【资讯】周广宇 | 长江中下游流域城市的水安全与水环境治理探索
本文为中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院周广宇于“2020年度CAUPD业务交流会”上做的报告，感谢作者授权发布。感谢会议主办单位总工室等部门提供的资源支持！
周广宇
中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院
背景
长江中下游流域，是我国七大流域中，人口密度最高、经济最发达的区域，流域内城市治水工作起步较早，现在已经取得了一定成效。
十年前，长江流域仅有约100个国控断面、其中4个是劣V类，而到今天，长江国控断面数量达到了500个，劣V类断面却历史性消除。从“一百分之四”到“五百分之零”，数字的变化，足以证明长江流域治水成就之大。
显著的成就背后，是严格的水环境保护要求：从“长江保护修复攻坚战”，到“黑臭水体治理”，再到“长江经济带生态环境警示片披露问题整改”，对长江流域的治理，要求越来越明确、路径越来越清晰，同时流域内城市的水环境治理，已不仅关乎城市的里子、面子，还关乎主政领导的帽子。
此外，在长江中下游治水，还要有一个工作顺序，即“欲治污，则必先治涝”：2017年，住建部发布了60个近年来内涝严重的城市名单，长江中下游有32个城市上榜；2020年，长江流域再次发生严重洪涝灾害，众多城市“因洪致涝”，部分沿江城市，河水经雨水管道倒灌进入城市、有的城市“道路”变“水路”持续长达数周时间。
2020年部分沿江城市发生严重内涝
以下按照治涝—治污的顺序介绍我院在长江中下游流域所做的一些工作。
一、
构建现代化的城市排水防涝体系
自2013年起，水务院陆续开展并完成了沿江十余个特大、大型城市排水防涝规划工作，基于长期工作，对长江中、下游流域城市的排水防涝形势、特征分别进行了总结：
1. 长江下游地区
在长江下游地区，典型如太湖平原，在地理条件上，太湖平原西南高、东北低，流域地形虽普遍低平、但呈整体坡向东海、长江之势，所以，汛期排涝，可选择排海、排江、排太湖等多个方向（具体讲，就是这个地区的城市，只要保障大多数建成区地面略高于长江、太湖汛期高水位，就可以保障多数建成区，以重力自排形式实现快速退水）。
地理特征，决定了排涝特征。在太湖平原，最终形成一种可以称作“通道式排涝”的系统，即流域内城市，普遍在持续拓宽、建设大型通道（例如望虞河，它北连长江、南接太湖，南北两端各有一个枢纽，当长江洪峰过境时，为防止长江洪水倒灌进入流域，可将常熟枢纽常闭，区域主要向太湖方向排涝，待长江洪峰通过后，开启常熟枢纽，望虞河即可双向排涝），这类通道普遍贯穿南北、经长年累月疏浚其断面极大、再配合两端抽排能力极强的水利枢纽，就成为了流域退水的骨干，流域内的城市，只要充分利用此流域河网密布的特征、将各自城市的退水河、渠连接至上述通道，就基本可以实现快速退水。
小结一下，就是太湖流域的城市排涝系统是：城市向周边密集河网退水、河网向骨干通道退水、最终骨干通道将涝水因时而异地排至太湖、长江、东海，在这个流域，布局通道、保护好河网，城市不易产生严重内涝。
流域排涝大通道与通道连接关系
2. 长江中游地区
在长江中游地区，典型案例是湖南、湖北相交处两湖平原（即江汉平原和洞庭湖平原），在地理上，这个平原几乎完全被大别山、罗宵山、雪峰山、巫山围合，形似“盆地”，而长江出三峡后，在此区域坡度骤减、泥沙沉积，逐渐形成“地上河”，此外，洞庭湖直接与长江相连，“江水高即湖水高”、无法如太湖样起流域调蓄功能（所以，这一地区，集中了长江流域全部40处蓄滞洪区的36处，其总面积相当于此区域总面积的20%、涉及总人口达640万人）。
