項目概況

水體污染控制與治理科技重大專項（以下簡稱水專項）是根據(jù)《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》設(shè)立的十六個重大科技專項之一，按照國務院批復的水專項實施方案和重大專項聚焦調(diào)整要求，“十三五”重點聚焦“京津冀協(xié)同發(fā)展區(qū)域綜合調(diào)控重點示范”。水專項在京津冀區(qū)域提出通過永定河、北運河、白洋淀—大清河三條河流生態(tài)廊道的建設(shè)，帶動上游西北部生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)、中部核心功能區(qū)和下游東部濱海發(fā)展區(qū)等區(qū)域的水環(huán)境和水生態(tài)改善。

在京津冀水專項標志性成果專家組的指導下，京津冀標志性成果專家、河北大學教授王洪杰會同水專項“白洋淀與大清河流域（雄安新區(qū)）水生態(tài)環(huán)境整治與水安全保障關(guān)鍵技術(shù)研究與示范（2018ZX07110）”項目（簡稱白洋淀項目）所屬6個課題和2個獨立課題以及“十二五”海河南系獨流減河流域水質(zhì)改善和生態(tài)修復技術(shù)集成與示范（2015ZX07203）等課題，圍繞京津冀河湖水環(huán)境質(zhì)量保障和水生態(tài)修復重大科技需求，針對生態(tài)脆弱型河湖水系“有河”“沒水”和河淀生態(tài)脆弱等問題，統(tǒng)籌白洋淀—大清河生態(tài)廊道“山水林田淀海”系統(tǒng)治理，突破生態(tài)需水核算和水資源精細精準調(diào)控、近自然濕地生態(tài)修復和內(nèi)源污染精準削減、雄安新區(qū)水系統(tǒng)構(gòu)建等技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新形成白洋淀—大清河廊道構(gòu)建技術(shù)體系，構(gòu)建并貫通了白洋淀—大清河生態(tài)廊道，實現(xiàn)“修復一片淀泊、支撐一座新城、管控一個流域、貫通一條廊道”，技術(shù)支撐雄安新區(qū)藍綠交織、清新明亮、水城共融愿景。

◎白洋淀—大清河廊道主要問題及科技需求

白洋淀—大清河廊道突出特征是“有河”“沒水”和河淀生態(tài)脆弱，針對白洋淀水質(zhì)改善、水面恢復、生態(tài)修復，以及入海廊道貫通的目標定位，面臨的主要水生態(tài)環(huán)境問題是大清河流域精細化管理缺失，不同省市污染源排放限值有待統(tǒng)一，上下游缺乏統(tǒng)籌；白洋淀自然入淀水量基本枯竭，淀區(qū)水面縮減，導致生態(tài)空間銳減、廊道功能缺失；尾水補給型河水水質(zhì)較差、河道和濕地自凈能力低下，淀區(qū)存量污染巨大，濕地生態(tài)系統(tǒng)退化，呈現(xiàn)破碎化生態(tài)景觀格局。針對上述主要問題，根據(jù)雄安新區(qū)高起點的戰(zhàn)略定位和白洋淀生態(tài)環(huán)境保護目標，亟須突破流域生態(tài)需水保障、淀區(qū)污染治理與生態(tài)修復、新區(qū)水生態(tài)環(huán)境承載力提升等技術(shù)瓶頸。一是需建立基于流域水生態(tài)系統(tǒng)健康與服務功能評估的水生態(tài)功能分區(qū)和水生態(tài)環(huán)境管理體系。二是需要構(gòu)建流域統(tǒng)籌、精準治理的環(huán)境治理與生態(tài)修復技術(shù)集成體系，重塑健康自然水系格局，有效控制入淀污染，恢復生態(tài)脆弱型河湖水系的自然連通。三是雄安新區(qū)高標準的新型城市水系統(tǒng)建設(shè)亟待系統(tǒng)的理論指導和技術(shù)支撐。

◎白洋淀—大清河廊道構(gòu)建技術(shù)體系

創(chuàng)新形成白洋淀—大清河廊道構(gòu)建技術(shù)體系，構(gòu)建并貫通了白洋淀—大清河生態(tài)廊道，實現(xiàn)“修復一片淀泊、支撐一座新城、管控一個流域、貫通一條廊道”，有力支撐了白洋淀生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃階段目標實現(xiàn)。

（1）修復一片淀泊。突破梯級近自然濕地修復、精準生態(tài)清淤、淀區(qū)水動力提升技術(shù)瓶頸，建設(shè)特大型近自然濕地，實現(xiàn)淀區(qū)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體提升，淀區(qū)水質(zhì)達十年來最好水平。

