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水环境治理漫谈
公司名称:必威体育88有限公司 作者:郭荣荣 发布时间:2020/11/24 16:27:42

问水篇

       作为走遍山南海北的环保人,看惯祖国众多的江河湖川溪,也许未曾深刻思考过这亘古的自然之水为何物。从山麓汩汩而泄,在平原波光泛滥,在浪涛中腾腾袅袅,在历史中铸成永恒,这就是她的含义:

       既是生命过程,又是精神传承。她包含降雨(雪)、蒸发、下渗及地质构造等过程,也经历自然老化、污染填埋、功能退化等周期;她是动物、植物、微生物等生命形式的有机结合体,也是蕴含文化、历史、休闲、审美、船运等功能的载体。她时而柔顺,滋养世界,润物无声;也时而狂躁,暴雨肆虐,洪水横流。

       正是她这些复杂的特性,决定了我们不能用单纯的眼光看待水环境问题,水多(洪涝问题)、水少(干旱问题)、水脏(水污染问题)、水功能丧失,其本质上是水资源时空分布不均和水陆发展不协调的问题。从根本上解决水环境问题,应从水中延伸到陆地,从单线治理延伸到时空综合整治,从工程建设延伸到人文关怀,从环境修复延伸到社会经济的统筹发展。

理水篇

       纵观国内外水环境治理发展历程,无一不是从片面到系统,从硬质到柔性,从工程建设到功能提升的蜕变。

治水大师—荷兰

       荷兰作为世界最大的河口三角洲之一,欧洲主要河流如莱茵河、缪斯河、斯海尔德河等在其境内汇聚,全境无山,地势低洼,60%国土面积低于海平面,直面北海风暴潮的冲击。

       特殊的地理水文环境造就了荷兰特殊的治水历史,12世纪起填海造陆,开始了长达7个世纪的与水争地的浩大工程。由于饱受水患影响,20世纪起,荷兰进入水利工程快速发展期,在此期间诞生了号称“现代世界第七大奇迹”的荷兰三角洲工程及南海工程。声势浩大的与水抗争,并没有从真正意义上解决荷兰的水患问题,特别是1995年的洪灾,荷兰受灾面积170平方公里,25万人口迁徙,这次将荷兰防洪治水工程引向了另一个方向-还地于河(Room for the River),开启了人水和谐的新篇章。

备注:荷兰治水发展史

       还地于河计划旨在将已被农田、聚落占领的洪泛平原还给河流,以期洪泛平原可正常发挥其滞洪、蓄洪功能。主要包含的工程内容为:降低河滩、加深河槽、支流分水、拆除河障、降堤退堤、洪泛区生态多维复育等。奈梅亨退堤工程是荷兰最为典型的案例之一。

备注:图片来源于网络

       奈梅亨(Nijmegen)退堤工程位置位于瓦尔河(Waal River),是河流从德国至荷兰境内后的关键节点,敏感性极高,城市发展不断挤压河道生存空间,加剧了洪水与城市之间的紧张关系。

备注:图片来源于网络

       该工程由两个关键部分组成:一是河流北岸的堤坝向陆地后移350 m,二是新挖一条旁支河道,通过一个溢流堰与瓦尔河永久相连。在上述措施的协同作用下,洪峰时的河流水位可下降34 cm,达到了荷兰河道拓展计划的要求。由于修建了旁支河道,原有堤坝成为了新岛的地基,并通过一系列新建的桥梁与河岸相连。该项目中洪泛区被设计为一座城市滨河公园,拥有了不同季相的风景,提高了区域生态服务价值。

备注:图片来源于《荷兰奈梅亨市瓦尔河河道拓展项目》

备注:荷兰奈梅亨市瓦尔河河道改造策略分析图

备注:荷兰奈梅亨市瓦尔河河道改造效果图,图片来源于网络

多自然河川-日本

       欧洲的瑞士、德国早在1950年就开始实施近自然河川工程。参照这一思路,日本在1990年提出“多自然型河川”的路径,并明确定义为“照顾到河川原有生物的生育环境,统筹兼顾自然景观的保护和创建”。主要工程手段包括:巧妙利用复式断面,将河滩绿地化、公园化,同时适应水位季节性变化;采用多样化的自然型护坡,柔化岸线,提高岸线生态性;利用深滩、浅滩及湾部的营造,提高生境的复杂性,打造生物营栖空间;利用水位变动的河滩构建天然的湿地系统,修复河滩湿地环境。

备注:巧妙利用复式断面,将河滩绿地化、公园化

备注:利用深滩、浅滩及湾部的营造,打造生物营栖空间

备注:生态驳岸一览,图片素材来源于网络

       1990-2002年间共有28000个河川治理项目采用了这一模式,在2002年实施的5500项河川治理工程中,约70%工程采用了多自然型河川的理念。然而通过对1730个工程的效果评价,仍存在植被恢复差、人工痕迹重、覆土流失严重、自然未恢复、鱼类栖息少、外来物种多、环境不和谐、泥沙堆积多等问题。经过复盘,重新定义了“多自然河川”,即:以河川全体的自然节律为基础,充分考虑当地居民的生活、历史、文化和谐,以保护河川原有生物的栖息、繁殖环境并创建多样的河川景观为目的,实施河川的管理。这意味着日本河川的建设从个别区间的多自然化向整体的多自然化转变,从独立水利工程向与当地生活、历史及文化相结合转变,从水利工程建设向流域管理转变。

