張辰：盡快補齊管網短板，用系統思維解決水環境問題

在2018(第十屆)水業熱點論壇上，上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司黨委書記、副董事長、總工程師/全國工程勘察設計大師張辰坦稱，在治水問題要盡快補齊短板，并結合公司參與的項目案例，詳細闡述要用系統思維解決水環境問題。

“與發達國家相比，我國當前排水管網的運行管理水平仍顯落后，排水管道疏通方式落后;排水管道結構性和功能性病害嚴重;排水管道破損、錯位導致管道滲漏嚴重。”8月22日，在2018(第十屆)水業熱點論壇上，上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司黨委書記、副董事長、總工程師/全國工程勘察設計大師張辰坦稱，在治水問題要盡快補齊短板，并結合公司參與的項目案例，詳細闡述要用系統思維解決水環境問題。

上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司黨委書記、副董事長、總工程師/全國工程勘察設計大師張辰

以下為張辰現場發言內容(根據現場速記整理，未經本人審閱)

開篇先講述生態文明建設時代背景。2018年5月18日全國生態環境保護大會在北京召開，習總書記在會上一系列的講話，對生態文明建設有著很好的指導意義。在治水問題上有不少問題要解決，其中有一個就是要加快補齊污水收集和處理設施的短板…………，盡快實現污水管網的全覆蓋、全收集、全處理。

張辰表示，從去年開始就談系統化思維，很高興今年2月9號，人民日報發表了題為《生態文明建設需要系統思維》，和我們提倡的主旨很契合。生態文明建設需有系統思維，水生態文明屬于生態文明的一部分，解決水的問題也需堅持系統思維。

國內外排水管網安全運行現狀對比

盡管水環境治理上升到國家高度，也需要系統思維解決水污染問題，但令人遺憾的是，管網建設作為水環境治理必不可少的一環，近年來除了我國管網建設規模在快速增長之外，排水管網安全運行和重視程度差強人意，亟需提高。

張辰坦稱，與發達國家相比，我國當前排水管網的運行管理水平仍顯落后，排水管道疏通方式落后;排水管道結構性和功能性病害嚴重;排水管道破損、錯位導致管道滲漏嚴重，以上海市某區2011年排水管道為例，中度淤積以上的管道占總管道長度的18.45%，平均每1km就有1處破裂、滲漏等結構性病害。

近年來，近半數城市發生內澇的主要原因是排水系統覆蓋不全、標準偏低，新建管網跟不上城市發展速度，老舊管網得不到及時更新，部分設施運行不正常等。排水管網的建設和完善滯后于城市發展，城市中仍然有較多的排水空白區。

在設計手段、標準規范、檢測技術方面，張辰認為國外排水管網安全運行技術研究均走在前列，值得國內水業同行借鑒：

(1)設計手段先進：歐盟的排水設計規范要求當排水系統面積大于2km2或管道內流行時間大 于15min時，應采用非恒定流模擬進行城市管網水力計算。

(2)標準規范全面：經過多年的研究和實踐，發達國家已形成較為全面的城鎮排水管網技術標準體系，用于指導城鎮排水管網的規劃建設和運行維護。以日本為例，發布了《下水道管路設施維持管理手冊》覆蓋了排水管道的設計計算、疏通方式、檢查手段、修復技術和管道污泥處理等各個方面。

(3)檢測技術創新：國外已從傳統的潛水員管道檢查向視頻檢測、聲納檢測、透地雷達等方向發展，實現管道檢測的數字化、三維化和全景化。

(4)管理機制完善：發達國家排水管網管理以內澇防治和污染控制為目標，強調全過程控制管理，并啟用了預警應急管理機制。如美國低影響開發(LID)、英國可持續城市排水系統(SUDS)等。

基于我國排水管網存在的問題，張辰指出提高城鎮排水管網科學規劃、建設、管理水平和保障安全運行是當務之急，是解決城市黑臭水體、內澇防治的根本之道。他認為未來我國排水管網安全運行技術發展方向，應朝如下方面努力：

(1)樹立海綿城市規劃建設理念

(2)提高排水防澇設計建設標準

(3)推行科學合理運行管理模式

(4)加快研發管網運行技術裝備

(5)建立管網信息平臺管理制度

(6)規范城市管網專項資金管理

談完管網技術后，話鋒一轉，張辰指出我國污泥處置技術現狀不容樂觀，第一：處理處置技術單一，污泥大多僅經過簡單濃縮和脫水處理就進行填埋;第二：技術路線不完善，以污泥最終安全處置為導向的科學處理技術路線體系尚未形成;第三：資源化利用率低：生物質能未有效資源化利用。

