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水環(huán)境治理漫談
公司名稱:聯合水務有限公司 作者:郭榮榮 發(fā)布時間:2020-11-24 16:27:42

問水篇

       作為走遍山南海北的環(huán)保人,看慣祖國眾多的江河湖川溪,也許未曾深刻思考過這亙古的自然之水為何物。從山麓汩汩而泄,在平原波光泛濫,在浪濤中騰騰裊裊,在歷史中鑄成永恒,這就是她的含義:

       既是生命過程,又是精神傳承。她包含降雨(雪)、蒸發(fā)、下滲及地質構造等過程,也經歷自然老化、污染填埋、功能退化等周期;她是動物、植物、微生物等生命形式的有機結合體,也是蘊含文化、歷史、休閑、審美、船運等功能的載體。她時而柔順,滋養(yǎng)世界,潤物無聲;也時而狂躁,暴雨肆虐,洪水橫流。

       正是她這些復雜的特性,決定了我們不能用單純的眼光看待水環(huán)境問題,水多(洪澇問題)、水少(干旱問題)、水臟(水污染問題)、水功能喪失,其本質上是水資源時空分布不均和水陸發(fā)展不協調的問題。從根本上解決水環(huán)境問題,應從水中延伸到陸地,從單線治理延伸到時空綜合整治,從工程建設延伸到人文關懷,從環(huán)境修復延伸到社會經濟的統(tǒng)籌發(fā)展。

理水篇

       縱觀國內外水環(huán)境治理發(fā)展歷程,無一不是從片面到系統(tǒng),從硬質到柔性,從工程建設到功能提升的蛻變。

治水大師—荷蘭

       荷蘭作為世界最大的河口三角洲之一,歐洲主要河流如萊茵河、繆斯河、斯海爾德河等在其境內匯聚,全境無山,地勢低洼,60%國土面積低于海平面,直面北海風暴潮的沖擊。

       特殊的地理水文環(huán)境造就了荷蘭特殊的治水歷史,12世紀起填海造陸,開始了長達7個世紀的與水爭地的浩大工程。由于飽受水患影響,20世紀起,荷蘭進入水利工程快速發(fā)展期,在此期間誕生了號稱“現代世界第七大奇跡”的荷蘭三角洲工程及南海工程。聲勢浩大的與水抗爭,并沒有從真正意義上解決荷蘭的水患問題,特別是1995年的洪災,荷蘭受災面積170平方公里,25萬人口遷徙,這次將荷蘭防洪治水工程引向了另一個方向-還地于河(Room for the River),開啟了人水和諧的新篇章。

備注:荷蘭治水發(fā)展史

       還地于河計劃旨在將已被農田、聚落占領的洪泛平原還給河流,以期洪泛平原可正常發(fā)揮其滯洪、蓄洪功能。主要包含的工程內容為:降低河灘、加深河槽、支流分水、拆除河障、降堤退堤、洪泛區(qū)生態(tài)多維復育等。奈梅亨退堤工程是荷蘭最為典型的案例之一。

備注:圖片來源于網絡

       奈梅亨(Nijmegen)退堤工程位置位于瓦爾河(Waal River),是河流從德國至荷蘭境內后的關鍵節(jié)點,敏感性極高,城市發(fā)展不斷擠壓河道生存空間,加劇了洪水與城市之間的緊張關系。

備注:圖片來源于網絡

       該工程由兩個關鍵部分組成:一是河流北岸的堤壩向陸地后移350 m,二是新挖一條旁支河道,通過一個溢流堰與瓦爾河永久相連。在上述措施的協同作用下,洪峰時的河流水位可下降34 cm,達到了荷蘭河道拓展計劃的要求。由于修建了旁支河道,原有堤壩成為了新島的地基,并通過一系列新建的橋梁與河岸相連。該項目中洪泛區(qū)被設計為一座城市濱河公園,擁有了不同季相的風景,提高了區(qū)域生態(tài)服務價值。

備注:圖片來源于《荷蘭奈梅亨市瓦爾河河道拓展項目》

備注:荷蘭奈梅亨市瓦爾河河道改造策略分析圖

備注:荷蘭奈梅亨市瓦爾河河道改造效果圖,圖片來源于網絡

多自然河川-日本

       歐洲的瑞士、德國早在1950年就開始實施近自然河川工程。參照這一思路,日本在1990年提出“多自然型河川”的路徑,并明確定義為“照顧到河川原有生物的生育環(huán)境,統(tǒng)籌兼顧自然景觀的保護和創(chuàng)建”。主要工程手段包括:巧妙利用復式斷面,將河灘綠地化、公園化,同時適應水位季節(jié)性變化;采用多樣化的自然型護坡,柔化岸線,提高岸線生態(tài)性;利用深灘、淺灘及灣部的營造,提高生境的復雜性,打造生物營棲空間;利用水位變動的河灘構建天然的濕地系統(tǒng),修復河灘濕地環(huán)境。

備注:巧妙利用復式斷面,將河灘綠地化、公園化

備注:利用深灘、淺灘及灣部的營造,打造生物營棲空間

備注:生態(tài)駁岸一覽,圖片素材來源于網絡

       1990-2002年間共有28000個河川治理項目采用了這一模式,在2002年實施的5500項河川治理工程中,約70%工程采用了多自然型河川的理念。然而通過對1730個工程的效果評價,仍存在植被恢復差、人工痕跡重、覆土流失嚴重、自然未恢復、魚類棲息少、外來物種多、環(huán)境不和諧、泥沙堆積多等問題。經過復盤,重新定義了“多自然河川”,即:以河川全體的自然節(jié)律為基礎,充分考慮當地居民的生活、歷史、文化和諧,以保護河川原有生物的棲息、繁殖環(huán)境并創(chuàng)建多樣的河川景觀為目的,實施河川的管理。這意味著日本河川的建設從個別區(qū)間的多自然化向整體的多自然化轉變,從獨立水利工程向與當地生活、歷史及文化相結合轉變,從水利工程建設向流域管理轉變。

