小流域水环境综合治理分析与评价研究.pdf

114 科学视界/2023年8月(上)技术创新与应用研究（五）增补氢燃料电池汽车专业根据教育部 2021 年发布的高等职业教育高职专业目录，在能源动力与材料大类中的新能源发电工程类中，设有氢能技术应用（代码 43034）。在装备制造大类中的汽车制造类中，未发现设有任何与氢燃料电池汽车相关的专业；其他大类中均未见设置与氢燃料电池汽车相关的专业。针对我国经济社会发展对氢燃料电池汽车人才需求的日益增长，增补氢燃料电池汽车相关专业日趋紧迫，建议在装备制造大类中的汽车制造类中，设置氢燃料电池汽车技术相关专业，以培养经济社会发展的用人需求。（六）夯实氢能源汽车人才基础加强氢能产业人才队伍建设。通过校企合作、国际合作等方式，鼓励高校、大专院校开设相关课程，培育一批高层次、复合型人才及各类技能型人才，为产业发展奠定人才基础。鼓励和支持企业引进高精尖技术人才，建立与国际接轨的人才管理机制，吸引氢能领域全球领军人才和技术团队向成都集聚。构建氢能产业人才信息数据库及服务平台，为氢能领域的专家、科技人才提供优质便利的服务。综上所述，贯彻落实国家“双碳”发展战略，大力推动氢燃料电池汽车产业化发展是汽车行业的重要责任。氢燃料电池汽车产业的发展离不开各类人才的支持。建议在国家职业教育本科、专科专业目录的装备制造大类下属的汽车制造类中，增补氢燃料电池汽车技术专业，培养氢燃料汽车装配、调试、检测、营销、保养与维修的应用型技能人才，填补目前职业教育本科、专科关于氢燃料电池汽车专业的空白，为氢燃料电池汽车产业发展提供人才支持。参考文献：1 洪池.氢能源汽车实现市场化成本的探讨 J.中国高新科技,2022,130(22):40-42.2 韩忠楠.“氢”风徐来 冬奥会大规模示范应用氢能源汽车 N.证券时报,2022-02-10(A07).3 吴敏.氢能源：汽车领域当之无愧的顶流 N.中国政府采购报,2022-02-18.4 王明昇.氢能源汽车与纯电动汽车发展现状探究 J.内燃机与配件,2022,349(01):232-234.我国水系纵横交错，拥有总量丰富的水资源。与人类生产活动联系紧密的江河支流等小流域水体由于纳污强度高、水环境容量小、自净能力差等原因，水污染尤其严重。2022 年 5 月生态环境部例行新闻发布会指出全国生态环境质量保持改善态势，但我国县级城市及村镇等地区的小流域黑臭水体治理仍任重道远。一、水环境现状分析（一）水环境问题总结我国水系发达，河流数量众多，河流的空间分布体现在南多北少，西多东少。但近些年来，农业面源污染、工业废水无序排放、城镇生活污水直排、自然地质变化等原因使水环境水质恶化，水资源短缺加剧，水环境生态损害，人类健康遭到威胁，从而制约了我国经济发展和生态文明建设。我国小流域水环境共性问题主要是河流萎缩、水质恶化、水生态受损等。但由于不同地区气候和水文条件的明显差异，小流域水环境问题也具有地方特征。如西北干旱区受地质条件和水土保持影响表现为河流泥沙淤积严重，华北水资源匮乏区生态基流不能保证，西南山地丘陵地区面源污染严重，华中水网密布区水体富营养化严重。上述水环境问题很大程度上降低了对水资源有效利用，破坏了生态环境，制约着经济社会发展，影响社会和环境安全。（二）水环境污染成因分析1.农业粗放施肥。现代农业的发展不可避免地对城市水环境生态造成影响。当前，我国的农业正处于从传统农业向现代农业转型的关键时期。由于传统农业主要靠人工进行作业，传统的农业地区对于水环境生态的影响非常微小。