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关键词:流域污染;治理技术;研究进展
随着经济的快速发展、城市化进程加快及流域人口增长,越来越多的污染物排入河流,早已超过了河流自身的容量,使河流受到不同程度的污染,生态系统遭到破坏,导致流域水体污染问题日益严重。污染事件的频频发生已成为世界普遍问题,引起国内外的高度重视。
1.流域污染现状
2013年我国环境状况公报显示:我国十大流域423条河流的国控断面中,Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为71.7%、19.3%和9.0%,主要污染指标为COD、高锰酸盐指数和BOD5。62座重点湖泊(水库)972个国控断面水质优良、轻度污染、中度污染和重度污染的比例分别为60.7%、26.2%、1.6%、和11.5%,主要污染指标为TP、COD和高锰酸盐指数,富营养、中营养和贫营养的湖泊(水库)比例分别为27.8%、57.4%和14.8%。309个地级及以上城市的835个集中式饮用水源地达标率为97.3%,主要超标指标为TP、Mn和NH3-N,地下水水源地主要超标指标为Fe、Mn和NH3-N。
流域所在地工业结构和布局的不合理以及对资源的无序开发使得工业污染成为主要的流域污染源;流域沿岸城市化的加快,城镇生活污水问题日渐突出,部分城镇污水处理厂不正常运行更使得流域废水处理率不高;化肥、农药的大量使用,不仅污染了水质,而且危害水域中的有益动植物,造成相关动植物品种数量的减少甚至濒临灭绝,进一步破坏了水生态环境,从而严重影响了水源涵养功能,使得水资源短缺、水环境恶化的态势更加严峻。
2. 流域污染治理技术
流域污染治理是一项复杂的系统工程,目前国内外已经在使用的或已试验的污染河流水体治理技术主要分为物理、化学和生物―生态3类方法。
2.1 物理方法
2.1.1 曝气技术 曝气技术是利用自然跌水(瀑布、喷泉、假山等)或人工曝气对水体复氧,促进上下层水体的混合,使水体保持好氧状态,以提高水中的溶解氧含量,加速水体复氧过程,抑制底泥N、P的释放,防止水体黑臭现象的发生。河道曝气复氧一般采用固定式充氧站和移动式充氧平台两种形式。人工曝气复氧是指向处于缺氧(或厌氧)状态的河道进行人工充氧能够加强河道的自净能力,改善水质、改善或恢复河道的生态环境。
2.1.2 环保疏浚技术 环保疏浚技术是利用机械疏浚方法清除江河湖库污染底泥, 整个工程对环境及周围水体的影响都较小。疏浚能消除污染水体的内源, 减少底泥污染物向水体的释放。疏浚对沉积物中的营养物、重金属和持久性有机物等污染物的去除明显,这是水体污染治理中普遍采用的方法之一,也是解决内源(P污染)释放的重要措施。
2.1.3 原位覆盖技术。原位覆盖技术是一种控制江河湖库内污染源的技术。 通过在污染底泥表面覆盖清洁的一种或多种覆盖物,来阻隔底泥中的污染物向上覆水释放迁移[1]。
2.1.4 机械除藻 水华蓝藻大量暴发时,采用机械除藻,对控制蓝藻水华污染,有效降低仍N、P等污染物负荷具有十分重要的作用。
物理方法只是使污染物转移而并没有消除,只能缓解污染程度而并非真正净化水质。此类方法治标不治本。
2.2 化学方法
化学治理方法主要是采用各种化学药剂,如加入化学药剂杀藻、混凝沉淀、假如石灰脱氮、加入铁盐促进磷的沉淀(化学固磷)等。
2.2.1 絮凝沉淀技术 絮凝沉淀技术通过投加化学药剂(一般为混凝剂)来去除水体中污染物的水处理技术。该技术较适用于污染严重、较为封闭的地表水体,对SS、浊度、TP、CODCr去除效果较好,对重金属、TN等同样有可观的去除效果,且药剂用量非常少。但该方法由于极易造成二次污染,不推荐广泛使用。
2.2.2 化学除藻 化学除藻是控制藻类生长快速而有效的方法。除藻常用的药剂有硫酸铜、漂白粉、明矾、聚铝和硫酸亚铁等。采用硫酸铜及改变水的pH值可以达到去除水中藻类、降低甚至消除水腥味的效果,并且比单独投放硫酸铜要好。该方法操作简单,可在短时问内取得明显效果,提高水体透明度。不足之处在于不能将氮、磷等营养物质从水体中清除出来,不能从根本上改变水体的富营养化,而且除藻剂的生物富集以及生物放大作用可能会对水生生态系统产生负面影响。因此,除非应急和健康安全许可,化学除藻一般不宜采用。
2.3 生物―生态方法
生物―生态法是国内外近年来发展迅猛的一种新技术,其通过培育的植物或接种、培养的微生物的生命活动的过程,对水中污染物进行降解、转化和转移功能,从而让水体得到净化的方法,在实施中工程造价相对较低、净化效果好、低耗能或根本不会耗能、实施成本低廉等优点。除此之外,这种处理技术的特点是不会在水体中投放药剂,绝对不会产生二次污染。还能够与绿化环境和景观改善连接起来,创造人与自然和谐相处的优美环境。生物方法包括水生植物净化法、生物膜技术、河道曝气复氧、土地处理法、生物修复法等。
2.3.1 水生植物净化 利用水生植物的自然净化机能,对去除富营养化水体中的TN和TP,增加水体中的溶解氧有明显效果,且能有效抑制藻类生长。只有重建并依靠优化的水生植物大面积的稳定存在,才能实现逐步恢复和提高河道水质的目的,在冬季水温3~7℃的低温条件下,大多数本生植物处于生长停滞期,据报道伊乐藻和菹草在低温条件下具有明显的生产能力。但水生植物在富营养化水体中透明度低,不能维持正常的光合作用而难以形成稳定植被。
2.3.2 生物膜技术 生物膜技术是将微生物群体粘附于载体的表面上呈膜状,在与污水接触过程中,生物膜上的微生物吸收污水中的有机物为养料然后同化有机物,而起到净化污水的效果。利用生物膜自净原理在河道内铺设一些卵石或其他填料,进而改变水体环境生态结构的单一性。
2.3.3 生物修复技术 生物修复技术(Bioremediation)是利用微生物或者其他水体生物,将水体或土壤中的有害有毒污染物质通过生物体内分解为 CO2和H2O,或转化为无毒无害物质的系统化的工程技术。生物修复技术有水生植物修复技术、微生物修复技术、水生动物修复技术。
3.展望
综上所述,物理、化学和生物―生态技术各有利弊,所以我们要针对河道具体特点、区域的具体情况,因地制宜,充分借鉴国内外河流治理的实践经验,开发集污染河流治理、资源化利用及生态修复于一体的集成技术,为我国污染河流治理提供参考。
参考文献:
[1] 唐艳.污染河流治理技术综述[J].河南科技,2014,3(2):179.
关键词 辽河流域;污染治理;枯水期;河流水质;对比分析;辽宁省
中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)03-0231-03
辽河流域是中国七大流域之一,因长期重度污染,在1996年被中国政府列入全国“三河三湖”重点治理的“黑名单”。特别受北方地区冬季水量骤减及低温冰冻影响,辽河流域枯水期水质污染十分严重,治理难度极大。2008年以来,辽宁省不断创新河流管理体制,加大治理力度与资金投入,先后实施了以造纸企业为重点的工业源整治,以污水厂建设为重点的生活源整治,以功能恢复为重点的生态整治等多项工程,通过污染治理“三大工程”和“三大战役”的成功推进,辽河流域水质得到显著改善。2012年底,辽河流域终于通过了环保部、发改委、监察部、财政部、水利部等多部委组成的联合考核组评估,历时5年,取得了流域水质“合格证”,摘掉了辽河流域多年来重度污染的“帽子”,率先退出了全国“三河三湖”重度污染名单[1-2]。
污染治理5年间,辽宁省辽河流域河流水质明显改善,其污染范围、污染程度以及污染特征均发生了较大变化[3-4],特别是多年来污染十分严重的枯水期水质变化十分明显。为及时掌握辽宁省各主要河流水系的水质变化趋势及水质现状,科学总结分析辽宁省多项治理举措共同作用的治理成效,运用地表水环境评价法对辽宁省辽河流域主要河流污染治理前后的枯水期水质变化进行对比分析,旨在为相关管理部门明确辽河流域未来的污染防治方向及决策制定提供理论依据与技术支持。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源与评价方法
辽河流域河流水质监测数据主要来源于2007―2012年各年度及“十一五”《辽宁省环境质量报告书》。评价标准执行国家地面水环境质量标准(GB3838-2002),以环保部《地表水环境质量评价办法》进行水质评价。河流断面水质类别评价采用单因子评价法[5],即根据评价时段内该断面参评的指标中类别最高的一项来确定。河流与流域水质评价采用断面水质评价法(断面总数少于5个)和断面水质类别比例法(断面总数在5个及以上)。评价指标选取pH值、溶解氧、氨氮、化学需氧量、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、挥发酚、氰化物、砷、六价铬、汞、铜、铅、锌、镉、氟化物等21项。
1.2 评价范围与时间节点
选择2012年8月由财政部、国家发展改革委、环保部与辽宁省政府共同签订的《加快推进辽河流域水污染治理工作协议》中所确定的辽河流域范围内的90个水质监测断面作为评价对象,包括辽河、浑河、太子河、大辽河、大凌河、小凌河6条河流的36个干流断面和54条主要支流河的入河口断面。辽河流域6条主要河流分布见图1。
对比评价的时间节点选取2007―2012年辽河流域5年污染集中治理期间,即“摘帽”期间该90个水质监测断面枯水期的实测结果进行对比分析,各年度枯水期监测时间均为12月上旬。
2 结果与分析
2.1 流域水质类别比例对比分析
2007―2012年辽河流域枯水期水质级别的变化情况见表1。从表1可以看出,以21项指标评价,2007―2011年辽河流域枯水期水质均为重度污染,直至2012年改善为轻度污染。其中,2007―2009年,6条主要河流水质总体均处于重度污染水平;2010年,辽河水质率先由重度污染改善为中度污染,其他河流仍为重度污染;2011年,辽河和大辽河水质持续改善并达到轻度污染水平;2012年,6条主要河流水质全面改善,多年来全流域重度污染的格局发生历史性转变,各河流枯水期水质首次全部达到轻度污染水平。
由于劣Ⅴ类水体的水生态功能基本丧失,因此流域内劣Ⅴ类水质断面的数量直接体现了水体污染的严重程度。从辽河流域90个水质监测断面枯水期劣Ⅴ类断面的年际变化情况来看(图2),2007年以来,辽河流域水体污染明显减轻,枯水期劣Ⅴ类水质断面数量迅速减少。2007年,除凌河水系2条河流外,辽河和大辽河水系4条河流的干流、支流断面枯水期污染十分严重,总体为劣Ⅴ类水体,仅源头及个别断面达到Ⅴ类水质标准。2010年,劣Ⅴ类水体比例降至50%,但仍有大面积分布,至2012年全部消失。
具体的统计结果表明(图3),2007―2012年,辽河流域枯水期水质类别比例变化特征明显,Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例呈显著上升趋势,由2007年的13.0%上升至2012年的68.5%,相反,劣Ⅴ类水质断面比例呈显著下降趋势,由2007年的68.5%逐年下降至2012年的0,而Ⅳ类和Ⅴ类水质断面个数略有增加,说明每年均有一定比例的劣Ⅴ类断面好转为Ⅴ类以上水体,辽河流域水体污染程度逐年减轻,水环境功能逐年恢复。
从图4中2007―2012年辽河流域枯水期主要污染指标劣Ⅴ类断面比例的变化趋势中可以看出,各主要污染指标的劣Ⅴ类断面比例均呈逐年下降趋势,以氨氮的下降趋势最为明显。2007―2009年氨氮、化学需氧量、五日生化需氧量和高能酸盐指数均为枯水期辽河流域的主要污染指标,2010―2011年,化学需氧量、五日生化需氧量和高能酸盐指数3项指标的劣Ⅴ类断面个数明显下降,氨氮成为枯水期辽河流域的首要污染指标,至2012年所有指标全部达到Ⅴ类以上标准。
2.2 主要河流污染物浓度对比分析
2.2.1 干流。从辽河流域36个干流断面枯水期化学需氧量浓度的比较中可以看出(图5),污染治理期间,各主要河流枯水期化学需氧量浓度均明显下降,其中以辽河和大凌河浓度下降最为明显,分别由2007年的64 mg/L和38 mg/L下降至2012年的16 mg/L和14 mg/L,降幅分别达76%和65%,浑河由于化学需氧量浓度背景值较低下降幅度最小。年际间比较发现,化学需氧量浓度的下降主要体现在前3年,而2010―2012年间无明显变化。
从图6可以看出,氨氮的情况则有所不同,各主要河流枯水期氨氮浓度总体明显下降,其中以辽河和大辽河浓度下降最为明显,均由2007年的5 mg/L和7 mg/L下降至2012年的1 mg/L,降幅分别达76%和82%。年际间比较,氨氮浓度的下降辽河和太子河主要体现在前3年,而浑河和大辽河在5年间持续下降。
2.2.2 支流。从图7辽河流域54个支流断面枯水期化学需氧量浓度的比较中可以看出,污染治理期间,各主要河流枯水期化学需氧量浓度总体下降,其中以辽河和太子河浓度下降最为明显,分别由2007年的88 mg/L和103 mg/L下降至2012年的20 mg/L和26 mg/L,降幅分别达77%和74%。年际间比较发现,辽河、浑河和太子河化学需氧量浓度的下降均主要体现在前3年。
从图8可以看出,氨氮的情况与化学需氧量相似,各主要河流枯水期氨氮浓度总体明显下降,其中以辽河和太子河浓度下降最为明显,分别由2007年的6 mg/L和12 mg/L下降至2012年的1 mg/L和2 mg/L,降幅均为85%。年际间比较发现,各河流氨氮浓度5年间总体持续下降。
3 结论与讨论
研究结果表明,污染治理5年间(2007―2012年),辽河流域多年来全流域重度污染的格局发生历史性转变,各河流枯水期水质首次全部达到轻度污染水平。化学需氧量污染前3年明显减轻,氨氮污染5年间持续减轻,劣Ⅴ类水体分布面积逐年减少,至2012年全部消失。辽河流域污染治理成效显著,枯水期干流、支流水质全面改善,水体污染程度逐年减轻,水环境功能逐年恢复。但是,在数据分析过程中不难发现,支流氨氮污染问题依然存在,水质反弹的可能性尚不能排除,例如太子河支流2012年枯水期浓度仍介于Ⅴ类水质标准的临界值2 mg/L水平,未来水质能否持续保持转好态势,辽河流域水环境功能能否彻底恢复,仍要依赖于综合治理手段的坚持与力度的逐步加大。
4 参考文献
[1] 靳辉,丁冬.以新思路寻求新突破辽河水质持续改善[J].环境保护与循环经济,2009(6):12-13.
