城市河流环境修复技术原理及实践
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1.4 国内外城市河流环境修复概况

1.4.1 国外城市河流环境修复的历程

世界上许多发达国家或地区的河流,如英国的泰晤士河、欧洲的莱茵河、美国的特拉华河和波托马克河、日本的多摩川等都经历了河流水体污染的发生、发展、治理以及河流生态系统退化、修复的过程。这些过程都是随着经济的发展、公众环保意识的提高、污染治理技术的进步、环境管理措施的完善以及大量环保资金的投入逐步展开的。

在国外对城市河流修复的历程中,人们对城市河流功能的理解、河流管理理念也在不断发展,河流环境修复技术及体系也逐渐完善。在城市河流开发利用初期,也就是工业化时期,河流侧重的功能是防洪、供排水、渔业、运输等,城市河流的管理主要以“控制河流”为主。随着工业化进程的加快,污染物质产生量增加,人们开始侧重的河流功能增加了水质调节功能。人们的治污观念由“控制河流”转化为“人工调控”。该时期河流治理的特征为使河流系统人工化、物理化、结构简单化,河流整治侧重以人工措施治理工业及生活污染。随着人们认识的深化,人们对于河流的认识由简单的水文和物理系统转化为水文、生态环境、经济、社会文化的综合。人们认识到河流还具有历史文化载体、城市居民自然情感载体等功能,河流的治理的目标开始着眼于生态修复、环境治理、河流自然化并配以人文景观化。

美国等西方发达国家由于较早完成了工业化、城市化进程,河流管理已达到较高的水平,河流的治理已经摒弃经济高速发展时期所形成的人工改造河流的理念,河道的治理尊重河流系统的自然规律,注重河流自然生态和自然环境的恢复和保护,使河流的综合服务功能得到较充分的发挥。

美国在1948年、1972年分别颁布了《联邦水污染控制法》和《联邦水污染控制法案修正案》(即《清洁水法》),但相关环境及水资源政策仍过于强调水的化学性质,在很大程度上忽视了河流水资源的生态功能,其结果是水体达到了联邦要求的水质标准,而河流功能却未能得到有效恢复。鉴于以上的教训,20世纪80年代美国提出水资源的质量必须与其用途相联系,不仅要考虑化学指标,更要考虑生态指标、栖息地质量和生物多样性及完整性等。20世纪90年代后美国开始了更为广泛的河流恢复活动,将城市河流作为公众舒适性的一部分,并强调公众参与。与自然相协调的可持续的河流管理理念得以确立,其具有以下几个特点:a.管理的最终目的在于河流整体生态功能的恢复,而不是仅仅把重点放在污染源控制上;b.管理决策中除了考虑传统的污染因子之外,还考虑到大量的生态因子,例如栖息地保护、水温、泥沙以及河流流量等;c.从河流规划及相应项目筹划伊始,就强调多个政府部门、非政府组织、民间团体、企业和公众在河流管理上的协商与合作;d.重视河流管理信息情报的公开及分享。

在欧洲,工业革命前,泰晤士河、塞纳河、莱茵河等河流大多都水质良好,生态环境优美,是多种珍贵生物的天然栖息地。19世纪工业革命后,欧洲工业迅猛发展,城市人口急剧增加,许多城市河流水质遭到了严重破坏。到20世纪50年代,欧洲大部分水体的纳污能力接近或超过极限,水体失去了生命,逐渐变成了“死河”或“死湖”。从20世纪60年代开始,欧洲的许多国家开始系统地治理这些被污染的河流和湖泊。治理的总体目标是将污染的水体恢复到17世纪的水平,即可以达到饮用水水源的标准,使污染的河流和湖泊恢复生命,绝迹的代表性鱼类回归到水体中。污染的治理历程基本分成了初期的污染治理(20世纪60年代以前)、系统的污染源控制和治理(20世纪60~80年代)、污染水体的生态修复(20世纪80~90年代)和依据《水框架指令》的流域尺度的整体生态恢复(21世纪开始)的四个阶段。

日本水环境治理历程也走的是污染、治理和后期保护的道路。20世纪50~60年代,水环境污染事故频发,如震惊世界的水俣病事件。20世纪70年代日本开始关注水环境的治理和保护。1970年以达标排放为基础和核心的《水质污染防止法》颁布。至此,日本开始了以法律为依托,以技术为支撑,从整体上对河流、湖泊进行治理,目标是使得日本的河流、湖泊等水生态系统中水质得到恢复,创造与自然环境相协调、保障生物多样性和水生生物的生存与繁衍空间。污染的治理也基本分成了末端治理阶段(20世纪70年代以前),总量排放控制阶段(20世纪70年代初到90年代初),流域尺度的生态保护与恢复(21世纪开始)三个阶段。其中从20世纪80年代开始,河流管理者意识到快速城市化和工业化对城市河流水质、生态的损害,并认识到保护景观和生物多样性的重要性,恢复河流的环境特性显得越来越重要。之后对“多自然型河流治理法”进行了广泛研究,强调采用生态工程的方法治理河流环境、恢复水质、维护景观多样性和生物多样性。自20世纪90年代初日本开始实施“创造多自然型河川计划”,提倡凡有条件的河段应尽可能利用木桩、竹笼、卵石等天然材料来修建生态型河堤。