（2）支撐一座新城。突破多重約束條件下新型城市水系統(tǒng)構(gòu)建的規(guī)劃建設(shè)技術(shù)，提出新型城市水系統(tǒng)構(gòu)建的雄安模式和雄安標準，引領(lǐng)未來城市水系統(tǒng)構(gòu)建。

（3）管控一個流域。深化流域四級分區(qū)精細化水質(zhì)目標管理，推動“三線一單”成果落地，提出生態(tài)補水方案和長效機制，保障白洋淀生態(tài)補水和下泄生態(tài)水量。

（4）貫通一條廊道。優(yōu)化生態(tài)脆弱型河流生態(tài)廊道構(gòu)建指標體系，構(gòu)建“五區(qū)十源三軸”大清河流域生態(tài)廊道格局，打通獨流減河入海通道。

◎集成白洋淀水質(zhì)保障與生態(tài)修復技術(shù)，修復一片淀泊

針對白洋淀水質(zhì)目標要求高、生態(tài)系統(tǒng)完整性低和水系連通性差等問題，在污染源解析基礎(chǔ)上，突破大型近自然濕地系統(tǒng)構(gòu)建和水質(zhì)提升技術(shù)，實施入淀河道環(huán)境整治工程，建設(shè)特大型河口濕地，嚴控外源污染進入淀區(qū)。研發(fā)科學生態(tài)清淤技術(shù)，結(jié)合淀區(qū)下墊面及底泥污染現(xiàn)狀，建立彈性修復機制；構(gòu)建淀區(qū)全地形地貌多工況水動力水質(zhì)模型，形成多情境科學清除圍堤圍埝的工作策略。成果應用于白洋淀內(nèi)源治理試點項目，支撐淀區(qū)水質(zhì)改善和水動力恢復。

（1）北方大型近自然濕地系統(tǒng)構(gòu)建和水質(zhì)提升

針對白洋淀上游城市尾水不能滿足流域地表水環(huán)境質(zhì)量要求、白洋淀入淀濕地生態(tài)系統(tǒng)退化、濕地水質(zhì)凈化功能低下等問題，突破入淀河道治理、濕地緩沖區(qū)污染削減、近自然濕地水質(zhì)提升和生態(tài)修復、退耕還濕濕地生態(tài)重構(gòu)和水質(zhì)凈化等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，集成“北方大型近自然濕地系統(tǒng)構(gòu)建和水質(zhì)提升成套技術(shù)”。創(chuàng)新采用“前置沉淀生態(tài)塘+潛流濕地+水生植物塘”的近自然工藝，優(yōu)化了前置生態(tài)塘植物配置，顆粒污染物去除效率提高50%以上、有機物水解率達到25%以上。系統(tǒng)優(yōu)化了分區(qū)分級濕地基質(zhì)級配，提出了濕地基質(zhì)緩釋長效除磷技術(shù)，實現(xiàn)溶解性磷削減50%以上。開發(fā)了清淤濕地立地條件改善技術(shù)，建立了“挺水+沉水”和“冷季+暖季”本土植物復合配置模式，水生植物生長速率提高20%以上，水體藻類及污染物去除率提升30%以上。創(chuàng)建了城市尾水生態(tài)塘群預處理—功能濕地強化污染削減—近自然濕地生態(tài)景觀提升一體化濕地構(gòu)建技術(shù)體系，在雄安新區(qū)寨里鄉(xiāng)，府河、漕河、瀑河三河入淀口區(qū)域，實施府河河口濕地水質(zhì)凈化工程建設(shè)，示范區(qū)面積4.23平方公里、處理水量25萬噸/天；在安新縣同口鎮(zhèn)南，采用“前置沉淀生態(tài)塘+潛流濕地+多塘系統(tǒng)”的近自然工藝，實施孝義河河口濕地水質(zhì)凈化工程建設(shè)，示范區(qū)面積2.11平方公里、處理水量20萬噸/天。