但是随着农业的不断转型，特别是农药和化肥的大规模应用和机械化生产的快速推进，小流域水环境综合治理分析与评价研究梁 燕（中共重庆市合川区委党校，重庆，400000）摘 要 近年来，我国水污染防治和水资源保护地位不断提升，但小流域水环境治理，特别是城市黑臭水体的消除仍须持续关注和努力。文章对我国各地区的水环境问题进行了总结；并从农业粗放施肥、工业废水无序排放、城镇生活污水直排三个方面阐述了水环境污染成因，重点归纳了面源污染控制、雨污管网完善、河道清淤等技术措施；最后对各项治理技术措施提出了展望，为后续有关于此的研究提供参考。关键词 水环境治理；控源截污；流域治理中图分类号:S157.9 文献标识码:A 文章编号:1002-1221(2023)22-0114-03 115 科学视界/2023年8月(上)技术创新与应用研究现代化的农业对于我国城市中的水环境生态影响非常大。目前，我国农业生产用水量占总用水的 70%左右，伴随着化肥、农药在农业生产的不规范使用，导致农业面源污染严重、水环境负荷过大等问题。未被利用农药进入土壤和水体，对当地小流域水环境治理造成不利影响。2.工业废水无序排放。我国经济水平的不断提高，很大程度上依赖我国工业的飞速发展。工业是水环境中污染物产生和排放的重要来源，与农业源和生活源相比，工业源具有污染物排放浓度高、治理困难等特点。如果这些水源不经处理直接排入城市河道，将对城市的水环境造成严重影响，破坏城市中的水环境生态。另外，工业生产过程中排出的废烟，也有部分会溶解在水环境中，从而加剧了小流域水环境的生态破坏。同时，由于雨污混接、监管力度不够等原因，我国每年会有大量的工业废水通过直排、偷排进入城市流域，这无疑加大对流域水环境治理的难度。3.城镇生活污水直排。农业和工业造成水环境破坏，城镇污水直排带来的污染也是水环境污染的重要原因之一。城镇生活造成的水体污染主要体现在：生活污水、垃圾渗滤液、生活废气等。特别是随着人们的生活水平提高，生活污水的污染物种类逐渐增多，对流域水环境造成巨大威胁，污水收集率不高是造成城镇生活污水对流域水环境污染的主要原因。2021 年6 月国家发改委、住房城乡建设部印发“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划明确到 2025 年基本消除城市建成区生活污水直排口和收集处理设施空白区，全国城市生活污水集中收集率力争达到70%以上。目前国家城镇污水收集率普遍低下，导致流域水环境污染问题比较突出。二、水环境综合治理措施小流域水环境综合治理，就是根据自然生态系统的运行原理，围绕“控源截污、内源治理”的中心原则，采取各种技术手段，提高水体容量、修复生态系统结构，使流域生态系统实现整体协调的良性循环。水环境综合治理的对象不仅包括水体，还应当包括与水体相关的环境。而不同的水域形式，因其物理环境、化学环境以及生物环境的不同，需要不同且高效的修复技术体系。本文从五个方面综述水环境综合治理技术措施，为我国小流域水环境治理和修复研究提供基础和参考。1.面源污染控制。在降雨过程中，雨水不断地冲刷城市河道的表面沉积物，土壤中氮磷等营养物质、农药等有害物质、秸秆农膜等固体废弃物、各种大气沉降颗粒物、畜禽养殖粪便污水、农村生活垃圾等都被冲入河流中，这些都会造成流域水环境的面源污染。面源污染控制常见工程措施为植被拦截缓冲带、人工湿地等，通过拦截悬浮物进入河道达到减少氮磷等污染物进入水体的效果。植被拦截缓冲带应注意不同坡度、宽度和植被对面源污染物截留率的区别，选择合适的缓冲带坡度、宽度和植被种类至关重要，坡度一般控制为 2%8%，宽度不宜小于 2m，同时需适当清理植被沉积物。