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「水利云讲堂」直播回顾:河湖生态修复中的一些误区探讨
2020-04-14
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授课人:马以超

中国水利学会生态水利工程学专委会委员,浙江省中浙生态科技研究院**专家、总工程师,浙江省生态智库专家




01

 序言




近年,笔者作为服务团队的**专家,参与或领衔了大量河湖生态修复项目,并在项目实施过程中获得了大量一线的经验和教训,其中也涉及到对一些传统认知的颠覆或修正。

以下就结合8个典型案例,从正反两方面进行探讨。


02

 案例探讨



2.1

 黑臭河治理的过渡性措施

以浙东南沿海某县城市河道水质改善工程为例。

某县城是浙江省东南部临海的平原城市,家庭作坊众多,河道水体污染严重,主要原因是截污系统不完备以及城市面源,而河道人为节制、水体没有流动又加重了这个影响,另外已经实施的大量生态浮床效果并不好。设计了4个方面措施:一是生态补水,就是利用周边河网相对较好的水,通过定点引水置换城区水体。二是截污与环通城区河道,主要是晴天污水入网。三是采用透析应急处理措施改善初雨期河道黑臭情况。四是强化现有浮床生态系统,增加“土著菌种培养投加+立体人工水草+曝气”等措施。这个案例总体是成功的,结合案例,谈三个黑臭河治理中可能的误区。

误区一:治理黑臭河就是把河水处理干净,只要舍得花钱水处理,黑臭河可以很快治好。

在投入大量经费处理河道黑臭水体之后,水质很快见好,但是这种“变好”并没有长效,黑臭往往很快反弹。这是因为,黑臭产生的根源在岸上,岸上治理不够。短期的关停不是根本解决的办法。黑臭河的治理将会是长期的过程,不能指望短期就能治好。治理黑臭河,关键在于岸上产业的调整、污染负荷总量的控制、管理的规范,浙江省前些年推行的“五水共治”的核心就是以治水倒逼产业转型。观点:黑臭河治理需要过渡性的手段,比如以换水(补水)为主,辅助现地处理措施。另外特别关注补水方式,在水资源相对短缺的条件下,应采用定点补水的方式。

误区二:城市河道底泥消除了,岸上截污做好了,河道水质就能变好。

城市河道清淤和岸上截污是各地都能想到和优先实施的,在实施截污纳管和河道底泥清淤后,城市河道水质确有改善,但是往往一下雨,河水又变黑变臭。这个原因主要是城市面源,往往主要污染来自雨水管,特别是在初期降雨,由于雨水管中流量激增,使平时堆积其中的大量污染物很快入河。另一方面,如雨污分流不完备,虽平时污水可全部收集进入污水厂,但是雨天水量一旦超出能力,只能溢流入河道。观点:城市河道的污染治理,必须重视雨水管。

误区三:植物措施治可以作为黑臭河治理的主要现地措施。

植物措施有时候有用,但是有时候又效果不大。这是因为植物措施的作用是有限的,只能消纳微污染负荷。观点:植物措施一般只能作为黑臭河治理的辅助性措施。另一方面,治污也并无捷径,惟有踏实做好截污、面源治理等基础性工作,河道水质才有可能逐步变好。


2.2

 平原河网水体修复

以杭州市拱墅区红旗河区片城市河道生态工程为例。

该河道位于平原水网地区,在经过多年岸上整治以后河道水体虽然已经不再黑臭,但水质仍然不佳,水体发浑发绿,富营养化严重。经过调查和分析,影响水质的要素还有底泥、雨水口。针对性设计了相对应措施,包括底泥活化、曝气、沉水植物、雨水口处理,以及控藻生物投放等。项目2016年建成运行,河道水体逐步变清,生态系统得到恢复并建立了良性循环。结合案例,谈三个平原河网治理可能的误区。

误区四:城市平原河网的分段治理,截流治理。

河道需要连通,有些河道还有行洪的功能。为了提升河段水质而牺牲河道连通性,结果是河道变成多段死水湖,水质甚至比原先更差。观点:平原河网的水质提升是系统工程,要上下左右的联动。河段水体修复只是中间一个环节和组成部分。系统治理是根本,河段提升是补充。