[2] 张峥,周丹卉,谢轶.辽河化学需氧量变化特征及影响因素研究[J].环境科学与管理,2011(3):40-43.
[3] 胥学鹏,石敏,张峥.浑河主要污染物入河总量特征分析[J].环境保护与循环经济:2011(10):62-64.
关键词:水污染防治;入湖河流;对策;滇池北岸
滇池位于昆明市主城区的下游方向,是昆明盆地的汇水中心,每年入湖径流携写作论文带大量的污染物质进入湖泊。滇池换水周期长,湖水自净能力低,生态系统脆弱,一经污染仅凭自身净化能力难以恢复[1]。为了保护湖泊生态系统,遏制水环境污染趋势,滇池流域水污染防治规划提出,到2010年草海水质需要明显改善力争接近V类地表水标准,外海水质稳定达到V类地表水标准,力争接近Ⅳ类地表水标准。为了达到规划制定的目标,本研究主要对滇池北岸进入草海的河流水污染现状进行分析,提出改善河流水质的初步设想。通过沿程净化入湖河流水质,减少入湖污染的量,达到保护湖泊生态系统的目的。
1研究区域与方法1·1研究区域本研究主要集中在滇池北岸草海流域范围内。对影响草海水质的船房河、西坝河、大观河、乌龙河、老运粮河、新运粮河和王家堆渠进行研究。这些河流流经区域是昆明市工农业生产、城市发展和人口增长的集中地区,河流受污染严重。1·2研究方法每条河流设置有固定的监测断面,由昆明城市排水监测站进行长期的水质监测工作。取样方法和水质分析方法均按照国家标准进行。
2结果与讨论2·1北岸主要入湖河流水环境污染现状表1北岸入湖河流水质情况(mg/L)王家堆渠新运粮河老运粮河乌龙河大观河船房河西坝河BOD52005年13·746·833·071·67·7128·921·72006年13·151·612·883·816·545·9522·22007年11·621·912·811·219·424·1CODCr2005年47·612410416437·282·263·42006年48·814336·220455·312273·02007年42·916245·444·556·874·7总磷2005年0·8921·781·741·991·231·661·582006年1·232·181·312·971·492·391·772007年1·341·191·901·031·251·54总氮2005年8·0523·320·121·915·517·116·72006年9·5331·418·232·116·426·219·72007年10·917·121·115·316·118·8氨氮2005年3·7917·512·714·910·212·411·92006年5·8824·610·724·010·520·816·02007年6·9013·411·59·999·0413·3水质类别劣V类劣V类劣V类劣V类劣V类劣V类劣V类
从北岸河流水质情况分析,七条入湖河流水质都为劣V类水,总氮、总磷超标情况非常严重,有多条河流总氮浓度超过V类水质标准10倍以上,未整治河流水质存在逐年恶化趋势,因此,每条河流都亟需得到整治。北岸河流污染严重的影响因素是多方面的:①排水系统管网建设不完善,污水纳管率低造成未进入总管道的污水直接或间接进入河道;②雨水的冲刷作用下,地表污染物随雨水少部分进入雨水管道,大部分初期雨水携带大量的污染物进入河道;③多数河流自身的水动力条件差,加上支沟众多,河网水质情况复杂;④河道长期未进行底泥疏浚,河底淤积的底泥不断释放出污染物质,造成河水水质恶化。河道水质恶化是造成草海水环境污染、湖泊富营养化非常重要的原因之
一。根据水质情况分析,七条主要入湖河流污染程度由轻到重,分别是王家堆渠<大观河<西坝河<船房河<老运粮河<新运粮河<乌龙河。乌龙河全长3·68km,集水面积2·61km2,目前以暗渠形式流经人口居住密度较大的棕树营和白马小区,河道沿线大量未经处理的生活污水进入,使其成为城区纳污的通道。从2005年到2006年间,各污染物浓度都大幅度增加,河水呈黑臭状态,透明度极低,水质污染极其严重。王家堆渠地理位置与其它河流不同,从滇池西北岸入湖。王家堆渠主要水体功能是昆明发电厂冷却水排水渠,该冷却水是抽取草海水经过滤及除藻后使用,一次循环后温水顺王家堆渠排放,沿渠还存在部分小企业及农村居民向王家堆渠排放废水。与其它河流流域相比,王家堆渠流域人口密度相对较小,工农业污染少,因此王家堆渠是北岸七条入湖河流中污染程度最轻的。不过,由于周边的污染物未经处理直接进入河流,王家堆渠污染程度虽相对最轻,但也已经超过了地表水V类标准。2·2河流治理方法研究2·2·1截污工程截污工程主要对点源排放的污染物实行截流,能够有效减少污染物直接入河量,是防止水体受到污染的有效措施[2]。目前,截污工程在我国水污染治理领域已经得到了广泛的应用,并且对水质的改善也取得了良好的效果[3~4]。截污工程对于污染负荷的削减,一方面取决于截污管网布设的合理性与完整性;另一方面取决于城市污水处理厂的处理能力。截污工程的管网布设,对不同的区域应区别对待。在总体符合规划的前提下,按照沿河截污与区域截污相结合的原则,根据污染源分布的集中区域决定污水管道的走向,并沿部分污染严重的河道敷设截污管道[5]。城市污水处理厂是截入污水最终的处置场所,污水处理厂的处理能力以及出水水质情况表明该工程对河水水质改善效果。目前已经制定了乌龙河、新运粮河、老运粮河、船房河与西坝河的截污和综合整治工程,河道整治规划如表2所示。
截污工程受河流沿线长度、各段区域特征和工程费用的综合因素影响,难以对河道沿线进行全程截污,因此主要针对点源直接入河严重的河段进行治理。以新运粮河为例,全长14·58km,上游主要是农田,污染以农业面源为主;中段是昆明市高新技术开发区,区内已经建设有分流制排水管网;下段1/3位于草海生态保护区,该段从人民西路至入湖口现仍有105个排污口。众多的排污口直接向河道内排放污水,对草海的生态环境造成了极其严重的影响。因此,新运粮河的截污工程主要布设于下段4·36km河道,将排污口的污水截入污水干管。当前这些河道截污和综合整治工程正在逐步进行中,船房河工程已经于2007年6月完成。从表1船房河2006年与2007年的水质指标对比可以看出,BOD5浓度降至原来的42%,CODCr浓度降至原来的46%,总磷降至原来的52%,总氮降至原来的61%,氨氮降至原来的43%。船房河截污工程完成后,河水的水质有了明显改善,从该河道输入草海的污染负荷减少了50%左右,工程取得了良好的效果。表2河道整治规划河道名称全长(km)集水面积(km2)整治规划乌龙河3·682·61沿河道两侧敷设截污管3425m,河道清淤,新建污水泵站和节制闸新运粮河14·5883·4河道整治长度4·36km,沿河两岸各预留10m公共绿化带老运粮河11·318·7河道整治长度2·22km,沿河两岸各预留10m公共绿化带船房河11·47·42沿河两侧敷设截污管7654·1m,新建污水泵站和景观绿化西坝河9·054·87河道整治长度5·4km,沿河两岸各预留10m公共绿化带2·2·2河流城内段治理方法截污工程虽然有良好的治污效果,但工程的实施受限制因素较多,特别是针对流经城区段河流进行治理存在较多困难。城区内人口集中,建筑物密集,沿河两岸建有众多居民区、商业区及工业区等,城市规划建设完成后难以实施规模化的截污工程。然而,城内河流因城市发展建设的需要,不仅需满足防洪的要求,还应具有旅游、娱乐、景观、生态等多方面的功能[6],对河流水质的洁净程度具有较高的要求。根据水质监测分析,北岸入湖河流都为劣V类水质,河水呈现黑臭状态,无法满足城市生态环境和城市景观的需求。为了解决水质净化需求与工程布设困难的矛盾,城区内河道净化适宜选用原位治理技术,充分利用河道自身空间净化水质。依据河道自身空间的容量及周边环境特点,对不同河段布设适合的治理工艺。新、老运粮河水量大、河道宽,主要满足城区防洪排涝功能。老运粮河河宽约10m,新运粮河河宽约20m,这样宽敞的河道适宜使用移动式充氧平台。移动式充氧平台可以机动灵活地根据河道曝气需求,调整曝气船的运行,通过人工向水体中充入空气(或纯氧气[7]),加速水体复氧过程,以提高水体的溶解氧水平,恢复和增强水体中好氧微生物的活力,使水体中的污染物质得以净化,从而改善河流的水质[8]。新、老运粮河的河道空间容量大,也适合采用生物膜技术。生物膜技术是人们长期以来根据自然界水体自净现象发展起来的。现已研制的人工水草仿生生物填料[9]就是与天然水草具有相似特性的人工填料,布设在河床内,为水生动植物群落和细菌真菌等提供适宜生长的环境,通过各种生物的生长过程消耗水体中的污染物质,而且人工水草不会对河流自然流动和行洪安全产生干扰作用。进入河流的污染源主要是生活污水和初期雨水,人工水草对于受污染河水中有机物的去除效果明显,平均可达40%以上。
针对河道空间有限的河流适宜使用微生物修复技术。微生物修复技术分为两类:一类是投菌技术[10~11],最常用的投菌技术有集中式生物系统(CBS)、高效复合微生物菌群(EM)和固定化细菌技术;另一类是土著菌强化技术[12],通过向水体中投加生物促生剂来刺激土著微生物的迅速繁殖,增强水体的自净能力。微生物修复技术通过增强水体中微生物的净化能力达到水质净化的目的。该技术对于流量较小的河流如乌龙河、王家堆渠等可起到较好的净化作用。2·2·3河流城郊段治理方法城郊的地理特征与城市不同,人口密度相对较小,住宅、厂矿建筑物相对较少,有一定量的耕地、林地、草地和鱼塘等农业用地。因此,城郊河流的治理比城市河流的治理具有更多可利用的空间优势。城郊的土地和鱼塘都可以成为河水净化技术的实施空间。王家堆渠主要是昆明发电厂冷却水排水渠,由于电厂冷却水尚有—定余温,下游村落的村民在河渠两侧修建鱼场,进行温流水养殖非洲鲫鱼,现有鱼塘水面8·07hm2,鱼产量约460t。王家堆渠的水质净化方法,可以利用现有鱼塘改造成综合生物塘进行治理。综合生物塘[13]是交叉种植的凤眼莲、水浮莲、浮萍等水生植物与鱼类等水产共同养殖的塘系统。在植物生长期,不断地从塘系统中捞出大量的水生植物,用于饵料、饲料和肥料等多种用途。通过植物的打捞带出水体中大量的氮磷等营养物质,起到净化水质的作用,而且植物加工成鱼类等水产的饲料具有较好的经济效益。因此,利用鱼塘改造的综合塘净化城郊河流,是一种效果佳,经济效益好,因地制宜的技术方法。城郊河流还可利用农业用地,选择土壤深度处理技术[14]和土壤渗滤处理技术[15]进行水质净化。北岸七条入湖河流的污染特征主要是水中氮磷的含量较高,污染随河流进入湖泊后易造成湖泊的富营养化,在土壤处理技术中氮磷作为植物生长所需的营养物质被吸收利用,一方面净化了水质,另一方面减少了农业肥料的使用。该方法不仅是末端治理,净化受污染的河水,还从源头减少了农用氮磷的施用量。因此,在条件适合的地区,土壤处理技术是一种可以广泛应用的技术方法。塘系统和土壤处理技术在适宜的条件下还可以组合运用,达到更好的水质处理效果。2·2·4河口区净化方法河流经过城中和城郊的沿途治理,污染负荷削减明显,水质情况得到较大的改善,为了进一步减少入湖污染物的量,可在河口区设置人工湿地或生物浮床处理系统,为污染物入湖设置最后一道屏障。
人工湿地处理系统是20世纪70年展起来的仿自然生物处理技术,已经应用于水污染处理许多领域。在河口区有效地利用空地,构建人工湿地系统对河湖污水进行处理,因运行、维护费用低廉,目前已经得到广泛的应用[16]。对于滇池北岸七条入湖河流而言,只要入湖口有可利用的土地,条件适宜,都可建设河口人工湿地系统对河水进行污染再削减。若河口区缺少需要的土地面积,可选择生物浮床处理系统净化河水。生物浮床是采用轻型绿色环保,防腐抗老化的材料制作成浮床,供选用的水生植物生长使用。浮床要有较好的强度,能抵抗较大的风浪冲击,确保植物的正常生长。该技术原理是利用水生植物根系的吸收,以及与微生物的共同代谢作用,有效地将水体中有机颗粒和胶体吸附、降解,氨氮等营养盐吸收、转化,从而达到水质净化的目的[17]。生物浮床处理技术是河口区土地稀缺河流水质净化的最佳方法,对水体中氮磷的去除效果明显。
