北京市通州區自古以水聞名，享有“九河末梢”之稱。2016年，這里被賦予了新的歷史使命—北京城市副中心，成為了北京市的重要一翼。 “十三五”期間，通州區依托北京城市副中心的發展，對河道治理、污染源管控、水景觀提升等生態環境建設方面提出了更高的科技需求。

國家“十三五”水專項設立了“北京城市副中心高品質水生態建設綜合示范”項目，參加單位包括清華大學、北控水務（中國）投資有限公司、北京市水科學技術研究院、國投信開水環境投資有限公司等18家大專院校和企事業單位。項目組以北運河通州區副中心段城市面源污染控制、副中心水系連通、水環境顯著改善并持續提升為目標，建立和形成了一套健康、持續、水城共融的北京城市副中心河道水環境動態提升技術體系和河道綜合治理模式，為北京城市副中心以及我國北方地區高品質水生態建設提供技術支撐和工程示范。

城市核心區河道水城共融模式，讓文化旅游核心區再現自然光彩

創新河道外源污染旁路濕地處理技術，實現污染負荷削減與活水雙重效果。2017年之前，蕭太后河老河道為北京市53條黑臭河道之一。同時由于環球影城的建設，蕭太后河老河道在九周路處成為斷頭河，水體流動性差，水環境、水生態受到威脅。

針對以上問題，在解決沿河截污的基礎上，課題組創新研發河道外源污染旁路濕地處理技術，結合水量調度技術，形成活水、凈水的內在循環凈化體系。南大溝來水經泵站提升后調至河道上游濕地。結合課題水生態原位修復技術研究成果，填料選擇碎石、火山巖陶粒、麥飯石、卵石，水生植物選擇千屈菜、蘆葦、黃菖蒲、香蒲、水蔥及鳶尾花等。濕地建成后，老河道上游段整體水質得到大幅改善：不僅成功消除黑臭，且部分水質指標達到地表水Ⅳ類標準。

研發水生態原位修復技術，蕭太后河再現盎然生機。在完成黑臭河道治理后，水生態修復成為新時期北京城市副中心河道建設的重點。課題組研發了集河道生境恢復與構建技術、邊坡濕地生態修復技術、水生植物投配技術與沉水植物組合技術為一體的水生態原位修復技術。通過“增綠促流、增柔減剛”等措施，來恢復河流功能多樣性。

其中邊坡濕地中水生植物優先選擇水蔥、香蒲、千屈菜的組合，沉水植物在高水位處優先選擇篦齒眼子菜和馬來眼子菜的組合，在淺水位處優先選擇金魚藻和黑藻的組合。河道內保留或營建灘潭系統，塑造多樣性的生物棲息地。經過技術示范建設，蕭太后河已形成“自然修復、有機調節、健康成長”的河流生態系統，據監測河道內已穩定生活有棒黃花、鯉魚、青鳉、餐條等十余種魚類，吸引白腰草鷸、小鷿鷉水鷚、白鹡鸰、綠頭鴨、黑水雞等多種水鳥前來棲息。蕭太后河最終實現了生機煥發，由“榜上有名”的黑臭河道搖身一變，成為生機盎然的生態廊道。

建設攔—滲—蓄—凈濱水海綿系統，實現蕭太后河水城共融。蕭太后河的治理和建設，不僅承擔水環境改善的功能，還承擔了構建城市水綠空間格局、彰顯通州區歷史文脈與京華特色的歷史任務。針對以上定位和需求，課題組研發面源污染削減技術、濱水景觀構建技術，以實現蕭太后河水城共融。面源污染削減技術上，采用了植草溝、濱水緩沖帶、透水鋪裝等海綿城市措施，形成攔—滲—蓄—凈的面源污染削減系統。濱水景觀構建技術上，充分統籌了濱水景觀與兩岸公共空間、城市功能、交通組織，在濱岸帶約4萬平方米范圍內構建城市交通、綠化、水系相結合的“路網+綠網+水網”景觀系統。通過河道邊坡與綠地結合，形成緩坡微地形景觀；通過工程措施與人文休閑結合，打造生態優美的休閑景觀空間。河道及濱水岸帶設置了淺灘、濕地、親水平臺等，打造公共濱水景觀綠帶，為城市居民提供休憩放松的場所。

