我国城市河流黑臭问题分类与系统化治理实践

2.5基于数值模拟的综合治理决策分析

城市河流污染治理工程，往往投资巨大，这些工程在实施之前，都应该借助先进的计算机模拟技术，进行科学论证和决策。构建决策支持系统，是一种国际通行的方法。

模型系统一般包括三个模块：前处理模块、计算模块、后处理模块，如图4所示。

计算模块负责调用模型软件，将前处理模块中设定的工程案例参数导入模型中并进行计算，在计算之后再将模型生成的二进制格式结果文件转换为文本格式文件，生成结构化数据，使其能够被分析和查询。该模块应计算的指标包括水位、流量、溶解氧、水温、氨氮、硝酸盐氮、BOD和COD等。

后处理模块负责将数据进行合理分类，实现数据的图形可视化，将不同案例的计算结果进行比较，为工程决策提供科学合理的理论支持。

苏州河环境综合整治工程开发了决策支持系统，借助该系统，对苏州河截污治污、水系调控、底泥疏浚等方案进行了比较分析(如图5所示)，根据计算分析，综合工程措施才能显著提高河道的DO值。

2.6跨界河流水质综合评价方法

河流水质评价是河长责任制考核中的重要基础性工作，目前，依据最差指标进行考核，发挥了积极作用，但也存在弊端，如以偏概全，容易全盘否定；上下游断面水质最差的指标可能不相同，无法对比分析；有些断面来水指标已经劣于V类，单一指标考核注定无法完成V类水目标要求。

科学合理的水质考核评价方法应具有以下特点：①能够对一组水质指标进行综合评价，而不是单一指标；②能够结合国家标准评价综合水质类别，并在同一类别中进行定量比较；③能够对劣V类水质和黑臭水体进行定量区分；④能够对跨界河流综合水质变化进行定量考核，强化河长责任制。

在上海苏州河水系综合治理责任制考核中，探索建立了水质标识指数评价方法。综合水质标识指数基于主要污染指标（COD、BOD₅、NH3-N、DO、TP等）的计算结果，反映的是整体水质情况，由整数位和小数点后一位有效数字组成，WI=X1·X2，其中，X1为综合水质类别，X2表征同一类别的比较。综合水质标识指数具有三个简单的含义：整数位代表水质类别；数据越大，水质越差；X1X2>6.0表示劣V类水，X1X2>7.0，水体开始黑臭。

图6表示了苏州河下游1994年到2003年综合水质的变化，如果用单一指标，苏州河水质总磷一直劣于V类水，无法表达水质的改善。图7表达了黄浦江2003年上游到下游各断面综合水质的变化，可以清晰界定区域责任，如果采用单一指标，很难对比。

以上技术方法的组合应用，可以建立管网与河网耦合、上游与下游耦合、治理与调控耦合的系统性治理方案，形成解决我国城市河流黑臭问题的技术体系。总之，城市河流黑臭治理，外源和内源控制是根本性措施，流动性和自净容量提升是重要辅助方法，君臣佐使，相得益彰，不可偏颇。

3苏州河案例介绍

苏州河是上海发展史上最重要的地表水体，两岸孕育了中国现代化工业文明，与黄浦江一道被称为上海的母亲河。苏州河水系涵括上海9个行政区，包括上海人口最密集、商业最繁华的中心城区。1999年以前，苏州河水系污染严重，全年黑臭，两岸居民不敢开窗，路过行人掩鼻而过，上海市之前多次对苏州河污染进行治理，总体而言，收效不明显。

苏州河干流上海市境内全长53.1 km，水系面积855 km2，大小河流2 000多条，水环境污染源上万个。复杂的河网、庞大的管网、众多的污染源、通往外江外海的闸门群，构成了一个污染迁移转化的复杂网络系统。国际上城市河流治理中，苏州河水系治理最为复杂；与国内其他城市相比，也更为艰巨。

3.1工程概况

1996年，苏州河环境综合整治一期工程立项，至今先后实施了四期整治工程，总投资超过140亿元。工程规划系统考虑了河流的上游和下游、干流和支流、管网和河网、水体及底泥、水域和陆域之间的相互作用，研发了针对特大城市黑臭河道治理的系统性关键技术。