（2）白洋淀內(nèi)源污染治理與污染精準削減

針對白洋淀水體空間破碎、內(nèi)源污染負荷高、淀中村污染水質(zhì)差等問題，創(chuàng)建了內(nèi)源污染負荷削減與水動力提升成套技術(shù)體系，明確了淀區(qū)內(nèi)源污染重點區(qū)域和污染類型，形成了生態(tài)清淤規(guī)劃與實施系列關(guān)鍵技術(shù)，支撐淀區(qū)科學清淤。開展了全淀區(qū)底泥及污染物調(diào)查，劃定生態(tài)清淤示范工程的試點區(qū)位置及規(guī)模，工程位置最終確定為南劉莊地區(qū)和采蒲臺地區(qū)，面積共1.43平方公里。開展蘆葦平衡收割超過1萬畝，并進行了阻燃生態(tài)板、可降解塑料、電加熱材料等蘆葦規(guī)模化資源利用示范，控制水草腐爛造成的內(nèi)源性污染持續(xù)富集。研發(fā)了基于硫磺/菱鐵礦等復合填料的近自然濕地生態(tài)修復技術(shù)，形成了基于村淀融合的農(nóng)村污水超凈排放技術(shù)體系，建設(shè)了淀中村（橋東村）污染治理樣板工程，大幅度削減了淀中村污水處理系統(tǒng)的污染排放負荷，排放水質(zhì)提升至準Ⅲ類，形成了淀中村污水入淀生態(tài)屏障，實現(xiàn)了“不讓一滴污水進入白洋淀”。

◎構(gòu)建新型城市水系統(tǒng)的雄安模式和雄安標準，支撐一座新城

立足平原建城，堅持區(qū)域協(xié)同發(fā)展，基于城市水系統(tǒng)最新理念，突破了多重約束條件下新型城市水系統(tǒng)構(gòu)建的規(guī)劃建設(shè)技術(shù)，形成新型城市水系統(tǒng)構(gòu)建的雄安模式，構(gòu)建了全過程多目標的雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)構(gòu)建標準，面向“高品質(zhì)飲用水、高質(zhì)量水環(huán)境、高標準水設(shè)施、高韌性彈性”，基于城市水系統(tǒng)多維度目標，通過對單個過程的模擬、多過程的耦合、綜合評估與多輪反饋優(yōu)化，實現(xiàn)城市水系統(tǒng)的整體優(yōu)化，提出了供水設(shè)施系統(tǒng)優(yōu)化、污水及再生回用設(shè)施布局優(yōu)化、藍綠空間布局優(yōu)化、城市水系統(tǒng)彈性韌性管理策略及實施保障等建議方案。成果與新區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)的充分結(jié)合和應用，為新區(qū)高標準建設(shè)提供了有力支撐，塑造了水城共融、人地和諧的典范。同時，為其他城市水系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)提供參考和借鑒。

◎集成流域精細化水資源水環(huán)境綜合管理技術(shù)，管控一個流域

科學確定了白洋淀低、中、高生態(tài)需水方案和枯、平、豐水位的生態(tài)需水方案；在提出的最優(yōu)空間配置模式下，通過水源涵養(yǎng)進而提升枯水期清水產(chǎn)流15.8%，上游山區(qū)植被結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，產(chǎn)水量增加了6.0%；按照未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的不同時間段，兼顧國家糧食安全問題，維持地方的口糧安全（小麥自給），通過種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，未來有望實現(xiàn)流域農(nóng)業(yè)節(jié)水2億~4億立方米；基于水質(zhì)改善優(yōu)化淀區(qū)多源補水，拆除關(guān)鍵圍堤圍埝阻水區(qū)后，滯水區(qū)面積減少14.6%，水面面積增加約10%，優(yōu)化補水路徑后，滯水區(qū)面積比例減少5%~10%，區(qū)域換水周期縮短近11天，淀區(qū)整體水面面積比例增加了15.3%~31.3%，水動力和COD、總氮、總磷和氨氮等指標均有所改善；精細精準調(diào)控了白洋淀及入淀河流生態(tài)流量，實現(xiàn)了流域雨洪水、再生水、上游水庫群、引黃入冀補淀、南水北調(diào)中線等工程聯(lián)合精細精準生態(tài)補水總量超5億立方米，保障了白洋淀正常水位達到6.5米~7.0米，提升了生態(tài)補水效益，對保障白洋淀—大清河生態(tài)廊道用水和構(gòu)建白洋淀—大清河生態(tài)廊道提供重要支撐。

◎集成生態(tài)脆弱型廊道構(gòu)建與生態(tài)修復技術(shù)，貫通一條廊道

針對大清河流域河流斷流、生態(tài)廊道功能喪失等問題，研究了大清河生態(tài)廊道功能定位及空間結(jié)構(gòu)，形成白洋淀—大清河流域“五區(qū)十源三軸”生態(tài)空間格局；優(yōu)化和實施大清河下游獨流減河大尺度水系連通補水工程226公里，年補生態(tài)需水量0.85億立方米，保證了河道生態(tài)基流及規(guī)模化濕地群建設(shè)，構(gòu)建了以獨流減河為主軸的生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮河流—濕地生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化能力，支撐主要河道斷面水質(zhì)達到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅴ類標準，修復獨流減河河岸帶喬灌草立體植被23公里，建設(shè)寬河槽生態(tài)改善示范區(qū)3平方公里，實現(xiàn)了鳥類生境改善和河岸帶生態(tài)修復，打通了入海生態(tài)廊道。