人工湿地在设计和维管中应正确控制湿地水位，即河道旁路的人工湿地水位不得影响河道防洪标准；对湿地植物进行定期管理；合理选择人工湿地的基质，如火山岩和陶粒对氨氮、磷的去除效果较好，纤维载体填料对 TN 去除效果较好；合理选择湿地水流方式，处理氮、磷和藻类含量较高的污水时，宜考虑选择垂直流人工湿地系统，对于有机质和悬浮物含量高的废水，宜优先选用表面流人工湿地系统。2.雨污管网完善。我国城镇基础设施建设进度未能跟上快速城镇化发展速度，许多老旧城区受发展规划、发展模式等多方面因素影响，排水体制多为雨污合流制。同时，很多城市的雨污管网出现缺失、破损及混接等问题，不能充分收集和传输雨污废水，使得部分污水和初期雨水被直接排入天然水体，造成城市流域雨天严重的反复污染、水体黑臭。雨污管网完善的主要措施包括合流制系统改造与增效，在摸清城市已建的雨污管网系统基础上，通过在线监测与暴雨洪水管理模型（SWMM）相结合，精准确定城镇合流制溢流污染的理论截流倍数，结合室外排水设计标准（GB 50014-2021）等标准或规范的规定，对已有截流设施进行改造或新增调蓄设施，最终减轻合流制系统雨季溢流污染。雨污管网完善能从根本上减少排入水体的污染物总量，有效削减点源和面源污染程度，消除城市黑臭水体，改善水环境质量。雨污管网完善适用于已建设有市政管网，且有能力和条件进行施工改造或新建管网系统的中小型城市。3.河道清淤。底泥是沉积在河流底部天然水体重要的生态组成部分，在河流生态系统中发挥着吸附水中部分有机物和物质交换的重要作用。在稳定条件下，水体和底泥存在着吸附和释放的动态平衡。当水中环境因子发生改变，部分通过沉淀和吸附作用富集在底泥的污染物会被重新释放到水体中，造成底泥污染。河道清淤要在确定清淤地点上下游设置 200 300m 的安全范围，要控制好底泥疏浚深度，清淤深度误差在 8cm左右，底泥扩散距离 0.5m，表面平整度好，同时应考虑后续底泥的处置。清淤方案可分为干式和湿式两种。通常，干式清淤法多适用于小型河流或湖泊，当河流水位很低或处于干涸状态时可采用干式清淤法。当河流水位较高时采用清淤船抽泥法。清淤疏浚产生的底泥可通过脱水和处理后成为路基填筑材料等进行处置。河道清淤能够有效地削减沉积物中的有机物、重金属等含量，从而改善流域水质，提升其景观娱乐等功能。因为河道清淤最佳作业施工期在冬末春初，而北方流域尚未完全解冻，所以河道清淤更适用于南方的低水位流域。116 科学视界/2023年8月(上)技术创新与应用研究4.水生态修复。健康的水生态环境拥有一定纳污能力和自我修复能力，在治理和修复流域水环境时，应充分利用自身的生态功能，提升水环境自净能力，防止水体内源污染反弹。水生态修复常见措施包括构建生态驳岸、引入水生植物等。构建生态驳岸时应注意驳岸类型的选择，坡度缓或腹地大的流域段，应考虑选择原自然型驳岸；较陡的坡岸或冲刷较严重的流域段，应考虑选择自然型驳岸；腹地较小和防洪要求较高的流域段，应选择台阶式人工自然驳岸。引入水生植物时应根据流域水环境的水质目标污染物选择合适的水生植物，去除氮和有机物时，可优先选用菹草、香蒲、美人蕉等，提升水体透明度时，应优先选育金鱼藻、穗花狐尾藻等。根据水深选择引入合适的植物，水深在 1.0 2.5m 时，应优先选用苦草等不长出水面的矮型且便于后期维护简单植物。此外，沉水植物种植密度宜控制在 80 90株/m2，不宜过密过稀。水生植物修复首先需对流域生态环境展开深入调查与分析，选育种植合适的水生植物种类；再通过部分水利工程的改造与建设，加强水生植物的保护；最后根据流域周围环境制定补救措施，以保证水生植物修复技术的稳定性。5.水动力改善。河道在流动性不强、缺少活水补给时，会造成自净能力下降和水环境容量减少，导致受污染河道水质变差。