3结论本研究以滇池北岸七条入湖河流为研究对象,根据河流沿程地理区域特征提出了实施截污工程、河流城内段、河流城郊段和河口区净化技术。这些处理技术可以组合运用于同一条河流进行全程沿途减污;也可应用于河流区域条件适宜的一段进行强荷,确保湖泊水环境的改善和生态系统的恢复。
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河岸是水中生物体系和陆上生物体系的连接部位,是水体与周边土壤间物质和能量交换的通道,有适合各种生物生存繁衍的潜在环境。传统的硬化不透水护坡护岸将陆地与河水隔断,不仅破坏生物赖以生存的自然环境,而且也隔断了生物与微生物的整体生物链,破坏了水生态循环的平衡,导致河道天然自净能力遭到破坏。因此,在中小河流治理时要像维护有生命的动物呼吸功能一样,保持河水与两岸陆地的顺畅交流,多采用生态护坡护岸技术,尽量少用硬质化材料护砌。生态护坡护岸包括植被护坡护岸和生态材料护坡护岸,植被护坡护岸是在河道岸坡缓、水流慢处采用草地、乔木和灌木护岸,生态材料护坡护岸则多采用高孔隙率的天然透水材料或透水混凝土空腔预制砌块结构。生态护坡护岸能减轻河道岸坡侵蚀,增强河床边坡稳定性和抗冲刷能力,同时减少对动植物生存环境的影响。植被护坡护岸利用植被群落根系密集、纵横交错的特点,增加河岸土体的坚固性和稳定性,植物根系还能吸收土壤水分,提高土壤颗粒间的粘聚力,提高土体强度,稳定河道岸坡。生态材料护坡护岸则具有透水透气、固土护坡、空间延伸的特点,在保护和稳定河岸的前提下,还有利于发挥河流的自我修复功能,常用的生态材料护坡护岸有格宾石笼、雷诺护垫、三维植被网、生态袋、生态混凝土、联锁式护披砖、木桩加柳枝捆、驳石等。在中小河流治理中,生态护坡护岸的抗冲能力是决定其能否在工程中被采用的关键,表1列举了部分生态护坡护岸的抗冲流速,可供设计参考。
2重视维护河流生境,建设有生命的河道
河流生境一般指包括河床、河岸、滨岸带在内的河流的物理结构[3]。河流生境是河流生态系统的重要组成部分,为河流生物的正常生活、生长、觅食、繁殖等活动提供必需的空间和庇护场所,是河流生物赖以生存的基础。河流生境的破坏,将引起水生态系统的退化,使微生物的生物多样性降低,鱼类的产卵条件发生变化,鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变或避难所消失,造成河流生物物种数量的减少和某些物种的消亡。在中小河流治理中,必须重视维护河流生境,不因河道治理带来河流生物物种的减少或消亡,努力营造蛙叫虫鸣、鱼虾畅游、水鸟翱翔的景象,建设有生命的河道。在河岸、滨岸带,根据坡面土壤含水量的变化情况,依次栽种水生植物、湿生植物和中生植物(见图1)[4],植物选择要遵循物种多样、高低错落、乔灌草结合、共生适宜的原则;在水中由水岸浅水区到深水区,梯级栽植挺水植物(如:荷花、芦苇、香蒲、茨菇、千屈菜、水葱、菖蒲、泽泻、水生美人蕉等)、浮叶植物(如:睡莲、野菱、王莲、茨实、莼菜、荸荠等)和沉水植物(如:金鱼藻、苦草、水柳、水兰、水榕、凤凰草、伊乐藻、轮叶黑藻等)[5],这些水生植物将为鱼卵的孵化、幼鱼的成长以及鱼类躲避捕食提供良好环境。河道中清除受污染的底泥,提高河床孔隙率,为微生物、水生植物生长创造条件。疏浚与清淤要维护河道原生态河貌,在满足防洪要求的前提下,尽量保留河道天然滩(洲),条件允许的情况下,河床中可建造河心滩(洲)、生态岛或采取打木桩、抛石的方法建造急流、浅滩和深潭,在部分河滩上开挖凹地,营造出接近自然的流路和有着不同流速的水流,造就水体流动的多样性,满足不同鱼类的需要。护坡尽量使用堆石、干砌石、多孔混凝土构件和自然材质制成的柔性结构,为水生动物提供生息繁衍的空间。此外,在正常水位以下可设置人工鱼巢,提供鱼类等水生动物的生存空间。图2是空腔预制块人工鱼巢断面示意图,图3是鱼巢式空腔预制砌块结构图。
3注重改善河流水质,建设清洁的河道
良好的水质是河流功能发挥的前提和保障,健康的河流应该具备清洁性,水体清澈并拥有良好水质,能满足饮用水源、工农业生产、生物生存以及景观用水等河流功能的要求。中小河流一般位于流域水系的上中游,河流水质不仅影响其自身功能的发挥,也直接影响到整个流域的水质状况。目前,由于工业污水和生活污水处理力度不够、化肥和农药的不合理使用以及普通群众环境保护意识淡薄、环境执法力度不够等原因,造成河水污染、水质恶化。在一些农村地区,农民将生活垃圾弃置分散在河道岸边,造成水体和土壤的污染,一到汛期,垃圾在洪水的作用下随水流漂移,污染范围进一步扩大,严重危害河流水质。在中小河流治理中,必须注重改善河流水质,努力建设清洁河道。底泥疏浚是解决河流内源污染的重要措施,通过底泥的疏挖,可以清除污染水体的内源,减少底泥污染物向水体释放,对于一些污染严重的中小河流,应该采取河道底泥疏挖置换的措施。对于生活和生产垃圾,在河道范围内的必须予以清除,同时要求垃圾远离河道堆放,并建设垃圾分类收集—无公害处理—资源再利用系统,提高垃圾的处理利用效果;对于污水,应限制直接向河流排放,加强对沿河工业点污染源的监控,建设污水收集—处理—再生水回收利用系统,污水只有经过处理达到水质排放要求后才允许进入河流。此外,要推广测土施肥技术,控制农业等面源污染,在河道两岸建设生态滨岸带,发挥生态滨岸带的缓冲作用,通过植物吸收、吸附、过滤、氧化还原等物理和生物化学作用来分解污染物,使面源污染物尽可能在生态滨岸带中被消化和吸收。水系连通和人工湿地对于恢复河流水体自净能力也有很好的效果,水系连通后将形成水流网络,通过河流上水利工程设施的科学调度和运用,人工调水配水,实现水资源的优化配置,让死水变为活水,流动慢的水变成流动快的水,提高水体的自净能力;人工湿地一般由基质、附着在基质上或水里的微生物和生长在基质上的水生植物组成,形成基质—植物—微生物的生态系统,当污水通过该系统时,污染物质和营养成分被系统沉淀、吸收、转化、分解,从而使水体得到净化。此外,人工生物浮岛(生物浮床)、水生动物操控技术(增殖放流)、人工曝气增氧、跌水复氧、微生物修复等技术也能够达到清洁河流的目的,在需要时可以考虑采用。
4充分利用本地植物资源,建设原生态的河道
河道植物除了生态绿化和景观效用以外,往往还要求具有耐湿、耐贫瘠、根系发达、固土和抗冲刷等特点,由于本地植物是当地特定气候及地理环境下的产物,其适应性强,在当地的分布广,易于获取,特别是一些河道两岸的当地植被,在长期自然条件下能够存活,是经过考验的,说明最能适应当地河道的生存环境。在中小河流治理中,由于河道不可能像城市公园或绿地那样来维护管理,因此,除非有特殊景观要求,否则应尽量选择土生土长的本地植物,充分利用本地植物资源,建设原生态的河道。中小河流治理中有意识地选用本地植物(树、草种),不仅容易成活、易于养护,同时还可以降低造价、节约工程投资。建设原生态河道首先在植物选择上应遵循“本地树种、草种为主”、“适地适树”、“适地适草”的原则,即通过对工程区及其周边环境中土壤气候条件、植被现状、当地栽种习惯等的调查和研究,筛选出适合于当地土壤、气候及水文条件并与当地环境相协调的优良乡土树、草种。其次,在栽种时要注意科学合理搭配,乔灌草结合,高低错落、疏漏有致、物种多样,尽量营造出一种原始、天然的原生态地貌。由于外来植物往往不能适应本地的气候环境和条件,成活率低,栽种及管护成本高,在中小河流治理时不宜大量引种。有些植物生态适应性和竞争力特别强,又缺少天敌,如选用不当,还会带来一系列生态问题,如喜旱莲子草(又称空心莲子草、水花生、革命草),由于适应于多种生境,繁殖力强,生长迅速,且难以清除,堵塞河道,影响泄洪,威胁本地生物多样性,已成为公认的恶性外来入侵植物,此类植物绝对不能选用[6]。在植物选择时,要注意常绿植物与落叶植物混种、深根系植物与浅根系植物搭配、阳生植物与阴生植物分层栽种的原则,有固土护坡功能的植物优先选用,充分发挥植物的护坡作用和生态效应,力求栽种方案经济实用,栽种效果自然美观。
5坚持就地取材、治理与保护并重原则,建设低碳的河道
低碳是21世纪以来对工程建设的新要求,中小河流治理要实现低碳的建设目标,在整个设计环节都必须考虑低污染、低排放、低耗能。钢筋、混凝土是人们熟知的传统建筑材料,但在生产和使用过程中,这些材料很难达到低碳环保的要求,因此,在治理中应尽量少用或不用,即使要用也尽量采用生态混凝土,利于碳汇。河道及两岸的花草、树木可以进行光合作用,吸收二氧化碳,都是低碳的,在施工过程中要注意保护,避免破坏,特别是河道两岸的古树和名木,在整治中要做到避让与保护。由于施工场地临近河流,施工过程中要注意减少对河道水体的污染,施工弃渣、废料不能沿河堆放,能利用的尽量利用;施工废水要经处理后才可排放,避免因施工而污染河流;施工结束后要将施工场地破坏的植被恢复,不因治理带来河道生态系统破坏……总之,在中小河流治理过程中,要坚持就地取材、治理与保护并重的原则,努力建设低碳的河道。中小河流治理时疏浚、清淤以及基础开挖出来的土料、砂砾石、鹅卵石等都是理想的绿色建筑材料,低碳环保,堤防填筑中应尽量利用这些河道开挖料,少用浆砌石或混凝土,以利采取生态护坡。对于鹅卵石多的山区河流,可采用石笼结构生态型护岸,网笼选用定型产品(见图4)[7],无需现场制作,笼眼大小还可根据鹅卵石粒径进行调整。按照使用要求,调整网笼尺寸,将鹅卵石装入网笼中,在河岸合适位置堆放,就可形成石笼挡土墙式护岸或石笼贴坡式护岸(见图5)[5]。石笼结构具有易于施工、适应基础不均匀沉降、抗冲能力好、透水、鹅卵石能再利用等特点,石笼结构还可提供植物生长、小鱼小虾生存条件,利于维护自然生态环境,也与周围景观更加协调,是山区中小河流治理建设低碳河道的好方法。此外,对于具有卵石、砂卵石河床的中小河流,当需要在河道中人工修筑坝抬高上游水位时,在水浅流缓处可考虑采用杩槎坝。杩槎坝可采用木、竹、钢筋混凝土杆件等做杩槎支架,选择块石或土、砂、石等作为填筑料,构成透水或不透水的杩槎坝[8],通过杩槎坝束窄河道断面,达到抬高上游水位的目的。
6结语
一、治理目标
1、2014年底渭河流域水质控制目标
在生态基流保障的前提下,渭河干流段水质基本达到Ⅳ类(即主要污染物化学需氧量30毫克/升,氨氮1.5毫克/升),实现水质基本变清。
2、2014年底在上游水质达到控制目标的前提下,渭河干流断面水质基本达到Ⅳ类,胭脂河按照新区规划确定的功能区达到水功能区划要求。
二、主要任务和措施
(一)严把项目准入、坚决淘汰关闭不符合产业政策的高污染企业
坚决淘汰关闭不符合产业政策的高污染企业;淘汰工艺落后、高能耗、高污染的企业;对没有能力进行污染治理、达标无望的排污企业要实施关闭;严格环境准入,禁止审批印染、造纸、果汁等高耗水、高排污项目以及对水环境有较大污染的化工企业。鼓励经营状况不佳、治污难度大的重点排污企业实施关闭或转产。按照新颁布的《黄河流域(段)污水综合排放标准》(DB61/224
-2011)督促排污企业对污水处理设施进行升级改造,2012年6月前不达标的实施停产治理。年内完成省造纸厂关闭工作。
(二)抓好工业污染防治和管理
