中國給水排水2020年中國城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會 (第十一屆)邀請函暨征稿啟事
 
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河湖生態修復中的一些誤區探討 報告人:馬以超 中國水利學會生態水利工程學專委會委員 浙江省中浙生態科技研究院首席專家總工程師 浙江省生態智庫專家

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-04-30  瀏覽次數:90
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2020年中國無廢城市建設及固廢資源化利用可持續高質量發展大會
 

河湖生態修復中的一些誤區探討 

 

報告人:馬以超

中國水利學會生態水利工程學專委會委員

浙江省中浙生態科技研究院首席專家總工程師

浙江省生態智庫專家

01

序言

近年,筆者作為服務團隊的首席專家,參與或領銜了大量河湖生態修復項目,并在項目實施過程中獲得了大量一線的經驗和教訓,其中也涉及到對一些傳統認知的顛覆或修正。

以下就結合8個典型案例,從正反兩方面進行探討。

02

案例探討

2.1

黑臭河治理的過渡性措施

以浙東南沿海某縣城市河道水質改善工程為例。

某縣城是浙江省東南部臨海的平原城市,家庭作坊眾多,河道水體污染嚴重,主要原因是截污系統不完備以及城市面源,而河道人為節制、水體沒有流動又加重了這個影響,另外已經實施的大量生態浮床效果并不好。設計了4個方面措施:一是生態補水,就是利用周邊河網相對較好的水,通過定點引水置換城區水體。二是截污與環通城區河道,主要是晴天污水入網。三是采用透析應急處理措施改善初雨期河道黑臭情況。四是強化現有浮床生態系統,增加“土著菌種培養投加+立體人工水草+曝氣”等措施。這個案例總體是成功的,結合案例,談三個黑臭河治理中可能的誤區。

誤區一:治理黑臭河就是把河水處理干凈,只要舍得花錢水處理,黑臭河可以很快治好。

在投入大量經費處理河道黑臭水體之后,水質很快見好,但是這種“變好”并沒有長效,黑臭往往很快反彈。這是因為,黑臭產生的根源在岸上,岸上治理不夠。短期的關停不是根本解決的辦法。黑臭河的治理將會是長期的過程,不能指望短期就能治好。治理黑臭河,關鍵在于岸上產業的調整、污染負荷總量的控制、管理的規范,浙江省前些年推行的“五水共治”的核心就是以治水倒逼產業轉型。觀點:黑臭河治理需要過渡性的手段,比如以換水(補水)為主,輔助現地處理措施。另外特別關注補水方式,在水資源相對短缺的條件下,應采用定點補水的方式。

誤區二:城市河道底泥消除了,岸上截污做好了,河道水質就能變好。

城市河道清淤和岸上截污是各地都能想到和優先實施的,在實施截污納管和河道底泥清淤后,城市河道水質確有改善,但是往往一下雨,河水又變黑變臭。這個原因主要是城市面源,往往主要污染來自雨水管,特別是在初期降雨,由于雨水管中流量激增,使平時堆積其中的大量污染物很快入河。另一方面,如雨污分流不完備,雖平時污水可全部收集進入污水廠,但是雨天水量一旦超出能力,只能溢流入河道。觀點:城市河道的污染治理,必須重視雨水管。

誤區三:植物措施治可以作為黑臭河治理的主要現地措施。

植物措施有時候有用,但是有時候又效果不大。這是因為植物措施的作用是有限的,只能消納微污染負荷。觀點:植物措施一般只能作為黑臭河治理的輔助性措施。另一方面,治污也并無捷徑,惟有踏實做好截污、面源治理等基礎性工作,河道水質才有可能逐步變好。

2.2

平原河網水體修復

以杭州市拱墅區紅旗河區片城市河道生態工程為例。

該河道位于平原水網地區,在經過多年岸上整治以后河道水體雖然已經不再黑臭,但水質仍然不佳,水體發渾發綠,富營養化嚴重。經過調查和分析,影響水質的要素還有底泥、雨水口。針對性設計了相對應措施,包括底泥活化、曝氣、沉水植物、雨水口處理,以及控藻生物投放等。項目2016年建成運行,河道水體逐步變清,生態系統得到恢復并建立了良性循環。結合案例,談三個平原河網治理可能的誤區。

誤區四:城市平原河網的分段治理,截流治理。

河道需要連通,有些河道還有行洪的功能。為了提升河段水質而犧牲河道連通性,結果是河道變成多段死水湖,水質甚至比原先更差。觀點:平原河網的水質提升是系統工程,要上下左右的聯動。河段水體修復只是中間一個環節和組成部分。系統治理是根本,河段提升是補充。

