王家卓：基于韧性城市理念的城市水环境系统构建策略思考
- 2022/9/14 8:17:15
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- 来源：中国水网 刘彤
- 关键词:水环境治理污水处理
在“2022(第二十届)水业战略论坛”上，教授级高级工程师、中规院(北京)规划设计有限公司生态市政院院长王家卓以“基于韧性城市理念的城市水环境系统构建策略思考”为主题进行分享。他表示，近年来，我国城市污水处理厂建设取得了巨大进展，但整体仍处于较为脆弱的平衡中，主要体现在冗余度不够，抗干扰能力较差，总体韧性不足三个方面。韧性城市建设是我国城市建设的重要理念和目标，这个理念也可以用来分析和解决我国城市水环境问题。
我国城市水环境治理虽取得巨大进展，但整体仍处于较脆弱的平衡中
“十三五”期间，我国对水环境治理给予高度重视，在城市黑臭水体治理、污水处理提质增效等方面发布了多份重要文件。近年来，我国城市污水处理厂建设取得了巨大进展，目前中国已经成为全球污水处理厂总计规模最大的国家。在国家的高度重视与推动下，我国很多城市的水环境得到较大改善，地级城市黑臭水体基本消除，部分河道恢复了“清水绿岸，鱼翔浅底”的景象。
王家卓提到，虽然我国城市水环境系统改善非常明显，但由于历史欠账多，目前整体仍处于较为脆弱的平衡中，主要体现在冗余度不够，抗干扰能力较差，总体韧性不足，具体体现在以下10个方面。
(1)大量污水处理厂仍处于高负荷运行，雨天抗干扰能力差。
(2)污水处理厂布局不合理，单一污水处理厂规模过大，系统风险较高。
(3)厂网不匹配，尤其是管网不能与污水处理厂的处理能力和空间布局相匹配。
(4)由于雨污混错接和简单应付环保督察问题等原因，排水口被大量封堵，雨天内涝加剧。
(5)由于外来水进入，部分污水管网满管运行，处于不健康的状态。
(6)部分污水处理厂工业废水混入，来水超标导致污水处理出水不达标甚至系统崩溃。
(7)部分污水处理厂地势低洼，大量地下污水处理厂防淹考虑不周，面对洪涝灾害风险高，抗风险能力差。
(8)合流制地区溢流污染控制不系统，不到位，雨天溢流较多。
(9)分流制地区雨水也存在径流污染问题。
(10)水体自净能力弱，受到外来扰动后长时间水质不能恢复。
韧性城市的概念与政策，如何解决我国城市水环境目前存在的问题？
《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中第31条提出，建设海绵城市、韧性城市，提高城市治理水平，加强特大城市治理中的风险防控。不仅如此，在住建部与发改委联合印发的《“十四五”全国城市基础设施建设规划》中也提出，“十四五”时期，城市基础设施发展坚持目标导向和问题导向相结合，推动建设宜居、绿色、韧性、智慧、人文城市。
“韧性”是新时期城市建设的重要理念，也是解决问题的重要途径。
韧性其本意是从“回复到原始状态”到和持续不断的调整能力紧密相关的动态系统属性。韧性概念起源来自于拉丁文resilio，本意是“回复到原始状态”。19世纪广泛应用于机械学，之后：单一平衡(工程韧性)—多重平衡(生态韧性)—复杂适应(演进韧性)，从“平衡”到“适应”、从“生态系统”到“社会—生态系统”。
城市韧性是城市在遭受外来冲击(如发生灾害)时，能够承受冲击、快速应对、恢复，保持城市功能正常运行的属性。分析韧性城市的公认原则，王家卓介绍了英国伦敦的《伦敦韧性战略2020》与美国洛克菲勒基金会《韧性城市指数》。英国伦敦的《伦敦韧性战略2020》七个原则包括包容、融合、适应、反思、随机应变、稳健、以及冗余，美国洛克菲勒基金会《韧性城市指数》七个原则包括反思、灵活、融合、稳健、随机应变、冗余性以及包容。
从以上韧性城市建设战略中可以总结出6大公认原则：