备注:图片来源于网络

知水篇

       无论是荷兰的还地于河还是日本的多自然河川构建,无一不是基于自然的法则,以生态修复为着力点和落脚点,与水为友,化水为利,建管并重,最终实现可持续水系统的建设与发展。由此可见,生态修复既是水环境治理的最终目的又是最有效的手段。

       水生植物对河湖水环境本身起到极为关键的净化效果,其机理主要为:一,同化吸收,富集河湖沉积层中氮磷等富营养物质;二,磷的沉降与固定,通过提高沉积层上覆水的溶解氧、氧化还原电位及pH值,来促进上覆水中可溶性磷的沉降;三,氮的迁移与转化,通过根际效应及植物代谢作用使根系及茎叶表面形成富氧-缺氧的氧化还原微环境,使氮循环微生物(反硝化、硝化及氨化细菌)同时出现并发挥作用,含氮有机物经异养菌的氨化作用转化成氨氮,再通过硝化作用转变为亚硝酸盐和硝酸盐态氮,最终通过反硝化作用转化为氮气从水中排出,以沉水植物净化效果为例,较之于未种植沉水植物区域,硝化、反硝化细菌菌群数量约增加10-100倍;四,生态清淤,通过水生植物同化吸收及根际微生物效应,实现沉积层中有机质的去除及矿化,进而逐年削减有机质。

备注:水生植物对氮和有机质的去除机制

       鱼虾螺贝等水生动物也是修复过程中必不可少的一环。其净化机理分为直接和间接两种:一、水生动物通过摄食水体中有机悬浮物、藻类及植物腐败残体等方式,直接削减水体中富营养物质;二、水生动物通过摄食或其分泌物的天然絮凝作用,提高水体透明度,增强沉水植物光合作用,间接促进植物对水体的净化效果。

       栖息地营造与恢复也是水生态修复的重要目的。通过微地形营造及草-灌木-乔木小生境的设计,可有效实现生物多样性的恢复及栖息地的打造。如涉禽类主要于水深10-23 cm的空间内活动摄食,而游禽类主要于水深50-200 cm范围内游憩活动,水深30 cm范围内觅食,而不同的植被可为其提供产卵、栖息的隐蔽空间。

备注:微地形改造及生态修复

       郑州某河道生态修复完成后,水体质量达到Ⅲ类水标准。除原生物种以外,发现20种野生花卉,12种鸟类与60余种昆虫及数种两栖类生物。河道中的物种多样性增长了30%,甚至发现了国家级野生保护动物“黑水鸡”在此筑巢繁殖。

备注:国家级野生保护动物“黑水鸡”,图片来源于网络

利水篇

       人类社会的发展历程中无不充斥着人与自然的辩证关系。理水治水最终离不开以人为本,生态服务的宗旨与原则。新加坡作为一个典型的水资源匮乏的国家,在水的利用与保护上,做出了巨大的努力, ABC水计划(Active, Beautiful, Clean)就是在这样的背景下诞生的。

       该计划旨在拉近人与水之间的关系,运用一个更好的雨水管理方式,尽可能把每滴雨水留住,将下水道、沟渠、水库改造成为富有活力的、美丽的、清洁的小溪、河流与湖泊,与邻近的土地成为一体,以创造出充满活力的社区公共空间。

       其主要采用自然净化过程,包括沉淀、渗透与植物吸收等作用,主要工程元素包含沉淀池、植草沟、人工湿地、生物滞留沟、生物滞留池及生态工法驳岸等等,同时也包含多种绿色建筑、公共教育空间等配套措施。

备注:主要作用及工程元素

       新加坡ABC水计划同样注重管理,并制定了十分详尽的评分标准以开展ABC水认证工作,以此鼓励企业创新,积极参与。该评分标准涵盖4个部分,包含活跃、美丽、洁净与创新,共计110分,与人体验、审美及创新相关的分值分别占27%、27%及21%,纯粹与水净化相关占比25%。新加坡通过工程引导与管理评价并重的方式,围绕人的需求,将水资源、水安全、水环境、水生态及水文化统筹发展,实现了人水和谐。

备注:新加坡碧山宏茂桥公园,图片来源于网络

结语

       水系统是城镇有机生命体的重要组成部分,与人的幸福指数息息相关。涉水工作的开展,应从顶层设计入手,打破各部门之间的壁垒,实现横向互动,同时注重多学科交叉,提升互补优势。此外,绿色发展是水环境治理的最终命题,作为环保工作者,在解决水环境痛点问题的基础上,应更加关注水与人类的和谐关系,实现生态服务价值转换,切实践行绿水青山就是金山银山的发展之路。

主要参考目录:

1 荷兰奈梅亨市瓦尔河河道拓展项目;

2 Room for the river, project examples

3 新加坡活跃、美丽、干净水计划设计导则;

4 日本“多自然河川”治理及其对我国河道整治的启示。



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