探索城市雨水徑流污染控制及管理路徑，打造海綿城市試點精品工程

為研發和突破北京城市副中心海綿城市建設的關鍵技術，“北京市海綿城市建設關鍵技術與管理機制研究和示范”課題以城市排水分區為管控單元，按照初雨分流—強化入滲—減量提質—節點控制—精準監測—科學評估—綜合管控的總體思路，研發了多項關鍵技術，并在通州區海綿城市示范區15平方公里范圍內開展示范應用。

集成多層級雨水徑流污染控制技術，推動通州區構建海綿城市。在源頭滲滯回用方面，課題組研發了雨養型綠色屋頂模塊、結構透水鋪裝、倒置生物滯留等技術，分別解決了綠色屋頂養護成本高、透水鋪裝強度不足、生物滯留設施填料清理不便等問題。在管網削峰截污方面，研發了截污掛籃、多功能雨水口、高鏤空滲透管等技術，其中截污掛籃在行政辦公區內7條道路推廣累計1200余個，大大降低了進入管網的雨水徑流污染。在末端調蓄凈化方面，研發了調蓄池智能進水調控、輻射井強化入滲和延時調節塘等技術，提高了入河徑流污染減控效果。

課題組落實排水單元管控的理念，通過灰—綠設施多目標空間優化技術，優先利用綠色設施并輔以灰色設施，集成了城市排水分區雨水徑流污染減控優選技術模式，支撐排水分區水量水質達標排放，適度恢復受納水體的水環境容量與生態基流，并加強地下水資源涵養效果。相關技術在北京城市副中心海綿城示范區應用后，實現了多年平均年降雨徑流總量控制率80%，徑流污染物總量（以SS計）去除率70%的示范建設目標。

研發雨水徑流污染過程精細化監測—評價—管控技術，實現城市面源污染控制目標。課題組研發適用于排水管網復雜條件的測流井構建技術，并發布了地方標準《城市雨水管渠流量監測基本要求》（DB11/T 1720-2020）。完成了北京城市副中心海綿城市示范區精細化監測站網布設，包括主要監測點位20余個，覆蓋典型海綿設施、海綿小區、排水分區和海綿城市綜合片區共4個不同尺度的海綿城市建設對象。通過兩年來的系統監測，初步掌握了海綿城市建設前后的區域水文通量變化特征，在關注徑流及污染物外排過程的同時，綜合識別了海綿城市建設對地下水和蒸散發的影響，為科學開展海綿城市建設提供了翔實的數據基礎。

針對海綿城市建設及管控對象空間尺度不一的特點，研發了典型海綿設施、海綿小區和排水分區共3個尺度的海綿城市建設效果評估指標體系，包括監測指標、測取方法、評估指標和評估方法等內容，并發布北京市地方標準《海綿城市建設效果監測與評估規范》（DB11/T 1673-2019），規范了北京市海綿城市建設評估流程。基于上述方法，評估了北京全市的海綿城市建設現狀，明確了下一階段北京市海綿城市建設的重點區域和重點工程，并參與了北京市6個區級海綿城市專項規劃和實施方案的編制。

在科學開展監測評價的基礎上，課題組結合北京市現行的水影響評價制度，加強規劃、設計、驗收三大環節的管控力度，在北京市所有新建和改擴建項目中全面落實基于海綿城市建設的面源污染管控要求。近3年累計推廣海綿建設項目3238處，新增下凹式綠地548萬平方米，透水鋪裝947萬平方米，調蓄池容積46.77萬立方米。同時編制了海綿城市建設運營模式、管理技術指南、運營養護制度、績效考核與獎懲制度等一系列非工程技術文件，完善海綿城市綜合管控機制，全面指導通州區海綿城市建設。

創建生態型市政基礎設施，推動再生水廠綠色轉型升級

水生態綜合體創新模式，變再生水廠為城市生態“正資產”。碧水再生水廠作為通州區最大的再生水廠，承擔了通州區近80%的污水處理任務。為了改善通州區水環境質量，課題組首次提出“以地下再生水廠為核心的水資源、能源和土地資源全面高效利用的生態綜合體”創新模式。該模式從根本上改變了傳統地上再生水廠的規劃思路和建設模式，將污水處理與資源利用、生態景觀、休閑娛樂、科普教育、科技研發等公共服務有機融合，地上地下統籌規劃，極大節省了土地資源，改善了周邊環境質量，徹底解決了再生水廠“鄰避效應”這一難題。

截至 2020年底，該模式已服務于全國30余座地下再生水廠，總規模超過300 萬立方米 /天。除了通州碧水再生水廠外，典型應用案例包括上海嘉定南翔地下再生水廠、成都天府新區下沉式再生水廠、大理環洱海高原湖泊治理（涉及下沉廠6座）、貴陽南明河流域治理（涉及下沉廠10余座）等。