稳健性(Robustness)系统建设能抵抗和应对外部冲击，不造成重大损害和功能丧失；
适应性(Adaptation)系统能根据环境变化调节自身形态、结构和功能，以适应环境；
多样性(Diversity)相同功能有可替换要素，灾时有多种解决方案，提高系统抵御灾害能力；
冗余性(Redundancy)建设备用容量，通过多重备份来增加系统的可靠性；
协同性(Cooperation)不同系统、机构学科之间协调合作，整体加强，共同发展；
包容性(Inclusive)相关利益方广泛咨询、参与和协商，从经历中吸取教训并转化创新的能力。
我国韧性城市水环境系统构建策略
基于韧性城市理念的水环境系统，就是要系统安全可靠，够确保水环境稳定达标，能够应对外来冲击和干扰(包括水量冲击，水质冲击和其他不确定性的一些影响)，收到一些冲击后能够快速恢复到之前的稳定状态。关于如何按照六大原则建设我国的韧性城市水环境系统，王家卓了提出十条构建策略与思考。
(1)采用分布与集中相集合的方式，合理布局城市污水处理厂。
四部委关于《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》中提出，污水厂应采用分布与集中相结合的方式，加快补齐污水处理设施缺口。
污水厂需要做到以下四点：合理划定污水处理厂服务范围；现状服务范围过大的污水处理厂，要考虑缩减分区；合理确定各污水厂的规模，单个污水处理厂规模比例不宜过大；考虑分布式污水处理布局(不是分布式规模分布式)。
王家卓以海口市污水处理厂规划为例进行介绍，按照规划，到2035年海口市污水处理厂总处理能力196万吨/日，白沙门污水厂占总处理规模的比例降低到29%，远比现在小。
(2)污水处理厂要合理选址，避开地震断裂带、洪涝高风险区、地质灾害易发区。
去年国务院办公厅印发的十一号文件中提出，我国要绘制内涝风险图。文件提出后，全国各省市都在积极推进，如北京市在近期发布内涝风险图。在目前还未有内涝风险图可参考的省市，也可根据分析附近地形地势推断出该地是否为风险区。在污水处理厂选址时，要综合考虑各种风险，包括地震和地质灾害风险，以及更为常见的城市洪涝灾害风险，要避开灾害易发区，从选址时就要考虑安全韧性问题。
(3)地下污水处理厂要做好防淹防倒灌措施。
以2021年“7.20”郑州特大暴雨事件为例进行介绍，郑州特大暴雨造成很多地下空间受淹。有一些是因为小区低洼，有一些是因为缺乏必要的防淹措施。郑州“7.20”特大暴雨虽然没有淹没到污水处理厂，但是考虑到我国建成了全球最大规模的地下污水处理厂，地下污水处理厂处于地下，受淹风险显然比地上建设的污水处理厂要高。
对于确需建设地下污水处理厂的，必须考虑出入口，通风口等位置的标高，还要充分考虑建设一些防水挡板等措施，通过截、挡、导、排等综合措施，确保地下污水处理厂的安全。
(4)挤外水提浓度与污水厂新建相结合，降低污水处理厂旱天运行负荷率。
冗余性是韧性城市的关键指标，对于污水处理厂来说就是要有备用容量，负荷率要降下来。住房城乡建设部已经在2017年12月废止了2004年印发的关于负荷率的要求，转而明确要求大中型城市污水处理厂建设规模可适度超前。
在住建部与发改委近期发布的《“十四五”全国城市基础设施建设规划》中提出，按照因地制宜、查漏补缺、有序建设、适度超前的原则，科学确定城镇污水处理厂的布局、规模及服务范围。国家提出不盲目建污水处理厂，并不是禁止新建了，是要综合分析，充分挤外水的基础上，确有必要的还要建设。当然，前提还是要把外水挤走，这样能解决很多现在污水处理厂运行负荷率高的问题。只有负荷率降下来了，冗余度适当提高了，才能抵抗雨天来水量可能增多的这一冲击，水环境系统才能体现出“韧性”。
(5)污水处理厂之间互联互通，以备检修和不时之需。