備注:圖片來源于網絡

知水篇

       無論是荷蘭的還地于河還是日本的多自然河川構建,無一不是基于自然的法則,以生態(tài)修復為著力點和落腳點,與水為友,化水為利,建管并重,最終實現可持續(xù)水系統(tǒng)的建設與發(fā)展。由此可見,生態(tài)修復既是水環(huán)境治理的最終目的又是最有效的手段。

       水生植物對河湖水環(huán)境本身起到極為關鍵的凈化效果,其機理主要為:一,同化吸收,富集河湖沉積層中氮磷等富營養(yǎng)物質;二,磷的沉降與固定,通過提高沉積層上覆水的溶解氧、氧化還原電位及pH值,來促進上覆水中可溶性磷的沉降;三,氮的遷移與轉化,通過根際效應及植物代謝作用使根系及莖葉表面形成富氧-缺氧的氧化還原微環(huán)境,使氮循環(huán)微生物(反硝化、硝化及氨化細菌)同時出現并發(fā)揮作用,含氮有機物經異養(yǎng)菌的氨化作用轉化成氨氮,再通過硝化作用轉變?yōu)閬喯跛猁}和硝酸鹽態(tài)氮,最終通過反硝化作用轉化為氮氣從水中排出,以沉水植物凈化效果為例,較之于未種植沉水植物區(qū)域,硝化、反硝化細菌菌群數量約增加10-100倍;四,生態(tài)清淤,通過水生植物同化吸收及根際微生物效應,實現沉積層中有機質的去除及礦化,進而逐年削減有機質。

備注:水生植物對氮和有機質的去除機制

       魚蝦螺貝等水生動物也是修復過程中必不可少的一環(huán)。其凈化機理分為直接和間接兩種:一、水生動物通過攝食水體中有機懸浮物、藻類及植物腐敗殘體等方式,直接削減水體中富營養(yǎng)物質;二、水生動物通過攝食或其分泌物的天然絮凝作用,提高水體透明度,增強沉水植物光合作用,間接促進植物對水體的凈化效果。

       棲息地營造與恢復也是水生態(tài)修復的重要目的。通過微地形營造及草-灌木-喬木小生境的設計,可有效實現生物多樣性的恢復及棲息地的打造。如涉禽類主要于水深10-23 cm的空間內活動攝食,而游禽類主要于水深50-200 cm范圍內游憩活動,水深30 cm范圍內覓食,而不同的植被可為其提供產卵、棲息的隱蔽空間。

備注:微地形改造及生態(tài)修復

       鄭州某河道生態(tài)修復完成后,水體質量達到Ⅲ類水標準。除原生物種以外,發(fā)現20種野生花卉,12種鳥類與60余種昆蟲及數種兩棲類生物。河道中的物種多樣性增長了30%,甚至發(fā)現了國家級野生保護動物“黑水雞”在此筑巢繁殖。

備注:國家級野生保護動物“黑水雞”,圖片來源于網絡

利水篇

       人類社會的發(fā)展歷程中無不充斥著人與自然的辯證關系。理水治水最終離不開以人為本,生態(tài)服務的宗旨與原則。新加坡作為一個典型的水資源匱乏的國家,在水的利用與保護上,做出了巨大的努力, ABC水計劃(Active, Beautiful, Clean)就是在這樣的背景下誕生的。

       該計劃旨在拉近人與水之間的關系,運用一個更好的雨水管理方式,盡可能把每滴雨水留住,將下水道、溝渠、水庫改造成為富有活力的、美麗的、清潔的小溪、河流與湖泊,與鄰近的土地成為一體,以創(chuàng)造出充滿活力的社區(qū)公共空間。

       其主要采用自然凈化過程,包括沉淀、滲透與植物吸收等作用,主要工程元素包含沉淀池、植草溝、人工濕地、生物滯留溝、生物滯留池及生態(tài)工法駁岸等等,同時也包含多種綠色建筑、公共教育空間等配套措施。

備注:主要作用及工程元素

       新加坡ABC水計劃同樣注重管理,并制定了十分詳盡的評分標準以開展ABC水認證工作,以此鼓勵企業(yè)創(chuàng)新,積極參與。該評分標準涵蓋4個部分,包含活躍、美麗、潔凈與創(chuàng)新,共計110分,與人體驗、審美及創(chuàng)新相關的分值分別占27%、27%及21%,純粹與水凈化相關占比25%。新加坡通過工程引導與管理評價并重的方式,圍繞人的需求,將水資源、水安全、水環(huán)境、水生態(tài)及水文化統(tǒng)籌發(fā)展,實現了人水和諧。

備注:新加坡碧山宏茂橋公園,圖片來源于網絡

結語

       水系統(tǒng)是城鎮(zhèn)有機生命體的重要組成部分,與人的幸福指數息息相關。涉水工作的開展,應從頂層設計入手,打破各部門之間的壁壘,實現橫向互動,同時注重多學科交叉,提升互補優(yōu)勢。此外,綠色發(fā)展是水環(huán)境治理的最終命題,作為環(huán)保工作者,在解決水環(huán)境痛點問題的基礎上,應更加關注水與人類的和諧關系,實現生態(tài)服務價值轉換,切實踐行綠水青山就是金山銀山的發(fā)展之路。

主要參考目錄:

1 荷蘭奈梅亨市瓦爾河河道拓展項目;

2 Room for the river, project examples;

3 新加坡活躍、美麗、干凈水計劃設計導則;

4 日本“多自然河川”治理及其對我國河道整治的啟示。



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