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市政污水排放是城市水环境污染的重要来源。RAHMAN等[1]采用PMF受体模型解析了达卡市高尔山湖污染来源,发现在旱季42.94%的点源营养物质来自于市政污水。引起城市水资源紧张的主要因素是城市人口密度和用水强度等。ZHAO等[2]对京津冀城市群的水资源承载力的研究发现,有近50%的城市水资源承载力处于超负荷状态,其人口密度、城市公共用水强度和节水投资强度是影响城市水资源承载力的主要因素。造成城市水生态破坏的重要原因是城市对土地的开发利用。LUO等[3]对河南沙颖河流域内郑州、平顶山、许昌、周口等9个地市的研究发现,与河流水质相比,土地利用变化和城市化对水生态状况的影响更大。由此可见,城市建设会给水生态环境系统带来巨大威胁,而我国当前城市化水平处于历史高点,故城市在水环境、水资源和水生态方面面临着巨大压力,亟需采取有效的改善方案。
我国华北区域的水污染严重、水资源严重匮乏和水生态问题突出。相关各城市均采取了一系列措施来改善水生态环境质量,并取得了一定成效。潘留明等[4]介绍了天津市在外环河水环境改善中采用投菌、浮床、沉床和人工湿地工艺实现了水环境质量提升。侯晓帮等[5]介绍了在洛阳市瀍河水环境整治中采用控源截污、清淤疏浚、河道复氧、生态补水等水质保障措施。王勇等[6]介绍了青岛市在墨水河治理过程中通过采用截污、清淤、绿化和中水回用等工程措施,实现了水体COD和氨氮浓度的大幅削减。尽管上述案例对制定城市水生态环境质量提升有一定借鉴作用,但不难看出当前城市水生态环境治理对策在系统性方面仍存在欠缺,多数城市在水生态环境整治中仅着眼于城市单个河流或湖泊的水环境质量提升,对水资源和水生态方面的考虑不足。因此,在城市水生态环境治理中,应建立起从城市整个水体角度考虑的“水环境、水资源、水生态”三水统筹推进的系统治理思路。
针对上述问题,本研究将从“水环境、水资源、水生态”三方面对华北片区内79个城市建成区面临的水生态环境问题进行解析,并给出城市水生态环境质量提升分阶段目标、综合整治对策建议,为实现区域内城市水生态环境质量提升提供参考。
我国华北地区城市水生态环境现状分析及综合整治对策
Analysis of the current situation of urban water ecological environment and comprehensive improvement measures in North China
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摘要: 从水环境、水资源和水生态3个方面解析了我国华北片区城市水生态环境问题的内在因素。结果表明,区域城市生活污水排放量大,污水收集与处理设施仍存在短板;钢铁、制药、石化行业污染问题突出,特别是山东省和京津冀城市群;季节性降雨引起的城市面源污染不容忽视;城市水生态系统受损严重,水域面积大幅萎缩,河湖岸带破坏严重,富营养化进程加剧,生物多样性下降;城市水资源极度匮乏,水资源开发利用强度大,用水浪费严重,河流干涸断流问题突出。针对上述问题,提出了区域城市近期 (2021—2025年) 、中期 (2026—2030年) 和远期 (2031—2035年) 分阶段的城市水生态环境质量提升目标和综合整治对策建议。本研究结果可为同类北方城市解决水生态环境问题提供参考。Abstract: In this paper, the problems and the intrinsic factors residing in urban aquatic ecological environment in North China were analyzed from three aspects, i.e. the water quality, the water resources and the urban aquatic ecology. Results showed that the quantity of the domestic sewage discharged in urban area was huge, but there were still shortcomings in sewer networks and sewage treatment facilities. Pollution resulted by the discharges from the iron and steel, pharmaceutical and petrochemical industries were prominent, especially in the cities of Shandong Province and the Beijing-Tianjin-Hebei urban cluster. Urban non-source pollution caused by seasonal rainfall could not be ignored. Urban water ecosystems were severely damaged, the water area shrank significantly, the shoreland zones of urban rivers and lakes were severely damaged, the eutrophication of urban waters was enhanced, and the biodiversity declined. Problems with the urban water resources include the shortage of per capita water resources, over-exploited water resources, the waste of water resources in urban area, the insufficient flow rate in rivers, and the bad connectivity between waterbodies. In response to the above problems, termed objectives, solutions for the improvement and comprehensive remediation of urban aquatic ecological environment for cities North China was proposed in this paper. For the three terms, namely, the short-term (2021-2025), the medium-term (2026-2030) and the long-term (2031-2035), a roadmap for the improvement of urban aquatic ecological environment in the region was also formed.