对比太湖平原和两湖平原面临的形势，可以看到，两湖平原面对的是更不利的边界条件，必须同时建设强大江防、超强排江泵站、预留大面积蓄滞洪区，才可保障城市安全。
2020年汛期刚过，水务院就在长江中游某沿江城市开展了排水防涝规划工作，这一城市具有流域内城市的典型特征——“地处'大锅底’，城市西、北、南三面是流域型江、湖，每到汛期水位持续数月高于建成区3-8米，若逢暴雨则'上压、下顶、四面灌’”，针对上述问题，制订了三个方面措施：
第一，构建城市大包围，保护480平方公里城市规划区，主要措施是依托西侧现状百年江防、提高北侧湖泊防洪堤标准、新建“城东大包围（即城东河道及防洪堤工程）”；
第二，由于汛期时，包围外河、湖水位持续高于包围内建成区地面，因此新建、扩容一批骨干排涝泵站，所有泵站外排总能力达990万方/天，同时沿包围新建一批排涝涵闸，一旦具备自排条件即刻开闸排涝；
第三，入汛后，始终保持包围内的建成区内河、内湖处于低水位，利用河、湖低水位与控制最高水位之间的容量调蓄建成区内雨水，预计可实现调蓄总量达390万方。经计算评估，通过以上三种措施，可以在最不利边界条件下，满足480平方公里城市规划区在大到暴雨时不出现内涝问题。
两湖平原、太湖平原地理条件
长江流域蓄滞洪区分布
长江中下游城市排水防涝系统示意
3. 流域内城市排水防涝体系构建方式总结
从长江中游、下游众多城市排水防涝体系建设的实践出发，我们已逐渐形成了一个完善的、针对这一流域城市特点的、统筹洪涝的城市排水防涝体系构建方法，它包括：
①可靠的外江/外海防御工程（确保外洪不入城、在城外保留充足蓄滞空间）；
②强大的城市/流域排涝能力工程（强调城市应具备充足的涝水外排能力，主要依托内河、泵站等设施，有的地区也要利用过境河道）；
③覆盖完整的雨水管/渠工程（即利用雨水管/渠收集建设用地雨水后，顺畅输送至城市/流域排涝工程体系）。
二、
以收集率为核心的水污染防治工作
2021年的政府工作报告中，在讲到加强污染防治时，第一次提到了“要提高城镇生活污水收集能力”。与过去长期采用的“城市污水收集率”相比，这是一个全新的、完全不同意义的要求。
首先，“污水处理率”是指城市污水处理能力（即污水厂规模）与城市用水量（或供水厂规模）相匹配，在此概念下，如果一个城市有一座10万吨的自来水厂，那么配套一座10万吨的污水厂，就可以实现“污水处理率100%”。
但是，现实中常见的是，有的城市污水处理率早已超过100%，城市水环境仍不见好转，晴天仍可见污水从各处进入城市水体（例如污水通过管道缺陷处或雨污混错接点漏失流走、地下水/河水倒灌进入排水管网将管道内污水挤入河道等等），所以，在“十四五”阶段，我国已开始将城市水污染防治的重点，由提高处理能力转向注重污水收集效能（根据统计数据，“十三五”末，我国城市污水处理率已超过95%，而城市污水收集率指标显著低于处理率）。
（注：“高处理率、低收集率”现象在长江中下游流域城市相对普遍。由于流域内多为丰水城市、河道较密集，排水管道埋深普遍低于水面高程，污水漏失、外水侵入等问题均在水下发生，问题较隐蔽。甚至出现污水收集率与污水处理能力呈反比例关系现象。）
污水收集系统问题
沿江某省城市污水收集率与污水处理能力关系
面对上述治污新要求，下面我将通过3个项目，介绍3种应对措施。
1. 以“管网诊断”解决重点污水漏失
