太湖流域圩区河道污染综合治理研究

杜春兰+钱嘉骏
摘要:通过项目背景分析、国内外研究进展分析,分析太湖流域圩区河道黑臭原因、存在问题,明确河道功能定位,有针对性的制定治理方案和生态修复技术,整理出具有参考和推广应用价值的治理模式。
关键词:太湖流域;圩区河道;污染治理
中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2017)04-0094-02
DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.043
Abstract: Through the analysis of the project background, research progresses at Home and Abroad, analysis of The Taihu lake basin black smelly river causes,analysis of the problem existing in the river ,determine the river functional positioning,formulate the governance plan and ecological restoration technology,sorting out the pollution control model with reference and popularization value.
Keywords: The Taihu lake basin, polder region river, pollution treatment
由于社会经济的发展,河流越来越受到人类活动的影响。太湖流域已成为水质型缺水城市,恢复水质迫在眉睫。随着工程建设的不断推进,新的问题随之产生,如何协调河流自然属性与保障人类生产生活之间的矛盾成为亟待研究的重要课题。
相比2001年,太湖流域水环境整体有了明显改善。2016年平均为Ⅳ类水质,但是仍旧有劣五类水质存在。而在偏远地农村地区,在人口聚居村庄中却仍然存在着顽固性黑臭的河道。2016年上海市做了全面的现场河道调查,以上海某区县为例,全区共调查出疑似黑臭河道点位1002个,后续水质检测结果显示,在水质指标上达到黑臭河道76条。本文重点研究郊区水利控制片内顽固性黑臭河道。
1 国内外研究进展
1.1 国内外研究及实践进展
西方发达国家较早地经历了先污染后治理得阶段,其水环境整治水平已大幅度领先,进入了“环境水利”、“生态水利”的综合治理阶段,由经济高速发展时期所形成的“唯效率主义”河流管理观念[2],转向尊重河流的自然规律,注重河流自然生态的保护和恢复,使河流发挥功能的同时可持续保持健康稳定的状态。[3]
至上世纪末,国际社会已普遍认同“多自然型河流治理法”,提供“多种生物可以生存、繁殖的治理方法”,走在前列的各国以自身国情、本地河流水文特性、动植物种类、土地资源情况、本地居民的需求等实施了各种不同形式、结构、适用于本地区的多自然型河道治理工程。
国内学者夏继红、严忠民、蔣传丰发表的《河岸带生态系统综合评价指标体系研究》指出河岸带生态系统具有结构稳定性、景观适宜性、生态健康性、生态安全性。使河道岸带生态评价实现指标化、可评价化。[1]
2010年后国内生态河道整治星期高潮,西湖流域治理提出了强化执法力度、健全管理机构、总体发展规划、高标准建设污水排放系统、保护生态环境、控制水土流失、建设人工湿地等措施。另有江苏盐城市开展的骨干河道整治、浙江海宁完成了水生态建设、浙江绍兴市鉴湖水环境综合整治、西双版纳州河道生态治理、大丰市通榆河饮用水源地综合整治等一系列治理项目,推动了我国河道生态治理的一大进程。
2010年,上海市以世博会为契机,开展了水环境治理研讨会,综合开展了包括黑臭河道治理、河道生态整治、河道绿化治理导则编制等一系列课题,并全面推广“多自然型河流治理法”在之后的工作中取得了阶段性的成就。目前上海市已在全市范围内推广农村生活污水处理工程,并建成多个以水系功能恢复为目的的郊野公园,其中尤其以黄浦江上游水源保护区青西郊野公园为代表,形成了0.9平方公里生湿地态保育功能区。在从传统河流治理向综合性流域治理上迈出了一大步。
1.2 河道治理技术发展现状
生态水工学的发展,将河道传统水利推向水利与原生态系统相交互的阶段。目前河道治理技术已完全认同传统治理模式与生态治理模式的协同应用。生态治理技术发展日新月异,从物理、化学法、传统生态种群修复发展到微生物治理技术。在国内河道整治市场已开展很多微生物修复技术工程,在各种培训上该技术的推广力度越来越大,微生物消除水体污染物技术在研究和实践层面都有了一定的成效。