误区五:为了减少城市面源入河问题,大量使用雨水调蓄池存储初期雨水。

不少城市的雨水调蓄池建成后成为摆设,这也许并不是技术问题。雨水调蓄池的建设成本已经相当高昂,建成后使用成本(既要电费,还要水处理费用)更是成为财政不小负担,所以很多建成后就成了摆设。观点:慎用初期雨水调蓄池。措施要有财力的匹配。

杭州市拱墅区红旗河区片城市河道生态工程

误区六:城市河道生态修复就是种沉水植物。

沉水植物又称为“水下森林”,它对污染负荷的处理效率是所有水生植物中**的,而且又有一定的景观性,所以在不少城市水体中得以使用。但是沉水植物对光照等生长环境敏感,抗冲击能力差,维护要求高,城市河道大面积种植沉水植物,投入大,一旦敏感期维护跟不上,浮水植物和鱼类影响很容易导致大面积死亡。观点:沉水植物比较适合封闭水体,有维护保障的水体,对于开放水体,建议主要创造适合沉水植物生长的条件,作引导性修复。


2.3

  城市河网水系连通与综合提升

以长山河海宁市区片水系综合治理项目为例。

该项目是浙江省水利厅首批中小河流流域系统治理试点工程中唯一的平原河网项目。项目总投资约5亿元,分期推进,首期项目2016年启动。项目中策划了一些亮点:如:恢复水岸自然形态,利用条件相对较好的河段进行生态保护和修复,整治后河道并没有规整断面,没有明确的河线、岸线,水边自然过渡。低影响技术应用,结合绿道设置LID设施。河段水质净化,设置多处雨水排口生物拦截缓冲设施,部分河段设置活性生物滤床以及简易砾间设施,部分水体结合景观要求布置水下森林(沉水植物)。滨河绿道与景观绿化。区域活水,利用鹃湖水库换水实现河网水体流动。结合案例,谈一个关于综合治理的误区。

误区七:河道治理,各部门做好自己份内事就可以了。水利部门管好水安全,不要“多管闲事”,水质是环保部门的事,景观是城建部门的事。

人为割裂的“九龙治水”是当前河湖治理现状,带来的后果就是低水平治理、低效而重复的投资、不尽合理的工程布局和措施。观点:城市河网整治不仅实现水利功能,也要与区片城市发展统筹考虑,即“多规合一,水岸同治”。城市河网综合治理需要建立多部门协作机制,保障政策,共同推进。但是,不可否认,多规合一,任重道远,要让“水岸同治”不成为一句空话,还有很多的路要走。

长山河海宁市区片水系综合治理项目


2.4

  山溪性城市河道生态修复

以安吉县石马港生态改造工程为例。

项目位于太湖之滨的安吉县城,由于上游河段开发建设中的一些问题造成了工程河段的淤塞,另外在传统治河理念下,河道成为渠道,它只是行洪通道。生态修复的基本思路是根据河道的坡降特性以及下游已有堰坝的条件,形成下湖、中岛、上溪的布局,同时恢复河道主槽并进行了防冲固定。项目2017年建成,环境得到了提升,同时河道仍然保留了行洪功能,经受住了洪水的考验。结合案例,谈三个山溪性城市河道治理的误区。

误区八:河道就是用来行洪保安的,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,还应有其他功能。观点:城市河道不仅应该有行洪保安功能,还应该有休闲功能,提供适宜的人居环境。本项目中根据河势地形束窄上游段常水断面,加强水边生态多样性,但是洪水可以漫滩并未减少行洪断面,防洪与生态景观两者兼顾。另一方面,也应注意另一种圈河为湖作景观的倾向,河道拦起来水面抬升作景观。河道有其连通性、水边多样性、有洪有丰有枯,河流治理不应该丧失河道原有功能。

误区九:防冲就是硬化河道护岸护坡。

在渠化的河道治理中,防冲往往就是护岸与护坡甚至护底。但是在多自然型河流治理中,防冲远不止是护岸与护坡。观点:在多自然型河流治理中,防冲首先考虑是主槽固定,使中小洪水归入主槽,较大洪水漫滩。本项目主槽固定主要采用格宾网垫。当前对于山溪性河流投资重点往往在堤岸,但是对于河道内主槽考虑较少。往往没有明显的主槽、主槽游移(没有固定)、凹岸险工段投入不足等。另一方面,植被不仅仅是水保或生态措施,也是有效的防冲措施。当前很多的治理措施先是破坏原有良好的植被(为了整平坡面),然后再花很大力气做防护措施。其实经过多场洪水考验的原有坡面已经有较好的防护效果,新做的防护未必就比原先的更好。所以就容易出现没做还好,做了反而出问题。