在不断加强污染源监管的同时,积极督促重点排污企业对现有污水处理设施进行升级改造,督促华特新材料股份有限公司2012年4月开工建设污水升级改造工程,力争2012年8月底完成进行调试运行;对已完成污水升级改造工程的兴包企业集团有限责任公司废水深度处理、提标改造工程、柴油机重工有限公司综合废水治理工程、市晁庄实业公司屠宰污水处理及配套设施工程,2012年6月30号完成验收;对新建、扩建涉水企业,严格执行建设项目“环评”和“三同时”制度。确保我市工业企业水污染物达标排放。对不能按照《黄河流域(段)污水综合排放标准》达标排放的企业,依法实施限期治理,挂牌督办。
(三)开始建设污水处理厂二期工程、提高城镇污水处理率
市城市污水处理厂一期工程,建设规模为日处理污水5万吨,中水4万吨。2009年8月24日正式投运以来,运营良好。2011年对一期除磷、脱氮进行提标改造,已进入调试运行,2012年6月30日前通过竣工验收。为了解决我市处理能力不足的问题,力争2012年4月开工建设污水处理厂二期工程,2013年底主体工程完工,2013年底建成投运。加大污水管网和中水处理能力建设,开工建设8.7公里的城市污水管网改造工程,污水处理厂中水项目投入运行,提高污水收集率和中水利用率。
(四)加强畜禽养殖监管,切实抓好农业面源污染防治
加大配方施肥推广力度,推广测土配方施肥技术,减少不合理施肥,降低农业面源污染;完善垃圾无害化处理设施,按照村收集、镇(办)转运、县处理的方式,解决乡村垃圾污染问题;推广绿色生态养殖模式,发挥发酵床养猪技术的示范作用,降低养殖过程中污染物排放和单位能耗。实施农村沼气工程、有机肥加工示范工程建设,推广养殖场、养殖小区建设。重点解决畜禽粪便污染带来的环境问题,实现畜禽养殖废弃物的无害化、资源化利用。加大市星光良种猪繁养殖有限公司生猪养殖、粪便和秸秆无害化加工的营运管理,2012年6月完成项目验收;力争2013年5月开工建设市赵村桑园兴农奶牛养殖场粪便和秸秆无害化加工工程。
三、保障措施
(一)强化组织领导,建立健全渭河治理综合决策机制
市政府设立渭河流域水污染防治工作领导小组,由市政府主要领导任组长,市人大、市政府、市政协分管领导任副组长,市环保局、考核办、发改局、工发局、监察局、财政局、住建局、农林局、水利局、国土局、商务办、电力局等部门主要负责同志为成员。领导小组下设办公室,办公室设在市环保局,杨文博同志兼任办公室主任,负责具体日常工作。同时,市渭河流域水污染防治项目实行市级领导包抓、部门协抓,共同推进渭河流域水污染防治工作。
(二)严格责任考核,认真实施渭河治理奖惩机制
渭河流域水污染防治的责任主体,要设立相应的工作机构,按照市政府统一部署,制定水污染防治工作实施方案,将污染防治目标和任务进行层层分解,逐级落实,措施和项目负责到人。要加强目标责任考核,从2012年起,全市要将渭河流域水污染防治考核工作纳入各级党委、政府目标责任考核体系,实施定量和定性考核。考核结果向社会公布,并作为考核各级领导班子政绩的重要内容和干部任免奖惩的重要依据。
(三)加强部门联动,合力推进渭河治理向纵深发展
市发改局要做好重大污染治理项目的立项和国债资金的申报推进工作;市工发局要做好重污染企业的淘汰关闭工作;市财政局要积极做好污染治理的资金保障;市监察局要做好渭河流域水污染防治工作落实情况的督促检查和责任追究;市考核办要将渭河流域水污染防治考核工作纳入各级党委、政府目标责任考核体系,实施定量考核;市环保局是渭河污染治理的职能部门,要抓好污染防治工作的组织协调、信息报送和污染源监督管理、执法检查等工作,并做好污水处理厂的建设和运营管理工作;市住建局要做好城镇污水处理项目配套设施建设工作;市水利局在重点做好渭河生态基流保障、水土保持控制河流输沙量和含沙量减少的同时,要严格控制入河口审批,按照三道控制线(水资源开发利用、用水效率控制、水功能区限制纳污)的管理要求,健全渭河区界断面的水文监测管理体系,并配合环保部门做好污染源监控机水质监测,共同做好渭河污染物总量考核及生态补偿工作;市农林局要抓好农业面源污染控制工作,负责流域内植被恢复与保护;市工商局要及时吊销淘汰关闭企业的营业执照,取缔无照违法生产和违法排污企业。各部门要认真履行好各自职责,形成政府主导、环保统筹、部门联动、分工协作、合力推进的机制。
关键词:二道沟 河流污染 治理措施 水资源保护
科研项目:由北京联合大学“启明星”大学生科技创新项目经费资助,项目编号是:42205991501113。
随着工业文明的发展,人们的生活水平日益提高,与此同时,人们的生活环境遭到破坏,河流污染是全球面临的重大挑战之一。党的十报告指出,面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,必须全面树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念,把生态文明建设放在突出的地位。本次实践践行十精神,以朝阳区二道沟为例开展调查研究,对城市居民区河流污染问题做深刻的研究了解,针对具体情况制定出合理的解决方案,并希望能够借此契机为建设国家美丽城市贡献我们自己的一份力量。
1 水资源现状
水污染现象在世界上相当普遍而又严重。当水中的有害物质超出了水体的自净能力,这就会产生污染。这些有害物质包括农药、重金属及其化合物等有毒物质、各种废弃物和放射性物质等。
1.1 河流污染总况
水污源的来源主要是未加工处理的工业废水和生活废水。
人类生产活动造成的水体污染中。工业引起的水体污染最严重,如工业废水,它含污染物多,成分复杂,不仅在水中不易净化,而且处理也比较困难。
工业废水,占工业排出的污染物的大部分。工业废水所含的污染物因工厂种类不同而千差万别,即使是同类工厂,生产过程不同,其所含污染物的质和量也不一样。工业除了排出的废水直接注入水体引起污染外,固体废物和废气也会污染水体。
农业污染首先是由于耕作或开荒使土地表面疏松,在土壤和地形还未稳定时降雨,大量泥沙流入水中,增加水中的悬浮物。近年来农药、化肥的使用量日益增多,而使用的农药和化肥只有少量附着或被吸收,其余绝大部分残留在土壤和漂浮在大气中,通过降雨,经过地表径流的冲刷进入地表水和渗入地表水形成污染。
城市污染源是因城市人口集中,城市生活污水、垃圾和废气引起水体污染造成的。城市污染源对水体的污染主要是生活污水,它是人们日常生活中产生的各种污水的混合液,其中包括厨房、洗涤房、浴室和厕所排出的污水。
1.2 城市居民区水污染原因
1.城镇居民生活污水。城区年产生居民生活污水360万吨,由于没有污水处理设施,污染物通过城市排水系统灌注于河流内,恶化了水体生态环境。
2.随意丢弃的废弃物。城区内很多河道周围是散乱的民居,随意往河道内倒放生活垃圾等废弃物的现象随处可见。
3.工业废水。城镇内的河是工业废水和铁东生活污水集中排放点,虽通过了“一控双达标”验收,但排入河流入江口的污水每年仍有25.1万吨。
2 二道沟河流概况
2.1 二道沟河流的地理位置及历史现状
二道沟河属于通惠河水系,是亮马河和通惠河之间主要的排水沟,长约7公里。由工人体育场水系、二道沟明渠、二道沟泄洪暗沟、国华神华热力集团热电厂大循环、红领巾湖退水渠5部分组成,在朝阳北路之南、延静东里之北分为两支:一支向北注入红领巾公园内的湖泊;一支向东南流淌,经八里庄南里、十里堡北里、甘露园居民住宅区,注入高碑店北路暗沟,之后流进通惠河。注入红领巾公园湖的二道沟污水,再从红领巾公园湖东南角流出,在八里庄南里西侧与直接东流的二道沟汇合,构成“T”形河叉。
上世纪90年代中后期,由于红领巾公园湖治污,二道沟不再与红领巾公园湖通,成为盲河。1999年东四环路北段通车后,注入的河道成为暗沟,而这条沟从青年路至三间房段又称青年沟河。而东四环辅路桥的二道沟西起水碓子,东到京东快速路北,高碑店西边的华润饭店处与通惠河交汇,全长不超过10公里。二道沟与朝阳北路同向东西,以桥为界分三段:西起水碓子至金台路为第一段,从金台路至延静西里桥为中段,从延静西里桥至四环路为第三段。
2.2 二道沟河流的污染现状
二道沟是京城水系的一部分,也是朝阳区工体周边排洪的重要通道,上游与3.58公里的工体水系暗沟相连,由于暗沟内部分雨水和污水存在混排问题,金台西路暗沟出口存在排污现象,导致暗沟出口至东四环显塔寺闸1.7公里,水面面积约2.5万平方米河道水质较差,河道处于死水状态,河水散发臭味,严重影响两岸居民的生活。
联系这二道沟河流治理污染再治理再污染的血泪史,二道沟河流的污染状况严重程度可想而知了,且亟需行之有效的方法来保证治理效果,以达到环境真正治理的目的,几近刻不容缓的地步。
3 城市居民区河流污染问题的调研与数据分析
关键词:南水北调东线工程 大汶河 水污染 防治对策
大汶河是黄河下游的较大支流,是南水北调东线工程主要调蓄水库─—东平湖的惟一汇入河流。发源于莱芜市松崮山南麓的沙崖子村,大汶口以上分北支牟汶河和南支柴汶河,以北支牟汶河为主流,大汶口至戴村坝为中游,戴村坝以下为下游,称大清河,在东平县马口入东平湖,全长208 km,自然落差362 m,总流域面积9 068 km2。其中,北支牟汶河流域面积3 712 km2,主要支流有瀛汶河、石汶河和泮汶河;南支柴汶河,流域面积为1 944 km2,沿途有平阳河、光明河、羊流河、禹村河汇入。中下游主要支流有漕河、浊河和汇河。
为确保南水北调东线工程效益的发挥,作为对调水工程影响较大的大汶河及其流域的水环境必须加以控制和治理。现结合我们多年来的调查研究资料,谈谈有关对策。
1、大汶河主要污染源及其污染现状
近年来,由于人口和经济的急剧增长,大汶河流域水体污染较为严重。据1990—2000年监测统计资料表明,流域内排污量较大,污染物质严重超标。受流域内各种污染源的排污影响,大汶河河流水体质量状况较差。
1.1 主要污染源分布情况
新泰市是泰安市的主要工业基地,主要有造纸、印染、化工、机械、冶金、采掘等工矿企业,大都座落在大汶河南支柴汶河的上游河畔。
莱芜市位于大汶河北支牟汶河的上游,主要工业有钢铁、采矿、电力、机械、造纸等。
泰安市区是泰安市政治、经济、文化的中心,工业基础比较雄厚,主要有造纸、酿酒、食品加工、纺织、印染、机械、化工等,工业废水及城市污水大部分经泮河及其支流三里河、奈河和梳洗河等河流汇入大汶河。
肥城市是泰安市新兴的工业城市,位于泰安市的西北部。主要工业有采煤、炼焦、造纸和酿酒等,全部工业废水经康王河流入大汶河。
东平县在大汶河的下游。主要工业有造纸、纺织、酿酒及化工等。
宁阳县主要工业有化工、造纸、农药及煤矿等,大汶河流经宁阳县北部,接纳宁阳县部分工业废水和生活医疗污水。
1.2 污染现状及其构成分析
(1)大汶河流域主要污染源分布较广,以新泰市、莱芜市、肥城市和泰安市为重点区域,它们是工业集中地域,排放的污废水量大。其等标污染负荷占整个流域的90%左右,是污染源的重点治理和控制区。
(2)工业废水中的主要污染物以悬浮物、化学耗氧物质COD为重点,是流域工业废水中最为主要的污染物质,它们的污染负荷占整个所评价的11项主要污染物的污染负荷的85%左右。其次是挥发酚、氰化物、石油类和硫化物等,其等标污染负荷比为13.5%。
(3)就行业来讲,矿业、造纸业、饮食业和化学工业是污水排放大户,其等标污染负荷占全部行业等标污染负荷的93%以上。
(4)以纳污区域来分,大汶河南支柴汶河上游新泰市城区处,大汶河南支楼德至磁窑段;大汶河北支牟汶河、莱芜市城区处及支流泮河区域;大汶河支流康汇河及下游东平湖较为严重,其等标污染负荷占全流域的等标污染负荷的95%以上。
(5)乡镇企业对流域水体的污染不容忽视,废水排放量逐年增加,乱排乱放现象较为严重。
