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水環(huán)境治理漫談
公司名稱:聯(lián)合水務(wù)有限公司 作者:郭榮榮 發(fā)布時(shí)間:2020-11-24 16:27:42

問(wèn)水篇

       作為走遍山南海北的環(huán)保人,看慣祖國(guó)眾多的江河湖川溪,也許未曾深刻思考過(guò)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(guò)程,又是精神傳承。她包含降雨(雪)、蒸發(fā)、下滲及地質(zhì)構(gòu)造等過(guò)程,也經(jīng)歷自然老化、污染填埋、功能退化等周期;她是動(dòng)物、植物、微生物等生命形式的有機(jī)結(jié)合體,也是蘊(yùn)含文化、歷史、休閑、審美、船運(yùn)等功能的載體。她時(shí)而柔順,滋養(yǎng)世界,潤(rùn)物無(wú)聲;也時(shí)而狂躁,暴雨肆虐,洪水橫流。

       正是她這些復(fù)雜的特性,決定了我們不能用單純的眼光看待水環(huán)境問(wèn)題,水多(洪澇問(wèn)題)、水少(干旱問(wèn)題)、水臟(水污染問(wèn)題)、水功能喪失,其本質(zhì)上是水資源時(shí)空分布不均和水陸發(fā)展不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。從根本上解決水環(huán)境問(wèn)題,應(yīng)從水中延伸到陸地,從單線治理延伸到時(shí)空綜合整治,從工程建設(shè)延伸到人文關(guān)懷,從環(huán)境修復(fù)延伸到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)籌發(fā)展。

理水篇

       縱觀國(guó)內(nèi)外水環(huán)境治理發(fā)展歷程,無(wú)一不是從片面到系統(tǒng),從硬質(zhì)到柔性,從工程建設(shè)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(nèi)匯聚,全境無(wú)山,地勢(shì)低洼,60%國(guó)土面積低于海平面,直面北海風(fēng)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(jì)起填海造陸,開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)7個(gè)世紀(jì)的與水爭(zhēng)地的浩大工程。由于飽受水患影響,20世紀(jì)起,荷蘭進(jìn)入水利工程快速發(fā)展期,在此期間誕生了號(hào)稱“現(xiàn)代世界第七大奇跡”的荷蘭三角洲工程及南海工程。聲勢(shì)浩大的與水抗?fàn),并沒(méi)有從真正意義上解決荷蘭的水患問(wèn)題,特別是1995年的洪災(zāi),荷蘭受災(zāi)面積170平方公里,25萬(wàn)人口遷徙,這次將荷蘭防洪治水工程引向了另一個(gè)方向-還地于河(Room for the River),開(kāi)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(jì)劃旨在將已被農(nóng)田、聚落占領(lǐng)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(nèi)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(fù)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(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

       奈梅亨(Nijmegen)退堤工程位置位于瓦爾河(Waal River),是河流從德國(guó)至荷蘭境內(nèi)后的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),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(guān)系。

備注:圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

       該工程由兩個(gè)關(guān)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(guò)一個(gè)溢流堰與瓦爾河永久相連。在上述措施的協(xié)同作用下,洪峰時(shí)的河流水位可下降34 cm,達(dá)到了荷蘭河道拓展計(jì)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(guò)一系列新建的橋梁與河岸相連。該項(xiàng)目中洪泛區(qū)被設(shè)計(jì)為一座城市濱河公園,擁有了不同季相的風(fēng)景,提高了區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值。

備注:圖片來(lái)源于《荷蘭奈梅亨市瓦爾河河道拓展項(xiàng)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(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

多自然河川-日本

       歐洲的瑞士、德國(guó)早在1950年就開(kāi)始實(shí)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(hù)和創(chuàng)建”。主要工程手段包括:巧妙利用復(fù)式斷面,將河灘綠地化、公園化,同時(shí)適應(yīng)水位季節(jié)性變化;采用多樣化的自然型護(hù)坡,柔化岸線,提高岸線生態(tài)性;利用深灘、淺灘及灣部的營(yíng)造,提高生境的復(fù)雜性,打造生物營(yíng)棲空間;利用水位變動(dòng)的河灘構(gòu)建天然的濕地系統(tǒng),修復(fù)河灘濕地環(huán)境。

備注:巧妙利用復(fù)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(yíng)造,打造生物營(yíng)棲空間

備注:生態(tài)駁岸一覽,圖片素材來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

       1990-2002年間共有28000個(gè)河川治理項(xiàng)目采用了這一模式,在2002年實(shí)施的5500項(xiàng)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(guò)對(duì)1730個(gè)工程的效果評(píng)價(jià),仍存在植被恢復(fù)差、人工痕跡重、覆土流失嚴(yán)重、自然未恢復(fù)、魚類棲息少、外來(lái)物種多、環(huán)境不和諧、泥沙堆積多等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)復(fù)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(chǔ),充分考慮當(dāng)?shù)鼐用竦纳、歷史、文化和諧,以保護(hù)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(shí)施河川的管理。這意味著日本河川的建設(shè)從個(gè)別區(qū)間的多自然化向整體的多自然化轉(zhuǎn)變,從獨(dú)立水利工程向與當(dāng)?shù)厣、歷史及文化相結(jié)合轉(zhuǎn)變,從水利工程建設(shè)向流域管理轉(zhuǎn)變。

