海綿城市理念下流域協(xié)同治理策略思考與探索
摘要:近些年來,隨著流域治理目標從局部的工程達標向整體的水質(zhì)達標的轉(zhuǎn)變,工程思維下治理模式面臨巨大的挑戰(zhàn),無法可持續(xù)達標,究其原因在于忽略了工程性措施與非工程性措施之間的協(xié)同關系,如河道空間利用與保護的關系、污染物治理與利用的關系、工程建設與良性運維的關系、治理措施與機制體制的關系、治理需求與技術能力的關系。海綿城市試點建設為優(yōu)化工程性措施與非工程性措施關系提供了寶貴的實踐場地,也取得了較好效果。鑒于此,總結了海綿城市理念下流域治理的經(jīng)驗與教訓,提出海綿城市理念下流域協(xié)同治理的六大策略,包括河道生態(tài)緩沖空間的劃定與保護,流域節(jié)水、雨水利用、污染物資源化協(xié)同推進,治理工程提質(zhì)增效和良性運維并重,跨行政區(qū)協(xié)調(diào)機制與體制完善,基于監(jiān)測與模型的項目績效動態(tài)評估機制建立,流域信息共享與技術支撐能力提升。
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傳統(tǒng)理念下流域治理面臨的問題
1.1河道空間保護與利用不協(xié)同
隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,城市建設用地擠占流域生態(tài)空間的現(xiàn)象普遍存在,流域內(nèi)河道水系密度顯著下降,許多河道支流變窄甚至消失,致使流域應對極端氣候條件下的外力沖擊時失去了“生態(tài)彈性”,集中體現(xiàn)在:河道的過流能力大幅下降,河道水位上升對排水系統(tǒng)頂托嚴重,內(nèi)澇風險不斷加大;河道生態(tài)恢復的空間喪失;同時,由于河道兩側(cè)自然的生態(tài)緩沖區(qū)受到擠壓,生物棲息空間面積不足,直接導致河道生態(tài)系統(tǒng)多樣性的下降,河道生態(tài)功能不斷退化,流域的生態(tài)功能也隨之退化。
1.2資源節(jié)約與污染治理不協(xié)同
過去相當長的時間里,流域治理更多關注污染物的末端處理,很少從資源(水資源、物質(zhì))節(jié)約、雨水再利用協(xié)同和資源循環(huán)利用的角度思考污染物的去除問題。實際上,節(jié)水、雨水再利用與污染物協(xié)同性去除潛力巨大。通過分析,筆者發(fā)現(xiàn),某流域城鎮(zhèn)綜合節(jié)水潛力占現(xiàn)狀污水處理量的27%,實施雨水再利用后,進入合流制管網(wǎng)的雨水削減量占污水廠處理量的26%,按照污水廠一級A標準排放,通過節(jié)水和雨水利用措施,該流域產(chǎn)生的污染物總磷的協(xié)同減排量將分別占其排入環(huán)境污染負荷的28%和10%。另外,對于流域來講,污染物本身也是放錯了地方的“資源”,該流域城市污水處理產(chǎn)生的氮和磷分別占同期農(nóng)業(yè)氮肥和磷肥需求的86%和28%,如果可以將這些氮磷作為農(nóng)業(yè)肥料進行循環(huán)利用,將極大減少化肥施用帶來的農(nóng)業(yè)面源污染;反之,流域城市的營養(yǎng)物質(zhì)不能回到農(nóng)業(yè)生產(chǎn),將導致流域內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染的輸入額外增加,破壞流域原有的營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán),增大整個流域的外來污染輸入。
1.3工程施工與運行維護不協(xié)同
流域城市排水系統(tǒng)的施工建設及運營維護缺乏定期的維護,直接導致城市排水系統(tǒng)管網(wǎng)結構性和功能性缺陷嚴重,嚴重影響了城市排水系統(tǒng)效能的發(fā)揮。日常維護管理不到位帶來的污染物在管網(wǎng)內(nèi)的累積,不但影響了其設計過流能力,而且在雨季沖刷下,常年累積的污染物一次性從溢流口排出,是造成有些河道治理項目“旱季見成效”和“雨季無成效”交替反彈的重要原因。同時,由于管網(wǎng)接口材料脫落、管網(wǎng)破裂,導致地下水埋深較淺的地區(qū)大量地下水、河水進入排水系統(tǒng),生活污水處理廠進水COD、BOD 5濃度大幅下降,遠遠小于設計進水水質(zhì),嚴重影響了污水廠處理效率。由于流域治理重施工輕運維,存量排水系統(tǒng)長期處于病害和高水位運行狀態(tài),導致規(guī)劃設計中常用面源控制率、截流倍數(shù)概念適用場景發(fā)生變化,LID設施工程、管網(wǎng)改造工程、初期雨水調(diào)蓄工程、CSO調(diào)蓄池工程、河湖底泥清淤工程的規(guī)劃、設計、建設的所遵循的常用規(guī)則需要因地制宜地進行調(diào)整,目前治理中往往忽略這些問題,導致投入較高而治理效率較低。