(6)流域内化肥、农药的施用是面污染源的主要污染物质,大量地施用农药、化肥,直接通过降水、径流进入水体,对地表水和地下水都会产生较严重的污染。对于本流域,大量的农药、化肥,其有害物质通过径流汇入大汶河及其支流,因此对大汶河的水质有着较大影响。
1.3 大汶河水环境质量现状分析
1995—2000年大汶河大部分断面在枯水季节均超过地面水V类水质标准,从水期上分析,枯水期的COD浓度高于丰水期。从断面上分析,王台大桥、角峪、北甸子断面中,角峪COD浓度最高,王台最低。从污染物类型方面看,COD、高锰酸盐指数检出值较高,为主要污染物质,与污染源所排放的主要污染物质基本一致,另外,受农药、化肥等面污染的影响,水体中的总磷、总氮等营养物质有所增加,大汶河属有机污染。按年分析,高锰酸盐指数1995年为20.6 mg/L,2000年为12.05 mg/L,主要污染物浓度大致呈下降趋势。由于河流水量季节性变化明显,枯水季节径流量很小,大汶河的主要水源来自沿河各县(市、区)排放的工业废水和生活医疗污水,污径比增加,点源性影响大,而丰水期雨水增多,河水径流量大,污染物扩散稀释较强,浓度有明显降低。
2、污染危害及污染源治理现状
大汶河是泰安市、莱芜市的主要地面河流,河流水量季节性变化较强,枯水季节大汶河的主要水源来自沿河各县、市、区所排放的工业废水和生活医疗污水,这些污废水直接影响着大汶河的水质。
近年来,由于国家和政府对环境的重视,大汶河流域经过各方人员的努力,其环境污染的局部有所控制,但从整个流域来讲,随着经济的发展,特别是近年来乡镇企业异军突起,这些企业比较分散,并且因陋就简,“三废”处理设施极不健全,所生产经营的产品项目大都是污染较为严重的产品项目,如造纸、电镀、化工、印染、纺织、采煤等。因此流域整体的污染还在日趋严重。因环境污染和生态破坏所造成的污染纠纷日渐突出,给国民经济的发展带来了许多不利影响,造成了越来越多的不应有的经济损失。 3、大汶河污染与自然的关系
由于大汶河属于季节性较强的河流,因此在枯水期河道常出现断流,断流后,各排污区域所排放的污水不能自净。而在其排污口下游某一河段内水分蒸发渗漏掉,其污染物质留存于该河段的河床底泥中。当断流后的第一次河道过水时,其河流中的水质污染较为严重,这是由于该时期排入河中的污染物与断流时留存于河床底泥中的污染物的并重作用。在丰水期,河流流量较大,大汶河主要起排洪作用。此时,河流水质污染较轻。
大汶河地表水化学成分特征值主要受气候、下垫面条件和周围环境等因素的影响。一般与降水、径流的分布呈相反的趋势,河水化学成分随着气候的季节变化较大,并且在地域上也有很大差异,特别是人类活动对河水化学特征值产生较大影响。如在多雨地区,河水被降水稀释,其矿化度较低,反之,则较高。受人类活动的影响,城镇附近的河水化学特征值较高。
4、河流水质污染原因分析
4.1 大量的工业废水是造成河流水质污染的主要因素
随着流域工业尤其是乡镇企业的迅速发展,大量工业废水直接或间接排放到河流,虽然企业基本上都已实现达标排放,但由于治理水平较低且辖区内造纸企业较多,废水中仍有大量的污染物进入水体,造成河流水质的污染。
结构性污染突出。据重点污染源统计结果,在流域工业废水污染源中,造纸、酿酒等行业是主要的废水污染源,也是限期治理的重点。其中1999年泰安市工业废水COD年排放量3.36万t中,造纸行业20 472 t,煤炭采掘业5 551 t,食品饮料行业5 493 t,化工行业1 368 t。
4.2 城市污水逐年增加
近年来,随着城市化进程的加快,城市生活污水排放量逐年增加,而城市污水处理厂建设滞后,使城市生活污水成为主要污染源之一。据统计,泰安市2000年生活污水COD排放量为68 680.3 t,占COD总排放量的49.15%。目前,仅有1座污水处理厂,处理能力5万t/d,年削减COD 0.693万t。还远远不能达到对生活污水集中处理的目标。
4.3 畜禽水产养殖和农业面源污染不容忽视
随着工业污染源治理达标排放和城市生活污水处理厂的建成运行,面源问题日益突出。农用化学物质的不合理使用是造成调水沿线农村面源污染的主要原因。农药、化肥、地膜的污染不断加重。全市化肥使用量逐年增加,2000年全市农药施用量6 308 t;化肥施用量174 821 t,其中氮肥78 766 t,磷肥24 758 t,钾肥17 983 t,复合肥53 314 t。不合理地使用化肥,导致土壤板结、地力下降,加剧水体富营养化。一些规模畜禽养殖场有机物不合理排放,使地表水、地下水受到一定程度的污染,影响到水质质量。
4.4 水资源短缺加剧水质污染
由于受气候干旱等因素的影响,降雨和客水来源持续减少,水资源日趋短缺,对接纳的大量工业废水和生活污水起不到稀释和净化的作用;废水中的污染物在河床中沉积、渗透,同时造成了沿岸地下水的污染;丰水期由于降水形成地表径流汇入河内,使河床中沉积的污染物被冲至下游,易造成下游水体污染的加重或造成突发性污染。在枯水期,大多数河流仅有工业废水和生活污水排入,即使企业达标并建设城市污水处理厂,大部分河段也难以达到功能区要求。
5、大汶河水污染综合防治对策
通过上述分析可以看出,大汶河水体污染较重,制约着流域乃至山东省的经济发展和人民生活健康水平的提高,对南水北调东线工程的实施、运行和管理有着重要影响。因此,对大汶河水污染系统进行治理和控制,是改善河流水体质量、保证区域生态环境良性循环和区域资源永续利用的关键措施,是实现经济可持续发展的重要条件,是确保南水北调调水水质和清水廊道、生态廊道建设的重要内容。搞好大汶河水污染源综合治理,应重点做好以下几个方面的工作。
5.1 加强城市污水和工业废水的控制和整治
城市污水和工业废水排放量大且污染集中,是流域的主要污染源。必须采取措施加快整治及控制,以防止对水体的污染和生态环境的破坏。
5.1.1 加快城市污水处理厂的建设及实施 早在1986年11月原国务院环境保护委员会就颁布了《关于防治水污染技术政策的规定》,其中明确提出“工矿企业的污水治理,除少数大型企业或远离城镇的企业单独治理外,其他能排入城市管网的,应由以企业单独治理为主,逐步过渡到以城市汇水区为单元的区域综合治理为主。”根据国内外经验,工矿企业排出的废水根据需要按规定作适当的预处理后,通过管网汇入城市污水处理厂集中处理,可以省去工矿企业进行分散治理的水处理设施,节约大约25%的建设资金和50%的运行费用,并具有占地少、人员省、效率高,处理后的水体便于利用,污泥便于处置,减少二次污染等优点。可见,兴建城市污水处理厂是治理和控制城市及工业污废水的有效措施。
5.1.2 积极调整和优化产业结构,大力发展技术含量高、无污染的工矿企业 对现有企业要加快生产设施和工艺流程的更新及改造,减少和控制“三废”的排放量。对达不到治理标准的企业,应坚决关掉。对新上企业,必须做到“三同步”。更重要的是要加强统一规划、科学预测,上一批经济效益高、技术含量高、没有污染的工矿企业。
5.1.3 搞好城镇建设规划,逐步实施环保型城镇建设模式 在城镇建设规划、设计及实施过程中,必须以保护生态环境、维持生态平衡为前提,搞好科学规划、科学设计、优化布局,并做好对生态环境影响的评价。
5.1.4 加强城市垃圾的处理 城市垃圾的乱堆乱放,严重影响城市景观,污染水体和环境,是不容忽视的污染源。有些国家在城市垃圾的处理方面做的较好,有许多经验和方法值得我们借鉴。处理好城市垃圾,一方面可以改善市容市貌,防止对水体和环境的污染;另一方面,可以回收利用、变废为宝,具有良好的经济效益。
5.1.5 发展污水灌溉 将富含营养物质的城市污水,经过一定处理,达到灌溉水质标准后,引入农田、林地。这样既能增加土壤肥力,提高农、林产品的产量,又能缓解大汶河流域水资源的供需矛盾,还能避免大量的污染物质进入河流和湖泊,造成河流和湖泊水质恶化。因此,这也是一种治理污染源的有效措施。
5.1.6 工业企业建立环境管理体系,实行全过程控制 排污企业要建立健全治理设施运行管理的各项规章制度和操作规程,将污染治理设施管理纳入生产经营管理活动之中,定岗定责,保证设施正常运转。继续实行定期巡查、突击检查、运行报告、情况通报、停运审批等行之有效的制度,增加现场检查、监测频次,逐步实行自动化监控,及时发现和纠正擅自停运治理设施、超标排污等违法行为,确保污染治理设施发挥应有的效益。
鼓励企业申请ISO14000环境管理体系认证,对企业生产实行全过程控制,在产业结构调整的背景下,积极开发无毒、无污染产品,采取节能降耗的新工艺。建立环境管理体系能使企业在生产产品和提供服务的同时,不断采取循环用水、节约用电、回收废弃物、改进工艺流程等手段,达到节约成本、降低能耗、物耗水平的目的。
5.2 采取有效措施,防止面源污染
5.2.1 控制农药、化肥的施用是防止面源污染的有效途径 有毒是农药、化肥的基本特性。农药、化肥施用的最终归宿是直接暴露于生态环境。从各种类型的污染物对生态系统影响的面来看,农药、化肥是最为宽广的。农药、化肥的残留物随着大气和水的运动做长距离迁移,从一种环境介质扩散到另一种环境介质,并且可通过食物链影响到远距使用地点的地区和水体,使该地区和水体产生生物富集。对水体来讲,破坏水体生态系统的平衡。据有关资料,单甲脒对水生生物群落均产生不同程度的影响。浮游生物比较敏感,药后头几天内,种类数量及多样性指数下降,浓度越大,影响越明显。一周后,浮游生物群落逐步恢复,甚至增多,但群落的结构已经发生变化,敏感种类减少或消失,耐污种类增加,生物多样化降低,破坏了生态平衡。
大汶河流域面积9 068 km2,面污染问题亦不容忽视。特别是近年来随着农田农药、化肥施用量的增加,对大汶河和东平湖的水质产生着一定的影响。因此,对大汶河流域面污染的控制十分重要。首先,要加强宣传教育,提高全社会对农药、化肥环境污染危害性的认识,以便进行有效的防范。其次,要加强农药、化肥生产流通的管理,确保农药、化肥品种与质量符合国家的规定和标准,避免违禁和不合格产品用于农业生产中。同时,重视对流通市场的管理,杜绝农药、化肥在运输、储存、供销等环节上存在危害生态环境的隐患。第三,加强科学技术指导,控制农药、化肥的施用量,做到科学、合理、安全施用。第四,研究开发和施用高效、易降解的无公害和无污染的农药、化肥。
5.2.2 大力发展生态农业 生态农业是实现我国农业生产,农业经济与资源环境协调发展的成功模式。要树立大环境生态观念,加大农、林、牧、渔环境污染源管理力度,控制水土、有机质流失和土壤污染,大力推广有机农业和生态农业,引导农民开发和生产有机食品,推动种植结构的改变。比如,泰安市现共有有机蔬菜200 hm2,产品经国家环保局有机食品开发中心化验,达到国际有机食品标准,产品出口美国、日本。到2005年,全市有机食品种植面积将达到850 hm2。推广高效、实用的节水灌溉技术,大力发展节水农业。全面开展生态农业县建设工作,推广山区猪-沼-果生态模式,搞好山、水、林、田、路综合治理和涝洼地、塌陷地“上粮下渔”改造工作。推行青储饲料、秸杆气化、秸秆还田,禁止秸秆焚烧。
6、结语
水污染问题是环境问题的一个重要方面,水体污染严重制约着流域内国民经济的发展和人民生活水平的提高,并造成重大损失。作为对南水北调东线工程影响较大的大汶河及其流域,为确保调水工程的实施、运行和管理以及最大效益的发挥,采取有效措施,加强流域水体污染的控制和治理是当务之急。本文提到的有关对策和措施,虽然很不全面,但可作为一定的参考。笔者相信随着调水工程的实施和当地政府的日益重视,大汶河水污染问题会得到有效的控制和治理,南水北调东线工程将会发挥应有的效益。
参考文献:
[1]庞清江.大汶河水污染控制系统规划研究[J]. 水资源保护,1996,(3):43-47.