通过人工改善受污染水体水动力条件，可提升河流的自我修复能力。目前，水动力改善最常用的措施就是外源补水和内部循环。外源补水以相对清洁的地表水或再生水为供水水源，通过人工措施引入到受纳河道，从而加快受纳水环境自我修复和更新。内部循环则是让城市河网进行连通，使上下游水体流动循环，提高水体净化能力。外源补水技术关键在于补水点位置的选择，应结合MIKE 水动力-水质模型，选择距离泄水口较远和位于滞留区的位置。生态补水总量的确定，可分析河流的历史径流量资料，取河流平均径流量的百分比来推算生态补水量。本水客水的合理调度，调度计划与补水过程发生偏差后，可调整补水水源和流量、补水路径及闸坝调度等多种调度方式减少对调度计划的不利影响。外源补水的具体做法是：确定受纳河道，计算补水流量，确定补水点位，补水方案设计，模型构建，方案优化。内部循环要保证城市河网实现功能性和结构性连通，基于变单向排水为双向输水的城市河网闸泵调控特征，建设动态溢流堰等措施连通城市内部水系。构建内部循环综合调控决策系统，以河道一维模型、湖泊二维模型、边界条件、闸泵水利设施为基础，建立水动力水质综合数值模拟模型。搭建河网动态监测-精细化模拟耦合平台，制定城市河网水体的动态监测体制，基于数据库和河网实时监测数据，结合 MIKE 系列软件建立河网水环境精细模拟系统，生成不同河网条件下的闸泵调控方案。水动力改善能够从本质上改善流域水动力不足的问题，通过提高水体流动性，加大水环境容量及自净能力，增强水环境改善效果。三、技术展望面源污染控制技术在未来应同有关部门制定面源污染评价、控制措施和技术标准导则，同时可结合 GIS技术对流域面源污染进行模拟，建立模型。雨污管网完善的各项措施都比较成熟，未来可进一步提升检查技术手段，加快智慧排水管理系统的建设，不断完善管理体系和治理思路等。河道清淤技术目前比较成熟，但是清淤疏浚深度和范围的确定仍是流域疏浚技术中理论与应用的热点问题，未来需结合水环境生态风险理念，遵从客观性评价，引入先进测量技术、GPS 技术、underwater photograph 技术等。水生态修复技术目前多集中研究关注各水生植物对水体中污染物的去除效果及其机理，为避免在实际工程中可能会出现效率不高、资源浪费等情况，未来需加大对水生植物生物活性及其与水质净化能力的相关性研究。水动力改善技术目前多集中于研究某一工程案例的模型建立与分析，寻找一种更加真实有效的反映流域水力-水质特性的数学模型和高效的求解方法仍将是今后流域水动力改善的主要发展方向。四、总结小流域水环境综合治理和修复符合我国水资源可持续发展的根本需要，且对于城市的生态建设来说十分重要。因此，必须在城市的不断发展中加强对小流域水环境和水生态的综合治理、修复和重视。本文通过分析我国小流域水环境污染现状和成因，提出了有效的解决策略，希望随着对水环境治理措施的不断落实，我国水环境条件能够得有效改善。水环境的治理任重而道远，在进行控源截污、河道清理、水体修复等措施的同时，应当落实相应的水环境保护条例，完善健全长期的管理机制，最终才能实现我国水环境的“长治久清”，促进城市的可持续发展和绿色建设。参考文献：1 张统,李志颖,董春宏,周振.我国工业废水处理现状及污染防治对策 J.给水排水,2020,56(10):1-3+18.2 纵霄,刘松平,张亚,娄晓波,喻虎圻.昌北水环境综合治理工程措施效果评估与分析 J.水力发电,2018,44(07):9-14.3 付朝晖,赵雄,陈诗浩,齐利华,姚娟娟,张智,肖倩.珠海市城中村合流制排水系统的溢流污染控制策略 J.中国给水排水,2022,38(03):105-111.