污水处理厂之间的互联互通也体现了协同效应。这样某一个污水处理厂检修的时候，其他污水处理厂可能分担这个污水处理厂的“任务”，从而从协同方面提升水环境系统的“韧性”。
(6)深入推进污水系统提质增效，降低管网液位。
除了降低污水处理厂的负荷率之外，还必须降低管网的液位。目前不少城市污水管网由于外水进水，或者破损坍塌，或者淤堵严重等原因，管网长期处于高液位运行。必须查清原因，综合施策，将管网的液位降下来，恢复到设计时的充满度，这才是健康的污水管网，才能够在污水量偶尔增大的时候，经得起这种冲击而不会导致污水冒溢。
(7)对河湖进行生态修复，增强自净能力。
目前中规院参与编写的《河湖生态缓冲带保护修复技术指南》已由生态环境部正式印发。对河湖进行生态修复，就是要增强水体的自净能力，万一有一些污染负荷进入水体，能够很快得到净化，这种水环境系统也是具有“韧性”的系统。
新加坡的加冷河宏茂桥璧山公园治理就是一个典型的例子，该原理是将三面光的河道改造成生态岸线，增强水体自净能力，它最核心的内容在于从增强生物多样性，营造生态空间的角度来开展河道生态修复，同时还能确保雨天的行洪安全。
(8)推进海绵城市建设，建设连续完整的生态基础设施体系。
生态基础设施对于城市水安全保障系统、城市水环境系统及绿色低碳发展都有特别重要的意义。
习近平总书记在2013年中央城镇化工作会议、2014年考察京津冀协同发展座谈会等重要场合多次强调建设海绵城市。我国在“十三五”、“十四五”中也陆续推进海绵城市的建设。
采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施控制雨水源头径流。推进海绵城市建设，因地制宜建设绿色屋顶、透水铺装、生物滞留设施、人工湿地、湿塘等措施，不仅能够减轻雨水系统的压力，还有利于合流制溢流污染削减，也是控制分流制地区雨水径流污染最为有效的手段。所以建设海绵城市，也有利于提高水环境系统在雨天降低污染，保持水环境治理的“韧性”。
海绵城市不光有中国在做，全球很多的国家很多个地方都在全面的推进，只是有一些地方名字叫法不一样。美国近些年推进也很快，尤其是纽约，正在快速推进绿色基础设施建设，近些年完工项目超过10000个。
(9)做好污水收集系统建设，工业废水单独收集单独处理。
工业废水由于其理化性质往往和生活污水不同，最好要单独收集，单独处理，单独排放。对于少部分经过评估，可生化性好，且达到一定标准的少部分工业废水，可以进入市政污水系统，但是必须加强监管，这种情况下，最好要安装在线流量计和水质检测设施，确保排污企业按照约定的水质水量向市政管网中排污。
(10)正确对待合流制排水系统并采取综合措施控制溢流污染。
正确对待合流制排水系统：合流制排水系统和分流制一样，各有优缺点；当前有些人对合流制存在错误认识，进而片面提出要“一刀切”推进雨污分流，部分省甚至提出要近期在全省“消灭”合流制，这种目标可能不是太现实；必须承认，合流制的存在有其合理性，部分地区的合流制没法改成分流制；对于部分因为空间受限等原因，确实不能实施雨污分流的合流制，必须采取溢流污染控制措施；合流制溢流污染控制是系统工程，目前看到失败的尝试都是因为系统出了问题；监管是当前CSO控制的关键制约因素。
调蓄和一级强化处理都是控制溢流污染必要但不充分条件，其他系统性的措施还有源头减排，控制雨水径流；合理的截留倍数；从系统中挤出外水；溢流时漂浮物的控制；可调节的溢流堰(智能截流井)；污水处理厂旱天的低负荷运行；合理的调度控制等。这些措施是串联关系而非是并联关系，某一个措施的失败可能就会导致整个系统的失败。(注：原文有删改)
原标题：王家卓：基于韧性城市理念的城市水环境系统构建策略思考
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