关键词:城市 河流治理 思考
1 城市河流与城市的生存与发展
1.1 河流是城市诞生的摇篮
凡是国际上著名的城市,总有一条著名的河流与之相随相伴。在欧州,国际河流多瑙河孕育了两岸的城市群;在我国,黄浦江与东海滋润和催生了上海,使之从一个小渔村迅速崛起成为一座国际大都市。
世界著名的大都市巴黎与水有着千丝万缕、不可割舍的关系。塞纳河从巴黎城的中间流过,将巴黎分为南北两部分,它像一条美丽的项链串起了整个巴黎。塞纳河聚集了巴黎的许多人文景观,也聚集了法国古往今来的许多精华所在。巴黎倘若离开了美丽的塞纳河,将会是怎样一番情景,恐怕谁都难以想象。上海离开了黄浦江、苏州河,也就不能成为今天的上海。
世界上主要的大城市基本上都是傍水而建。一般,河流中下游地区大多是城市集中、经济相对发达的地区。在中国7大江河的下游地区,人口密集,城市集中,经济发达,集中了全国1/2的人口,1/3的耕地和70%的工农业产值;而由河流入海口泥沙沉积形成的三角洲,更是经济中心所在:如地处上海经济区核心的长江三角洲,中国南方深圳、广州、珠海经济区的珠江三角洲。据预测,在本世纪初,全国各类规模的城市总数将逾1000座,这些城市大部分分布在长江、黄河等7大水系和沿海地带,它们的诞生和发展都和河流水系息息相关。
1.2 河流是城市文明的发祥地
世界上每一个文明的发源地,都是傍依江河湖泊,并依靠必要的可供水源而发展起来的。古代早期的城市,也都选择在有河流、有水的地方。许多民族和国家都把河流比做自己的母亲,如中国的黄河,印度的恒河和俄罗斯的伏尔加河。古代的四大文明古国都发源于大河流域,黄河流域是中国古代文明的发祥地,尼罗河孕育了古埃及文化,印度文化起源于恒河和印度河流域,古代巴比伦也是在幼发拉底河和底格里斯河形成的两河流域发展繁衍的。河流以其丰富的乳汁孕育了人类早期的伟大文明,并在河流两岸崛起大批的繁华城市群。凡是河网水系发达的地区,都是城市文明最发育的地区。
河网水系对传承城市历史文化起着非常重要的作用。没有城市水系的点缀,丰富的水面与城市的其他景观相映衬,形成优美的自然景观和人文景观,城市的文化内涵和深厚的文化底蕴就不会充分展现。
1.3 河流是城市发展的灵魂
在城市形成和发展中,河流作为最关键的资源和环境载体,关系到城市生存,制约着城市发展,是影响城市风格和美化城市环境的重要因素。在远古时代,城市河流为城市提供了稳定的水源和肥沃的土壤,发展到后来,城市河流除提供水源以外,随着水上交通工具的发展,成为城市物资运输的重要通道;在近代工业化阶段,城市河流对城市的作用更加重要,成为水源地、动力源、交通通道、污染净化场所;在现代,城市河流在城市生态建设、拓展城市发展空间方面显示出不可替代的意义。
河网水系是城市存在和发展的基本条件。有了水,才有了城市的灯红酒绿、高楼林立,才有城市的经济繁荣和人们的安居乐业。可以说,河流是城市发展的灵魂。
1.4 河流是城市景观环境的重要依托
良好的河流景观与滨水环境是现代化城市的重要内容。而营造城市景观环境离不开大自然中与城市关系最密切的河流和水面。当代国际大都市环境建设的价值观念趋向表明,都市人与大自然的关系已由疏离、隔绝变为亲近和融合。开阔的水面和流动的水体所形成的自然风貌,无疑能给城市增添许多魁力。从19世纪英国人欧文提出的“田园城市”理论到20世纪90年代中国科学家钱学森提出的“山水城市”设想,无不反映了城市人对城市优美景观环境的向往和追求。
城市滨水空间规划是城市景观规划的重要内容。城市滨水空间是城市中一个特有的空间地段,它是由城市到水域而形成的过渡空间,既是陆地的边沿,又是水体的边缘,包括一定的水域空间和与水体相邻近的城市陆地空间,具有自然山水景观和丰富的历史文化内涵,是自然生态系统和人工建设系统相互交融的城市公共的开敞空间。城市滨水空间按其毗邻水体性质的不同可分为河滨、江滨、湖滨、海滨等。城市滨水区不仅是联结城市陆地和水体的中间地带,而且是协调宏观环境和微观环境的中观环境;不仅包容了丰富的自然景观,而且蕴含着城市滨水区的物质空间和人文景观。它是城市居民活动的公共空间,是城市形象的景观节点,是旅游观光的重要场所,是城市发展的历史缩影。
1.5 河流是城市生态系统的重要要素
河网水系是城市生态系统和景观体系的稀缺资源,同时又是城市的生命之源、活力之源。在现代城市规划中,河网是城市生态系统的绿色生命线,是城市生态平衡的重要因素。城市河流具有供应水源、提供绿地、保护环境、自然保护、旅游娱乐、交通运输、文化教育等各项生态功能,对城市生态建设有重要意义。城市河流作为城市系统中的一种自然地理要素,对城市生态建设意义多种多样:包括为城市生活和生产提供就近水源,可以减弱城市热岛效应和洪涝灾害,为城市绿地的建设提供基地,丰富城市景观多样性和城市物种多样性,为市民创造文体娱乐、亲近自然的空间。目前城市河流作为城市生态系统的重要要素,已经和正在被城市建设者所关注,其生态功能的应用,也逐渐被引入到生态城市的建设中。转贴于 2 国外城市河流治理规划发展的新趋势
2.1 建设生态河堤是现代城市河流治理的发展趋势
据有关资料介绍,在城市中保持自然是当今国际上先进的城市治理准则,河道的治理也不例外。自90年代以来,采用混凝土施工、衬砌河床而忽略自然环境的城市水系治理方法,已被各国普遍否定,建设生态河堤已成为国际大趋势。
生态河堤是融现代水利工程学、环境科学、生物科学、生态学、美学等学科一体的水利工程。作为一种新概念河堤,它以“保护、创造生物良好的生存环境和自然景观”为前提,在考虑具有一定强度、安全性和耐久性的同时,充分考虑生态效果,把河堤由过去的混凝土人工建筑改造成为水体和土体、水体和植物或生物相互涵养,适合生物生长的仿自然状态的护坡。
目前世界上一些发达国家都在进行河流回归自然的改造。瑞士、德国等于80年代末提出了全新的“亲近自然河流”概念和“自然型护岸”技术。所谓“自然型护岸”技术,就是放弃单纯的钢筋混凝土结构,改用无混凝土护岸或钢筋混凝土外覆土植被的非可视性护岸。据有关资料介绍,欧洲的MELK流域经过近自然治理后,每百米河段的鱼类个体数量、生物量从治理前的150个、19公斤提高到治理后的410个、55公斤。
德国的莱菌河,1993年和1995年发生两次洪灾,洪水淹了一些城市,造成的损失估计达几十亿欧元。分析洪灾原因,主要是由于莱菌河流生态遭到破坏,菌菌河的水泥堤岸限制了水向沿河堤岸渗透所致。因此,德国现正进行河流回归自然的改造,将水泥堤岸改为生态河堤,重新恢复河流两岸储水湿润带,并对流域内支流实施裁直变弯的措施,延长洪水在支流的停留时间,减低主河道洪峰量。
日本在90年代初就开展了“创造多自然型河川计划”,1991年开始推行重视创造变化水边环境的河道施工方法,即“多自然型河道建设”。仅在1991年,全国就有600多处试验工程。日本建设省推进的第九次治水五年计划中,将对5700公里河流采用多自然型河流治理法,其中2300公里为植物堤岸,1400公里为石头及木材护底的自然河堤。2000公里不得已使用的混凝土,都将按“多自然型护堤法”进行改造,覆盖土壤,并种植植被。实践表明,该技术有效地促进了地下水的渗透和水的良性循环,提高了水边环境的自然净化功能。
美国的南佛罗里达州在70年代修建了很多人工河道,但逐渐发现周围湿地越来越干,生物多样性也急剧减少,进入90年代开始改造,目前已恢复曲流河道的状态。著名的洛杉矶河也正在拆除衬砌。
总之,很多国家都在对破坏河流自然环境进行反思,都在逐渐将河流进行回归自然的改造。90年代以来,德国、美国、日本、法国、瑞士、奥地利等国纷纷大规模拆除了以前人工在河床上铺设的硬质材料。其实,拆衬砌的资金投入要比铺衬砌昂贵得多,但这些国家普遍认为,保持河道的自然环境对保护动植物资源、保护水质、防止水资源流失都有极为重要的作用。修建生态河堤,恢复河岸水边植物群落与河畔林,已成为河堤建设在国际上发展的总趋势。
2.2 还河流以空间,是现代防洪规划的新理念
作为城市防洪的对策措施,在国际上非常重视“堵疏结合、蓄泄并重”的治水理念,给河流以空间,增加河流的过水断面,给洪水以出路。
在欧洲,1993年、1995年莱茵河和默兹河发生洪水,对荷兰的防洪策略与河流治理产生了重大影响。1995年洪水使莱茵河沿岸低洼地(圩垸)疏散25万人,虽然没有垮堤,但是影响深远。荷兰对已沿用几十年的河流堤防加固计划作了审查和修订,河堤均按抵御1250年一遇洪水的标准进行加固。但是荷兰人知道,无论如何加高河流堤防,安全保障总是有限度的。历史经验表明,随着安全水准的提高,土地利用也发生很快的变化,总体风险(发生洪灾的概率)也在增加。洪水概率的降低很快被可能出现的更大的洪灾损失所抵消。土地利用和提高防洪水平的相互作用,已使荷兰主要河道沿岸的自然景观受到很大负面影响,进一步加高加固堤防,已得不到社会的普遍赞同。
为此,近年来荷兰人提出“还河流以空间”的新理念,使河流在流量、泥沙输移、宽深比等方面达到动态平衡。这可能要求放弃几百年前筑围堤形成的滩地。目前荷兰人正在研究的措施包括疏浚河道、挖低漫滩(与自然开发相结合),甚至退堤、扩大漫滩。在莱茵河的一条支流上,正考虑拆除现有挡水堰,这并非完全出于航运方面的考虑。
日本1965年以后针对因城市化急剧发展围绕河流引起的问题开展了新的河流治理。特别是70年代以来,由于连续遭受三次大的水灾,于1977年6月开始推行“城市综合治水对策”。为解决城市化增加的雨水径流,既采用传统的工程措施,也实施了许多现地贮留、渗透、多目的治水绿地、地下大型贮留池、地下河等新型治水措施。恢复流域在开发过程中丧失了的保水、游水机能,并减少发生泛滥时的受害损失。
2.3 控制污水直接排放入河,是减轻河流污染的根本措施
世界上一些发达国家城市河流治理的经验表明,要发挥城市河流的生态功能,控制污水直接排放入河,是减轻河流污染的根本措施,英国泰晤士河的治理就是一个成功的范例。