對此，他建議，亟待構建以最終安全處置和資源化利用為導向的技術路線體系，提升污泥治理頂層設計水平，重點流域應率先突破污泥處理處置技術路線，對于引領全國污泥科學治理具有重要意義和推動作用。

如何樹立水環境的系統思維?系統思維的“六部曲”

會上，張辰大篇幅講述何為系統思維，以及如何用系統思維進行流域系統整治。他認為，系統思維范圍很廣，主要包括系統調查、系統規劃、系統研究、系統設計、系統評估和系統運維管理六大方面，簡而言之就是先著眼系統調查，建立系統的規劃，開展系統的研究，通過系統設計、系統評估和系統運維管理，使得我國排水系統恢復到原有的系統思維。

第一、系統調查：應需要建立水循環的信息系統，包括降水，污染源、管網(包括重要接入點的管網運行狀態)泵站、河道、污水廠等水生態系統要素的信息數據庫，數據庫既是前期調查的成果，也是后期運行管理數字化平臺的基礎。比如上海合流污水治理一期、二期和三期，均有一個信息數據平臺，三個平臺如何合并建立統一的共享平臺，并考慮數據性公開，比如短時期/長時期降水量等數據的公示，都值得我們思考。

第二、系統規劃：系統的梳理現有規劃，做好與各規劃的銜接、反饋研究。這看似容易，實則很難，水環境整治本身就是一個系統，但是各個部門各自執政，出臺不同版本的系統規劃，比如《城市總體規劃》、《海綿城市建設規劃》、《內澇防治規劃》、《雨水系統規劃》、《污水系統規劃》等等。

第三、系統研究：不僅僅是針對某一點，比如調蓄池的規范，有源頭、中途、末端，這個調蓄從污染控制而言，到底是在源頭還是中途還是末端，各有各的要素，需要分清層次來做這方面的工作。

再舉個例子，河道的清淤是黑臭水體的重要因素，追溯到20年前，從上海蘇州河治理工程一期、二期、三期，清淤采取什么樣的措施，以及清淤后的污泥怎么處理也是系統研究的內容。這個中間包括清淤的方式，一次、兩次還是長效的清淤，還有是否按照規劃標高清淤，或者采用生態的清淤方式，需要對河道底泥物理、化學、生物及泥水界面交換過程釋放影響機制進行系統的研究。

第四、系統設計：水環境整治系統設計，應以水環境質量為目標，以現狀問題為導向，以污染總量控制為依據，采取“源頭、過程和末端相結合、綠色和灰色相結合、工程與非工程相結合”的工作思路，要考慮多種技術手段、多部門協作、多專業統籌。

在系統設計時，還要注重源頭和過程相結合，制度設計和技術手段結合，牢記樹立十六字方針——源頭治理、過程控制、制度設計和技術手段。比如源頭治理在服務范圍內有“城中村”，要考慮環村圍截，新建小區分流和排道整治等問題。舉個例子，福州項目在許多分流制的地區有很多的排道，導致溝水、洗滌水都進入了雨水管道，若這些排道不整治，將無法治理黑臭水體，更無法達到小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭目的。

第五、系統評估：黑臭水體治理是長期的過程，通過評估做一些定量的決策，從源頭的系統調查開始，系統的規劃、系統的研究、還有系統的評估來轉變思維，用系統思維針對黑臭水體的治理。

可以采用一些先進評估手段，評估水環境容量是多少、污染物負荷是多少、截流系統的規模與溢流頻次的關系、活水策略下的泵閘調度規則以及近、遠期目標的可達性等內容。

第六、系統管理運維：通過感知層、網絡層、運用層等多層級的構架和管理，借助智慧排水平臺，對設施狀況、運行維護、智能控制等方面能及時、準確和高效管理。

項目案例分享

會上，張辰以公司參與的福州水系項目、石洞口污水廠、青島麥島污水廠、臨港海綿城市智慧管控平臺(一期)案例，簡單介紹系統思維在項目案例的運用情況。

(1)福州水系項目

據了解，2017年福州市全面開展了102條(分7個水系治理包)內河(其中包7還未開工)的治理運營工作，其中治理91條、運營7條。

張辰介紹，福州整個把城區分成7個包，這就是用系統的規劃來考慮的。我們承擔的第5個包—倉山龍津陽岐水系綜合治理PPP項目，一共是13條河流總長31公里，13條河流中間黑臭有11條，環保部聯手重點掛牌督辦的黑臭水體有5條(龍津河、陽歧河、躍進河、白湖亭河、龍津一支河)。