誤區五:為了減少城市面源入河問題,大量使用雨水調蓄池存儲初期雨水。

不少城市的雨水調蓄池建成后成為擺設,這也許并不是技術問題。雨水調蓄池的建設成本已經相當高昂,建成后使用成本(既要電費,還要水處理費用)更是成為財政不小負擔,所以很多建成后就成了擺設。觀點:慎用初期雨水調蓄池。措施要有財力的匹配。

杭州市拱墅區紅旗河區片城市河道生態工程

誤區六:城市河道生態修復就是種沉水植物。

沉水植物又稱為“水下森林”,它對污染負荷的處理效率是所有水生植物中最高的,而且又有一定的景觀性,所以在不少城市水體中得以使用。但是沉水植物對光照等生長環境敏感,抗沖擊能力差,維護要求高,城市河道大面積種植沉水植物,投入大,一旦敏感期維護跟不上,浮水植物和魚類影響很容易導致大面積死亡。觀點:沉水植物比較適合封閉水體,有維護保障的水體,對于開放水體,建議主要創造適合沉水植物生長的條件,作引導性修復。

2.3

城市河網水系連通與綜合提升

以長山河海寧市區片水系綜合治理項目為例。

該項目是浙江省水利廳首批中小河流流域系統治理試點工程中唯一的平原河網項目。項目總投資約5億元,分期推進,首期項目2016年啟動。項目中策劃了一些亮點:如:恢復水岸自然形態,利用條件相對較好的河段進行生態保護和修復,整治后河道并沒有規整斷面,沒有明確的河線、岸線,水邊自然過渡。低影響技術應用,結合綠道設置LID設施。河段水質凈化,設置多處雨水排口生物攔截緩沖設施,部分河段設置活性生物濾床以及簡易礫間設施,部分水體結合景觀要求布置水下森林(沉水植物)。濱河綠道與景觀綠化。區域活水,利用鵑湖水庫換水實現河網水體流動。結合案例,談一個關于綜合治理的誤區。

誤區七:河道治理,各部門做好自己份內事就可以了。水利部門管好水安全,不要“多管閑事”,水質是環保部門的事,景觀是城建部門的事。

人為割裂的“九龍治水”是當前河湖治理現狀,帶來的后果就是低水平治理、低效而重復的投資、不盡合理的工程布局和措施。觀點:城市河網整治不僅實現水利功能,也要與區片城市發展統籌考慮,即“多規合一,水岸同治”。城市河網綜合治理需要建立多部門協作機制,保障政策,共同推進。但是,不可否認,多規合一,任重道遠,要讓“水岸同治”不成為一句空話,還有很多的路要走。

長山河海寧市區片水系綜合治理項目

2.4

山溪性城市河道生態修復

以安吉縣石馬港生態改造工程為例。

項目位于太湖之濱的安吉縣城,由于上游河段開發建設中的一些問題造成了工程河段的淤塞,另外在傳統治河理念下,河道成為渠道,它只是行洪通道。生態修復的基本思路是根據河道的坡降特性以及下游已有堰壩的條件,形成下湖、中島、上溪的布局,同時恢復河道主槽并進行了防沖固定。項目2017年建成,環境得到了提升,同時河道仍然保留了行洪功能,經受住了洪水的考驗。結合案例,談三個山溪性城市河道治理的誤區。

誤區八:河道就是用來行洪保安的,所以不能“侵占”用作其他功能。

城市河道往往是城市重要走廊,除了行洪,還應有其他功能。觀點:城市河道不僅應該有行洪保安功能,還應該有休閑功能,提供適宜的人居環境。本項目中根據河勢地形束窄上游段常水斷面,加強水邊生態多樣性,但是洪水可以漫灘并未減少行洪斷面,防洪與生態景觀兩者兼顧。另一方面,也應注意另一種圈河為湖作景觀的傾向,河道攔起來水面抬升作景觀。河道有其連通性、水邊多樣性、有洪有豐有枯,河流治理不應該喪失河道原有功能。