1.4.2 我国城市河流环境修复进展

我国城市河流整治初期同样也以开发水资源、服务河道航运以及建设闸坝、堤防等为主,目标为提高抗灾能力和改善灌溉条件。比如在20世纪80年代以后,全国各大城市普遍开展大规模以工程措施为主、防洪排涝为目的的河道整治。这些措施虽然提高了河道的防洪排涝能力,但是对河流生态系统的自然特征造成破坏。20世纪末,国内认识到传统的防洪、水资源开发等活动导致河流的生态系统功能严重退化,开始了广泛吸收国外的思想和理念,逐步在河流管理中注重对城市河流生态的保护和恢复。

特别是我国从2006年开始启动水体污染控制与治理科技重大专项(以下简称水专项),六大主题中包括河流主题和城市水环境主题,其目标是针对我国河流水污染严峻的现状,选择不同地域、类型、污染成因和经济发展阶段分异特征的典型河流,创立符合不同水质目标和功能目标的河流修复和管理支撑技术体系,制定与我国不同区域经济水平和基本水质需求相适应的污染河流(段)水污染综合整治方案;重点突破一批点、面源污染负荷削减关键技术及集成技术,污染河流(段)治理与生态修复的集成技术,以及河流污染预防、控制、治理与修复的技术系统;选择具有典型性和代表性的河流开展工程示范。到2020年,通过分阶段、分重点实施,实现由河流水质功能达标向河流生态系统完整性过渡的国家河流污染防治战略目标。

水专项中已完成了一批具有代表性的城市河流修复的技术示范工程,例如:水乡城镇水环境整治技术研究与综合示范(2008ZX07313-006)课题中的水系结构优化和水动力调控示范工程、多级复合湿地示范工程、重污染河道污染控制与景观修复示范工程;北运河水系中游重污染河段水质改善技术研究与示范(2009ZX07209-004)中的河道型湿地构建技术示范工程、河道缓流区人工循环净化技术示范工程以及生态河道构建技术示范工程;北运河水系中游段生态治理关键技术与示范(2009ZX07209-005)课题中的龙道河生态治理技术综合集成示范工程以及河道内水生植物群落重建示范研究等。

2015年4月2日,国务院发布了《水污染防治行动计划》(简称水十条)。这是当前和今后一个时期内全国水污染防治工作的行动指南。行动计划的目标包括:a.到2020年,全国水环境质量得到阶段性改善,污染严重水体较大幅度减少,京津冀、长江三角洲、珠江三角洲等区域水生态环境状况有所好转;b.到2030年,力争全国水环境质量总体改善,水生态系统功能初步恢复;c.到21世纪中叶,生态环境质量全面改善,生态系统实现良性循环。其中有关城市河流的主要指标为:地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内;京津冀区域丧失使用功能(劣于Ⅴ类)的水体断面比例下降15%,长江三角洲、珠江三角洲区域力争消除丧失使用功能的水体;到2030年,城市建成区黑臭水体总体得到消除。

2015年9月11日,住房城乡建设部会同环境保护部、水利部、农业部组织制定的《城市黑臭水体整治工作指南》正式发布,它是国家层面首个包括排查、识别、整治、效果评估与考核在内的城市黑臭水体整治指导性文件,其主要内容包括总则、城市黑臭水体定义、识别与分级、城市黑臭水体整治方案编制、城市黑臭水体整治技术、城市黑臭水体整治效果评估、组织实施与政策保障。指南中要求,2020年底前,地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内;2030年,城市建成区黑臭水体总体得到消除。

综上所述,国外对城市河流的认识不断深化,从一开始的“控制河流”“人工调控”到“人河共存共荣”治河理念的认识,人们认识到河道治理应该尊重河流系统的自然规律;注重河流自然生态和自然环境的恢复和保护,使河流的综合服务功能得到较充分的发挥。我国在未来的城市河流修复与管理实践中,应吸纳国外城市河流修复和管理的理论与技术,结合我国自身城市河流修复的成果和经验,根据各地区自身经济状况和河流特征,进行相适应的合理有效的城市河流修复。