以2018年初在流域内某省会城市工作为例，项目组进场时，此城市污水厂日处理水量，已达到自来水厂供水量的1.5倍，然而，统计污水收集率仅不到10%，同时伴随城市内河严重污染，并面临严峻的环保督查压力。
针对这一情况，我院提出了基于管道水水质水量检测的工作方法，并命名为“城市排水管网诊断”，通过水样分析判断管道水的实际构成，根据管道沿线水样成分变化识别污水漏失重点位置，在重点位置处集中开展详细物理勘查并配合进行管道修复，从而在半年内识别92处污水漏失重点位置、找回漏失污水量达14.3万方/天，使城市污水收集率显著提高、水环境明显改善。
2. 基于海绵理念实施“等效雨污分流”
随着城市水环境质量的要求愈发严格，在依靠“管网诊断”解决重点污水漏失问题后，仍有大量相对较小的、总量不可忽视的污水漏失问题需要解决，其根本途径，是雨污分流。
需要强调的是，雨污分流，是一项长期事业、不是一项短期工程，那么长期是多久？2019年，在沿江某大型城市开展水环境治理工作，经勘察单位详细勘测，城市建成区（含道路、小区、企事业单位）内，共排查发现雨污混错接点近30万处，若全部改造完成需要资金超过500亿元，按照政府财力，完成改造耗时将达30年。
在此情况下，为在近期（“十四五”时期）减少污水漏失问题，我们提出“以海绵理念实施等效雨污分流”的做法，具体是指，降雨时，尽量使雨水在地面汇集、转输、直接汇入水体，减少雨水进入混错接严重的地下排水管道而携污水排放的问题，主要措施包括，道路两侧广泛加建盖板边沟收集雨水、普遍抬高绿地外侧路缘石高度将雨水拦蓄于绿地内、在项目区域内新建小型河道便于地表雨水尽快汇入、调整道路竖向使地表雨水径流有组织排向自然水体。通过以上方式，目前，在某4.5平方公里区域内，发生暴雨以下降雨时，排水系统不出现溢流排水，全年排水系统溢流次数由34次减少至8次，雨天污水流失问题显著改善。
地表雨水收集、输送、汇集体系
“等效雨污分流”实施效果评估
3. 探索“生态强化”处理方式
在国家“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划中，提出到2025年，城市污水收集率原则达到70%或比2020年提高5个百分点，那么这意味着，污水收集率提升是一项长期工作，在未来较长时间内，需要有合适措施，应对未收集污水进入自然环境带来的污染问题。
以在某沿江城市开展的项目为例，通过充分利用城市水域空间，在城市内部水系中，自上游至下游，陆续选定10处大、中型城市内湖、1处城市湿地、3处城市广场，进行“生态强化”改造，以改善自然水体流经城市后的水质状况。其中某城市湿地，通过利用原鱼塘肌理，设置联组人工湿地处理单元1800组，每组湿地单元表面配置以吸附、降解水中目标污染物效率最高植物组合，湿地单元填料普遍附以除磷脱氮菌种，各处理单元均有配水、收水管道以确保水流与植物、填料充分接触，将此湿地建成为实际的“生态处理设施”以改善水质。
三、
结语
由于时间所限，仅选择了几个典型案例，介绍了在长江中下游流域的治涝、治污探索，而更重要的是，自2015年开始，我国的城市治水工作，正明显地从“灰色工程”转向“工程建设与空间控制并重”，由规模增长转向效益提升，此时，在长江中下游地区，经过长期实践，总结形成的适应地域特点的“统筹防洪抗涝的完整的现代化城市排水防涝体系”和“以污水收集率为核心的灰绿结合的综合城市污染防治体系”，正是我们对城市治水工作如何匹配高质量发展所给出的答案。
致谢：中规院水务院荆州、苏州、湖州、无锡、合肥、武汉、岳阳、常德、拉萨等地项目组提供宝贵素材并共同完成报告！