誤區九:防沖就是硬化河道護岸護坡。

在渠化的河道治理中,防沖往往就是護岸與護坡甚至護底。但是在多自然型河流治理中,防沖遠不止是護岸與護坡。觀點:在多自然型河流治理中,防沖首先考慮是主槽固定,使中小洪水歸入主槽,較大洪水漫灘。本項目主槽固定主要采用格賓網墊。當前對于山溪性河流投資重點往往在堤岸,但是對于河道內主槽考慮較少。往往沒有明顯的主槽、主槽游移(沒有固定)、凹岸險工段投入不足等。另一方面,植被不僅僅是水保或生態措施,也是有效的防沖措施。當前很多的治理措施先是破壞原有良好的植被(為了整平坡面),然后再花很大力氣做防護措施。其實經過多場洪水考驗的原有坡面已經有較好的防護效果,新做的防護未必就比原先的更好。所以就容易出現沒做還好,做了反而出問題。

安吉縣石馬港生態改造工程

誤區十:河道治理就是政府做事,老百姓接受。

現實中政府大包大攬解決所有問題,做得很辛苦,然并不討好,老百姓百般不理解。本項目過程中就遭到了河邊居民區老領導的質疑,有過多次投訴,認為生態工程縮小了河道斷面,同時減弱了防沖能力。其實這說明了當前河湖治理普遍缺少公眾參與。公眾參與并不只是貼個規劃告示,而是要扎扎實實進到社區進行調研,聽取老百姓拆求,宣傳和說服,甚至讓老百姓參與到方案的討論。觀點:公眾參與不是一句空話,需要加強宣傳和引導。治水需要全社會共同參與。

2.5

河道型濕地公園生態修復

以苕溪清水入湖河道整治工程烏象壩河段生態濕地項目為例。

苕溪是太湖流域骨干山溪性河流,苕溪流經安吉縣城,從城區西側穿過,城市需要一個濕地公園。工程河段50年一遇洪峰流量約3200m3/s,洪水兇猛。而前些年無序采砂又使河段生態環境受到了相當程度的破壞。設計前詳細分析了河段本底條件,包括現有建筑、高灘地、低灘地、水面、橋梁等。以往的設計主要關注20~50年一遇洪水,本次除了關注設計洪水建立防洪保障,也關注5年一遇以下中小洪水,甚至更關注常水條件,畢竟一年遭遇洪水時間只有幾天。對工程河段進行了分區定位,上游段有條件進行景觀開發,所以定位休閑觀光;中游段高灘地保留原來的農田,只是在種植結構上進行調整;下游段維持現狀只是置入一條綠道。對主槽水面進行了適度溝通,盡少土石方搬運,因為河槽形態主要是由洪水沖刷形成的,挖多了沒用。然后進行低灘地與水岸生態修復。植物措施上,并不是在灘地大量種樹栽花,只是適度修補和引導性種植。提出了主要利用自然力量進行生態修復的觀念,人為只是進行少量引導性干預,如豐富水陸邊界、恢復淺灘與深潭、保護河灘低地、小生境營造等。結合案例,談談三個山溪性河流生態修復的誤區。

苕溪清水入湖河道整治工程烏象壩河段生態濕地項目

誤區十一:骨干行洪河道的治理就是按防洪標準建堤護岸及拓浚。

當前骨干河道治理大部分只是建堤、護岸和拓浚,而且建設重點往往是抵御大洪水,對中小洪水考慮得比較少。另一方面,當前很多城市濱水灘地大多并沒有開發利用,或者只是無序的開發利用,也并沒有合適的開發利用規則或原則。觀點:防洪堤岸的建設應更多關注低頻率的常遇洪水,關心常遇洪水條件下的安全問題。即使是骨干行洪河道,河道的治理也遠不止是建堤、護岸與拓浚,河道水域內也有很多的事情可做。對于流經城市的河道,濱水灘地往往更是黃金空間,一刀切不允許開發利用肯定是不合適的。城市濱水空間的開發利用,或許應該更多遵循“共享”的原則。這樣很多問題、很多困惑可以引刃而解。當然,河道灘地的保護、開發、利用可以首先進行生態安全格局評估,確定可以開發利用的邊界與規則。

誤區十二:生態修復就是在灘地上種樹栽花以及恢復植被,還有平坑。

當前大部分河道工程的生態修復投資的確也就是種樹栽花恢復植被還有平坑。當然生態修復遠不止這些。觀點:對于南方雨量相對充沛的地區,生態修復可以更多是引導性的措施,而這種引導性措施的核心并不在于種樹栽花,而是豐富水陸邊界,恢復淺灘與深潭、保護河灘低地、創造良好的生境。我們應該相信自然的修復力量。另一方面,對于很多卵石荒灘,在上面去搞植被有時候并不是生態,不干預少干預可能才是最好的生態。

