蘇州地區(qū)河流水環(huán)境治理方案探究

韓建軍 王治力 陳秋同 劉雨軒

摘 要：平原地區(qū)水動力條件微弱，河網(wǎng)自我調(diào)節(jié)能力差，水環(huán)境問題日益突出。治理平原河流水環(huán)境問題主要是依靠有效的行政手段以及合理的工程治污技術(shù)。本文詳細(xì)闡述了蘇州城市中心區(qū)河流水環(huán)境的多種治理方案以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：平原河網(wǎng) 水環(huán)境 現(xiàn)狀

中圖分類號：TV147 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（a）-0099-02

我國東部地區(qū)地形以丘陵和平原為主，水資源豐富，河網(wǎng)密布，在提供便捷的水陸運(yùn)輸?shù)耐瑫r，給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)帶來了長足的發(fā)展。但隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大、人口密度的上升，大大加重了河網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，河網(wǎng)水質(zhì)下降、生活生產(chǎn)用水不足等問題越來越突出，水質(zhì)性缺水成為東部地區(qū)面臨的又一重大挑戰(zhàn)，蘇州地區(qū)河流水環(huán)境問題的解決刻不容緩。

1 現(xiàn)狀

21世紀(jì)以來，蘇州市水環(huán)境一直得到政府、社會和國內(nèi)科研院所的高度重視，進(jìn)行了大量研究工作并采取相應(yīng)的治理措施。蘇州市水環(huán)境主要問題有：（1）城區(qū)內(nèi)河水質(zhì)惡化加?。唬?）城區(qū)周邊河道水質(zhì)仍在惡化；（3）部分主城區(qū)取水口水質(zhì)污染嚴(yán)重；（4）太湖流域污染嚴(yán)重。2005年相關(guān)學(xué)者從技術(shù)層面、政府管理層面等方面分析蘇州水質(zhì)問題的成因之后提出了截污引流的方案，通過閘泵等水利控制工程，將來自長江的污水截流在主城區(qū)以外，再通過引水換水工程，改善水環(huán)境。一是北引長江水通過望虞河進(jìn)入城區(qū)；二是利用太湖水域自流引水；三是城區(qū)河道換水。另一方面從公共管理的角度分析了蘇州市中心區(qū)因法律制度不完善、管理機(jī)構(gòu)缺失、職能分配不合理而造成的水環(huán)境問題，并提出了相應(yīng)的綜合管理措施。根據(jù)現(xiàn)有研究成果，改善蘇州市（主要是中心城區(qū)）水環(huán)境的措施主要在于以下幾個方面：（1）在管理政策方面：一是加強(qiáng)水資源的統(tǒng)一管理；二是制定完善相關(guān)規(guī)劃；三是完善水環(huán)境治理法規(guī)體系；四是強(qiáng)化水環(huán)境保護(hù)的宣傳。（2）在治污技術(shù)方面：一是嚴(yán)格控制各類污染源；二是建設(shè)水環(huán)境綜合治理工程；三是實施河道綜合整治；四是引水改善水環(huán)境；五是生態(tài)修復(fù)工程等。

在公共管理方面，部分學(xué)者通過比較蘇州水環(huán)境改善長效運(yùn)營的3種備選模式，提出特許經(jīng)營模式是符合蘇州實際情況、提高效率的最優(yōu)方案，并從主體選擇、交易結(jié)構(gòu)、權(quán)利義務(wù)以及職能界定等方面構(gòu)建特許經(jīng)營模式的框架。2014年蘇州市政府開展了“活水自流”工程建設(shè)，使得城區(qū)河道水流加快，城區(qū)內(nèi)部水系相互連通。摒棄了那些單一式的手段和飲鴆止渴的短期方案，以“截污、清淤、活水、保潔”八字方針，再配合運(yùn)用先進(jìn)的工程技術(shù)，最大程度地發(fā)揮河道的功能，為河道治污提供了一個比較正確的指導(dǎo)思想。

在生物技術(shù)方面，部分學(xué)者通過對常見的景觀植物對污染物的凈化作用的研究以及不同環(huán)境下的護(hù)坡對水體污染物的吸收效果，創(chuàng)造性地提出了新型植被護(hù)坡，可以有效地減少內(nèi)河中COD、N、P等污染物含量，從而提供了一種治理河網(wǎng)徑流污染的新方法。部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)在光照強(qiáng)度、OD等參數(shù)值較大時，底泥疏?？梢院艽蟪潭壬咸嵘w恢復(fù)力穩(wěn)定性，提高水體自凈能力。在蘇州河水體治理工程中，曝氣復(fù)氧手段得到了充分的利用，成功地證實了生物技術(shù)治理水體污染的強(qiáng)大實力。

