基于中国南方省份城市河流污染治理案例的共性技术集成与工程绩效评估
【摘要】 严重的城市水环境污染问题不仅成为制约中国经济发展的重要问题,还直接危害到城市居民健康和城市生态安全。近年来,国家十分重视城市河流污染问题,在“水体污染控制与治理科技重大专项”等的资助下,投入大量经费开展城市河流污染综合治理,在治理技术研发与技术示范工程等方面取得了重要成果,但还存在着些许不足,总体表现为三个方面：城市河流污染治理技术类型多但缺乏系统梳理,技术示范工程不断增加但缺乏治理绩效评估,技术应用和推广的信息化较为落后。基于这些问题,本论文以国家水专项课题“城市黑臭河道外源阻断、工程修复与原位多级生态净化关键技术研究与示范”子课题四“城市黑臭河道治理共性技术集成与服务平台构建研究(2009ZX07317-006-04)”为依托,系统开展了城市河流污染治理共性技术集成体系、污染治理工程绩效评估体系、污染治理管理信息系统等研究,研究成果对我国河流污染治理技术的推广,河流治理工程绩效评估与信息化具有一定的科学和现实指导意义。主要研究成果包含：(1)构建了适合我国南方城市河流污染治理的共性技术体系。在对我国南方城市河流污染与治理效果调查,系统梳理我国南方城市河流污染治理技术与应用情况,并查阅大量国内外城市河流污染治理技术研究文献的基础上,论文对目前国内外使用的常用城市河流污染治理技术进行了梳理,凝练筛选出四大类18项适用于我国南方城市河流污染治理的技术体系。该技术体系包括5项点源污染治理共性技术,5项面源污染治理共性技术,3项底泥污染治理共性技术和5项水污染治理共性技术。论文对18项共性技术的研发背景与国内外研究进展、技术原理与特点等进行了归纳和总结,着重揭示技术研发的背景、国内外应用实践情况、技术的基本原理、技术的操作流程、关键参数以及技术的优缺点等方面的共性特征,为该技术体系在我国南方城市河流污染治理中的应用提供技术信息参考与指导。(2)设计了适合我国南方城市河流污染治理工程绩效评估体系。在系统分析我国部分南方城市河流污染治理工程实施状况与治理特点,并全面调查国内外工程绩效评估理论与方法基础上,依据可持续发展理论、城市生态学理论和健康河流理论,建立了城市河流污染治理工程绩效评估的“压力-状态-响应”(P-S-R)概念模型。依托P-S-R模型,从工程实施的经济效益、生态环境效益和社会民生效益三方面出发,建立了包括3个子系统、9个评价主题和23个具体指标的评估指标体系；通过发放调查问卷、邀请17位专家打分和专题会议现场咨询方式,采用层次分析法(AHP)确定了绩效评估体系中各项指标的权重;参考国内外相关标准,确定了各项指标评价等级划分与评价标准。最终形成了适合南方城市的河流污染治理工程绩效评估体系。(3)开发了城市河流污染治理管理信息系统。结合当前环境治理领域的信息化建设需求,在构建“城市河流污染治理共性技术集成体系”和“城市河流污染治理工程绩效评估体系”基础上,基于地理信息系统(GIS)和SQL Server2005数据库技术,采用Microsoft Visual. Studio2008C#,开发了城市河流污染治理管理信息系统。该系统包含四个子系统,分别为：可用于对四大类18项城市河流污染治理共性技术信息的浏览与查询子系统,可用于提供河流污染治理技术优化服务的综合技术服务子系统,可用于对城市河流污染治理工程绩效评估子系统,以及用户管理与技术数据更新维护子系统。(4)开展了城市河流污染治理共性技术与工程绩效评估的实证研究。选取我国南方典型城市河流温州市九山外河和昆明市盘龙江(南坝村段)为示范河段,对两个示范河段污染治理共性技术应用情况进行细致分析,并通过实地考察、调查问卷、现场监测、实验室分析、调研走访、文献查阅等形式获取两个示范河段工程治理信息。依托所建立的“城市河流污染治理管理信息系统”,对两个示范河段污染治理所实施的工程绩效进行了评估。绩效评估结果显示：温州市九山外河污染治理工程属于有效水平(E=6.22),已产生了明显的经济效益(E=6.91)和生态环境效益(E=6.97),然而社会民生效益还需加强(E=4.81)；盘龙江南坝村示范河段污染治理工程绩效指数E为7.36,属于有效水平,所产生的经济效益(E=7.09)、生态环境效益(E=7.67)和社会民生效益(E=7.12)均较为显著。本论文的主要特色与创新点如下：(1)城市河流污染治理共性技术集成体系的建立,为我国南方城市河流污染治理提供了技术信息的参考与指导。论文系统归纳了中国南方城市河流污染治理技术应用现状,结合国内外城市河流污染治理的成熟技术,根据河道治理技术的普适性、新颖性、绿色性、成熟性、可靠性、推广性等六大筛选原则,开展了面向我国南方城市河流污染治理需要的共性技术集成,建立了适合我国南方城市河流污染治理的四大类18项共性技术集成体系,可为我国南方城市河流污染治理提供系统参考。(2)城市河流污染治理工程绩效评估体系的建立,为我国南方城市河流污染治理工程效果的定量评估提供了便于操作的方法。论文系统分析了国内外工程绩效评估理论与方法,充分考虑了我国工程绩效评估的可操作性,构建了包括河流污染治理工程绩效评估指标、指标权重确定方法、综合评估模型等为一体的适用于我国南方城市河流污染治理工程绩效评估的方法体系,可用于对我国南方城市河流治理工程带来的经济效益、生态环境效益和社会民生效益进行定量评估。(3)城市河流污染治理管理信息系统的研发,为城市河流污染治理技术的浏览与查询、工程绩效评估等提供了便于操作的工具。论文在开展共性技术集成体系和工程绩效评估指标体系研究的基础上,利用GIS技术,研发了综合城市河流污染治理共性技术和工程绩效评估功能的管理信息系统。该系统可用于对适用于南方城市河流污染治理的共性技术浏览与查询、重要示范工程治理效果的展示、治理技术优选与推荐以及治理工程绩效评估等辅助决策。