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表 1 研究区域部分城市主要工业类型
Table 1. Major types of industries in selected cities in the study area
城市 主要工业 城市 主要工业 城市 主要工业 城市 主要工业 天津 石化、钢铁 济南 钢铁、化工、食品 泰安 制药 菏泽 制药、石化 石家庄 制药 青岛 石化、啤酒生产 日照 钢铁 郑州 电子信息、制药、钢铁 唐山 钢铁 淄博 石化 临沂 冶金、化工、制药 新乡 制药、煤化工 太原 冶金、化工 枣庄 制药、造纸 德州 化工、食品加工 焦作 食品加工 盐城 化工 东营 采矿、石化、医药 聊城 化工 西安 装备制造 淮南 煤炭、化工 烟台 化工 滨州 化工 榆林 煤炭、化工 表 2 研究区域2020年各城市生活、市政和工业用水指标统计情况
Table 2. Statistics of domestic, municipal and industrial water use indicators by city in the study area in 2020
城市名称 人均日生活用水量/(L·d−1) 第二阶梯人均用水量/(L·d−1) 公共供水管道漏损率 工业用水重复利用率 城市名称 人均日生活用水量/(L·d−1) 第二阶梯人均用水量/(L·d−1) 公共供水管道漏损率 工业用水重复利用率 北京 154.19 150.00 16.12% — 东营 179.53 150.00 5.91% 96.28% 天津 115.69 150.00 13.47% 97.75% 烟台 116.79 150.00 10.19% 79.73% 石家庄 122.22 150.00 13.85% 91.74% 潍坊 121.99 150.00 8.01% 92.47% 唐山 149.63 150.00 13.09% 97.76% 济宁 105.77 150.00 15.29% 90.28% 秦皇岛 136.91 150.00 16.30% 93.02% 泰安 85.59 150.00 12.02% — 邯郸 107.29 150.00 10.80% 18.34% 威海 121.76 150.00 11.26% 71.75% 邢台 167.25 150.00 15.10% — 日照 120.19 198.00 13.09% 92.00% 保定 125.45 150.00 12.77% 85.00% 临沂 118.88 198.00 8.39% — 张家口 97.54 150.00 17.44% 65.43% 德州 103.95 150.00 15.47% 45.45% 承德 135.34 150.00 17.25% 92.21% 聊城 84.03 150.00 8.11% — 沧州 169.48 150.00 12.15% 98.23% 滨州 167.43 150.00 9.89% 83.43% 廊坊 131.08 150.00 7.96% — 菏泽 143.60 150.00 14.60% 18.70% 衡水 117.40 150.00 12.73% 44.34% 郑州 128.95 150.00 13.46% 24.81% 太原 150.50 150.00 9.88% 95.52% 开封 161.27 150.00 16.18% 84.99% 大同 181.32 150.00 5.75% 84.00% 洛阳 126.87 150.00 12.66% 97.78% 阳泉 91.81 150.00 6.82% 83.91% 平顶山 146.27 150.00 11.75% 36.11% 长治 182.99 150.00 9.56% 44.00% 安阳 186.00 150.00 14.05% 98.88% 晋城 164.58 150.00 5.39% 85.93% 鹤壁 78.96 150.00 14.83% 98.43% 朔州 95.13 150.00 8.05% 95.67% 新乡 140.90 150.00 14.37% 97.14% 晋中 91.77 150.00 13.04% 95.12% 焦作 124.98 150.00 12.75% — 运城 147.33 150.00 8.53% — 濮阳 159.22 150.00 11.71% 97.87% 忻州 88.68 150.00 11.55% 38.24% 许昌 124.04 150.00 10.49% — 临汾 92.96 150.00 11.83% — 漯河 152.03 150.00 14.44% 89.10% 吕梁 103.97 150.00 10.52% 66.67% 三门峡 133.36 150.00 13.36% 90.17% 徐州 167.87 198.00 10.62% 94.80% 南阳 90.67 198.00 13.23% 97.54% 连云港 181.14 198.00 16.32% 95.75% 商丘 117.31 150.00 7.72% — 淮安 155.62 240.00 12.10% 90.44% 信阳 127.61 260.00 15.41% — 盐城 138.88 240.00 15.83% 1.18% 周口 153.65 150.00 16.15% 94.38% 宿迁 142.21 198.00 14.48% 84.25% 驻马店 170.38 198.00 15.25% 92.25% 蚌埠 271.73 198.00 16.50% 95.95% 西安 177.70 150.00 10.41% 1.16% 淮南 180.79 198.00 16.35% 87.36% 铜川 95.91 150.00 13.29% 68.92% 淮北 133.45 150.00 16.96% 81.07% 宝鸡 136.97 240.00 11.12% 81.95% 滁州 163.45 260.00 14.84% 92.05% 咸阳 176.22 150.00 6.69% — 阜阳 145.30 198.00 11.93% 94.79% 渭南 132.63 150.00 9.11% 42.96% 宿州 172.40 198.00 15.67% — 延安 97.07 150.00 13.97% 84.47% 亳州 202.59 198.00 15.30% 87.00% 汉中 141.01 260.00 15.69% 90.87% 济南 126.00 150.00 14.22% 96.33% 榆林 100.74 198.00 15.62% — 青岛 142.91 150.00 12.43% 92.54% 安康 125.56 260.00 14.97% — 淄博 110.83 150.00 11.94% 93.23% 商洛 132.76 240.00 12.41% — 枣庄 100.64 150.00 16.99% 86.92% -
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