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中國工程院院士王浩談生態流域建設:任何一片國土都要“自律式發展”

更新時間:2017-12-22 08:40:17點擊次數:533次字號:T|T

中國工程院院士王浩談生態流域建設:任何一片國土都要“自律式發展”


11月3日下午,在“2017中國城市及區域環境發展論壇”舉辦前一天,中國工程院院士王浩與中信環境技術有限公司、江蘇宜興環保科技工業園,在北京舉行了三方合作共建院士專家工作站簽約儀式。王浩院士鑽研流域治理多年,他構建了“生態流域”的理念,提出水環境治理需從“生態流域”的科學內涵出發,加強8個維度的頂層設計,實現三大平衡為根本目標的治理方略。當天,王浩院士在接受《環境與生活》雜誌專訪時,就“生態流域”相關理念做了深入淺出的闡述。


中國工程院院士王浩接受《環境與生活》雜誌采訪。 劉軍民/攝


特殊國情催生“生態流域”理念

說起“生態流域”這一理念的提出,王浩院士解釋,該理念是基於中國國情逐步形成的。我國的一大基本國情就是人口多,形成的汙染物多,因此城市水問題有特殊性和複雜性。拿中美相比,兩國國土麵積差不太多,但美國國土60%~65%是平原區,它有600多個城市分布在廣大的區域,比較稀疏,人口比較少,隻有3億多。而我國平原區隻占國土麵積的12%,我國也有600多個城市,可大多集中在這些平原上,在城市生活的人口有七八億,比美國總人口還多幾倍。從人口密度上看,美國城市一平方公裏建成區約居住3000人,我國則是一兩萬人,一線城市省會城市核心區域一平方公裏甚至超過4萬人,按一個人一天排放1公斤到1.5公斤的垃圾計算,相當於每人每年丟棄450公斤的垃圾,再加上不像有的發達國家產業空心化,我國的產業都是實體經濟、製造業,排放的汙染負荷多。這種密集型的特點造成中國城市水問題的特殊性。


高密度人口產生的垃圾,對江河流域擾動很大。



王浩院士特別強調了我國農業生產中的麵源汙染:我國以世界6%的淡水和9%的耕地養活著世界19%的人口,成績斐然,但高單產的背後是高強度的農業投入,耗水量、化肥用量驚人。他以江蘇宜興市種植茭白為例,一畝地就要使用400公斤化肥,國內東部各省耕地每公頃化肥用量約400~1600公斤,每公頃使用農藥35~40公斤。農業麵源汙染和工業固廢液體汙染等結合起來,加上高密度人口產生的垃圾,對江河流域擾動很大。

基於上述高強度汙染對流域水量和水質形成了很大幹擾的現實,王浩院士提出了“生態流域”的理念。他認為流域早已不再是沒有人類活動時那種自然的、隻發揮生態功能的水循環,而是演變成了“自然+人工”的二元水循環,流域水的屬性增加了:原來單一的生態屬性由於人類介入後新添了“環境屬性”。流域的經濟屬性、資源屬性也變得突出,例如多年來太湖流域的年平均水資源量為177億方,但是該地區經濟發展需要370億方水,就得從別處調水。流域水環境由此產生了兩方麵的問題:一方麵人類從自然水循環過程中取水,使自然水量越來越少,影響了原有水體的生態功能;另一方麵,排出的水造成新汙染,水環境就越來越差。



任何一片國土都要“自律式發展”

王浩表示,建設“生態流域”的核心就是要保持自然水循環的可再生性,以流域水循環、物理、化學、生態多過程為主線,充分發揮流域對水循環的天然調節作用,規範人類水土資源開發活動,減少對自然水循環的擾動。“也就是自律式的發展,高效利用,社會水循環少向自然水循環排汙,要優先布局綠色基礎設施(如山水林田湖草),和藍色基礎設施(河流、湖泊、濕地等),優先利用土壤水庫和地下水水庫,合理布局地表灰色基礎設施(即人工興建的水庫、堤防、泵站、汙水處理廠),融合現代信息技術的新進展,實現地表、土壤、地下多過程的水量、水質、泥沙、水生態聯合調控,最大限度實現去‘極值化’(最大化地減少幹旱與洪澇的產生),係統解決水問題。這樣的指導思想下的流域就是‘生態流域’。”