實施成效

1.有力支撐雄安新區(qū)和白洋淀生態(tài)保護重大工程，支撐淀區(qū)考核斷面水質(zhì)達標。

支撐府河、孝義河新區(qū)段入淀河流綜合治理工程；建設(shè)府河、孝義河河口6平方公里特大型濕地，處理上游來水45萬噸/天，為生態(tài)濕地格局建設(shè)提供良好的生態(tài)環(huán)境空間，對華北乃至全國的水生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要的示范和借鑒作用。內(nèi)源污染治理及水動力研究成果推動了白洋淀生態(tài)清淤擴大試點工程的實施和全面清淤方案的制定，為實現(xiàn)百淀連通提供理論和數(shù)據(jù)支撐。構(gòu)建了污水處理與鄉(xiāng)村文化相結(jié)合的淀中村污染治理樣板；創(chuàng)新了基于“高污染治理，中污染控制，低污染防控”原則的水土共治技術(shù)，獲得生態(tài)環(huán)境部綜合司的高度評價，相關(guān)科技建議得到中辦采納，有力推動了唐河污水庫的治理工作。

2.同步支撐流域治理規(guī)劃編制和實施，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境改善新突破。

白洋淀項目7+17+17的技術(shù)體系，支撐了河北省、雄安新區(qū)、廊坊市等相關(guān)政策及規(guī)劃的編制工作。成果形成主要以沿大清河流域河流的生態(tài)廊道的北軸、中軸、南軸為核心，構(gòu)建五區(qū)十源三軸的河流水域、河灘、陸域生態(tài)功能提升的生態(tài)緩沖帶的大清河流域生態(tài)廊道布局，成果納入《白洋淀上游生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)規(guī)劃》《廊坊市水生態(tài)環(huán)境保護“十四五”規(guī)劃要點》《河北省水生態(tài)環(huán)境保護“十四五”規(guī)劃》《河北省2021年主要河道生態(tài)補水實施方案》等規(guī)劃方案中。

3.全面支撐京津冀區(qū)域水污染控制與治理成套技術(shù)綜合調(diào)控示范標志性成果。

形成生態(tài)廊道構(gòu)建集成技術(shù)和研發(fā)的生態(tài)補水和儲存、植物群落構(gòu)建、指標體系與閾值等3項關(guān)鍵技術(shù)，及污染多級屏障控制、人工濕地設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，對國家水體污染控制與治理重大專項標志性成果7:京津冀區(qū)域水污染控制與治理成套技術(shù)綜合調(diào)控示范中的“河流生態(tài)廊道理念與構(gòu)建技術(shù)框架”和“白洋淀—大清河生態(tài)廊道貫通綜合示范”兩項成果起到了理論構(gòu)建、技術(shù)實踐的重要支撐作用。

水專項探索形成大清河廊道“山水林田淀海”的生態(tài)空間格局，通過一線貫通、多點串聯(lián)的白洋淀—大清河流域生態(tài)廊道構(gòu)建，打破行政區(qū)域限制，擴大生態(tài)空間，實施大尺度水系聯(lián)通補水工程，打通入海廊道，引領(lǐng)示范生態(tài)廊道建設(shè)在京津冀協(xié)同發(fā)展區(qū)率先突破，為今后的海河流域生態(tài)空間修復治理和京津冀生態(tài)新格局建設(shè)提供可復制可推廣的經(jīng)驗。

（本版內(nèi)容由本報記者陳彬整理，中國雄安集團生態(tài)建設(shè)投資有限公司、河北大學供圖）

本項目技術(shù)來源

水專項白洋淀項目和獨立課題完成單位：河北大學、中國雄安集團有限公司、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國環(huán)境科學研究院、中國水利水電科學研究院、中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院、北京大學、清華大學、北京林業(yè)大學、北京師范大學、北京建筑大學、河北省生態(tài)環(huán)境科學研究院、天津市環(huán)境科學研究院、河北省水利科學研究院、中國地質(zhì)大學（武漢）、中國人民大學、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心、河北工程大學、中交（天津）生態(tài)環(huán)保設(shè)計研究院有限公司、中電建水環(huán)境治理技術(shù)有限公司、中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司、北京國環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計研究院有限公司、中國成套設(shè)備進出口集團有限公司等。

致謝

感謝國家水專項管理辦公室、河北省生態(tài)環(huán)境廳、天津生態(tài)環(huán)境廳和河北雄安新區(qū)管委會生態(tài)環(huán)境局的大力支持！