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王洪臣:做好城市水环境治理顶层设计的三大关键点

时间:2017-09-07 13:52

作者:王洪臣

城市水环境是受人类影响最大、对人类最重要的水环境,但纵观我国水环境现状不难发现,整体水质状况还有很大提升空间,北京、上海、武汉、广州等各大城市的水环境都不容乐观。“我国城市水环境治理还没有很好的顶层设计,这是制约目前水环境治理工作的关键。”2017(第九届)上海水业热点论坛上,中国人民大学环境学院副院长、中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任王洪臣教授表示,从目前城市水环境治理存在的三大关键问题出发,为城市水环境治理提出了几点总结建议,为与会者带来很大启发。

以下为王洪臣教授现场分享内容(根据现场发言整理,未经本人审阅):


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我国城市水环境治理依然没有顶层设计

王洪臣教授指出,在我国,与水污染治理相关的行动计划非常多。


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很久以前就做了重点流域水污染防治规划,以及清洁小流域治理、流域水污染综合治理、良好湖泊保护、农村环境连片综合整治、城市黑臭水体治理和海绵城市建设等等行动计划,但有一个问题必须要正视,水环境治理的顶层设计究竟是什么?目前还没有一个明确的说法。

王洪臣教授指出,美国在70年代,就做了详细的城市水环境治理顶层设计。1972年,美国将《水污染防治法》改为《净水法案》。净水法案立法目标中提到,1983年以前实现可渔、可游、可猎的国家水质目标,在后来修订的法案中,又明确地下水水质目标就是生活饮用水水质标准,即美国地下的每一滴水,都可以随时取出来喝。这就是美国水环境治理的总体目标和顶层设计。

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上图是美国《净水法案》的宣传图,美国水体可以饮用,也可以游泳,以及垂钓,这是公众的权利。综合以上可以看出,美国的整个水环境治理是有明确顶层设计的。

在我国虽然已经做了大量的工作,制定了多项行动计划,并大大推进了我国水污染防治的综合进程,但依然缺少顶层设计。

王洪臣教授指出,城市水系统包括,城市供水系统、城市污水系统、城市雨水系统和城市水环境,供水系统相对独立,所以城市水系统的问题主要体现在,城市雨水系统和污水系统的交织,高度干扰并影响着城市水环境。

城市水环境治理的问题主要聚焦在几点:其一,我们到底要一个什么样的城市水环境,从质量角度看,有不黑不臭、可渔可游、人水和谐,以及地表水质V类、IV类、Ⅲ类等划分等各种高度不同的说法。从体量角度看,到底多大更合适?也没有明确的准则。目前还没有基本的质量和体量的顶层设计。在不了解水环境体量和质量的情况下,怎么确定污水处理的排放标准呢?   

其二,有关雨水处理的问题。王洪臣教授表示,雨水是需要快速排除的,但雨水又是需要处理的,处理又将严重影响快速排除。当意识到雨水处理的重要性,就有新的问题出现了,如雨水应该如何处理?处理的深度应该是怎样的?是单独处理还是在污水处理厂处理?等等。

王洪臣教授强调,如果没有一个关于城市水环境的顶层设计,这些问题都很难得到答案。

城市水环境治理顶层设计的三大关键点

基于以上思考,王洪臣教授现场重点介绍了城市水环境治理顶层设计的三个关键问题。 

第一、  构建城市水环境的科学评价体系。

王洪臣教授表示,首先要梳理地表水环境质量、污染程度、水功能区划之间的关系。他总结介绍,目前相关的法规主要有5个,《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、《地表水环境质量评价办法》(环办[2011]22号)、《地表水环境功能区类别与代码》(HJ522-2009)、《水功能区管理办法》(水资源[2003]233号)、《水功能区监督管理办法》(水资源[2017]101号)。

如果以这些法规设定的标准来评价城市水环境,我们可以清晰的看到,我国对城市水环境质量的标准要求是极其严格的。

《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)(以下简称“水环境质量标准”)由24个主要指标组成,从下表可以看出,水环境质量标准实际上是把水分为5类6档,一类主要适用于源头水、国家自然保护区;二类水主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等;三类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区;四类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区;五类水主要适用于农业用区及一般景观要求水区。

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王洪臣教授指出,在美国,也基本是将水域功能与标准分为五大类,只不过美国将农业用水放在更高的水质标准,五类水则只适用于工业用水的。一类水,则是作为生活饮用水的水源地,而不是用于自然保护区。_ueditor_page_break_tag_

“如果没有城市水环境的顶层设计,就无法处理各治理要素之间的逻辑关系,很多事情就无法科学决策。”王洪臣教授指出,在以上划分的五大类地表水标准中,只有四类水的适用范围与城市水环境治理略微相关,主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。但是城市水环境的具体功能要求是什么、水质标准是什么都没有明确的定位。

在《地表水环境质量评价办法》(环办[2011]22号)中,提到四类水属于轻度污染水,用于一般工业用水和人体非直接接触的娱乐用水。一类、二类水属于优质水,三类水属于良好水质,五类水属于中度污染。可以看出,在地表水环境质量评价办法中,依然没有找到关于城市水环境的内容。

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在《水功能区管理办法》(水资源[2003]233号)中,将水功能一级区分为:保护区、缓冲区、开发利用区、保留区。水功能二级区在水功能一级区划定的开发利用区中划分,分为:饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景观娱乐用水区、过渡区和排污控制区。王洪臣教授指出,这里面,还是没有与城市水环境相关的内容,依然只有景观娱乐用水区的说法与城市水环境略微相关。