新的水文化就是“山水林田湖草”,綠色發展、綠色生活、人水和諧。



王浩院士進一步闡述了“生態流域”的科學內涵,即“生態流域”建設要通過一係列措施,實現良性的水循環,使水與人類社會相適應,實現洪澇的海綿化、黑臭水的清潔化、雨水的資源化。城市要建設成海綿城市,農田要建成海綿農田,進行山水林田湖草係統治理。城市是這樣,流域也是這樣,任何一片國土都要這樣,人自律發展、和諧發展、綠色發展,“生態流域”也就建成了。

王院士還強調,應該結合21世紀以來的大數據、雲計算和物聯網等技術手段,配合河長製,方方麵麵配合好,建設“智慧流域”。



頂層設計的8個維度

采訪過程中,王浩院士談起了我國流域水量的不均衡性:十大一級流域中的珠江流域、長江流域、東南諸河和西南諸河4個流域隻占國土麵積的36%,水量卻占了全國的81%;相比之下,其他6個一級流域(淮河流域、黃河流域、海河流域、遼河流域、鬆花江流域和內陸河流域)占了國土麵積的64%,水量卻隻占19%。南方水多,一排了之;北方水少,既怕旱也怕澇,調整工作必須更精細,難度遠大於南方,此時從宏觀上掌控全局顯得尤為重要。

王院士引述習近平總書記在“十九大”報告中的說法來說明“生態流域”建設的必要性,即“人與自然是生命共同體,人類必須尊重自然、順應自然、保護自然。堅持節約優先、保護優先、自然恢複為主的方針。”“生態流域”建設要想更快更好地改善環境,王浩表示還得從頂層設計入手,為此他將“生態流域”的頂層設計分為8個維度:第一是“水安全”,要保障老百姓的生命財產安全;第二是“水資源”,即社會、經濟可持續發展,做到水的供需平衡,飲用水要健康;第三是“水環境”,即治理黑臭河流,提升水質;第四是“水生態”,即水生植物係統、動物係統、微生物係統要均衡,做到生生不息;第五是“水景觀”,要把濱河、濱湖所有濱水的地方建設成產業高地、人才高地,變成城市“櫥窗”和城市景區;第六是“水文化”,傳統的水文化如長江、黃河是母親河,或老子《道德經》所述“上善若水”,新的水文化就是“山水林田湖草”,綠色發展、綠色生活、人水和諧;第七是“水管理”,即智慧水務、智慧流域,利用大數據、雲計算、物聯網等技術進行精細化管理;第八是“水經濟”,如特色小鎮,各種水景區的旅遊,把傍水變成產業高地。

王浩強調,這8個維度分別對自然、人工的二元水循環進行綜合調控。“對於自然水循環的調控,做到兩條:保持它的產水量,保持先天的生態水文節律;把水的自然過程極值化給坦化,適合人類的需要。社會水循環的調控也要做到兩條:要自律式地發展,盡可能少地從自然水循環中取水;用水、排水都不要把更多的汙染排到自然水循環中,而是再生循環、汙水處理。”



根本目標是實現三大平衡

王浩院士介紹說,西方走了200多年的工業化之路,一般一個特定時期以一種突出汙染為主,人們便以一種主打技術應對。相比之下,我國改革開放40年來,要應對的汙染在多樣化程度和時間的集中程度上,要遠高於西方國家,因此治理難度要大得多。

他認為城市水環境治理的根本目標是實現三大耦合平衡:第一個平衡是洪水水量的平衡,做到水量的下泄和分散滯留平衡;第二個平衡是單元、區域、流域的水汙染產生和消減平衡;第三個平衡是雨水的控製量和城市鄉村的利用量、回用量相平衡。