1.4管理體制與治理需求不協(xié)同
由于流域管理部門的職能設置缺乏流域水系統(tǒng)“產(chǎn)-匯-排-控-河-湖”的因果關系考量,涉水部門職能設置交叉與錯配,導致規(guī)劃目標和措施的協(xié)同性無法保障;各部門在規(guī)劃執(zhí)行和項目設置時,往往出現(xiàn)“重復”或“真空地帶”。另一方面,水系統(tǒng)空間連續(xù)性被行政區(qū)空間隔斷,市-區(qū)-鄉(xiāng)鎮(zhèn)縱向?qū)蛹壷婆c流域-匯水區(qū)-控制單元流域空間上無法比配,治理目標在流域尺度空間分解不足,流域治理措施時間空間不同步。因此,無論從目前流域管理體制還是從流域治理的需求來看,建立跨部門、跨行政區(qū)的流域管理治理體制是必然選擇。從世界各國流域綜合治理歷程來看,也都經(jīng)歷了部門各自治理向跨部門、跨地區(qū)綜合治理的轉(zhuǎn)變,F(xiàn)有水污染管理中,管理體制存在缺陷是水污染難以得到有效控制的重要原因。理想的水質(zhì)管理機構是將水的自然單元作為整體,能夠統(tǒng)籌整個流域水質(zhì)管理的各個要素,不受地方政府干擾,保障天然水體化學、物理和生物的完整性。
1.5局部管理與全程管控不協(xié)同
流域治理是一個長期、連續(xù)、協(xié)調(diào)、反饋與完善的系統(tǒng)工程,污染解析、治理目標、規(guī)劃措施、項目設計、建設運營彼此之間動態(tài)關聯(lián)、相互影響,這種動態(tài)性和關聯(lián)性客觀上需要動態(tài)的項目評估機制。但是,目前流域項目管理評估機制屬于局部靜態(tài)評估機制,僅關注項目財務執(zhí)行和項目建設完成情況,并未考慮項目的動態(tài)性、與其他項目的關聯(lián)性以及對整個系統(tǒng)全局性治理的貢獻,缺乏對規(guī)劃設計、建設以及運營對流域治理效果影響的評估和動態(tài)調(diào)整機制。
1.6技術支撐與精準治理不協(xié)同
流域治理所需要的水資源、水環(huán)境、水安全和水生態(tài)方面的基礎數(shù)據(jù)往往分散于多個渉水部門,由于流域管理條塊分割,管理部門間缺乏有效的協(xié)調(diào)溝通機制,使得各個部門的數(shù)據(jù)信息資源分散,信息化程度和數(shù)據(jù)標準不同,造成信息利用率低、數(shù)據(jù)之間邏輯性較差等問題。流域基礎數(shù)據(jù)信息精度質(zhì)量、模型等技術工具使用規(guī)范性與治理需求仍有差距,不支撐流域和城市雨水、污水、地下水、河水、管網(wǎng)污泥、水廠污泥以及河道淤泥“四水三泥”復雜關系的精細化解析,針對性強的系統(tǒng)性、綜合性流域治理方案缺乏數(shù)據(jù)與技術支撐。同時,由于數(shù)據(jù)精度和質(zhì)量問題,設計施工過程中變更、洽商、簽證較多,往往帶來不必要的投資增加。隨著流域治理規(guī)劃、方案和設計文件的編制、實施和評估等工作對科學性、定量化和精細化要求日益提高,亟需與現(xiàn)實情況匹配度較高的流域水環(huán)境模型的支持。但是,目前缺少對流域水環(huán)境模型的適用范圍、選擇依據(jù)、模型校驗、精度評價等進行規(guī)范的行業(yè)標準或技術指南,導致水環(huán)境模型應用過程實際上一種“黑箱”模式,其精準度完全取決于模型使用者對于模型的認知和理解能力,對于模型不確定帶來的規(guī)劃設計的不確定估計不足,對于模型校驗缺乏客觀的評估,處于“自圓其說”狀態(tài)。
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海綿城市理念下流域協(xié)同治理策略
2.1 劃定河道生態(tài)緩沖區(qū)空間,提高流域的生態(tài)彈性
