住房和城鄉建設部海綿城市建設技術(shù)指導專(zhuān)家委員會(huì )委員，住房和城鄉建設部科學(xué)技術(shù)委員會(huì )城鎮水務(wù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì )委員，住建部環(huán)境部城市黑臭水體整治專(zhuān)家庫專(zhuān)家，中國環(huán)境學(xué)會(huì )土壤與地下水環(huán)境專(zhuān)業(yè)委員會(huì )理事、中國土木工程學(xué)會(huì )水工業(yè)分會(huì )排水委員會(huì )委員、國家重大水專(zhuān)項城市主題專(zhuān)家組副組長(cháng)，國家長(cháng)江生態(tài)環(huán)境保護修復聯(lián)合研究中心總體專(zhuān)家組專(zhuān)家，環(huán)保部UNDP項目咨詢(xún)專(zhuān)家，環(huán)保部國家環(huán)境保護工業(yè)污染場(chǎng)地及地下水修復工程技術(shù)中心專(zhuān)家委員會(huì )委員，北京市環(huán)境保護應急事件處理專(zhuān)家組顧問(wèn)專(zhuān)家，江蘇省環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新聯(lián)盟技術(shù)委員會(huì )委員等。主要研究方向城市水污染控制與水環(huán)境整治、再生水風(fēng)險控制與安全利用、土壤/地下水污染控制技術(shù)與理論等。負責國家及省部級研究課題50余項，指導研究生及博士后60余人，發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇(其中SCI收錄80余篇)，獲得省部級以上科技獎勵8項，獲得國家授權發(fā)明專(zhuān)利20余項。

劉 翔 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院 教授 博士生導師

研究背景

城市水環(huán)境綜合整治是我國水環(huán)境保護領(lǐng)域的重要工作，也是許多城市面臨的重大問(wèn)題。我國2015年出臺的《水污染防治行動(dòng)計劃》(“水十條”)就明確提出治理城市黑臭水體的目標，要求到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體控制在10%以?xún)?到2030年，城市建成區黑臭水體總體得到消除。習近平總書(shū)記在2018年全國生態(tài)環(huán)境保護大會(huì )上強調：“要深入實(shí)施水污染防治行動(dòng)計劃，基本消滅城市黑臭水體，還給老百姓清水綠岸、魚(yú)翔淺底的景象”。為促進(jìn)城市黑臭水體治理工作全面推進(jìn)，2018年，生態(tài)環(huán)境和住房與城鄉建設部聯(lián)合開(kāi)展專(zhuān)項督察工作;財政部、住房與城鄉建設部、生態(tài)環(huán)境部共分三批確定了60個(gè)城市為黑臭水體治理示范城市;同時(shí)，在推進(jìn)我國海綿城市建設的任務(wù)中，也明確提出了關(guān)于城市水環(huán)境整治的具體目標要求。上述行動(dòng)都表明了我國開(kāi)展城市水環(huán)境綜合整治工作的迫切性和重要性。

一般而言，城市水環(huán)境整治任務(wù)總體可以分為3類(lèi)：污染治理、水質(zhì)改善和生態(tài)恢復，三者各有側重又有關(guān)聯(lián)，也可以說(shuō)是代表了城市水環(huán)境管理的3個(gè)階段。污染治理主要是針對城市高強度、超負荷的污染排放引起的城市水體嚴重污染問(wèn)題，通過(guò)控源減排等工程措施實(shí)現減輕水體污染狀況的目的，這類(lèi)任務(wù)以城市黑臭水體治理為典型;水質(zhì)改善是在開(kāi)展污染治理的前提下，輔以水體凈化、補水活水等技術(shù)手段進(jìn)一步改善水質(zhì)，以期達到較好水環(huán)境質(zhì)量的目標，這類(lèi)任務(wù)目前多以滿(mǎn)足一定水環(huán)境質(zhì)量標準為特征;生態(tài)恢復則是在實(shí)現水環(huán)境質(zhì)量改善的基礎上，借助水生態(tài)修復和重構等綜合方法，逐步恢復水生態(tài)系統和提升城市水環(huán)境的景觀(guān)效果，實(shí)現城市水體的親水、娛樂(lè )功能，這類(lèi)任務(wù)則以創(chuàng )建城市水生態(tài)文明為標志。