“原位生態修複”技術領跑世界

我國的“生態流域”建設和國外的流域治理哪些異同點呢?王浩表示,最大的不同點是中國的基本國情,包括上述自然環境和經濟發展模式上的巨大差異。相同點很多,例如遏製自然水循環的極值性,增加水流的可再生性,大力提倡清潔生產、循環經濟和綠色生活等。

建設“生態流域”,有哪些領域應做重點突破或研發呢?王浩認為,當下城市環境中的黑臭水體治理是一個難點和重點,為此需要過硬的技術手段進行破解。他回顧了城市黑臭河治理所采取的三代有代表性的技術手段。


“生態流域”建設要通過一係列措施,實現洪澇的海綿化、黑臭水的清潔化、雨水的資源化。



第一代技術是傳統的疏通、種草和養魚,動作大,成本高(平均約500元/平方米),造成的生態擾動極大。第二代使用的超級細菌吃髒東西很高效,但有些細菌是外來物種,有造成失態失衡的隱患,而且為了達到更好效果還要經常補充菌群,成本超過200元/平方米。

第三代就是王浩帶領團隊在江蘇宜興市開展的“原位生態修複”技術,這種修複方法以“工具酶”促進水體中原有的二三百種微生物大量繁殖,以消耗水中的氮磷鉀等富營養化物質。這種方式的生態擾動最小,增加了水裏的溶解氧,成本也比前兩代技術便宜了一個數量級。“在全國進行的300多處實踐表明,修複過程中黑臭水體透明度逐漸提高,陽光透進來了,底泥中的有機物不斷減少,水草開始紮根,一條河就像一個天然的汙水處理廠,河水各項指標持續變好,植物、動物、微生物係統相互依存,由此完成了河流水質的修複。這項技術可以說領跑世界。”王浩強調,在成本上該項修複技術也是最低的,僅45元/平方米。王浩強調,萬事皆有兩麵性,其技術在處理氮元素方麵很突出,但在處理磷元素過剩問題上還有不足,所以從長期看,要降低水中的磷含量,仍需要借助清淤手段。

王院士還介紹了其院士工作站掌握的一些汙泥無害化的先進技術。汙水處理廠的汙泥產量大,含水量高,完全脫水很難,是目前環保處理上的一大難題。一些地區的處理方法甚至造成二次汙染,如填埋後被雨水衝刷又泄漏到環境中。王浩院士工作站正在研究將汙泥放進高溫釜中,經過90分鍾處理後變成生物炭的技術。“這個‘釜’就是一個碳匯生成裝置——在極短的時間裏,完成了地球上需要千百萬年才能完成的煤炭生成的過程,其成效堪比營造碳匯林。”

(如需轉載請注明轉自《環境與生活》雜誌)

責編:鄭挺穎

網編:吳燕芳


王浩院士簡介



王浩院士是水資源研究領域資深專家,長期從事水文水資源研究,1989年畢業於清華大學獲博士學位。中國工程院院士,教授級高工,博士生導師。現任流域水循環模擬與調控國家重點實驗室主任,中國水利水電科學研究院水資源所名譽所長,享受政府特殊津貼。兼任中國可持續發展研究會理事長、中國水資源戰略研究會常務副理事長、中國自然資源學會副理事長、全球水夥伴(中國)副主席等。獲聯合國“全球人居環境獎”,被授予“全國先進工作者”、“中央國家機關五一勞動獎章”等榮譽稱號。出版專著36部,申請專利90餘項,發表學術論文450餘篇,獲國家科學技術進步獎一等獎1項,國家科學技術進步獎二等獎7項;省部級特等獎1項,一等獎21項,省部級其他獎勵10餘項。2016年10月被水利部聘任為水利部參事諮詢委員會委員。其研究成果已在水利、環保等領域得到了廣泛應用,有力支撐了南水北調工程、三峽工程等規劃與調度運行,取得了顯著的社會經濟與生態環境效益。
《環境與生活》雜誌 (編輯:綜合管理部)
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