誤區十三:河道疏浚是降低河道洪水位的有效舉措。砂卵石是河道取之不盡的資源,可以盡管開采使用。

現實中看到較多的以疏浚的名義進行河道采砂的情況。采砂之后,自然河灘消失,主槽消失,淺水變成深水,水底生態環境改變,河床難以穩定,沖刷加劇。浙江省河道采砂早已經全面禁止。觀點:砂卵石對河道有非常重要的作用,它是凈化水質的載體,是水流消能的載體,更是美麗河流最重要的載體。另一方面,以疏浚來降低河流水位也是不合適的,主槽與穩定河勢形成的主要作用力量是洪水。必須全面禁止河道采砂。

2.6

海綿城市與蓄滯洪區綜合利用

以高湖蓄滯洪區改造工程(高湖城市湖泊)為例。

浦陽江在浙江被為“小黃河”,諸暨市在它的中游地區,湖畈密布,自古經常洪水泛濫。上世紀50年代,在城市的東邊低洼帶建了蓄滯洪區,用于遇到特大洪水時進行分洪。但是滯洪區至今天已經有60年沒有再啟用,原因是啟用一次損失太大。但是隨著城市發展和流域水文情勢的改變,防洪壓力越來越大。另一方面,滯洪區就在城邊,又制約著城市發展,這是一對矛盾。為了解決這對矛盾,提出在滯洪區中心低洼地帶圈出一個首級滯洪區(一區),用隔堤圍起來,中間挖成水面。這樣,既能把滯洪區用起來,又多了一座城市湖泊,一舉多得。

這個改造工程的內容包括挖湖、隔堤、湖周閘站工程、退水河道整治、景觀工程、水質專項以及信息化建設等。湖周的隔堤是用挖湖的土方填筑的,挖填基本平衡,隔堤形成后是一條很寬生態綠廊。湖周水系平時是不封閉的,只在分洪時關閉容納洪水,下游還設置了預排泵站以便在分洪前騰空庫容迎接洪水。退水河道要進行生態化改造。沿湖要進行生態景觀提升,這樣整個湖區成為一個大公園。

景觀規劃的主題是彈性水岸。彈性,與海綿城市對應,有豐富的內涵。中心湖區大水面,南面是活力水岸區,西側湖區是運動休閑主題,東側是生態保育區。整個湖區進行了交通和綠道系統的規劃,環湖岸線、植被、生境、服務設施、活動系統、夜景照明也均作了特別策劃。

湖區原來主要是養殖塘,而入湖水量又極少,以及城市面源的輸入,湖泊水質預估會是問題,所以策劃了5項水環境提升工程。一是引水活水工程,從外部浦陽江和開化江引水到湖區,通過預處理系統和加壓泵站送到湖區各點,以激活各處水體特別是死水區域。二是水生態自凈系統,主要建立以沉水為主的水生植物群落,并進行水生動物引導和微生物調控。三是清水入湖工程,對污染嚴重的入湖溝渠進行處理。四是結合景觀的湖周LID設施。五是結合景觀的濕地系統。

高湖項目現在正在實施中,結合案例,談三個關于海綿城市和城市湖泊水治理的誤區。

高湖蓄滯洪區改造工程(高湖城市湖泊)

誤區十四:海綿城市就是LID,就是增加下滲解決內澇問題。

觀點:海綿城市并不只是透水鋪裝或者生態草溝等LID設施;在某些情況下“滲、蓄、滯、凈、用、排”六個字的使用是可以不平衡的,有時候要強調“蓄、滯”,有時候也要強調“排”。城市湖泊是海綿城市的重要組成,離開城市湖泊的巨大調蓄作用,海綿城市的目標往往難以實施,高湖這樣的蓄滯洪區改造項目是最好的海綿城市建設案例。

誤區十五:景觀就是園林,就是綠化。河湖治理中的景觀就是配合做好生態綠化。

河湖景觀設計要滿足水利基本需求,并兼顧生態、水體自凈能力等。觀點:景觀遠不只是園林和綠化,景觀是一種方法和思想,是統籌各項功能(如水利、市政、交通、園林)的主線。所以,城市河湖的規劃設計最重要的是要體現“大景觀”的思想。