打造水技術創新社會化服務平臺，支撐行業持續創新。為了打通產學研轉化鏈條，課題組依托通州碧水再生水廠建設了水技術創新社會化服務平臺。清華大學、北京工業大學、中科院生態中心等國內頂尖高校科研院所已在平臺開展國際領先的前瞻性污水處理技術研究10余項，目前有3項技術已通過中試和生產性試驗驗證，實現了產業化轉化，有效支撐了水處理行業的持續創新和北京副中心科技創能力建設。

研發高效節地工藝，填補行業標準空白。針對地下再生水廠對節地型工藝的需求，課題組從提升生化池生物量和富集特殊功能菌的角度出發，開發了開放結構、高比表面積、微生物易附著的新型輕質填料，其比表面積大于700 平方米/立方米，較常規懸浮填料提高30%以上。基于新型填料和高填充比固定床開發了高效生物膜HBR技術，解決了傳統固定床生物膜技術易堵塞、易板結、能耗高等問題，HRT 進一步降低至5h～8h，省去二沉池，大幅節省占地，滿足了土地緊缺的應用場景。該技術已被評為重點環境保護實用技術，并獲得了北京市新技術新產品證書，“高效節地型HBR生物膜污水處理技術”通過中國環保產業協會技術鑒定，達到國內領先水平。

課題組基于全國各地地下再生水廠工程實踐經驗，系統總結工藝選擇、地下結構、通風除臭、采光照明、電氣自控、消防、職業健康等工程技術要點，編制發布了首部地下再生水廠標準——《地下式城鎮污水處理廠工程技術指南》，填補了我國在地下廠領域的標準空白，對地下再生水廠的規范發展起到積極的引導作用。

走生態治水之道，助力行政辦公區高品質水環境建設

鏡河位于北京城市副中心行政辦公區，建成河長2.4公里，水深兩米，蓄水量約25萬立方米。補水水源為通州區河東再生水廠高品質再生水和北運河傍河土壤滲濾凈化水，補水量每天1.3萬立方米。鏡河作為相對封閉的新生河道，由于交換水量少，基本呈現緩流狀態，極易受到外界干擾而產生水環境問題，如水體透明度低、局部區域水華等。

針對通州區再生水補水河道生物多樣性低、生態結構不完整、水域面積大、換水周期長、水生態極端敏感等問題，課題組研發了基于草型營養型的緩流區域淺水“水下森林”構建技術。該技術兼顧河道水質保障、水生態系統修復和親水景觀的營造，提出定植系列沉水植物，配置濾食性、草食性水生動物，優化群落結構等策略，促進水體由藻型濁水態向草型清水態的轉變，縮短水生態系統向自然穩態演變的周期。該技術成功突破了北京地區再生水補水河道長效穩定維護的瓶頸問題，并探索了基于水生態目標實現的區域高品質水環境構建路徑，有效填補了北京地區高品質水環境生態維系的空白。

課題組在鏡河河道兩岸淺灘至深水區的河坡上，開展了面積約5萬平方米的“水下森林”構建技術示范，集成播種法、扦插法和模塊法等多種方式，種植沉水植物，為魚類等水生動物提供了巢穴場、索餌場、產卵場等適宜的棲息環境。鏡河沉水植物增加了7種，魚類增加了9種，鳥類增加了14種，生物多樣性顯著提升，水生態系統日趨成熟穩定，河道的自然生態環境也逐步恢復。同時，課題組從時間維度和空間維度實施生物調控技術，通過植物控藻、魚類控草措施，保障“水下森林”系統的穩定，維持水質提升功能，并逐步形成由“水生植物—魚類—水禽”構成的較完善的生物群落，極大改善了水景觀風光。監測結果顯示，自2019年5月以來，鏡河主要水質指標長期優于地表水Ⅳ類，水質維系效果顯著。目前鏡河已逐漸形成了水清岸綠、魚翔淺底、水鳥翩飛的高品質水環境生態。研究成果為通州區的生態文明建設提供了技術支撐，更為其他同類型河道的生態治理提供了有力技術借鑒，相關成果已在通州區北關濕地等水域推廣應用。