在苏州河环境综合整治初期，开展了全面的污染源调查，对污染成因进行了深入剖析，一是大量污水直接排放至苏州河上下游及其大小支流，二是合流制泵站溢流污染严重，三是潮汐作用导致中心河段污水滞留，四是河网水系割裂不通。

运用系统化的治理思想与技术，确立了治理重点，制定了治理目标，划分了治理阶段。苏州河环境综合整治工程的目标主要体现在两个阶段，一是2000年之前，基本消除黑臭；二是2010年之前，基本恢复河道生态景观功能，主要指标稳定达到Ⅴ类水标准。

苏州河污染治理强化了干流和支流、上游和下游、中心城区和郊区农村全系统截污治污，污水截流率从22%提至约85%；针对苏州河往复回荡问题，利用潮汐动力调控了水体流动，消除了晴天黑臭；基于水动力和水质耦合分析，延后了部分泵闸工程的建设和底泥的疏浚，节省工程投资16.5亿元；通过优化调度和末端调蓄，控制沿岸市政泵站溢流污染，改善了市区河段雨天黑臭现象；考虑苏州河局部水域在特定时期内（如泵站放江期间）会出现“黑臭”现象，采用阶段性局部曝气迅速补充溶解氧；分析了河床底泥与上覆水体的相互影响，苏州河水质稳定改善之后开展了底泥疏浚。

在苏州河治理历程中，坚持系统目标就是工程目标，系统决策变量就是工程措施，系统约束条件就是投资预算等，是系统工程理论和方法学应用的成功案例。

3.2治理成果

经过十几年的努力，苏州河消除了黑臭，河道年平均水质逐年改善（如图8），河道水生生物（底栖生物）的数量和种类显著增加，绝迹多年的河鱼和海鸥重归苏州河。苏州河治理成效在国内外引起广泛关注，成为我国乃至国际上重污染河流治理的成功范例，2004年获全球能源奖（水资源组一等奖）。

3.3 苏州河治理的河长制度

苏州河治理的成效，得益于一个实实在在的“河长制度”。20年前，上海市成立苏州河环境综合整治领导小组，组长由上海市市长担任，领导小组副组长由分管副市长担任，相当于现在总河长和副总河长；领导小组成员由市政府相关委办局主要领导担任，还成立了领导小组办公室协调具体事务，组建苏州河环境治理建设有限公司负责工程建设，形成合力共同治水。为了提高科学治水的水平，成立了技术小组和专家委员会，聘请国外专业咨询机构进行咨询，设立科技专项，组织国内外高校开展技术攻关。

顶层决策者、管理组织者、工程建设者、技术负责者以及咨询专家形成了行之有效的组织架构，这样一种机制始终确保苏州河治理在技术合理、高效实施的轨道上前进，确保苏州河治理按期甚至提前实现既定目标，并节省了工程投资。

上海市委、市政府在苏州河水环境综合整治中对河长制早期探索的成功经验表明，黑臭河道治理是久久为功的艰巨任务，必须确立实实在在的领导者，尊重专家意见，深入现场，积极推进；建立权责一致的责任专家队伍，长期跟踪研究，融合国际经验和工程实际，制定技术方案；集聚一批兢兢业业的管理者和建设者，熟悉情况，尊重科学，踏实做事。

4总结

城市河流黑臭治理工程必须开展完善的系统分析和科学的工程规划，不能是决策者的主观意志和经验，坚持污染治理和提高河流自净能力，特别是污水处理厂和管网的建设，要坚持管网和河网系统化设计和建设，提高污水收集率和污染负荷输送率，强化污水处理厂进水水质提高和技术经济效益优化。

管网高普及率城市河流黑臭治理，事先要开展污染溯源与排放清单分析，实现有的放矢截污治污。污水高截污率城市河流黑臭治理的关键技术是河网水流调控，提高大气复氧速率与净化速率。雨天河流黑臭治理，要有效控制溢流污染，关键是管网改造与末端净化相结合。

同时，要建立权责利相匹配的河长制和科学评估方法，按流域或水系设立河长，切忌按条段设立责任制；河长不一定懂专业，但是河长应有专业的、固定的技术咨询和顾问；河流黑臭整治工程建设应该设立工程监理，确保技术方案落到实处。

总之，我国城市河流污染治理任重道远，不可能一蹴而就，苏州河治理的经验，证实了只要坚持截污治污、系统规划、科学管理，持之以恒，定有成效。