第一章绪论
1.1研究背景与研究意义
1.1.1城市河流污染治理刻不容缓
都会河道是承载都会文明与生长的紧张载体，现在多功效景观都会河道已成为人们新的精力文化需求，是生态型调和都会设置装备部署的紧张构成部门，更是一个都会品格的标记之一。然而，随着环球产业化和都会化的迅猛生长，都会河道污染日益严峻，污染变乱反复产生，都会河道污染题目成为天下广泛题目。比年来，随着中国经济腾飞，都会化步调的不停加速，都会排污量的不停增长，再加上都会河道自身情况容量小等缘故原由，很多都会河道已受到严峻污染，黑臭题目严峻。据2005年统计资料表现，天下90%以上都会河道受到差别水平的污染，此中50%以上存在严峻污染。据2010年中国情况状态公报表现，天下七洪流系设立的409个监测断面中有近40%河道水质为V类或劣于V类地面水尺度。同时，都会河道作为都会各种污染物的主要受纳体，其污染河水及底泥是卑鄙水体（包罗干流水系、湖泊、近海水域及地下水等）的紧张污染源。都会河道污染带来的水情况题目不但成为制约中国经济生长的紧张题目，更为严峻的是危害到都会住民康健和都会生态宁静。因此，防治都会河道污染，改进都会水情况质量，对保障都会人居康健、促进社会调和与经济连续生长具有极其紧张的实际意义。
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1.2国内外研究现状与进展
1.2.1城市河流污染治理技术研究现状
1.2.1.1国外河流污染治理理念的转变
西北欧、北美和日本等发达国家和地区的城市水污染控制与治理、河流生态修复等起步较早。1938年Sdfert首先提出近自然河溪治理的概念，是指能够在完成传统河道治理任务的基础上达到近自然、经济并保持景观美的一种治理方案。德国早在20世纪50年代就提出近自然河道治理理念，认为河道整治要与生物充分结合，特别是用植物作为工程材料来治理污染河道。之后，欧美一些国家相继提出了用生态工程治理污染河流的新理念(胡洪营，2005)。1997年，日本河流研究者将河流水体、河岸带空间及两岸居民社区当作一个有机的整体，认为污,染河流整治内容应该包括河流水量、水质、生态系统、河岸带、河流与两岸居民的关系等内容。特别重点强调使用生物生态治理工程^■法来改善河流水质，恢复河道生态系统，尤其是景观多样性和生物多样性的维护。1998年美国出版了《河流廊道恢复的原理、过程和实践》用于河流生态治理。目前，这些发达国家和地区的城市河道治理已经进入“生态水利”和“环境水利”阶段，基本普及了 “多自然河道生态修复技术”，以实现和再生“人与自然的和谐共处”的生态环境，并有许多成功的案例（中国环境科学协会，2009)。
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第二章中国南方城市河流污染治理共性技术集成
针对当前城市河流污染治理技术众多但缺乏体系的现实状况，特别是随着中国南方城市河流污染治理工程的不断推进，迫切需要系统梳理在河流污染治理实践中逐步成熟的技术，形成共性技术体系。论文在对我国南方城市河流污染与治理效果调查，系统梳理我国南方城市河流污染治理技术与应用情况，并查阅大量国内外城市河流污染治理技术研宄文献的基础上，构建中国南方城市河流污染治理共性技术体系，并对各项技术的研发背景、国内外研究进展、技术概况（对技术名称的解释和主要特点的概述，文字+实物图片）、技术流程（框架图或工艺流程图）、技术原理（对技术流程的说明和解释）、技术指标（关键性技术指标的论述）、技术优缺点（技术环境性、优点以及存在的问题）等进行阐述，以期为今后城市水污染控制工程中关键性技术的研发与应用提供服务与参考（图2-0-1)。
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2.1中国南方城市河流污染现状及污染特征
我国南北方天气条件差别性大，使得天然情况和水情特点各不雷同，加之各地区经济生长程度的差别，导致南北方都会河道污染有着显着的地区分异性。与北方差别，我国南边具有河道浩繁，河网麋集，航运方便；降雨富厚，降雨期长，讯期水势比北方大；河水径流量大、无结冰期且含沙量小，流域面积广等特点。
本文以中国南北方的天然分界线秦岭和淮河为分界，涉及的南方省市包含上海市、重庆市、浙江省、广东省、广西省、江西省、四川省、贵州省、湖北省、湖南省等14个省和两个直辖市。根据区位顺序，以“东、中、西”三个片区城市中心河流为例，简要介绍南方城市河流污染状况及其特点。南方城市作为中国经济率先发展起来的区域，其河流污染具有明显的特征，具体如下：
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第三章 城市河流污染治理工程绩效评估体系研究 ....................129-165
