临港新片区河网水生生态系统质量与稳定性提升技术研究
陈广宇 柳杨 谢忱 范子武 粟一帆
摘 要：设立臨港新片区是新时代彰显我国坚持全方位开放鲜明态度、主动引领经济全球化健康发展的重要举措。在长三角生态绿色一体化发展的背景下，开展临港新片区重点区域水环境提升方案研究，具有重要的实际意义。为提升临港新片区水环境品质，实现更有活力、更可持续的高质量发展，文章提出以节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力的十六字治水方针为根本，推进临港新片区再生水利用方案研究、区域水网构建与水系格局调整研究、城市生态绿林建设与环境改善动态评估研究、水务智慧化建设研究。以期在“十四五”开局之年，从人与自然是生命共同体的更高水平认识形态下，推动生态文明建设，加快绿色低碳循环发展，为建设人与自然和谐共生的临港新城提供理论支撑！
关键词：临港新片区;水环境提升;治水方针;水网构建;智慧水利
一、现状与挑战
当今世界面临百年未有之大变局，全球治理体系和国际秩序变革加速推进，世界新一轮科技革命和产业变革同我国经济优化升级交互融合。为坚持创新引领，把握发展机遇，在新时代中国特色社会主义思想指导下，坚持稳中求进工作总基调，坚持新发展理念，坚持推动高质量发展，坚持以供给侧结构性改革为主线，坚持深化市场化改革、扩大高水平开放，加大改革创新力度，集中落实、系统集成重大改革举措，进一步提升服务水平和核心竞争力，实现绿色经济、高品质生活、可持续发展有机统一，走出一条生态文明与经济社会发展相得益彰的新路径。
2019年在上海大治河以南、浦东机场南侧区域设置中国（上海）自由贸易试验区临港新片区（以下简称“新片区”）[1]。设立中国（上海）自由贸易试验区临港新片区是科学决策作出的进一步扩大开放的重大战略部署，是新时代彰显我国坚持全方位开放鲜明态度、主动引领经济全球化健康发展的重要举措。推动新片区高质量发展，要锚固生态基底、厚植生态优势、发展生态经济，凸显江南水乡的自然生态之美。加大存量更新、功能重构、品质提升力度，在宜人的湖光山色、水乡文脉中植入创新功能，实现更有活力、更可持续的高质量发展。要顺应新时代发展潮流，全面对标国际最高标准，以更宽视野、更卓越要求，在建设中实现新理念、新方法、新技术的综合集成，在发展中实现生态、创新、人文的有机融合，打造高质量发展标杆。
当前由于新片区基础设施尚在完善，部分规划尚待实现，片区内存在开发期阶段性水环境问题，主要表现为以下几点：
（1）片区河网水环境质量有待提升。因行政区划变更，水系格局调整，综合区东区和滴水湖核心区与浦东片水系隔绝，形成独立圩区，圩区内水质状况较好，基本处于Ⅳ类水标准。随着“十四五”的谋篇布局与我国城市步入新发展阶段，区域内部分河道氨氮、总氮等浓度超过Ⅳ类水标准限值，水质指标出现恶化趋势;水体透明度等水感官指标不理想，基本维持在30～50cm，与人民群众日益增长的美好生活愿景差距较大[2]。
（2）片区河网水生态状况有待修复。受到人类生产生活的影响，片区入河、湖污染物浓度与水环境容量呈逆势互动的态势，将加剧片区河道与湖体水体富营养化。当前片区内典型河湖如人民塘随塘河、黄日港、东引河、北护城河以及滴水湖浮游藻类密度达到500～1500×104cells/L[3]，藻类过度繁殖将造成严重藻华风险，降低河道水体透明度和溶解氧含量，导致鱼类等水生生物死亡，水生态系统瘫痪[4]。区域城市化进程的加速会加大区域水系河网水生态恶化的风险。
二、问题根源解析
（一）城镇化加速与水环境容量降低的逆势矛盾
随着临港新片区正式挂牌，南汇新城迈入新的发展阶段。到2025年，南汇新城人口将从现在的22万人扩充到75万人，人口的增长加剧了入河湖污染物量的污染负荷。大量的工业废水、生活污水、初期雨水等污染物的长期输入，使得城市河道受到外源性和内源性污染的长期威胁。尽管近年新片区持续推进海绵城市建设，新建浙江路、香水路、银川路等12条及改造玉泉河道、临港区南郊热电等4条共计10.7km污水管网工程增加污水收集能力，实现雨污分流;提高临港新城污水处理厂处理能力为一级A标准，但其治理力度远不及人口增长造成的污染速度，致使片区橙和港、春涟河等部分河段水体氨氮、总氮超过地表水Ⅳ类水标准限值，水体自净能力下降。
（二）水体流动性弱，水系连通性差