18世纪末期,英国产业革命后,沿泰晤士河两岸工厂企业如雨后春笋般出现,伦敦人口迅速增加,大量的工业废水和生活污水排入河中。19世纪开始,泰晤士河逐渐变成河水浑浊、污染严重的臭河。到了20世纪50年代末,泰晤士河污染更是严重,它的含氧量等于零,除了少数鳝鱼幸存外,其他鱼类几乎绝迹;污黑的河水臭气熏天,令人不堪忍受,尤其夏季,泰晤士河的气味腐臭难闻;面临河畔的英国议会大厦的窗户,不得不悬挂由消毒水浸泡的窗帘。河水污染还引起疾病流行,1849年到1954年,滨河区共有2.5万人因霍乱而死亡。
在社会舆论的强大压力下,英国政府从1964年开始,对泰晤士河进行全面治理。通过立法,控制工业废水和生活污水排放,重建和延长了伦敦下水道,建设了453座污水处理厂,形成了完整的城市污水处理系统,每天处理9.44亿加仑污水,使排入河流废水由污水变成清水。
30年来,泰晤士河的污染已减少90%,河水逐渐变清。水质明显改善,水生生物数量不断增加,1979年已有104种鱼类在河中畅游,有人还捕到对河水污染极其敏感的大马哈鱼,还见到海豹沿着泰晤士河道逆流而上。甚至,成群水鸟在河面上飞翔觅食。现在,泰晤士河河面河水清澈,鱼儿穿梭,运动健儿浪击飞舟;河岸老人垂钓,儿童嬉戏。泰晤士河重新成为伦敦一道风景线。
2.4 建设城市滨水环境,是城市规划建设的重要内容
城市滨水空间往往是一个城市能见水、近水、亲水的特色景观环境,也是一个城市建设和开发的热点。城市滨水空间规划是对城市滨水空间的功能、空间、景观、环境、设施等各方面所进行的综合性设计,其目的在于创造生动、优美、富于特色的城市水空间形象。自60年代以来,世界许多国家特别注重城市滨水空间的综合利用,使其原有的码头、工业区等逐渐变为公共活动繁忙、环境良好、地价不断上升的综合功能开敞区。
60年代欧美广泛开展以充实改善水空间功能为目的滨水区建设,拉开大规模城市水空间规划建设的序幕。以日本东京、横滨滨水区建设和美国巴尔的摩内港建设为代表的遍及世界的滨水区开发,从根本上改变了水空间的形象,重新恢复了它作为城市空间的活力。华盛顿波多马克河绿带规划及日本各地的亲水公园建设,使城市河流再次展现了河水清清、绿树成荫的良好自然风貌。
日本80年代响起“亲水”的呼声,90年代提出了面向21世纪的河流治理方略。其目标是建成一个具有健康富裕的生活条件与美丽自然环境相协调的富有活力的社会。提出要改进并确立有关管理体制,确保一般河流的水量,恢复洁净水流,保护水质,形成良好的河流景观与滨水环境,建设城市水网并加强绿化,要求水边空地具有舒适开阔的空间,为各种娱乐活动提供适宜的场所,并重视它的生物多样性,将城镇改造成与滨水环境成为一体的居住区。
遍及世界的城市滨水空间规划设计与建设活动,使我们清晰地看到,恢复城市水空间,还其优美、宜人、充满生机的原貌,创造适应现代城市生活的城市滨水空间形象,是当今世界城市建设发展的一大潮流趋势。转贴于 3 当前我国城市中小河流治理存在的主要问题
近年来,我国的许多城市在城市建设规划中十分重视河网水系的规划和河岸的整治与美化。广州市已经提出了要把珠江广州河段建设得象法国塞纳河巴黎河段一样美丽的整治目标,具体包括提高堤防的防洪标准,改善两岸的交通、绿化环境,特别是美化河流两岸,让游客及市民有一个观光、娱乐的好去处。成都市府南河的整治集防洪、排水、交通、绿化、生态、文化于一体,取得了很好的社会、经济、环保效益,提供了具有借鉴价值的城市建设模式,2000年10月召开的21世纪城市建设与环境成都国际大会,对成都市府南河的治理给予了充分肯定,该项目获得了世界人居奖等三项国际大奖。府南河治理工程的成功,包含了城市可持续发展、城市建设与环境、住房与安居等多方面的内涵,是城市河流治理的成功范例。苏州市在城市发展建设中,保持了三纵三横加一环的河网水系及小桥流水的水城特色,保持了路河平行的基本格局和景观,城市改造取得了很好的效果。著名华裔建筑师贝聿铭在苏州曾说“苏州之所以成为苏州的关键在于水,建筑物还是其次的”。北京市1998年开始以建成“水清、流畅、岸绿、通航”的现代城市水系为目标,对城市水系进行大规模的综合整治,城市水环境取得明显改善。但就整体而言,我国城市河流治理理念与发达国家相比,仍有较大差距。
3.1 盲目填没河流,减少水面,导致生态系统和排水系统的破坏
随着城市化步伐的加快,城市河流水面被人为侵占或缩窄,导致城市水面积急剧减少,天然调蓄功能严重萎缩,加重了内涝发生的机率。在城市建设中,为了多争一块土地,许多城市盲目填河,将河道排水改为管道排水,将软排水改为硬排水,城市排水管网与城市河道不配套,排水系统不协调。防汛排水时,市区内河水满为患,泵站被迫停机的事时而发生,致使城市排水的矛盾十分突出。
当城市河道水质污染严重,恶臭难忍时,人们往往迁怒于河,干脆“活埋”了事,或以此作为与河争地的借口。人与河道争地,人不给水出路,水不给人留情,城市调节雨洪的能力越来越低,一遇降雨,到处积水,损失越来越大。人类无节制的向大自然索取挤占河道,堵塞洪水通道,自然也给人类以报复,水位一年比一年高,灾情一年比一年大。
3.2 河流被硬化、渠化,导致城市景观、生态系统和水环境的破坏
目前国内城市河流治理已经做了大量的工作,但略感美中不足的是,以往的河道治理工程片面追求河岸的硬化覆盖,只考虑河流的防洪功能,而淡化了河流的资源功能和生态功能,破坏了自然河流的生态链,破坏了生态环境。为保护城市安全,河堤年年加高,并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸,河流完全被人工化、渠道化,以为这便是将水系“治服”,以图一劳永逸。河流的硬化、渠化,使人类自动放弃数百年来的亲水环境,断绝人与水的关系,造成地面与水面相隔离,人工与自然的比例不协调,破坏了原有的生态平衡。其实,自然的水系是一个生命的有机体,是一个生态系统,从生态学角度讲,硬化河床是治标不治本的做法,根本解决不了水污染净化的问题。河道是有自净能力的,自然的河道有大量的生物、植物和微生物都有降解污染有机物的作用。植物还可以向水里补充氧气,有利于防止污染。水泥衬底和护衬之后,割裂了土壤与水体的关系,使水系与土地及其生物环境相分离,有些生态功能就会随之消失。失去了自净能力的河道只会加剧水污染的程度。另外,如果河岸做硬化处理,能够阻挡垃圾的植被被破坏,更容易造成河道水质的污染。
人类砍掉河流两岸的植物,种上钢筋水泥“植物”,本身就是破坏河流,破坏生态,破坏城市景观,随着城市的扩张,这种破坏会日益显现出来。
3.3 河流污染严重,河流生态功能遭到破坏
沿海城市河道一般都具有防洪、排涝、生态环境景观等综合功能。随着改革开放不断深入,城市经济迅猛发展,河道两岸土地开发利用,城市化步伐加快,城市河道功能遭到损害:大量工业、生活污水不经处理直接排入河道,造成河水严重污染,水质恶化,河道生态环境遭到破坏。目前全国80%以上的城市河流受到污染,许多大江大河的城市段已达不到Ⅲ类水水质标准。据全国2222个监测站的统计,在138个城市河段中,符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%,超过Ⅴ类水质的占到38%,能饮用的地面水已所剩无几。其原因就是工业废水和城市污水未经任何处理排入河道。河流污染使鱼虾生物基本绝迹,而代之以适应污染的各类底栖微小生物类群,导致城市河流及其两岸的生物多样性下降,特别是一些对人类有益的或有潜在价值的物种消失。
4 加强城市河流治理的对策与措施
4.1 以人为本,建设生态河堤
城市河流治理主要就是减轻或避免水灾对人类及其生产活动造成的损失,而当今城市河流治理所追求的另一个重要目标,就是河流景观与其人类、生物及周围环境的和谐,维护人类与自然生态环境的和谐性。目前国内大多数城市中心区河道的堤岸整治,由于土地原因,大都采用单调的浆砌条石垂直断面或水泥堤岸,只考虑了泄洪、排水功能,基本没有考虑生态功能。从城市生态环境建设出发,在河道治理方面,生态河堤建设要给予充分重视。
与人工混凝土河堤相比,生态河堤有如下优点:
(1)适合生物生存和繁衍
生态河堤把水、河道与堤防、河畔植被连成一体,通过科学的配置,在充分利用自然的地形、地貌的基础上,建立起阳光、水、植物、生物、土壤、堤体之间互惠共存的河流生态系统。生态河堤的坡脚护底具有高孔隙率、多生物生长带、多流速变化带、多鱼类巢穴,为鱼类等水生动物和两栖类动物提供了栖息、繁衍和避难场所;两岸的绿树草丛为陆上昆虫、鸟类等提供了觅食、繁衍的好场所;浸入水中的柳枝、根系为鱼类产卵、幼鱼避难、觅食也提供了空间。
而混凝土河堤把水、河道与河畔植被分隔,隔断了护堤土体与水体的交换和循环,阻止了河道与河畔植被的水气循环,不仅使很多陆上的植物丧失了生存空间,还使一些水生动物失去了生存和避难场所。
(2)增强水体自净作用
水体自净作用是指有机污染物受氧化作用而变成无机物的过程。排入河中的污染物首先被细菌和真菌作为营养物而摄取,并将有机污染物分解为无机物,细菌又被原生动物吞食,所产生的无机物(如氮、磷等)又作为营养盐类被藻类吸收,藻类进行光合作用又产生氧供其它水生生物利用,过量的藻类又被浮游动物、鱼、虾、蝎、牛、鸭等所食,即按食物链的方式使其污染物浓度降低。
生态河堤采用种植于水中的柳树、菖蒲、芦苇等水生植物,既能从水中吸收无机盐类营养物,其生长舒展而庞大的根系还是大量微生物以生物膜形式附着的好介质,利于水质净化。
生态河堤修建的各种鱼巢、鱼道、造成的不同流速带,形成水的紊流,利于氧从空气传入水中,增加水中溶解氧,利于好氧微生物、鱼类等水生生物的生长,促进水体净化,改善河流水质。
(3)调节水量、滞洪补枯
生态河堤的植被有涵蓄水份的作用,同时,河堤土壤中有大量的土壤动物和微生物,使河堤土壤具有很高的孔隙率。丰水期,水向堤中渗透储存,减少洪灾;枯水期,储水反渗入河或蒸发,起着滞洪补枯、调节气候的作用。
而混凝土河堤是一个封闭系统,阻止了水体与土壤的渗透交换,丧失了自然河堤固有的调节水量的作用。
4.2 保护水面,还河流以空间
我国的城市防洪比较注意防外水,即防洪,比较忽视防内水,即由于城市汇流区内遭遇暴雨所产生的内涝灾害。目前我国城市的排涝标准较低,一般不足10年一遇,一遇大雨,市区到处积水,交通堵塞,城市功能不能正常发挥,甚至产生巨大的经济损失。因此在进行城市规划时,要对城市水的出路有很好的考虑和安排。尽可能地保留城市内原有的河流、湖泊、洼地及排水通路。不得任意填埋和淤塞。必要时应开挖人工湖和运河,这不仅可提高城市的排涝能力,也可以改善城市景观和城市生态环境。