3.1 城市河流污染治理工程绩效评估指标体系的构建 ...........................130-145
3.1.1 绩效评估指标的筛选原则 .......................130-131
3.1.2 绩效评估指标体系构建的理论依据..................... 131-134
3.1.3 绩效评估指标体系的建立......................... 134-145
3.2 城市河流污染治理工程绩效评估方法 ......................145-164
3.2.1 绩效评估指标权重的计算方法 .......145-149
3.2.2 基于层次分析法的绩效评估模型构建 .........149-157
3.2.3 绩效评估指数分级与评价标准............................... 157-164
3.3 本章小结 .........................164-165
第四章 城市河流污染治理管理信息系统 .........................165-191
4.1 管理信息系统开发环境.................... 166
4.2 管理信息系统数据库设计........... 166-168
4.2.1 数据库设计思路................ 167
4.2.2 数据库系统概念设计 ......................167-168
4.2.3 数据库物理储存的实现.................... 168
4.3 管理信息系统的功能模块设计与主界面介绍................ 168-190
4.3.1 管理信息平台的系统框架...................................... 168-169
4.3.2 管理信息平台的登陆界面和主界面介绍 ........................169-170
4.3.3 城市河流污染治理共性技术查询功能模块与技术实现 .................170-173
4.3.4 城市河流污染治理工程示范区服务功能模块与技术实现 ..............173-180
4.3.5 城市河流污染治理工程绩效评估功能模块与技术实现................. 180-183
4.3.6 管理信息系统的用户管理功能模块与技术实现 ...................183-190
4.4 本章小结 ...........................190-191
第五章 城市河流污染治理共性技术与工程绩效评估实证研究
我国都会水体污染控制与管理技能的研究与开辟取得了长足希望，都会污染河道管理力度不停加大，都会内河生态情况得到渐渐改进。本章节以我国南边典范都会浙江省温州市(东南片）和云南省昆明市(西南片）为例，重要选取温州市九山外河为重点研宄工具,选取昆明市盘龙江(南坝村段)树模河段为观察工具开展技能集成应用与绩效评估研宄（图5-0-1)。根本的研宄思绪为：观察河道表面和管理前河道生态情况状态，在此底子上，参登科国南边都会河道污染管理共性技能体系，计划河道污染管理技能工程方案，阐发河道污染管理工程实行状态和技能应用表面，使用都会河道污染管理工程绩效评要领和管理信息体系对河道污染管理工程开展绩效评估（图5-0-2)。
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结论
本论文通过大量的文献阅读、数据分析、考察研究等方法，全面分析了中国南方城市河流污染特征及其污染治理技术的应用概况，梳理了国内外城市河流污染治理的成熟技术，构建了共性技术集成体系；设计了城市河流污染治理工程绩效评估指标体系，建立了工程绩效评估方法；开展了城市河流污染治理信息化建设，研发了城市河流污染治理管理信息系统；并以典型的南方城市河流温州市九山外河和昆明市盘龙江示范河段为研宄对象开展了实证研宄。现总结如下：
(1)在广泛查阅国内外城市河流污染治理技术研宄文献的基础上，全面分析和考察了我国南方部分地区城市河流污染治理技术的应用概况，依据普适性、新颖性、绿色性、成熟性、可靠性和推广性等六大筛选原则，总结凝练筛选出了四大类18项城市河流污染治理的共性技术：①点源污染治理共性技术5项，包括混合截污管网优化运行技术、混合截污管网漏排水诊断技术、混合截污管网溢流污水阻控技术、分散点源污染河岸带阻控技术、污水厂再生水深度处理技术等；②面源污染治理共性技术5项，包括雨水初期径流污染调蓄池技术、雨水初期径流污染下凹式绿地调蓄和净化技术、雨水初期径流污染人工湿地处理技术、雨水初期径流污染生态滤岸技术、雨水初期径流污染梯级生态阻控技术等；③底泥污染治理共性技术3项，包括底泥生态疏浚技术、底泥原位覆盖和污染控释技术、底泥生境修复技术等；④水体污染治理共性技术5项，包括人工曝气复氧技术、生态浮床（浮岛）技术、城市河流污染生物制剂原位净化技术、封闭和半封闭河道控藻技术、城市河道外源优化调水技术等。
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本文编号：9696
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