河道作為流域生態(tài)功能的生命線,實施流域河道水系的保護將對流域生態(tài)功能保障具有總要意義,而河道水系兩側(cè)生態(tài)緩沖區(qū)的保護是河道水系保護的核心。流域需要更寬的生態(tài)空間來消除建設空間擴展對流域帶來的負面效應,擴大河道兩側(cè)生態(tài)緩沖區(qū)的保護空間,將有效增加流域空間的“生態(tài)彈性”。劃定河道生態(tài)緩沖區(qū)空間 將有效控制建設用地擴張過程中河流生態(tài)功能的退化,同時為流域生態(tài)功能恢復工程預留空間。對于水生態(tài)、水安全敏感的流域,建議將流域內(nèi)河道最高水位線作為起始線,依據(jù)河道生態(tài)恢復的需要,合理劃定外擴的生態(tài)緩沖區(qū)空間;從根本上改變過去“取消、填埋、明變暗”的河道治理模式。
2.2節(jié)約用水、雨水再利用、資源再利用協(xié)同性推進
以海綿理念為指導,將治理重點從系統(tǒng)末端轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)前端,優(yōu)先推進節(jié)水與資源(污染元素)循環(huán)利用,將雨水、再生水利用作為流域第二水源,將污染物作為流域農(nóng)業(yè)第二化肥來源。加快城市節(jié)水與雨水再利用工程協(xié)同推進;對于新建地區(qū),確保開發(fā)后地塊外排徑流總量不增加;對于改造區(qū)域,確保改造后的綜合徑流系數(shù)不超過改造前,不能增加既有排水防澇設施的額外負擔。因地制宜優(yōu)化治污體系;在新建公共建筑和新建居民小區(qū)排水系統(tǒng)強制實施源分離工程,并在源分離工程基礎上,實施氮磷資源再利用工程,將城市生活氮磷、污水廠無害化污泥以肥料的形式回用于農(nóng)業(yè)。加大流域污染協(xié)同利用的力度,注重存量,提質(zhì)增效;制定流域級“四水三泥”協(xié)同性治理方案,有效應對雨水、污水、地下水、河水、管道污泥、污水廠污泥以及河道淤泥的處理處置與協(xié)同治理。
2.3增量建設轉(zhuǎn)向存量工程提質(zhì)增效和良性運維
開展排水系統(tǒng)普查,建立基于監(jiān)測評估的排水系統(tǒng)運維機制。注重運維數(shù)據(jù)的收集,尋求最佳運維解決路徑;建立分類分級維護計劃,強化對關鍵排水設施的維護;增加排水系統(tǒng)檢查頻率,對排水設施進行預防性檢查和修復;建立快速響應機制,出現(xiàn)問題立即解決,延遲解決需要更多的成本。對于城市排水系統(tǒng),優(yōu)先存量修復工程,后增量優(yōu)化。對于存量工程,必須建立“管道清淤-管道清洗-管道監(jiān)測-管道監(jiān)測評估-管道修復設計-管道施工”工程技術體系,維持排水系統(tǒng)處于設計標準狀態(tài),減少地下水及河水的入流入滲,提高污水廠進水濃度。對于增量,重視截污工程施工材料的選擇,尤其沿河截污工程,建議采用球墨鑄鐵管代替原有管材,避免管道不出現(xiàn)滲漏的情況,有條件地區(qū)(排水系統(tǒng)存在一定冗余度)實施泵站、調(diào)蓄池、排水管網(wǎng)和污水廠聯(lián)合調(diào)度,將盡可能多的雨污混合污水進行有效收集和處理。在環(huán)境敏感區(qū),根據(jù)受納水體的環(huán)境質(zhì)量要求,確定城鎮(zhèn)污水處理廠的出水水質(zhì)標準。
2.4推進與流域治理需求相協(xié)調(diào)的機制體制建設
行政區(qū)管理與流域管理相結合的管理體制是實施流域水環(huán)境管理必要且有效的方式。但是,目前流域治理管理存在諸多問題,體系內(nèi)部機構數(shù)量過多、類型龐雜,體系外部缺乏協(xié)調(diào),且地域性不強和編制周期與環(huán)境要素的自然規(guī)律周期不一致。因此,近期從保證流域治理技術邏輯合理性的角度,通過體制機制設計,協(xié)調(diào)流域規(guī)劃、設計、建設、運營等要素與流域供給產(chǎn)品利益分配模式之間的關系,保證流域目標可持續(xù)實現(xiàn)。近期,重點推進水環(huán)境敏感流域供水(包括雨水、再生水、自來水)、排水一體化經(jīng)營,建立中長期流域治理供給產(chǎn)品價格(水價)與流域理成本聯(lián)動調(diào)節(jié)機制,形成流域治理目標可持續(xù)達標的“經(jīng)濟閉環(huán)”。遠期,建立 行政區(qū)管理與流域治理相結合的實體機構——流域綜合管理委員會 (見圖1)。將流域管理委員會列為法定行政主體,列入行政序列。依據(jù)授權,統(tǒng)籌管理流域水、土和資源開發(fā)、空間布局等重大事宜,擁有與流域綜合管理事權相匹配的財權。由該行政區(qū)的最高行政長官兼任委員會主任,副主任由流域內(nèi)下轄行政區(qū)縣最高行政長官兼任。
