引水冲污治理苏州的水环境

　　1、引水的主要技术问题
　　1.1引水水源及引水路线的确定
　　苏州位于太湖流域的中心区域，以平缓的平原地形为主，呈西北高、东南低的总趋势，其境内河道纵横交错，湖荡密布。根据苏州地区的地形特点及水流特性，苏州市引水冲污的水源可为长江、太湖、京杭运河及阳澄湖。
　　长江最大洪峰流量为9.26×104m3/s，最小洪峰流量为0.462×104m3/s，多年平均洪峰流量为2.87×104m3/s.长江水量充沛，水质良好，自净能力强，长江江苏段水体水质基本在Ⅲ类以上。太湖流域面积达10000km2，湖面面积为2340km2，容量为50×108m3，多年来由于上游补给水不理想，加上沿湖城市污水排放失控以及周边农田使用化肥、农药造成近岸水域受到污染，水体呈富营养化状态。当然，若实施“引江济太”，则太湖水质可望有所改善。京杭运河的交通污染已不容忽视，再加上近年来运河两岸工农业生产的发展及人民生活水平的提高，运河成了城市的泄污通道，京杭运河苏州段的水体水质基本为Ⅴ类。阳澄湖位于苏州市东北面，水质较好，但进出阳澄湖的大小河道无以计数、难以控制，使水量补给较为困难。
　　根据以上分析，“引江济太”后的太湖可作为苏州的引水水源，但是苏州对太湖没有直接调控的权力，实施从太湖引水比较困难。长江具有良好的水质及充沛的水量，并且望虞河将作为“引江济太”的清水通道，其水质不低于Ⅲ类。据太湖局《引江济太调水试验方案》的分析，望虞河在一般水情年份下的引水量可达25×108m3/a，而且望虞河与苏州外城河相连的十字洋河位于外城河的西北角，引水可以顺天然地势流入外城河，且十字洋河两岸均无较大的工业污染源，人口密度较小，沿途的分支河流也较少，因此苏州可以长江为引水水源，从琳桥港引水经十字洋河入外城河。
　　1.2引水方案的确定
　　①引水量的确定
　　河网地区水质变差的主要原因是往复流、流速缓慢和滞流，所以引水流量的大小关系到是否能真正改善水流流态，以充分利用水体的自净作用改善水环境。
　　苏州市古城区河道主要由环绕苏州的外城河、三纵三横的内城河以及14条（6进8出）进出外城河的河道组成。从十字洋河（14条进出外城河的河道之一）引水以后，外城河水位被抬高，其余河道（另外13条河道）将可能成为出水河道，而且除相门塘、葑门塘可设闸外，其余均为通航河道，不宜设闸控制流量。若根据可衰变污染物的水环境容量确定引水水量则较困难，因此采用了试算的方法确定引水水量，分别对十字洋河引水20、30、40、50m3/s进行了试验，结果表明引水流量达到30m3/s后，CODMn和NH3-N值随引水量增加而减小的幅度开始变小。根据引水目标（苏州市城市总体规划要求苏州外城河的水质不能劣于Ⅳ类）和经济效益分析，引水量过大会增加一次性投资，带来今后设备的闲置，而且年运行费用高（每增加10m3/s的引水量，抽水泵站的年运行费用将增加约68.6万元），此外还会引起外城河东线的水流流向改变、流速减小，致使水流顶托和局部滞流，而较小的引水流量带来的水体自净作用不足以改善外城河的水质状况。因此，笔者认为十字洋河引水流量为30m3/s较合理，同时应拓宽杨林塘，利用长江潮汐把长江水通过杨林塘补给阳澄湖，抬高阳澄湖水位，减小外塘河的出流量。引水后外城河全线流速均有所提高，枯水年引水期平均流速约为0.21m/s，平水年引水期平均流速约为0.17m/s（维多利亚河的环境等级标准中认为河流平均流速达到0.1m/s以上即可起到水环境保护的作用），枯水年大约4d可以使水质达到设计要求，平水年约需8d，考虑到尽量减少运行费用及充分利用水体的环境容量，可以采用间歇引水方式进行引水调度。
　　②引水中污染源削减问题
　　“引水必先治污”，截污治污最终应达到不依靠引水就能保持已改善的水体水质，但由于多方面的原因，治污不可能一蹴而就，然而按计划分步削减污染源却必须先于引水或与引水同步进行。