安吉县石马港生态改造工程

误区十:河道治理就是政府做事,老百姓接受。

现实中政府大包大揽解决所有问题,做得很辛苦,然并不讨好,老百姓百般不理解。本项目过程中就遭到了河边居民区老领导的质疑,有过多次投诉,认为生态工程缩小了河道断面,同时减弱了防冲能力。其实这说明了当前河湖治理普遍缺少公众参与。公众参与并不只是贴个规划告示,而是要扎扎实实进到社区进行调研,听取老百姓拆求,宣传和说服,甚至让老百姓参与到方案的讨论。观点:公众参与不是一句空话,需要加强宣传和引导。治水需要全社会共同参与。


2.5

  河道型湿地公园生态修复

以苕溪清水入湖河道整治工程乌象坝河段生态湿地项目为例。

苕溪是太湖流域骨干山溪性河流,苕溪流经安吉县城,从城区西侧穿过,城市需要一个湿地公园。工程河段50年一遇洪峰流量约3200m3/s,洪水凶猛。而前些年无序采砂又使河段生态环境受到了相当程度的破坏。设计前详细分析了河段本底条件,包括现有建筑、高滩地、低滩地、水面、桥梁等。以往的设计主要关注20~50年一遇洪水,本次除了关注设计洪水建立防洪保障,也关注5年一遇以下中小洪水,甚至更关注常水条件,毕竟一年遭遇洪水时间只有几天。对工程河段进行了分区定位,上游段有条件进行景观开发,所以定位休闲观光;中游段高滩地保留原来的农田,只是在种植结构上进行调整;下游段维持现状只是置入一条绿道。对主槽水面进行了适度沟通,尽少土石方搬运,因为河槽形态主要是由洪水冲刷形成的,挖多了没用。然后进行低滩地与水岸生态修复。植物措施上,并不是在滩地大量种树栽花,只是适度修补和引导性种植。提出了主要利用自然力量进行生态修复的观念,人为只是进行少量引导性干预,如丰富水陆边界、恢复浅滩与深潭、保护河滩低地、小生境营造等。结合案例,谈谈三个山溪性河流生态修复的误区。

苕溪清水入湖河道整治工程乌象坝河段生态湿地项目

误区十一:骨干行洪河道的治理就是按防洪标准建堤护岸及拓浚。

当前骨干河道治理大部分只是建堤、护岸和拓浚,而且建设重点往往是抵御大洪水,对中小洪水考虑得比较少。另一方面,当前很多城市滨水滩地大多并没有开发利用,或者只是无序的开发利用,也并没有合适的开发利用规则或原则。观点:防洪堤岸的建设应更多关注低频率的常遇洪水,关心常遇洪水条件下的安全问题。即使是骨干行洪河道,河道的治理也远不止是建堤、护岸与拓浚,河道水域内也有很多的事情可做。对于流经城市的河道,滨水滩地往往更是黄金空间,一刀切不允许开发利用肯定是不合适的。城市滨水空间的开发利用,或许应该更多遵循“共享”的原则。这样很多问题、很多困惑可以引刃而解。当然,河道滩地的保护、开发、利用可以首先进行生态安全格局评估,确定可以开发利用的边界与规则。

误区十二:生态修复就是在滩地上种树栽花以及恢复植被,还有平坑。

当前大部分河道工程的生态修复投资的确也就是种树栽花恢复植被还有平坑。当然生态修复远不止这些。观点:对于南方雨量相对充沛的地区,生态修复可以更多是引导性的措施,而这种引导性措施的核心并不在于种树栽花,而是丰富水陆边界,恢复浅滩与深潭、保护河滩低地、创造良好的生境。我们应该相信自然的修复力量。另一方面,对于很多卵石荒滩,在上面去搞植被有时候并不是生态,不干预少干预可能才是**的生态。