福州水系7個包項目

倉山龍津陽岐水系綜合治理PPP項目，13條河流

首先進行系統調查，根據現場踏勘情況，選取了29個河道斷面，進行水質檢測，不同斷面水質略有差別，除港頭河、馬洲河外，其余11條河道均黑臭。

張辰闡述：系統調查應以問題為導向，要摸清有多少污水直排口、雨污混接、底泥淤積、城中村排水、違章建筑、垃圾淤塞等情況。經過踏勘，我們發現福州項目13條河道共1400個排口，旱季入河污水總量3.24萬m3/d，這些都是未經任何處理的原生污水直接排掉，后期系統設計要考慮把3.24萬噸的原生污水截留。

此外，現場調查還發現福州13條河道沿河違章建筑達52萬㎡，總垃圾量13萬m3，水系阻塞段3.43km、底淤泥總量約61萬m3，還有8條連接主要城中村排污溝。

摸清福州項目現狀后，其次我們開始系統研究，通過理論計算，計算點源、面源、內源的污染物總量，確定各技術手段對污染負荷的消減比例，為系統方案的設計打下基礎。

“基于系統調查、系統研究的基礎，以問題為導向，福州水系項目制定出科學、詳細且具有針對性的系統設計方案，通過控源截污、內源治理、生態修復、活水保質等多種技術手段(如下圖)，讓它變一條成水質達標的河流。”張辰表示。

所以說，黑臭水體治理要將雷厲風行和久久為功結合起來。先雷厲風行解決老百姓最關心的問題，將河流治理的不黑不臭，提高老百姓感知，但離功能達標、變成一條可親近的河、生態的河流距離尚遠，要下苦功夫。張辰指出，立竿見影、雷厲風行、久久為功的事情一定要做，讓人們有感知。

系統設計第一步：控源截污

系統設計第二步：內源治理

系統設計第三步：生態修復

系統設計第四步：活水保質

(2)石洞口污水廠案例

接著，張辰繼續介紹石洞口污水處理廠改造案例。2008年3月，服役近40 年的老西干線全面改造工程啟動，把原接入老西干線污水支線全部接入新線，其中40 萬m3/d污水進入石洞口污水處理廠，因此新建西干線輸送能力就要考慮20%的初期雨水及近期部分混接雨水問題。

“在末端石洞口改造的同時，我們采用UNITANK工藝，粗格柵+細格柵+旋流沉砂池+綜合池+生物反應池+高效沉淀池+反硝化深床濾池的全流程工藝配置，興建一個調蓄池并將污水出水標準提高，當時引起同行的不滿。”張辰表示，現在看來，當時所做的提標改造工程和調蓄池作用明顯，自運行以來，通過對5號泵站運行資料的比對(2017年1月~4月與2018年1月~4月)，實現了旱流期間不放江，雨季放江量較去年降幅達80%~90%，也滿足國家一級A標準。

另外，實現污水和污泥同步協同處置也是石洞口污水處理廠一大亮點。石洞口污水廠廠區用水較為緊張，處理后的尾水過濾后用于污泥干化焚燒處理系統，對實現資源的綜合利用、節約運行成本以及踐行科學發展觀具有重要意義，且污泥干化焚燒處理系統(新建線)用水量中，再生水用量占比約87%。

(3)青島麥島污水廠案例

“青島麥島污水廠案例有它自身的特點，污泥有機質含量比較高，它的整個厭氧硝化沼氣發電，負擔全廠約70%電耗。我們進一步把污泥當中的磷等資源再回收，氨氮、總氮去除率約為80%~90%，減少主線氮負荷約15%，將污水處理廠變成城市的能源廠和資源廠。”張辰自豪地表示，若我們能夠將一座污水處理廠變成城市的資源廠和能源廠，成為城市生命線不可或缺的一部分，那么污水處理廠的意義和價值將被放大。

最后，張辰列舉臨港海綿城市智慧管控平臺(一期)，該項目案例如何在現有的情況下，利用互聯網+、AI人工智能技術等，通過一些智慧的管控平臺，使得我們的排水工程、系統工程更上一個臺階。

至此，張辰大師一場富有技術含量、發人深省的演講完畢，而他為水環境工程勘測設計領域所做的貢獻還在繼續!

編輯： 趙凡