通過(guò)解析城市水體污染的原因，探索城市水環(huán)境整治的工程原理和技術(shù)路線(xiàn)，梳理水環(huán)境整治技術(shù)的實(shí)用性和有效性，進(jìn)而提出城市水環(huán)境綜合整治的系統方案編制方法和適用技術(shù)體系，可為科學(xué)、合理、客觀(guān)地編制城市水環(huán)境綜合整治系統方案提供參考。

一 摘 要

通過(guò)對城市水環(huán)境綜合整治目標與需求的梳理，從宏觀(guān)尺度上分析了城市水環(huán)境整治的工程原理，提出了解決城市水環(huán)境整治的工程途徑和技術(shù)方法，根據各類(lèi)治理技術(shù)的對象和功能，構建了城市水環(huán)境整治技術(shù)體系，為不同適用技術(shù)的選擇提供了理論指導，并基于工程原理與解決途徑提出了城市水環(huán)境綜合整治系統性方案的編制方法。

二 城市水體污染治理工程原理

城市水體污染主要問(wèn)題

城市水體作為城市生態(tài)空間的構成要素和城市水循環(huán)系統的關(guān)鍵載體，也是城市污染物排放的主要受納體。引起城市水體污染的主要問(wèn)題有：

高密度的人口聚居、高速度的城市發(fā)展、高強度的城市生活與工業(yè)生產(chǎn)是產(chǎn)生高通量污染負荷的根本來(lái)源。

城市水環(huán)境基礎設施的規劃與建設滯后于城市發(fā)展的需求，導致城市污水收集與處理的能力不足，部分污水未經(jīng)處置直接排放。

城市雨污水管網(wǎng)長(cháng)期疏于維護管理，管網(wǎng)功能性和結構性缺陷問(wèn)題嚴重，導致污水實(shí)際收集效能遠低于表觀(guān)數據，同時(shí)也大大降低了污水處理設施的實(shí)際減負效果。

城市雨水徑流排放缺乏合理有效的組織和管理，未能充分發(fā)揮綠色設施的減排作用，致使城市面源污染問(wèn)題未得到有效控制。

城鄉結合部和城中村的生活污染問(wèn)題未引起足夠的重視，缺乏有效的管理和處置而成為分散式污染源，而且負荷通常都很高。

寬水面、大水深的傳統型城市河道整治和水景觀(guān)建設方式，導致水體流動(dòng)性差、生態(tài)基流嚴重不足，致使水體自?xún)裟芰Υ蠓鶞p弱。

河床和堤岸硬化以及梯級閘壩攔截阻斷了水生和陸生生態(tài)系統的聯(lián)系，導致水體生態(tài)功能?chē)乐赝嘶踔羻适А?/p>

水體流動(dòng)遲緩甚至滯流，水動(dòng)力條件極差，局部水域易產(chǎn)生污染累計，同時(shí)導致淤積問(wèn)題嚴重，是水體內源污染的來(lái)源。

上述問(wèn)題在我國許多城市中是普遍存在的，也是困擾城市水環(huán)境綜合整治的難題。這些問(wèn)題的交織并存也決定了城市水污染控制和水環(huán)境整治工作的復雜性和長(cháng)期性。

水體治理工程原理與解決途徑

從本質(zhì)上說(shuō)，城市水體遭受污染而引起水質(zhì)惡化的根本原因是域內進(jìn)入水體的污染負荷總量超過(guò)了水環(huán)境的現狀承受能力，即剩余環(huán)境同化容量(residual water environmental assimilative capacity，本文中簡(jiǎn)稱(chēng)“環(huán)境余量”)，因而治理城市水體污染問(wèn)題進(jìn)而恢復良性水環(huán)境狀況的工程原理則是保證輸入水體的污染物負荷量不超過(guò)水體的環(huán)境余量，從而使得水體的水質(zhì)狀態(tài)保持平衡，并維持健康而穩定的水環(huán)境質(zhì)量。那么，當輸入的污染物負荷總量超出水體環(huán)境余量時(shí)就會(huì )導致水體的水質(zhì)惡化，根據式(1)所提出的物質(zhì)平衡原理，城市水體整治的實(shí)施的3種途徑的平衡狀態(tài)示意圖見(jiàn)圖1所示。

編輯：徐冰冰