圖1 流域綜合管理委員會實體機構架構
流域綜合管理委員會下設各委員會的主要職責:①保證流域利益相關方充分參與決策;②流域空間布局、土地資源開發(fā)、水資源保護與利用等重大問題決策;③流域取水、節(jié)水、供水、排水、水處理標準制定,以及水價等政策制定;④流域內(nèi)水資源開發(fā)、利用、節(jié)約、保護、治理項目決策。
不同委員會下設部門的具體工作如下:①流域規(guī)劃處,負責制定流域空間開發(fā)與土地利用規(guī)劃、水資源規(guī)劃、水環(huán)境保護規(guī)劃,協(xié)調(diào)城市總體規(guī)劃與各專項規(guī)劃。②流域技術信息處,負責流域內(nèi)所有水信息收集、監(jiān)測、統(tǒng)計及公開與通報,負責流域信息處理、挖掘、模擬與共享,管理流域模型信息庫。③項目管理處,負責流域內(nèi)涉水項目立項、審批、評估、調(diào)整與監(jiān)控工作。④執(zhí)法與監(jiān)督處,負責流域內(nèi)水政、漁業(yè)、航政、土地、規(guī)劃、水環(huán)境保護、林政、排水管理等方面的行政處罰權。⑤水服務公司,負責流域節(jié)水、供水、排水與水處理項目實施、運行與管理。
2.5建立事前預測、事中監(jiān)測、事后評估機制
① 建立流域治理動態(tài)評估流程
事前規(guī)劃設計方案評估:規(guī)劃設計動態(tài)評估是決定其合理性重要依據(jù)。規(guī)劃設計評估必須建立在滿足績效考核指標要求、落地可行性及最佳投效比基礎上,同時應結合工程技術、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境和社會各方面因素綜合評價,選定最佳方案。對于規(guī)劃方案來講,重點關注投資成本、管網(wǎng)水位、進廠濃度、出水水質(zhì)和河道水質(zhì)等問題。對于設計方案,重點關注道路之間、管網(wǎng)與河道之間、海綿設施之間的豎向控制問題。
事中建設實施方案評估:在流域治理過程中,加強項目涉及各部門之間的協(xié)作,共享項目建設過程中的變更、洽商、簽證、進度、質(zhì)量、環(huán)境和社會影響、措施費等方面的信息,加強項目實時、動態(tài)、高效的事中管理。對可能形成偏差的關鍵性活動,及時作出判斷、發(fā)出預警,更早地發(fā)現(xiàn)項目實施中存在的困難和問題,及早采取調(diào)整措施,防止問題惡化,確保流域治理項目按照計劃目標和方向發(fā)展。
事后運行跟蹤評估:在流域治理項目建成投產(chǎn)或投入使用后的一定時期,對項目的運行進行全面評價,將項目決策初期效果與項目實施后的終期實際結果進行全面、科學、綜合的對比考核,對流域治理項目投資產(chǎn)生的生態(tài)、環(huán)境、社會和經(jīng)濟等方面的效益與影響進行客觀、科學、公正的評估。
流域治理動態(tài)評估技術流程見圖2,流域治理項目評估管理流程見圖3。
圖2 流域治理動態(tài)評估技術流程圖
圖3 流域治理項目評估管理流程
②建立項目動態(tài)評估管理的多元協(xié)作機制
建立流域管理委員會與技術服務單位的協(xié)作機制。流域管理委員會委托獨立的第三方中介機構對流域治理方案開展評估工作,第三方中介機構應確保評估結論的獨立、客觀、公正,不得對評估工作施加傾向性影響。
建立技術服務單位與職能部門的協(xié)作機制。在相關職能部門關于流域治理規(guī)劃設計方案管理工作程序中,增加技術服務單位的會簽程序,未征得技術服務單位同意的,相關部門不予批準。
建立技術服務單位與項目建設單位協(xié)作機制。建立技術服務單位對流域治理方案實施效果進行的監(jiān)督檢查和評估,評估結果對于項目建設單位應具有強制約束力。一方面,項目建設單位須無條件配合評估工作人員的工作,及時提交真實數(shù)據(jù)與材料;另一方面,通過評估與項目建設單位及時溝通,便于及時調(diào)整決策,并采取措施改進項目建設方案,促進項目建設管理水平的提高和考核目標的實現(xiàn)。