誤區十六:城市湖泊是個大水盆,所以城市湖泊水質問題的解決可以先用水處理設施處理干凈,然后存在水盆中。

觀點:城市湖泊的水質問題要與水利、生態、景觀、運營管理等綜合考慮。城市湖泊的水質問題以提升自凈能力為首要要義,以活水和設施處理為補充。最后是綜合治理,多管齊下。城市湖泊不只是大水盆,它更是個生態系統,治水關鍵是提升環境容量和自凈能力。另一方面,水質控制指標也應切合實際,以需求為導向。

2.7

湖泊清淤疏浚

以貴陽市的阿哈湖環保清淤項目為例。

阿哈湖建于1960年,正常庫容5420萬m3。是貴陽市城市供水的主要水源地之一。阿哈湖環保清淤目的是減少湖泊內源污染。本底調查得知淤泥平均厚度39cm,總淤積量130萬m3。疏浚采用深水環保型絞吸挖泥船,并輔助排泥管道、接力泵船將污泥輸送到底泥處置場。環保絞吸式挖泥船可拆卸、分裝,通過陸路車運的方式將設備運到施工水域,然后再進行水上拼裝。開挖設計上主要采用密封吸挖、分層開挖、限速開挖、質量監控和全封閉輸泥。另外,由于施工不能影響水廠取水,需要對水廠的取水口進行適度保護。清淤輸出底泥輸送至臨時堆場進行干化處理,然后進行資源化利用等處理,同時,余水(即廢水)需要進行處理達標后還湖。最后,實施中需要對疏浚施工和底泥及余水處理進行風險防范。結合案例,談兩個關于河湖清淤的誤區。

誤區十七:清淤就是直接清除河湖底泥,清淤規模沒什么好論證。

當前很多清淤項目并不論證清淤規模,只是測量一下淤泥的厚度,然后全部清除。這種“粗暴”的做法往往造成巨額的無效投資。觀點:清淤規模的論證非常必要。因為底泥的釋放有一定規律,清淤規模不當反而可能起負作用。另外也并不是清得越厚效果越好,所以清淤規模特別是清淤厚度的論證非常必要。另一方面,清淤方式對河湖生態也有重要影響。清淤從短期來講對湖底生態系統是一次災難。

誤區十八:淤泥處理的方向是淤泥固化。

大部分帶水清淤方式,如采用攪吸式挖泥船清淤產物是泥水混合物。傳統方式是用管道輸送到棄土場,然后是漫長的自然干化過程,或者采用真空預壓等方法加速固化,然后才能處置和利用。由于棄土堆場越來越難找,所以有了占地較少的淤泥固化(如板框壓濾)方式,但是這種方式成本高昂,未必廣泛適用。觀點:淤泥固化不一定會上泥處理的主流方向,但一定會是城市河道清淤的泥處理主要方向。因為城市河道清淤很難找到合適的堆場。

貴陽市的阿哈湖環保清淤項目

2.8

長距離環境引水改善區域水環境

以杭州市錢江引水入城工程為例。

2009年以前運河西片區域水環境不好,原因是城市人口負荷遠遠超過了水環境承載能力,所以需要跨流域從城市南部的錢塘江流域進行調水。工程總體設想是在杭州西部山區開鑿一條人工渠道,將相對優質的錢塘江水引入西溪國家濕地公園,然后再進入運河西片河網。工程最大特點是采用重力流無壓引水方式,依靠錢塘江至運河西片河網的自然落差來輸水,不用泵站提水而采用自流方式,雖然工程難度大為增加,但可以節省大量運行電費以及抽水設備維護費用。2009年通水后,城西河網特別是“四港四河”區域水質改善立桿見影,直接從劣Ⅴ類提升到Ⅲ類。結合這個案例,談一個關于引水改善水環境的誤區。

杭州市錢江引水入城工程

誤區十九:萬能的引水。引水是改善水環境最有效的手段,所以優先考慮引水。

現實情況中,引水的確是很多地方優先考慮的措施。觀點:引水不能優先于或取代本地治污,只有在本地環境治理不足以解決問題或者負荷遠高于環境容量時,才能考慮跨流域或跨區域的引水作為補充。所以環境引水有“不得已”的成分。環境引水也不是每個地方都適合,比如水資源短缺地區肯定是不適合的,另外引水也可能造成被引區域的生態影響,所以要特別慎重。還有受水區河網還需要相應的系列配套工程以及精細化調度,才能確保受水區水質提升效果。

3

結語

河湖生態修復是個非常寬泛的命題,也并無確定的規則或者方法。但是,真知一定出于實踐,前面的實踐可以總結理論,為后面的工程提供經驗和教訓。

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