10。

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  图10 圩域组合生态处理模式

  3.3 设施高效化——从灰色提质增效转向蓝绿灰融合高效

  ① 融合蓝色,海绵改造削减初雨污染与入湖污染

  充分利用示范区内水面多、蓝绿空间多的特点。提升雨水自排能力,结合圩域建设,率先完善高标准的雨水排水系统。推进海绵城市建设,以海绵设施建设促进源头污染控制和生态恢复,以逐步分流制排水改造,推进集中建设区的排水混接治理和内涝治理。

  充分利用滨湖空间削减湖周面源污染。推荐利用20~100米的滨湖生态空间,通过构建初级沉淀(湿塘等)–湿地过滤(雨水花园等)–入湖拦截(植草沟、滞留带等)–湖体自净等多级净化体系,保障入湖水质。生态缓冲带建设模式见图11。

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  图11 多级滨水缓冲带建设示意

  ② 改造灰色,提升污染物收集率水平与污水处理模式

  结合城镇污水提质增效相关要求,对示范区内各建成区污水管网进行系统化修复治理,逐步提升污染物收集率水平。推行共享理念优化污水厂布局,利用示范区内湖荡多的特点推进污水厂尾水湿地净化工程建设,通常按照1万吨污水1~2hm2的规模配建人工潜流湿地进行深度处理。同时结合水处理发展理念和示范要求,在重点区域规划建设污水新概念厂,形成低碳、高效、资源可回收利用的系统性建设模式,示范区城镇排水系统分布情况见图12。

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  图12 示范区城镇排水系统布局

  ③ 循环绿色,高效推进工业园区污水零排放与中水再生利用

  构建水资源循环使用系统,提高非常规水资源利用率至20%(约55万t/d)。按照“优水优用”的原则,合理规划再生水循环使用,城市景观和生态补水可优先利用再生水,工业用水应大力采用再生水。应加快推进工业集中入园,优先开展工业区废水回用,并在再生水水源收集系统中的工业废水接入口设置水质监测点和控制闸门。水资源循环模式见图13。

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  图13 水资源循环使用系统示意

  3.4 品质魅力化——从单一工程治水转向构建魅力滨水

  ① 推进滨水可达,建设全域网络化的滨水绿道体系

  结合滨水空间生态修复,以“全域贯通、活力触媒”为原则,同步推进流域级、区域级、组团级、绿道连接线四级滨水绿道体系建设,将绿道与生态隔离带合二为一,塑造“以绿道为线,以生态为底,以田园为基,以文化为色”的魅力滨水景观。滨水绿道布局情况见图14。

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  图14 示范区滨水绿道系统规划

  ② 塑造魅力水岸,构建隐形堤防下的开敞滨水空间

  改变传统的硬质化直立挡墙式防洪模式,结合活力城区、特色小镇、美丽乡村三类功能需求营造契合度高的公共开放空间,建设消隐式生态堤防,链接示范区内部湖荡聚落,凸显文化资源底蕴,促进生态价值转化为社会价值。蓝绿开敞空间布局情况见图15。

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  图15 示范区蓝绿开敞空间布局

  ③ 打造示范节点,构建“生态+”的系统化节点改造样板

  在湖荡治理过程中,改变传统以景观亮化为核心的节点改造方式,推进以生态优先为核、景观提升为辅、文化增色为魂的“生态+”新范式。以元荡湖为例,通过堤岛串联、生物过滤、绿色织补与驳岸保护,构建多节点的湿地湖湾区域,让自然做功,并叠加景观与文化主题功能,营造新兴功能需求与传统江南水乡特色相耦合的“新江南”风貌。生态治理节点模式见图16。

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  图16 元荡湖生态治理模式

  3.5 管控智慧化——从多头分散管控转向智慧一体协同管理

  ① 一体化监测,建立示范区水环境监测感知网

  利用空天地一体化监测技术,建设形成一张覆盖源、网、站、厂、河湖的水环境监测、水污染预警溯源感知网,实现对自然水循环过程和社会水循环过程的及时、全面、准确、稳定的监测、监视和监控。水智慧平台建设模式见图17。

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  图17 示范区智慧水平台建设模式

  ② 共享化平台,推进示范区水环境平台建设

  基于数据驱动模式支撑集规划制定、方案设计、施工管理、运行维护等全生命周期的数据资源共享平台,建设示范区全流域综合信息平台和三维影像模型。通过云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术实现水文水质等核心业务的关键生产指标、生产运行数据的自动采集、远程实时监视、智能预警,打通现状三级八方管理系统割裂孤岛情况。水智慧平台建设模式见图18。

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图18 示范区全流域综合信息平台展示

  ③ 协同化管理,为联合河长制奠定智慧化基础

  示范区分属两区一县,水环境要进行协同管理成本高,通过一体化智慧平台的建设,降低了协同成本。统筹示范区涉水执法监管标准,联合管控水域岸线、联合治理跨省河湖,为探索示范区跨区域跨行业涉水事务协同治理新模式提供智慧基础。

  04 模式探索

  流域水环境治理具有复杂性、持续性和高投入性,由于水环境治理受益的外部性,难以落实治理回报。示范区成立使命之一即探索这种生态价值转化的途径。作为最水乡的区域,水环境综合治理将快速提升区域空间价值,吸引创新型企业入驻,提升价值。本次治理结合示范区产业规划,构建EOD(Landsenses Ecology-Oriented Sustainable Development)模式闭环,引入市场机制,柔化上下游矛盾,腾退低端污染企业,快速提升区域价值。投资回报模式见图19。一是对于示范区区域河湖修复、水环境综合治理等工程可采用EOD模式,在示范区内引入资本参与工程建设,通过PPP模式与政府合资公司,通过EOD模式,在生态廊道内及周边区域,允许环境投资公司在符合土地管理法律法规和国土空间总体规划依法办理建设用地审批手续、坚持节约集约用地的前提下,利用一小部分治理面积从事旅游、康养、体育、设施农业等产业开发,让企业得到相应的投资回报,从而提高企业参与积极性。

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图19 示范区水环境治理投资回报模式

  05 结语

  在近年国内水环境治理取得巨大成绩的基础上,以广义水环境视角去审视思考下一轮水环境如何去做是全新的命题。示范区水环境治理方案正是从这个视角下去探索全新的广义水环境治理模式,更要面对各种制度与技术瓶颈,包括如何在水环境基底较好区域进一步提升整体水质,如何进一步调动资本参与水环境治理的积极性等。这类问题未来会出现在国内不同区域。本次以示范区水环境治理顶层设计为契机,构建问题与目标双导向下的新技术体系,强化水空间管控,强化水治理的系统性,以圩域治理为核心单元,以蓝绿灰系统融合为切入点,以EOD模式为实施抓手,构建了一套系统治理—空间增值—资本回报的闭环模式,可为探索“两山论”提供区域样板。


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