物理方法主要有截污控源、底泥疏浚、沟通水系、引清调水(机械增加水体动力增加水体交换)、人工曝气等。其优点是治标治本、应急处置、见效快、效果好、投资省,缺点是二次污染可能性大,淤泥的转移带来污染的转移。
化学法主要有化学除藻、絮凝沉淀、调节水体pH值等,优点是见效快,缺点是治标不治本,容易二次污染,容易反弹。
生态法主要是以人工干预的手法部分恢复河道部分自然生态,待河道本身形成本地化的生态群落,最终建立良好的水生态环境。主要有设计河道断面、河道植物群落布置、水生动物放养等措施,应用广泛的有生态浮岛、人工湿地等。优点是可持续的良性发展,缺点是投资大、周期长、需要长效管理,适用于生态恢复力强的地区如:长三角平原。
生物法主要有微生物菌剂、底泥生物修复、生物膜法、稳定塘等技术。优点是见效快、便于管理,缺点是适用面较小,不适合大江大河以及流域的治理。
近年来,国内已普遍的认识到人为控制因素改变了河道水力特性、降低了河道纳污能力,因此在河道整治中截污纳管已列为首选措施,河道治理理念从单一目标和治理方式向着多维目标和多种组合技术工艺治理措施转变,最重要的是区域水环境治理需要高起点规划、综合治理、全面实施,以流域综合治理理念为导向,建立有效的长效管理网络,最终建立健康、可持续的河道水生态系统。
1.3 河道黑臭的判定标准
根据住建部2015年发布的《城市黑臭水体整治工作指南》,该指南对城市黑臭水体做了定义并给出了判定标准和分级评价指标。但农村河道不在该范围内,因此本文参照上海市政府办公厅发布的《关于加快本市城乡中小河道综合整治的工作方案》,其中了给出了城乡中小河道黑臭判定标准:坚持感官评判与定量指标相结合,判定河道是否黑臭的标准为:一是投诉多、环境差、有异味;二是参考水质指标,主要有三项:氨氮大于5毫克/克、溶解氧小于2毫克/升、透明度小于25厘米。
2 圩区河道黑臭原因调查
2.1 历史沿革
上世纪建国初期,太湖流域多为自然河流,虽有古代水工构筑的痕迹,但总体未形成封闭式水利控制片区。由于该地区地形为碟形,易积难拍,易发涝灾,自上世纪六七十年代起,逐步建立起大规模水利控制片圩区,圩内建圩,最终形成完全人为控制的水利防线。为区内河道相互间可交换,但因水位受人为控制,水力特性彻底改变,圩内河道水流交换能力急剧下降。
随着交通出行的变革,公路的发展逐步取代了水乡水路的通行。早期公路网的建设简单粗暴的阻断了河道网系统,进一步降低了水体的沟通交换能力。因而四通八达的水网逐步退化为水利控制片圩区内一条条静态的泄水小沟。至上世纪70年代末,改革开放推动了大量村办企业的发展,至2000年左右,规模化的工业园区开始建设,工业污水纳管随之跟进,但仍有许多零星企业游离在污水管网系统外。这些企业虽然班里的排水手续,但由于污水排放未标准设置原因,部分企业在污水中混入河水以达到排放标准,事实上没有减少污染物的排放,而处罚与获利的巨大差距造成企业一而再、再而三的做出污染行为。
乡村工业的发展随之而来的是劳动力的聚居,环境负荷剧增。生活污水处理系统未普及,生活污水不做处理直排河道现象普遍。
随着社会经济的发展,圩区河道水体完全受人为控制,需趁潮排水或经控制片动力排水实现流动,纳物能力极差;在地区污水厂建成后,工业废水基本实现截污纳管,不排除部分企业排污行为的存在。因外来人口过量引入居住,连同本地居民产出的生活污水直接排放入环境中,污染周邊河道。
2.2 圩区黑臭河道污染源调查
经调查,导致河道黑臭原因有:
(1)农村生活污水、企业生活污水污染。部分农户建有化粪池,但污水未纳管,满溢后通过地下水进入河道;部分农户及岸边违章建筑污水直排河道。部分企业因雨污分流,食堂、厕所生活污水排放河道。如图1所示。(2)企业工业废水排放。因部分企业未纳入市政管网系统,污水预处理后排入河道;基层水务执法查到违法装运工业废水偷排河道;雨污混流导致企业污水排放进入河道。(3)农、牧业污染。水田氮肥随排水排放,目前尚无全面推广农业截污措施,排水沟多为水泥明沟,化肥、农药直接通过排水排入河道。养殖业牧场粪便排放,影响范围大、时间持久,即使牧场停止经营,陈旧粪便若不作处理仍将持续影响水质。
2.3 黑臭河道存在的其他问题
(1)黑臭河道岸坡以硬质护岸和自然土坡为主,鲜有生态护岸。自然土坡水土流失、坍塌情况较为普遍,河道的堤顶高程高低不一,部分河道堤顶已临近水面(常水位2.6米吴淞高程),远不能满足区过低的河段达不到圩区设防要求,过高的地方坍塌严重。(2)沿岸违章搭建多。有些违建直接建在河中,侵占河岸及河滨空间,形成硬质河坡,切断了陆地环境与河道环境的物质交换,阻断了防汛通道,恶化了沿河居民建筑物的地基条件、危及沿河道路及建筑物的安全。(3)平原河网农村地区水利控制片圩区河道,普遍水流较缓、水利坡降极小、河势变化快、水位变化大、水土流失严重、淤积严重等特点。根据青浦地区河道淤积成因研究结果显示,该地区河道理论上需要6到8年轮疏一次以恢复河床断面。淤积导致防洪排涝能力下降,同时纳污能力下降。