　　苏州市现有城东、城西、城南、新区、工业园区5个污水厂，总规模为19.75×104m3/d，市区内的管网系统由于疏于维护管理和必要的改建，许多管道破损，污水收集系统已经不能达到预期的功能，致使许多生活污水沿地表流入河道，地下水和雨水却渗入管网，造成污水厂进水COD很低（城东污水厂现在只有4.64mg/L），水厂设备容量和电能的极大浪费。要使外城河水质达到规划要求，必须对污染源进行削减，但是考虑到投资的承受力，污染源的削减拟通过3个阶段进行：近期先对现有污水管道进行改扩建，使其能有效地收集苏州市生活污水，使现有污水厂能真正地满负荷运行（目前苏州市正建设一期规模为6×104m3/d的娄江污水厂以收集处理城东北片的污水）但受污水截流管道铺设时间及资金的限制，近期拟使生活污染源的CODMn削减率由目前的27%提高到36%，NH3-N削减率由目前的21%提高到31%，各工业点源能真正实现达标排放；然后逐渐进行第二阶段、第三阶段的削减，最终使生活污水的CODMn削减率达到62%、NH3-N削减率达到65%，工业污水的CODMn削减率达到28%、NH3-N削减率达到23%，在提高水产养殖的科技含量基础上减少25%的水产面积。
　　通过水量、水质计算，经引水及第一阶段污染源削减后，外城河只有东线部分河段的NH3-N值（最大为4.88mg/L）达不到Ⅳ类水体的要求。经引水并能达到第三阶段污染源削减标准时，外城河将全线达到Ⅳ类水体的要求。
　　2、环境及社会效益
　　进行引水冲污后苏州外城河的径流量将加大，这增加了外城河的环境容量，增强了水体的自净能力，使流入外城河的污染物得到自然稀释和降解，将会消除外城河的黑臭现象。水环境的改善将为苏州市民提供一个良好的生活环境，将大大改善苏州的投资环境，带来巨大的社会、经济效益。此外，外城河的水流流速加大，减缓了河道的淤积速度，同时还将冲刷掉部分底泥及污染物，减小了其引起外城河河水二次污染的可能性。引水工程的建设还可以调节控制河流的水量，在对河道进行拓宽整治、疏浚清淤后，将增大河道的过流断面而使水流顺畅。为减少引水的水量分流，可在一些进出河道上设闸，并可结合城市防洪合理调度水利闸坝的运行，加强外城河的调蓄能力以降低内涝的威胁。
　　3、存在的问题及建议
　　①应该说引水冲污改善水环境只是权宜之计，它不可能成为长期采用的水污染治理措施。虽然引水提高了水体的稀释和自净能力，但不能对污染物进行有效的削减，同时污染物的迁移还会侵占下游水体的环境容量。因此，随着污染源治理力度的加大，应该逐渐减小引水流量。由苏州水环境治理的研究成果来看，引水冲污必须按照“引水必先治污”进行规划设计。
　　②引水后主要河道的水位抬高，可能造成支流的流向改变、流速减小、形成滞流，分配不到流量的支流可能会产生水流顶托，致使这些河道的流速减缓、污染物积聚，进而使河水黑臭。所以，如何利用水利控制工程使治理区域的水系“活”起来，应该是平原水网地区要进一步研究的问题。
　　③农业污染在面源污染中占有很大的比重，目前我国农田的农药、化肥用量严重超需，暴雨时大量流入江河水体，因此在引水的同时应严格控制农药、化肥的使用量。
　　④引水冲污是投资不菲的工程，在实施前只用数学模型进行定量分析是不够的，由于数模中的河网概化、污染源资料的不够准确等，使得计算模型的边界条件、污染物的迁移转化、水量的分配、水质的变化都可能与实际有相当大的出入，因此还应采用物理模型或现场试验对治理河道的数模计算结果进行校验。
　　⑤对引水水源（长江）的保护。长江作为对众多污染水体考虑“引水冲污”的首选水源，面临以下两个问题：a.干流污染日益加剧，长江沿线的污染源若不加强治理，其水质堪忧；b.“西部大开发”可能带来上游水量分流和污染，加上“南水北调”、引水冲污等工程的实施，长江下游是否会重蹈黄河下游断流的覆辙？所以笔者认为，各地对长江水源的利用应该严格遵守国家的统一规划。
　　⑥生态环境是人类生存发展的基本自然条件，水环境改善的最终判定应是生态环境的好转。因此水环境治理不仅仅是治污还要治水、治河，不仅要改善水质，不让其脏、臭、塞，更重要的是激活水体，因而它是一个系统工程，目的是重建平衡的生态系统。