在計算機(jī)數(shù)值模擬方面，徐國忠（2015）團(tuán)隊通過在同里古鎮(zhèn)長期調(diào)研實驗，提出了水動力-水質(zhì)模型。該團(tuán)隊通過對模型結(jié)果的分析，創(chuàng)造性地提出了同里古鎮(zhèn)水環(huán)境治理的總體方案，即“四控”策略，分別為控制分散性入河污染物、控制河道生態(tài)護(hù)坡建設(shè)、控制河道水動力狀況、控制內(nèi)河的水質(zhì)。該策略嘗試根除同里古鎮(zhèn)多年的水環(huán)境痼疾，并將成功經(jīng)驗向全國飽受水環(huán)境問題的古鎮(zhèn)進(jìn)行推廣。葛蘊(yùn)（2014）經(jīng)過對蘇州市老城區(qū)多年的水流數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬，用可視化語言創(chuàng)建了河網(wǎng)一維水流模型。該模型相較其他模型，具有使用方便，有可視化界面等優(yōu)點，可以靈活準(zhǔn)確地模擬出水流特性，為蘇州老城區(qū)水資源利用的規(guī)劃、泵站的管理調(diào)度、閘門的啟閉、河道護(hù)坡的設(shè)計與建設(shè)等提供了重要的技術(shù)支持。不難看出，完善的河道管理制度難以在短時間內(nèi)建立，而采用生物化學(xué)方式的治污手段在空間上具有一定的局限性，難以解決整個蘇州市中心城區(qū)的水質(zhì)問題。通過密集的調(diào)控工程，制定科學(xué)合理的調(diào)控原則，增強(qiáng)水體流動性達(dá)到水質(zhì)改善的目標(biāo)，這是一個科學(xué)有效的方法。

蘇州城市中心區(qū)河道交錯成網(wǎng)，建有眾多水利調(diào)控工程，其運(yùn)行可顯著改變河道的水動力條件，從而影響河道的水環(huán)境，利用閘站等水利調(diào)控工程對水動力及水環(huán)境進(jìn)行聯(lián)合調(diào)控，是一項復(fù)雜的、也是極具成效的系統(tǒng)工程。建立蘇州城市中心區(qū)水環(huán)境聯(lián)合調(diào)控數(shù)值模型，可以明顯提高對蘇州內(nèi)河水環(huán)境的把控，利于相關(guān)學(xué)者及管理者靈活，準(zhǔn)確制定出改善水環(huán)境的方案。因此，該模型的建立具有巨大的理論價值和現(xiàn)實意義。為此，李曉（2016）團(tuán)隊基于蘇州市主城區(qū)主要河網(wǎng)的水文觀測數(shù)據(jù)，提出了河網(wǎng)—維水動力—水質(zhì)數(shù)值模型。李曉團(tuán)隊對蘇州市45個主要調(diào)控工程進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了閘泵聯(lián)合調(diào)度機(jī)制可以顯著改善內(nèi)河水環(huán)境的結(jié)論，完善了從系統(tǒng)角度研究內(nèi)河水環(huán)境的理論。此外，該團(tuán)隊還對蘇州河豐水期和枯水期在現(xiàn)行水環(huán)境治理措施下的水質(zhì)變化情況進(jìn)行了數(shù)值分析，結(jié)果表明多數(shù)水體污染物濃度與河流水位呈負(fù)相關(guān)變化，且城區(qū)西部水源質(zhì)量由于東部?；诖搜芯砍晒搱F(tuán)隊提出在枯水期蘇州市可以利用城區(qū)水利調(diào)控工程對西塘河進(jìn)行引水，從而調(diào)節(jié)城區(qū)枯水期水質(zhì)。將新型調(diào)水方案輸入模型求解，結(jié)果表明，絕大多數(shù)區(qū)域的水質(zhì)有了極大的提升，各類污染物濃度均有所下降，最大降幅可以達(dá)到49.7%。莫祖瀾（2014）研究底泥、水溫、流速以及被引水水質(zhì)、引水比例等對受納水體水質(zhì)的影響，并據(jù)此對前人提出的閘泵調(diào)控優(yōu)化模型進(jìn)行了改進(jìn)，完善了目標(biāo)函數(shù)，增加了內(nèi)河水流速、外河水質(zhì)與內(nèi)河引水比例3個約束條件，建立出包含引水因素在內(nèi)的水利控制工程水動力調(diào)控優(yōu)化模型?；贛IKE11軟件，構(gòu)建出嘉興河網(wǎng)示范區(qū)的水環(huán)境模型（包括水動力模型和水質(zhì)模型）。

2 結(jié)語

平原地區(qū)水污染問題嚴(yán)重的主要原因在于河流水動力條件微弱，導(dǎo)致水體自凈能力變差。通過有效的管理政策以及合理的工程調(diào)控可顯著改變河道的水動力條件，從而影響河道的水環(huán)境，利用閘站等水工調(diào)控工程對水動力及水環(huán)境進(jìn)行聯(lián)合調(diào)控，是一項復(fù)雜的、也是極具成效的系統(tǒng)工程，建立區(qū)域水環(huán)境聯(lián)合調(diào)控數(shù)值模型，可為水環(huán)境改善提供決策支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐國忠，陳習(xí)慶，黃晨，等.蘇州同里古鎮(zhèn)河道水質(zhì)改善及維持技術(shù)方案研究[A].2015年建筑科技與經(jīng)濟(jì)學(xué)術(shù)論文集[C].2015.

[2] 葛蘊(yùn).蘇州市古城區(qū)河網(wǎng)水流數(shù)值模擬可視化研究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2014.

[3] 李曉，唐洪武，王玲玲，等.平原河網(wǎng)地區(qū)閘泵群聯(lián)合調(diào)度水環(huán)境模擬[J].河海大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2016，44（5）：393-399.