河流与湖泊生态系统不仅是水环境的重要载体，生态环境中的重要组分，经济社会持续健康发展的重要基础。河湖水系的连通格局除了在影响水土资源配置中发挥着重要作用，还对生态环境质量和演变具有重要制约作用，也会对抵御水旱灾害的能力和风险状况产生重要的影响。因行政区划变更与水系格局调整，新片区骨干水系尚待建设，区域河网分割、水系畅通性差。此外综合区东区和滴水湖核心区与浦东片水系隔绝，形成独立圩区，河网水系被进一步阻断。特别是核心区“四涟七射”的独特水系格局削弱了水体流动的能力，大部分河道水体流速小于5cm/s，若不进行人为调控，内部河网的水环境容量将持续减小，河流生态环境将持续恶化。
（三）水生态系统部分缺失，生态结构不稳定
近年来，为保证片区河网的航运、景观、泄洪等功能，削减区域内污染源负荷，部分河道施行硬质边坡，河道底质无序疏浚等工程，直接破坏了水生态系统中沉积物—水界面的微生境，导致生态位空场、食物链失衡，水生生态系统物质流、能量流紊乱，抗扰动能力下降。当前区域河网大型底栖动物香浓—维纳多样性指数约为1.6，远低于城市河湖正常的2.5～3.5标准值[5]。底质中刮食类底栖生物与细菌等分解者的缺失，造成动植物的残骸分解率降低，水体进一步变质发臭，影响河网的正常功能和旅游景观的呈现。
（四）片区水系盘错复杂，智慧化水务管理能力不足
新片区地域广阔，水系众多，仅南汇新城343平方公里范围内的河道已多达3885条。未来为合理规划区域水系格局，引导区域河网有序引排，建设一批功能性的水利工程将成为必然趋势。传统水利的管理方式与模式已难以充分满足多闸泵多目标联合调控所需的专业化、精细化、智能化的管理要求。具有“感知”“互联”“智能”等基本特点的物联网、大数据等新一代信息化技术，伴随着云计算、Web2.0的第三次信息技术浪潮的到来，极大地提高了各行业信息化服务的效率、便捷性与规范性。水利信息化、现代化和智能化正迎接着良好的发展契机，大力发展智慧水利，正成为新片区快速提升水资源效能的重要目标和必然选择[6]。
三、对策建议
臨港新片区是中国面向世界、面向未来的桥头堡，将肩负支撑我国全方位高水平对外开放，提升国际影响力，参与全球经济新秩序的战略任务。在深入分析“十四五”期间临港新片区面临的新形势新任务基础上，提出完整、准确、全面贯彻新发展理念，按照高质量发展要求，统筹发展，坚持节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力的治水思路，遵循确有需要、生态安全、可以持续的水环境提升论证原则，立足片区整体和水资源空间均衡配置，科学推进工程规划建设，提高水资源集约节约利用水平。从人与自然是生命共同体的更高水平认识形态下，推动生态文明建设，加快绿色低碳循环发展，实现人与自然和谐共生。
（一）节水优先——临港新片区再生水利用方案研究
《关于推进污水资源化利用的指导意见》发改环资〔2021〕13号规定，到2025年，全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上，京津冀地区达到35%以上。污水资源化与开发新水资源相比，可以做到不影响生态环境、不淹地、不争水、不筑坝、短距离输水、成本低、见效快等鲜明优势，不仅可以实现供水结构的优化，提高水资源供给的需求，缓解水资源需求矛盾，还可减少水污染，降低水生态安全风险，对于推进生态文明建设，实现高质量发展，满足人民日益增长的美好生活需要具有重要的意义。
为充分响应国家号召，提升区域水资源利用率，强化水资源刚性约束，要在保持临港新城污水处理厂现有的一级A标准处理能力的基础上，积极探索传统污水处理厂处理技术与新型再生水处理工艺的结合。采用生物处理与物理化学相结合的处理方式，提升处理厂深度去除有机物、悬浮物、氮和磷等污染物的能力。实现将生活污水、工业废水、雨水等污水水质调整到规定标准，再次利用于农业灌溉、景观用水、生态补水等方面。要推进城镇污水管网全覆盖，重点推动城镇污水管网破损修缮、老旧管网的更新替换与错接混接管网的改造工程，计划于2025年建成若干国家高新区科技创新试点工程的目标，实现高新区生活污水与工业废水近零污染排放。
（二）空间均衡——区域水网构建与水系格局调整研究
