长江三角洲（简称长三角）地域平坦、地势低洼，水系发达、河网密布，是中国河网密度最高的地区，河网水流往复、流动性差，容易发生风、暴、潮、洪等灾害。长三角地区人口稠密，城镇化率高，社会与经济高速发展，是中国经济最发达的地区。然而，随着工业化与城镇化的发展，长三角地区水环境远远超出了其承载能力，使得水环境问题日益突出，城市河道被挤占，河网分割，水系畅通性差；城市河道淤积严重，水功能区达标率低；且城市污水处理程度低，引起河道水体感官较差等问题。
水环境恶化问题正受到越来越多的关注。国家对长三角地区水功能区达标提出明确要求。国务院发布的《水污染防治行动计划》，要求到2020年，长江流域水质至少70%达到或优于Ⅲ类，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内。国务院还发布实行最严格水资源管理制度，要求到2020年，重要江河湖泊水功能区水质达标率提高到80%以上；水利部也要求加快推进水生态文明建设。与此同时，长三角地区各城市（上海、苏州、常熟等）也提出城市水生态文明建设行动计划，其中，G20峰会于2016年在杭州市召开，为保障峰会期间水环境品质，需要对杭州G20峰会核心区水环境进行应急保障。 因此，急需改善平原河网区城市水环境，在确保防洪安全的前提下，优化调度水资源、改善河湖水生态环境，为长三角地区社会与经济的发展提供保障。 一、主要创新成果 1、研究了一系列城市水环境改善的基础理论和方法。包括水环境承载能力提升效果评价方法（水环境承载能力提升效果指标分析、构建效果评价指标体系、城市河网畅流活水效果评价指标体系），水动力-水质响应关系，河网透明度预测方法，调水、河湖连通对藻类影响，水系格局与水量分配响应关系等 2、形成城市河网畅流活水水质提升成套技术。以精细化水文水质测绘资料和实时监测数据为基础，以感官指标和水动力指标为控制目标，兼顾区域防洪排涝与水质提升，因地制宜，精细调控流速、水位、水量，改善河网流动性和水质，实现水资源的高效利用和良性循环。包括城市河网水文-水动力-水质精细化模拟技术、水源时空配置技术、水系格局优化技术、最佳水量-水位精细调配技术、活动溢流堰工程调控技术、水源水质原位净化技术，以及闸泵堰工程群水动力-水质联控联调技术等。 3、研发了一系列水环境提升装备。包括开发了以分散式污水截留与处理技术为核心的RD-DMBR系列一体化深度水处理设备，成功应用于杭州G20峰会核心区，排放标准为一级A类；发明了河湖连通水域清水与污水软隔离设施，通过消浪拦污网将清水与污水隔离（消浪拦污网专利技术），成功应用于苏州澹台湖宝带桥景区和杭州G20峰会核心区；开发了临时快速移动式水位调控配水装置，成功应用于常熟市古城区；开发了断头浜连通治理新技术，通过原位隔离连通技术、原位隔离与泵闸组合连通技术、分级控制循环连通技术、改造浅隧技术，有效的解决了断头浜问题。 二、学术产出和第三方评价 苏州古城区河道“自流活水”工程实施后，基本实现大小包围常年连通；进入城区水量大增；古城区河网流动性增强；城区排涝调蓄能力得到显著提升；苏州环保局自工程实施后连续进行水质检测，主要水质指标（COD、氨氮、总磷）改善至Ⅳ类-III类，水环境改善明显。苏州自流活水工程被评价为2013年“苏州十大民心工程”。 我院在工期短、任务重的情况下，顺利完成杭州G20峰会阶段性重大水质保障任务，取得一系列丰硕成果并超额完成工程预定目标。经浙江省河海测绘院进行第三方CMA水质检测，区域内每条河流均布置有测点，主要水质指标总磷、氨氮、高锰酸盐指数指标均达到水质Ⅱ类标准，透明度达到1m以上。人民日报、中央电视台、新华社、中央人民广播电台等中央及省市主流媒体30余家，对该项目开展了实地采访。水利部陆桂华副部长，浙江省黄旭明副省长等领导分别带队视察工程运行效果并给予了充分肯定。在我院圆满完成G20峰会水质保障任务后，水利部网站、珠江水利网及各地水务局等网站，纷纷发表喜报。 2015年常熟市古城区畅流活水工程实施后，通过我院研究的畅流活水方案，设置两条溢流堰，清水自流入古城，流量、流速大幅提升，水质显著改善；规划的城区防洪大包围枢纽工程既可以用于防洪，又可以用于活水。上海淀北片水功能区水质改善深化研究充分利用潮动力，通过“上蓄下排”，增加了水环境容量，方案中河道流速显著提升，水动力显著改善，水功能区有望达标。 三、应用推广和综合效益 平原河网城市畅流活水工程实施后，各项工程技术指标与设计预期一致，充分验证了畅流活水研究成果的可靠性。研究成果证明了平原城市河网畅流活水水环境整治综合技术是成功的。水质-水动力畅流活水联控联调技术以模型为核心，科学的安排水位差、流量比，有效的改善了河道水环境。与其他水环境治理方法相比，在技术先进性、安全可靠性、经济合理性等方面具有较大优势，具有广阔推广的应用前景。 1、环境效益：平原河网城市畅流活水提升了河网水动力，提高了环境承载力，改善了河道水环境。 2、社会经济效益：保障区域防洪安全，促进城区河道水流有序流动，消除城中黑臭水体，美化城市景观；通过畅流活水，实现水资源优化调度，改善河湖水生态环境，提高水资源利用率和保障率；通过溢流堰、闸门等水利设施变动水位差来形成活水自流，减少耗费电力和机械寿命的泵抽方案，将大大降低资金投入和运行成本。 3、生态效益：提高城市河网水体流动性；改善人居环境，提升水生态文明；提高枯水季节供水保证率，有效缓解生态缺水问题；提升城市河网、湖泊等重要水体的水生态承载能力，为水生态环境安全保障提供支撑，生态效益显著。 |