在城市河道断面形态规划设计上,既要注重河流防洪排水的功能要求,又要体现城市生态环境和城市景观的要求,尽可能采用。复式断面,这样可以加大洪水过水断面,保持河流主槽常年不淤积,增加人们良好的亲水感和视觉的美感。
4.3 营造水景,建立滨水环境
水环境是城市环境的重要组成部分,应当融入城市市民的整个生活环境中。在城市规划中要充分体现“以人为本”的思想,重视城市滨水空间的规划设计,促使人类向往自然环境,以和谐的方式处理城市与自然的关系。要结合城市景观规划,以水造景,把水景观融入城市景观,充分考虑城市河流沿岸居民和游人的活动需求及环境感受,以“绿”和“水”作为空间基质,构成景观开敞的亲水性人文活动空间,为市民创造一个安全、舒适和富有情趣的水边环境。
4.4 标本兼治,控制河流污染
城市河流的生态功能一定程度上依赖于河流水质的清洁,从生态环境保护的观点出发,城市河流不应是工业、生活污水的纳污之地。城市河流如果成为城市排污场所,意味着城市河流生态功能的消失,城市河流只剩下排污的功能,对城市的生态建设将是致命的威胁。
城市与河流要和谐相处。在城市发展进程中,我们要切实贯彻可持续发展的战略,抓好水污染治理,决不能再走“先污染,后治理”的老路。治理河流污染,一是要全流域共同治理。下游城市治理,上游城市我行我素,则白费工夫。这是发达国家的经验。二是在保护的前提下开发河流。如果保护不了,宁愿不开发。三是以城护河,以河美城,和谐共处,把城市建成山、水、洲、城风景地。四是对河流实行有偿使用制度。治理河流污染要标本兼治,治本为主。只有重视污染源治理,加强截污工程建设力度,才是根本出路。 参考文献
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【关键词】:荆门竹皮河河道综合整治
中图分类号:TV85文献标识码:A
前言:
竹皮河发源于荆山山脉,属汉江小支流,全长约75公里,流经荆门市区、钟祥市,在沙洋县汇入汉江,是荆门市中心城区内唯一的一条自然河流,上游有海会沟和浏河两条支流,在北门桥汇合成竹皮河,流经城区15.51公里。荆门市城区在河流的源头段,如果对竹皮河的综合整治工作达不到预期效果,就会严重的威胁到当地城镇居民和下游地区人民的生命财产安全。随着我国城市化进程的不断加快,荆门市城区和人口也在急剧扩张中,加之南水北调后汉江来水减少,其容解能力也相应减小。所以,荆门竹皮河河道综合整治应引起足够重视。
1.荆门竹皮河概况
1.1 竹皮河河势状态(见图一)
(图一)
竹皮河在荆门城区由浏河、海慧沟汇集成河,左岸依次有王林港、牌楼河、江湾河、陈沟、踏湖河汇入;右岸有杨树港、麻城河汇入。上中游为典型山区河流,下游为平原河道,出石牌闸后约3公里分叉河道,在沙洋县马良北港村汇成单一河道入汉江。
1.2 工程治理状况(见图二)
(图二)
竹皮河在荆门城区两岸均已硬化护坡,雨污分流设施完备,河流出城区依次建有江山水库(小二型),胡杨咀水库(小二型),胡杨咀水库以下属自然状态河道,下游钟祥石牌围垸建两座排水闸。
1.3 来水状态
竹皮河流域属典型的山区河流,上游常年水量3 m3/s,沿程河流常年
水量5m3/s,上游来水主要是城区生活污水,沿程来水为地表径流水,汛期5—10月来水陡涨陡落水流湍急,最大流量约300 m3/s。城市河流防洪标准为10年一遇,中下游基本无堤防防洪设施。
2.目前竹皮河河流治理中存在的主要问题
2.1 河道无防洪处理措施或者是措施等级低
竹皮河属山区季节性河流,5至10月汛期水流湍急,涨势迅猛,枯水季节水量小,季节流量倍差大的特点,其河道防洪问题多。主要体现在上游城市在山凹,暴雨形成山洪河道泄洪不畅;中游河道窄小且防洪工程控制设施薄弱;下游河道无堤防且为沙质河床,汛期山洪爆发时两岸冲刷导致崩岸严重。加之目前地球变暖,极端灾害性天气增多。为此,加强竹皮河的综合治理,保障河流两岸居民的生命财产安全势在必行。
2.2 水质污染依然严峻
竹皮河水质污染较前有了很大改善,但污染问题依然严峻,主要是城区河道为开敞式,市民随手丢弃杂物形成漂浮物,部分商业门店废水直排河道。我国城镇化建设的进程不断加快,但是在此过程中,排污和污水处理能力又不能保证在污染后得到很好的处理,这样就使得河流的水质污染情况相当严重。因此我们要树立起环境保护的观念,完善污染预防措施以及污染后的污水处理措施,只有这样才能在我们物质生活不断提高的情况下保护好我们赖以生存的环境。
2.3 河道淤积水面面积不断萎缩
竹皮河有中小河流的共性,又有它的特性。它是城市在河道的上游,上游来水相对小,河道自然净化和溶解功能小,暴雨山洪形成时,城市生活垃圾及城区河道沉积物集中进入河道水库,淤积问题较为突出。竹皮河出城区后就有江山水库拦截,江山水库下游建有胡杨咀水库,两座水库都具有防洪和发电功能。目前两座水库的淤积均较严重,随着城市的扩张和人类活动对河道的不断侵蚀,加之洪水后上游冲击物的沉积,两座水库的库容骤降,水库调洪能力下降。中游河道两岸属自然河道,坡地耕种无节制加剧了沿程冲淤不平衡,导致局部河床抬高。下游为汉江沙质河床暴雨山洪导致河床演变为宽浅河床。
社会在不断进步,但是人们对环境保护的意识却没有得到较大的提高。人们不但没有很好的保护自己身边水源的意识,反而还进行各种违章操作、甚至堆放各种生活废弃物,这就会导致水面的水流不通畅,河流的水面面积也会大大的被缩小,最后也会破坏水质。由于很多河道都是沿城镇的,周围居民的许多建设,例如房屋、公路等设施,大大的侵占了河道面积,再加上平时人们不断地向河道中扔各种生活垃圾,这就使得河道的面积更加窄小,同时也大大的消减了河道的运输功能。
3、河道综合整治的探讨
3.1 综合治理,统筹规划
竹皮河的综合治理需进行科学、全面的治理。首先要考虑对象的重要程度,严格遵照相关规定,全面规划综合治理,在重视防洪排涝问题的同时,把人与自然和谐相处作为主线,设计出符合生态构架的方案,使得环境与资源能够达到有机融合的效果。建立的河网水系要具有绿色环保、功能多样的特点,同时城市的水文化也要符合和谐美观的要求,充分发挥河道在地区建设当中所起到的经济、文化以及环保的可持续发展作用。
竹皮河的综合治理要在全面勘察的基础上制定近期、中长期治理目标,并逐步实施。上游可利用现有的两座水库增加防洪库容,采取水库河道清淤及提高水库工程防洪标准。中游应以河道水流通畅减少河岸崩塌,控制沿岸坡耕地水土流失进入河道;在有条件的河段实施梯级开发,新建水库作生态调节和发电。下游做好河势控制减小两岸冲刷,减少向汉江输送泥沙。
3.2 改变观念,不断探索中小河流治理的新方法
时代在进步,我们治河的思路也要紧随时代的步伐,不断进步。新时代要求要谨遵人与自然和谐相处的原则,在先进的科学技术与管理方法的引导下,把河道安全及水环境的建设作为主线,运用新思维、新技术、新工艺,标本兼治。
(一)用工程措施集中回收漂浮物
在竹皮河的上游,一座现代化的中型城市正在高速发展,城市生活废弃物进入河道内形成了巨大漂浮体,对河道危害较大,也是河道治理的一大难题。笔者通过多次对漂浮物来量和时段观察认为,可采用浮筒式导流方式将漂浮物导流入固定区域再集中打捞。浮筒连接长30—50米用角钢固定,在适当河段斜线放置,根据流速确定斜角,连接隔墙,隔墙将河道宽分出四分之一至五分之一,长20至30米,下游做铁栅栏流水拦污,形成集污区,将漂浮物导向集污区后,可在岸上用人工或挖掘机集中打捞。浮筒上端在河岸固定,下端在隔墙固定,固定端安装滑槽可随水位升降上下滑动。
(二)中下游河道可做适当的裁湾取直,将河水引入现有湖泊或在中游再建一至两座水库,发挥其防洪、发电和生态效益 。
(三)下游河道要加快控制性工程的建设。石牌闸以下属宽浅式河道,山洪暴发时呈分叉型河道漫流,应确定主河道后进行河道清挖和护坡,以减小下游冲淤的极端不平衡,保障河道安全。
3.3 加强河道生态建设
对河流两边生态环境的建设,可以从以下几个方面入手:
修建生态保护坡。选用木桩、透水砖、石块、绿化植物等来修建保护坡。因为用混凝土来修建主要是防止河流与其两岸的土壤进行自然交换而导致的河流淤塞的情况的发生,但是这样就会降低河流自身的净化能力,久而久之就会使水质变质以致发黑变臭,顾此失彼。然而,利用透水性好的材料来修建防护坡就能够很好地保护河道的生态环境。
多栽种水生的花草植物。因为在已经变质的河道内,水质是富营养化的,这就需要栽种芦苇、菖蒲、美人蕉、莲藕等水生的花草植物。这些植物可以吸收水中过剩的营养物质,从而降低水中营养物质的含量,让它们形成比较小的水上生物链,进而使水流自身的净化能力得到恢复。如江山水库在清淤时可在水库边缘区域留一定宽度,高程低于溢洪道底高0.5米,选种相应的水生植物既美化环境又可起到生态净化作用。
(3)采取科学合理的河流净化技术。对于那些已经被严重污染的河道,可以利用科学合理的生化技术来净化河流。例如,有些河道当中水流的流动性比较差,这是因为存在于水中的各类化学物质没有被充分的分解。针对这样的情况,可以适当的利用曝气机来给水体补充氧气,给水中化学物质的化学反应制造环境,从而加快分解污染物,达到改善水质的目标。
3.4 建立健全管理机构,加大执法力度
竹皮河流经荆门四个行政区,应建立相应的统一管理和执法机构,加强管理和执法力度,扭转重建设轻管理的现象。 对造成污染的企业一定要严惩,对其形成强大的威慑力。过去一段时期由于对河道治理和环境保护的重视程度不够,就使得很多企业以侵蚀河道,污染环境为代价,来换取其经济的快速增长。另外,河道管理人员必须要认真负责的履行自己的职责,积极主动的工作。政府主管部门也要强化其监督管理的职能,做到人水和谐,让河道造福人类。
结束语:
中小河流的整治是一项系统化的工作,必须要依据各河流的特点,全面的考虑各方面因素,达到综合治理目的,充分发挥河道造福人类的作用。
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