灰綠結合的面源組合控制，成為改善水生態與水環境質量的新策略

集成城鎮面源污染控制技術，快速有效削減面源污染負荷。針對通州區內城鄉不同類型的面源污染問題，項目基于海綿城市相關研究成果，深入探討了不同特征形式的面源控制技術。通過開發新型的濱河帶面源污染控制技術組合與城市面源污染控制技術組合，系統化地總結了面源污染控制相關技術成果，優化了技術組合和參數設計，總結并形成了不同類別面源污染控制技術體系。本項目在通州區內建設植草溝、下凹綠地、雨水截流滲濾、息壤等20處面源污染控制設施和10座初期雨水收集處理系統，覆蓋芙蓉北路、堡龍路等10條主干道。該技術體系對汛期的洪水進行了應急調蓄，降低了淹沒損失，減輕了下游河道及排澇泵站的排水壓力，并通過生態措施削減初期降雨徑流污染負荷，有效改善了水質，形成了良好的水景觀。

以上設施建成后，區域內雨水徑流污染負荷削減了60%以上，區域內的雨水高峰水量削減了30%以上，有效削弱了面源污染對生態環境的影響。在示范區范圍內，目前監測到的多場降雨均未在地表形成明顯徑流。

研發城市排水系統智能運行管理技術，實現排水系統和再生水廠的聯動運行調控。針對排水系統缺乏運行調控能力、運行效能低等問題，開展了排水管網的優化調度與智能調控研究。通過研發基于水量水質多指標設備的污水管網入流入滲、溢流動態評估和區域綜合診斷技術，建立了排水管網智能評估管理系統和水質水量在線監測系統。通過上述系統實現對污水管網點狀缺陷的檢測和原位修復以及在降雨過程中入流入滲的動態診斷識別，提高了管網的維護養護效率和能力水平，保障排水管網安全運行。

通過污水管網、調蓄方涵的調蓄調度控制和再生水廠的動態控制技術研發，開發了基于動態水量水質變化過程的再生水廠調控系統，實現了基于進水水量、沖擊負荷等強干擾的前饋調節，提升了排水系統和再生水廠的穩定運行能力，減少降雨過程溢流污染，提高了排水系統降雨條件下的調蓄和負荷削減能力。

結合以上排水管網和再生水廠等方面的技術，建立了涵蓋排水管網與再生水廠的廠網聯合調控平臺。該平臺具備監測控制、預警預報、信息處理、協同調度功能，平臺覆蓋了通州區主要大型再生水廠及其上游管網系統，實現了排水系統和再生水廠的遠程集約化管理。通過廠網聯動調控技術實施，可有效提升初期雨水過程30%～50%的有效處理能力，減少區域溢流污染發生，提升了對COD、NH4+-N、TP、SS的去除能力。

開發洪澇風險與水質預警技術與平臺，全局統籌防范和應對風險。針對通州區區域防洪排澇預警預測能力不足、水系水質較差、監控預警能力薄弱等問題，本項目構建了城市流域尺度上具有較高的準確性、時效性和可操作性的綜合洪澇模型，實現區域洪澇風險的綜合評價，建立了通州區的洪澇發生風險敏感地圖，開發了相應的風險預警和應急調控管理信息系統。同時，通過建立城市區域水系水量和水質評估模型，利用固定多站點和移動在線監測系統，獲取了高密度水系水質在線監測信息，建立了通州區的水系水質風險敏感地圖，并提出了相應的風險預警和應急調控策略。

項目構建了覆蓋通州區的綜合洪澇風險預警平臺和水系水質預警平臺，覆蓋總面積100平方公里以上。該平臺能夠實現對范圍內洪澇風險、積水過程和主要污染物的預測和預警，平臺預測精度達到了75%。最終基于該模型對10年、20年、50年、100年一遇的降雨進行洪澇預警，結合水系水質預警平臺，明確了通州區區域水系水量與水質的薄弱環節與重點區域。在這套系統的幫助下，通州區便能夠針對不同強度的降雨和污染，提前做好應對措施，預防洪澇災害的發生，從源頭上保障人們生命和財產安全。

悠久的漕運文化孕育了通州區的千年底蘊，發達的水系奠定了通州區的城市肌理，先進的治水技術和管理理念為再現通州區的運河文化、打造水清岸綠的國際生態宜居之城提供了有力支撐。水專項副中心項目團隊不忘初心，砥礪前行，在“十三五”收官之年繼續為通州區水務發展與水系建設“十四五”獻計獻策，支撐通州區水環境、水生態、水文化有機融合。

“北京城市副中心高品質水生態建設綜合示范”項目組 供稿