加快完善区域骨干河网水系建设进程，整合区域水系体系，积极推进春涟河、紫飞港、冬涟河、泐马河、西引河、北护城河、芦潮引河等主干河道开挖工程;人民塘随塘河、胜利塘、南奉界河、泐马河等河道拓宽工程。到2022年5月完成东引河清水廊道建设工程，远期实施西引河、中引河清水廊道工程，实现核心区增流提质、清水绕城的生态绿色水网新格局。
在新城建设过程中，结合土地利用规划调整河道形态，适当调整水系规划中有重要生态涵养、景观美化功能河道的蓝线规划，形成天然凹岸，创造出自然的缓流区域。在陆域控制线范围，结合规划的河道走势形态，借用蓝线后6米至15米的绿线范围适当调整河口线，使得河口线的蜿蜒形态产生小范围的变化。开展河道竖向设计，建设坡比不小于1∶2.5的斜坡式河道断面，同时为了改变片区内局部的流速分布，可以在浅水区域适当设立凸起的滩岛，制造缓流区与急流区来营造水下生境的多样性[7]。
（三）系统治理——城市生态绿林建设与环境改善动态评估研究
城市绿林是城市的生态网架，是城市可持续发展的环境保证，是人与自然和谐共生的生动写照。作为拦蓄地表径流的主要场所，城市绿林具有重要的水源涵养功能;作为城市碳元素的主要吸收与汇聚区域，城市绿林在调节城市气候，缓解城市热岛效应中发挥重要功能。为力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的“两碳”目标[8]，要加快推进新片区城市绿林建设，积极推动二环周边公园建成落地，完善星空之境城市公园配套工程建设，增大区域森林覆盖率，确保到2035年实现区域森林覆盖率25%的规划目标。
（四）两手发力——建设智慧数字水务
运用新型信息技术的特点，充分发挥如大数据、物联网、区块链、人工智能等新一代信息技术的优势，加快推进智慧水利工程建设。一是完善水体环境质量监测体系，实现集水质、水生态、水动力等一体的监测站网络布局的优化。进一步加强主干河、次干河、闸泵工程等监测体系的完备，提高水环境智能感测能力[9]。二是推进水利信息化基础建设的完善落实，促进新型基础信息技术建设与水利工程相结合，加快闸泵工程、区域水网数字化、智能化，对接城投现有数字平台，建设临港新片区水利信息化网络数据中心与调度指挥中心，加大数字流域建设力度。三是推进涉水业务智能应用，提升信息整合共享和业务智能管理水平。
参考文献：
[1]上海国际经济交流中心“十四五”发展研究课题组.关于上海“十四五”发展的若干思路与设想[J].上海经济，2021（2）：19.
[2]范泽宇，袁林，周亦，等.基于WQI法的滴水湖及入湖河道水质研究[J].上海海洋大学学报，2021，30（2）：276283.
[3]孙博伟.滴水湖浮游植物优势种群演替及与外围水体的比较研究[D].上海师范大学，2018.
[4]谷孝鸿，李红敏，毛志刚，等.蓝藻水华与淡水鱼类的生态相互作用研究进展[J].科学通报，2021（66）21：114.
[5]粟一帆，李卫明，李金京，等.桥边河大型底栖动物生境适宜性[J].生态学报，2020，40（16）：58445854.
[6]张建云，刘九夫，金君良.关于智慧水利的认识与思考[J].水利水运工程学报，2019（6）：17.
[7]葛高岭，潘瑞琦.季节性蜿蜒河道生态景观构建[J].水运工程，2019（7）：136142+161.
[8]Ankit S，Kumar JS，TsanMing C.Would CORSIA implementation bring carbon neutral growth in aviation？A case of US full service carriers[J].Transportation Research Part D，2021，97.
[9]左其亭，纪义虎，马军霞，等.人与自然和谐共生的水利现代化建设体系及实施路线图[J].人民黄河，2021，43（06）：15.
基金项目：江苏省水利科技项目（2021069）;上海城投（集团）有限公司科技创新计划项目（CTKYZDXM2020003）;中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（Y121003）;江苏省第五期“333工程”培养资金资助项目（BRA2019094）
作者简介：陈广宇（1997— ），男，硕士，研究方向：城市水力学、蓝藻水华防控。
*通讯作者：粟一帆（1995— ），男，硕士，研究方向：生态水力学、分子生物学。