误区十三:河道疏浚是降低河道洪水位的有效举措。砂卵石是河道取之不尽的资源,可以尽管开采使用。

现实中看到较多的以疏浚的名义进行河道采砂的情况。采砂之后,自然河滩消失,主槽消失,浅水变成深水,水底生态环境改变,河床难以稳定,冲刷加剧。浙江省河道采砂早已经全面禁止。观点:砂卵石对河道有非常重要的作用,它是净化水质的载体,是水流消能的载体,更是美丽河流最重要的载体。另一方面,以疏浚来降低河流水位也是不合适的,主槽与稳定河势形成的主要作用力量是洪水。必须全面禁止河道采砂。


2.6

  海绵城市与蓄滞洪区综合利用

以高湖蓄滞洪区改造工程(高湖城市湖泊)为例。

浦阳江在浙江被为“小黄河”,诸暨市在它的中游地区,湖畈密布,自古经常洪水泛滥。上世纪50年代,在城市的东边低洼带建了蓄滞洪区,用于遇到特大洪水时进行分洪。但是滞洪区至今天已经有60年没有再启用,原因是启用一次损失太大。但是随着城市发展和流域水文情势的改变,防洪压力越来越大。另一方面,滞洪区就在城边,又制约着城市发展,这是一对矛盾。为了解决这对矛盾,提出在滞洪区中心低洼地带圈出一个首级滞洪区(一区),用隔堤围起来,中间挖成水面。这样,既能把滞洪区用起来,又多了一座城市湖泊,一举多得。

这个改造工程的内容包括挖湖、隔堤、湖周闸站工程、退水河道整治、景观工程、水质专项以及信息化建设等。湖周的隔堤是用挖湖的土方填筑的,挖填基本平衡,隔堤形成后是一条很宽生态绿廊。湖周水系平时是不封闭的,只在分洪时关闭容纳洪水,下游还设置了预排泵站以便在分洪前腾空库容迎接洪水。退水河道要进行生态化改造。沿湖要进行生态景观提升,这样整个湖区成为一个大公园。

景观规划的主题是弹性水岸。弹性,与海绵城市对应,有丰富的内涵。中心湖区大水面,南面是活力水岸区,西侧湖区是运动休闲主题,东侧是生态保育区。整个湖区进行了交通和绿道系统的规划,环湖岸线、植被、生境、服务设施、活动系统、夜景照明也均作了特别策划。

湖区原来主要是养殖塘,而入湖水量又极少,以及城市面源的输入,湖泊水质预估会是问题,所以策划了5项水环境提升工程。一是引水活水工程,从外部浦阳江和开化江引水到湖区,通过预处理系统和加压泵站送到湖区各点,以激活各处水体特别是死水区域。二是水生态自净系统,主要建立以沉水为主的水生植物群落,并进行水生动物引导和微生物调控。三是清水入湖工程,对污染严重的入湖沟渠进行处理。四是结合景观的湖周LID设施。五是结合景观的湿地系统。

高湖项目现在正在实施中,结合案例,谈三个关于海绵城市和城市湖泊水治理的误区。

高湖蓄滞洪区改造工程(高湖城市湖泊)

误区十四:海绵城市就是LID,就是增加下渗解决内涝问题。

观点:海绵城市并不只是透水铺装或者生态草沟等LID设施;在某些情况下“渗、蓄、滞、净、用、排”六个字的使用是可以不平衡的,有时候要强调“蓄、滞”,有时候也要强调“排”。城市湖泊是海绵城市的重要组成,离开城市湖泊的巨大调蓄作用,海绵城市的目标往往难以实施,高湖这样的蓄滞洪区改造项目是**的海绵城市建设案例。

误区十五:景观就是园林,就是绿化。河湖治理中的景观就是配合做好生态绿化。

河湖景观设计要满足水利基本需求,并兼顾生态、水体自净能力等。观点:景观远不只是园林和绿化,景观是一种方法和思想,是统筹各项功能(如水利、市政、交通、园林)的主线。所以,城市河湖的规划设计最重要的是要体现“大景观”的思想。

误区十六:城市湖泊是个大水盆,所以城市湖泊水质问题的解决可以先用水处理设施处理干净,然后存在水盆中。

观点:城市湖泊的水质问题要与水利、生态、景观、运营管理等综合考虑。城市湖泊的水质问题以提升自净能力为首要要义,以活水和设施处理为补充。最后是综合治理,多管齐下。城市湖泊不只是大水盆,它更是个生态系统,治水关键是提升环境容量和自净能力。另一方面,水质控制指标也应切合实际,以需求为导向。