在《地表水环境功能区类别与代码》(HJ522-2009)中,把各个不同区用编码划分,只是起到区分类别和编码的作用。在编码过程中,将景观娱乐用水区细分为三大类,第一类是与人体接触的景观娱乐用水区。第二类是,不与人体接触的景观娱乐用水区。第三类是,一般景观用水区。但通过这些,依然找不到城市水环境的定位,也不知道应该执行几类水的标准。

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王洪臣教授指出,目前大部分城市的水功能区划为:上游水环境为Ⅲ类水质,中心区水环境为Ⅳ类水质,下游水环境为Ⅴ类水质,按照《地表水环境质量评价办法》,Ⅳ类是轻度污染,Ⅴ类为中度污染。拿轻度污染和中度污染作为目标合理吗?

王洪臣教授列举了我国两个最典型的大城市水功能区划分。北京的水功能区划分,整个城市的中心城区,从西北方向上游开始,往东南方向下游走,将水功能区划分为三类水体、四类水体、五类水体。中心城区以四类水体为主,到了东三环、东四环等人口密集区及国际交流区,则是五类水体。按照法规的目标,三类是基本没受污染,四类是轻度污染,五类是重度污染。在高密度人群的居住区,难道水环境质量就定位为轻度污染或中度污染吗?

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上海的老城区水功能区划是五类,王洪臣教授指出,如果这样划分,就意味着上海老城区未来的奋斗目标就是向着受到中度污染的水环境去努力。

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因为国家的水功能区划管理办法规定,县级以上的人民政府就有权利决定水功能区划。王洪臣教授表示,让人担忧的是,因为四类水的水功能区划分要求,严重影响了一些地方的水功能达标率,实际上很多县级人民政府都将自己的水功能区划降到了五类水。而从目前公布的数据来看,北京、上海等地的水质状况也不是很乐观。

我国城市水环境功能区仅仅是娱乐用水区吗?显然不是。北京和上海中心城区水功能区划主要是Ⅴ类和 Ⅳ四类,属于中度污染和轻度污染。王洪臣教授指出,这样的水功能区划合理吗?而事实是,这些所谓轻度污染或中度污染仅仅是由于氮、磷等指标不能达到极其严格的标准限值所导致的。 

“以目前的水环境质量标准作为城市水环境质量目标科学合理吗?” 王洪臣教授指出,《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)共有24个基本指标,COD、氨氮、总氮、总磷限值很低,主要用于评价大江、大河、大湖等自然水体,而浊度、色度、透明度、微污染物质等城市水环境需要的指标反而缺失。城市水体是人工水环境,受到高密度城市人群的强烈干扰,同时也无法满足城市水环境的一些特殊要求。如果继续采用这个标准评价城市水环境质量,几乎所有城市将永远无法实现功能区达标,并引发对污水处理设施不必要的过度提标改造。因此,王洪臣教授建议尽快在现有地表水环境质量标准之外,制定专门的城市水环境质量评价体系,着重突出浊度、色度、透明度、有毒有害物质等指标,适当放宽对一般有机物及氮磷等指标的要求。

二是,处理好水环境体量、水量和水质的关系。

王洪臣教授指出,很多污水处理厂,硬性要求污水厂提标改造后的排放标准达到地表四类水标准,有的甚至提高到地表三类水标准,但这部分水到了河流中又被迅速排走,这种提高的目的性就不是很强。从简单的逻辑关系上说,只有当构建高水质标准且大体量的水环境时才需要对污水处理设施进行极其严格的体表改造,反之,当没有能力进行高出水水质的体表改造是就不应该随意构建大体量的水环境。他认为,水环境体量、入流水量以及入流水质,三者要很好的互动起来。应该基于可利用水量技术经济能达到的水质合理确定水环境的体量。

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三是,处理好排水系统、绿色和灰色设施的关系。

在大都市,简单的分流制或合流制均无法同时实现功能要求。西方大都市在合流制基础上提出了排水系统的最终方案:永久控制计划。具体的方案就是,“绿色基础设施 + 传统的合流制或分流制排水系统 + 灰色基础设施”到2030年以前,美国计划投入 1050 亿美元建设永久排水系统(LTCPs)。其中,绿色基础设施建设 423 亿美元,灰色基础设施建设 636 亿美元。

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王洪臣教授介绍,在西方随处可以看到大片绿地,不用点缀的非常漂亮,因为这些绿地的实用功能就是存水,使水尽可能的渗下去,不是以涵养土地为主,而是为了缓解雨水快速排除防止内涝和水污染控制的相互冲突。

灰色基础设施做的最好的是芝加哥,芝加哥是美国最早开始规划灰色基础设施建设的城市。工程于2006年完工,有四条隧道,总长176公里,容量1046万立方米。有三个水库,隧道和水库总库容为8417万立方米。

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王洪臣教授介绍,芝加哥最大的污水处理厂Stickney WRP,汛期处理能力是540万吨,日常处理260万吨。目前美国纽约的灰色基础设施也在逐步完工中。


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从上图可以看出,对于大都市,城市越大,绿色基础设施贡献率越低,应及早建设灰色基础设施。

王洪臣教授分析总结认为:现有地表水环境质量标准不适合城市水环境,建议尽快另行制定专门的城市水环境质量评价体系;应基于可利用水量和技术经济能达到的水质合理确定水环境的体量;城市越大,绿色基础设施贡献率越低,应及早规划建设灰色基础设施。

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