2.4 圩区河道功能定位
安全功能,主要抗洪排涝,同时承担资源功能,作为区域农田灌溉应急水源,农民在特别时期用临时泵抽水灌溉。
环境功能,提高河流纳污能力,强化河流自净能力。
景观功能、文化功能、休闲功能,作为村庄内人居河道,承载了人们生活的寄托,需要满足营造景观、文化休闲等生活需求。
3 黑臭河道治理方案
3.1 黑臭河道治理措施
根据里河道黑臭原因、存在问题以及功能定位,结合生态化、系统化、动态化以及可持续性的河流治理与管理要求,研究认为圩区黑臭河道需要从以下方面进行治理和改变:
(1)满足河道的环境功能、景观功能。还原河道滨水空间,拆除沿河违章建筑,拆除河道管理范围内房屋附属结构或附属建筑,归还河道滨水空间。(2)清退非法经营牧场、养殖场,改造合法经营牧场、养殖场。对于养殖粪便处理立项专题改造。(3)河道淤泥检测。检测合格的结合还田处理;检测不合格的,根据预算情况选择合适的处置方式。(4)河道断面设计,清淤疏浚改造。保证圩区防洪排涝要求,有条件的在河道管理范围内设置防汛通道。调整河道断面,设计生态型护岸。目前上海市发布的《水利工程施工质量检验与评定标准》(DG/TJ 08-90-2014),明确了石笼护岸的检验标准。在有条件的河段可以布置石笼护岸。(5)沟通河道水系。拆坝建桥、拆坝建闸。尽可能增加水体交换的可能,为调水提供条件。(6)利用成熟技术对有条件截污的农村生活污水进行截污治理;对于区域内的雨污混流现象,检测后全面改造;研究推广农业面源污染控制和截污技术。(7)采取生态措施人为干预河道生物群落的恢复,对河道生物群落人为干预恢复,选择适用于本地区河道的植物修复河道水环境,以此逐步恢复水生生物生存环境,吸引水生动物栖息,形成复杂、稳定、可持续发展的生物群落。建议进行生态调查,辅助河道治理工作。(8)满足河道文化功能。充分挖掘地区文化,以河道功能变迁为主线,贯穿农耕文化、临水而居文化、船运文化、水工文化及至现代的人水和谐,将内容通过河道设施一一呈现。(9)满足河道休闲功能。适当布置休闲步道、亲水平台、预留健身活动区,满足居民休闲、亲水需求。(10)完善河道长效管理机制。对于圩区内易淤积河道制定清淤规划,有计划地进行轮疏,河道设施推广市场化养护,制定考核标准。
3.2 河道生态修复技术选择
太湖流域属于长三角冲击平原,水草丰美,物种丰富。上海市青浦区经过几年的河道生态治理研究显示,该地区河道在截污清淤后能在短期内形成稳定的生物群落。在没有特别需求的情况下,一般不建议河道治理中使用化学法和生物法,一则存在二次污染的可能性,二则成本较高,投入大,效果维持时间并不长。推荐生态法修复河道生态环境。一是对河道植物群落配合景观进行修复;二是对于水体较为封闭的湖区可以采取水生动物放养措施。对于水系沟通较好的河网区域,因放养动物需要配合网簖拦截,造成本地水生动物洄游障碍,不推荐水生动物放养措施。
4 展望
平原河网水利控制片河流深受人类活动影响,本文研究的河道大多位于郊区农村,周边大量农田,农业面源污染问题目前在国内还没有可以实现一步到位工程措施,主要还是依靠农业生产管理、排水管理等措施来降低排放。如何实现技术手段与人文制度双管齐下全面拦截农业面源污染还需要更多更深入的研究和试验,并在将来的河流治理中发挥重要的作用。由于水利施工相关规范涉及的中小河流生态型护岸形式单一,生态护岸市场尚未成熟,实践应用中可以选择的护岸形式很少。在今后的研究中,可以继续深入研究生态型护岸,发展出维稳性好、施工简单易行、景观性能好的生态型护岸。完善生态护岸的国家规范标准的,建立成熟的市场,实现推广应用。农村地区集中居住规划应尽早研究并实施,目前上海郊区的农村村落均分布在村沟宅河两侧,随着社会的发展,农民的生活方式和消费观念也发生着变化,然而环境保护意识却没有跟上步伐,生活垃圾、生活污水以及其它人类活动对河道的影响日益严重,集中居住,减少对河道影响,有助于恢复河道原始属性,有利于实现太湖流域河网大面积湿地化,促进涵养水源,改善长三角地区水质状况。
深入開展水资源保护立法研究工作。《太湖流域管理条例》的颁布开了我国流域性综合立法的先河。而相对发达国家,我国的水资源保护立法相对落后,还有许多值得需要补齐的短板有待研究。
参考文献
[1] 夏继红,严忠民,蒋传丰.河岸带生态系统综合评价指标体系研究[J].水科学进展,2005,03:345-348.
[2] 藤原良巳,藤原清子,高桥邦夫.都市环境与水边计划[M].东京:劲草书房,1998.
[3] 宋庆辉,杨志峰.对我国城市河流综合管理的思考[J]水科学进展,2002.
作者简介:杜春兰(1984-),女,本科,水利(中级)工程师,研究方向为农村水利。