建立流域管理委員會與社會公眾的協(xié)作機制。公眾作為流域治理項目的利益相關方,應該全程參與方案的評估。流域管理委員會通過各種制度建設增加公眾參與渠道,健全并實行項目信息公開制度。建立項目公示和聽證制度,形成一套規(guī)范、可操作的公示和聽證程序,并使之成為項目決策程序的一個必要環(huán)節(jié)。
2.6流域精準治理信息管理與技術支撐能力提升
從過去流域信息分散隔離,走向未來流域信息共享,構建流域治理基礎數(shù)據(jù)庫與信息共享平臺。包括:基礎空間數(shù)據(jù)庫共享平臺、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫共享平臺、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫共享平臺和模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫共享平臺。流域治理基礎數(shù)據(jù)庫與信息共享平臺的各個數(shù)據(jù)庫部分在物理上分開,但在邏輯上緊密相關,尤其模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫與環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫在邏輯上進行有效關聯(lián),以保持數(shù)據(jù)一致性。通過流域治理基礎數(shù)據(jù)庫與信息共享平臺建設實現(xiàn)全要素、多過程的綜合耦合模擬,為水問題診斷、措施優(yōu)選以及效果評估提供支撐,是流域綜合治理定量綜合模擬技術的發(fā)展趨勢。同時,針對技術支撐工具規(guī)范使用,應加快模型的規(guī)范化、標準化制度建設,建立模型評估與管理專業(yè)機構、發(fā)布模型應用指南手冊和說明書。針對多種模型的模擬能力、適用性和適用范圍等進行了詳細的評估對比,指導具體流域規(guī)劃中模型的篩選和使用,通過第三方開展檢驗流域水環(huán)境模型的輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量,模型參數(shù)率定與校驗、精度評價工作,保證模型規(guī)范使用,提升支撐精細治理的能力。加強工業(yè)級離線水環(huán)境機理模型軟件研發(fā)與在線神經(jīng)網(wǎng)絡算法支撐運行調(diào)度的技術模型研發(fā)。在城市尺度上,以“四水三泥”為主線,進行統(tǒng)一監(jiān)測、采集、分析、管理和動態(tài)評估;同時,加強技術工具使用的規(guī)范性制定,提高流域項目治理效果模擬和預測的準確性,通過信息共享共治,建立流域“規(guī)劃、設計、施工與運維”全周期治理成本核算管理平臺,為流域治理決策提供必要支撐。
本文節(jié)選自《中國給水排水》2021年第2期,作者及其單位如下:
海綿城市理念下流域協(xié)同治理策略思考與探索
許申來1,2,周影烈3, 李王鋒1,4,韓志剛5,薛祥山1,4,趙軒1,4,曲直1,4,孟婷婷1
(1. 北京清控人居環(huán)境研究院有限公司,北京 100083;2. 長江生態(tài)環(huán)保集團有限公司,湖北武漢430062;3. 北京壹墨工程設計咨詢有限公司,北京101300;4. 北京清華同衡規(guī)劃設計研究院有限公司, 北京100085;5. 中國交通建設股份有限公司,北京100088)
許申來,周影烈, 李王鋒,等海綿城市理念下流域協(xié)同治理策略思考與探索[J].中國給水排水,2021,37(2):1-6.
XU Shenlai, ZHOU Yinglie, LI Wangfeng, et al. Exploration and thought on the strategy of basin coordinated management under the concept of sponge city[J]. China Water & Wastewater, 2021, 37(2): 1-6(in Chinese).
編輯: 李德強