備注:圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

知水篇

       無(wú)論是荷蘭的還地于河還是日本的多自然河川構(gòu)建,無(wú)一不是基于自然的法則,以生態(tài)修復(fù)為著力點(diǎn)和落腳點(diǎn),與水為友,化水為利,建管并重,最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)水系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展。由此可見(jiàn),生態(tài)修復(fù)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(duì)河湖水環(huán)境本身起到極為關(guān)鍵的凈化效果,其機(jī)理主要為:一,同化吸收,富集河湖沉積層中氮磷等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);二,磷的沉降與固定,通過(guò)提高沉積層上覆水的溶解氧、氧化還原電位及pH值,來(lái)促進(jìn)上覆水中可溶性磷的沉降;三,氮的遷移與轉(zhuǎn)化,通過(guò)根際效應(yīng)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(xì)菌)同時(shí)出現(xiàn)并發(fā)揮作用,含氮有機(jī)物經(jīng)異養(yǎng)菌的氨化作用轉(zhuǎn)化成氨氮,再通過(guò)硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}和硝酸鹽態(tài)氮,最終通過(guò)反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴乃信懦,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(xì)菌菌群數(shù)量約增加10-100倍;四,生態(tài)清淤,通過(guò)水生植物同化吸收及根際微生物效應(yīng),實(shí)現(xiàn)沉積層中有機(jī)質(zhì)的去除及礦化,進(jìn)而逐年削減有機(jī)質(zhì)。

備注:水生植物對(duì)氮和有機(jī)質(zhì)的去除機(jī)制

       魚蝦螺貝等水生動(dòng)物也是修復(fù)過(guò)程中必不可少的一環(huán)。其凈化機(jī)理分為直接和間接兩種:一、水生動(dòng)物通過(guò)攝食水體中有機(jī)懸浮物、藻類及植物腐敗殘?bào)w等方式,直接削減水體中富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);二、水生動(dòng)物通過(guò)攝食或其分泌物的天然絮凝作用,提高水體透明度,增強(qiáng)沉水植物光合作用,間接促進(jìn)植物對(duì)水體的凈化效果。

       棲息地營(yíng)造與恢復(fù)也是水生態(tài)修復(fù)的重要目的。通過(guò)微地形營(yíng)造及草-灌木-喬木小生境的設(shè)計(jì),可有效實(shí)現(xiàn)生物多樣性的恢復(fù)及棲息地的打造。如涉禽類主要于水深10-23 cm的空間內(nèi)活動(dòng)攝食,而游禽類主要于水深50-200 cm范圍內(nèi)游憩活動(dòng),水深30 cm范圍內(nèi)覓食,而不同的植被可為其提供產(chǎn)卵、棲息的隱蔽空間。

備注:微地形改造及生態(tài)修復(fù)

       鄭州某河道生態(tài)修復(fù)完成后,水體質(zhì)量達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。除原生物種以外,發(fā)現(xiàn)20種野生花卉,12種鳥(niǎo)類與60余種昆蟲及數(shù)種兩棲類生物。河道中的物種多樣性增長(zhǎng)了30%,甚至發(fā)現(xiàn)了國(guó)家級(jí)野生保護(hù)動(dòng)物“黑水雞”在此筑巢繁殖。

備注:國(guó)家級(jí)野生保護(hù)動(dòng)物“黑水雞”,圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

利水篇

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

       該計(jì)劃旨在拉近人與水之間的關(guān)系,運(yùn)用一個(gè)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(kù)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(guò)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(shí)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(jì)劃同樣注重管理,并制定了十分詳盡的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)以開(kāi)展ABC水認(rèn)證工作,以此鼓勵(lì)企業(yè)創(chuàng)新,積極參與。該評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)涵蓋4個(gè)部分,包含活躍、美麗、潔凈與創(chuàng)新,共計(jì)110分,與人體驗(yàn)、審美及創(chuàng)新相關(guān)的分值分別占27%、27%及21%,純粹與水凈化相關(guān)占比25%。新加坡通過(guò)工程引導(dǎo)與管理評(píng)價(jià)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(shí)現(xiàn)了人水和諧。

備注:新加坡碧山宏茂橋公園,圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

結(jié)語(yǔ)

       水系統(tǒng)是城鎮(zhèn)有機(jī)生命體的重要組成部分,與人的幸福指數(shù)息息相關(guān)。涉水工作的開(kāi)展,應(yīng)從頂層設(shè)計(jì)入手,打破各部門之間的壁壘,實(shí)現(xiàn)橫向互動(dòng),同時(shí)注重多學(xué)科交叉,提升互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)。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(diǎn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上,應(yīng)更加關(guān)注水與人類的和諧關(guān)系,實(shí)現(xiàn)生態(tài)服務(wù)價(jià)值轉(zhuǎn)換,切實(shí)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(xiàng)目;

2 Room for the river, project examples;

3 新加坡活躍、美麗、干凈水計(jì)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則;

4 日本“多自然河川”治理及其對(duì)我國(guó)河道整治的啟示。



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