2.7

  湖泊清淤疏浚

以贵阳市的阿哈湖环保清淤项目为例。

阿哈湖建于1960年,正常库容5420万m3。是贵阳市城市供水的主要水源地之一。阿哈湖环保清淤目的是减少湖泊内源污染。本底调查得知淤泥平均厚度39cm,总淤积量130万m3。疏浚采用深水环保型绞吸挖泥船,并辅助排泥管道、接力泵船将污泥输送到底泥处置场。环保绞吸式挖泥船可拆卸、分装,通过陆路车运的方式将设备运到施工水域,然后再进行水上拼装。开挖设计上主要采用密封吸挖、分层开挖、限速开挖、质量监控和全封闭输泥。另外,由于施工不能影响水厂取水,需要对水厂的取水口进行适度保护。清淤输出底泥输送至临时堆场进行干化处理,然后进行资源化利用等处理,同时,余水(即废水)需要进行处理达标后还湖。最后,实施中需要对疏浚施工和底泥及余水处理进行风险防范。结合案例,谈两个关于河湖清淤的误区。

误区十七:清淤就是直接清除河湖底泥,清淤规模没什么好论证。

当前很多清淤项目并不论证清淤规模,只是测量一下淤泥的厚度,然后全部清除。这种“粗暴”的做法往往造成巨额的无效投资。观点:清淤规模的论证非常必要。因为底泥的释放有一定规律,清淤规模不当反而可能起负作用。另外也并不是清得越厚效果越好,所以清淤规模特别是清淤厚度的论证非常必要。另一方面,清淤方式对河湖生态也有重要影响。清淤从短期来讲对湖底生态系统是一次灾难。

误区十八:淤泥处理的方向是淤泥固化。

大部分带水清淤方式,如采用搅吸式挖泥船清淤产物是泥水混合物。传统方式是用管道输送到弃土场,然后是漫长的自然干化过程,或者采用真空预压等方法加速固化,然后才能处置和利用。由于弃土堆场越来越难找,所以有了占地较少的淤泥固化(如板框压滤)方式,但是这种方式成本高昂,未必广泛适用。观点:淤泥固化不一定会上泥处理的主流方向,但一定会是城市河道清淤的泥处理主要方向。因为城市河道清淤很难找到合适的堆场。

贵阳市的阿哈湖环保清淤项目


2.8

  长距离环境引水改善区域水环境

以杭州市钱江引水入城工程为例。

2009年以前运河西片区域水环境不好,原因是城市人口负荷远远超过了水环境承载能力,所以需要跨流域从城市南部的钱塘江流域进行调水。工程总体设想是在杭州西部山区开凿一条人工渠道,将相对优质的钱塘江水引入西溪国家湿地公园,然后再进入运河西片河网。工程最大特点是采用重力流无压引水方式,依靠钱塘江至运河西片河网的自然落差来输水,不用泵站提水而采用自流方式,虽然工程难度大为增加,但可以节省大量运行电费以及抽水设备维护费用。2009年通水后,城西河网特别是“四港四河”区域水质改善立杆见影,直接从劣Ⅴ类提升到Ⅲ类。结合这个案例,谈一个关于引水改善水环境的误区。

杭州市钱江引水入城工程

误区十九:万能的引水。引水是改善水环境最有效的手段,所以优先考虑引水。

现实情况中,引水的确是很多地方优先考虑的措施。观点:引水不能优先于或取代本地治污,只有在本地环境治理不足以解决问题或者负荷远高于环境容量时,才能考虑跨流域或跨区域的引水作为补充。所以环境引水有“不得已”的成分。环境引水也不是每个地方都适合,比如水资源短缺地区肯定是不适合的,另外引水也可能造成被引区域的生态影响,所以要特别慎重。还有受水区河网还需要相应的系列配套工程以及精细化调度,才能确保受水区水质提升效果。


3

   结语



河湖生态修复是个非常宽泛的命题,也并无确定的规则或者方法。但是,真知一定出于实践,前面的实践可以总结理论,为后面的工程提供经验和教训。

END



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