1、中 國 水 利 水 電 科 學 研 究 院流域水循環模擬與調控國家重點實驗室2016年7月1日 福建寧德 生態生態海綿流域建設海綿流域建設是以流域水循環多是以流域水循環多過程為主線，充分過程為主線，充分發揮流域對水循環的天然調節發揮流域對水循環的天然調節作用；規范作用；規范人類水土資源開發人類水土資源開發活動，減少對自然水循環的擾動；活動，減少對自然水循環的擾動；系統系統布局布局地表地表灰色基礎設灰色基礎設施施（水庫、堤防、渠系、泵站、水井等）與（水庫、堤防、渠系、泵站、水井等）與綠色基礎設施綠色基礎設施（林草地、濕地等林草地、濕地等），），建設建設土壤水庫和地下水水庫土壤水庫和地下水水庫；融

2、合現代；融合現代信息技術的新進展，實現信息技術的新進展，實現地表地表- -土壤土壤- -地下地下多過程、多過程、水量水量- -水水質質- -泥沙泥沙- -水生態的聯合調控水生態的聯合調控，最大限度最大限度實現實現“去極值化去極值化”，系統解決流域水問題系統解決流域水問題。 流域是以分水嶺為界所覆蓋的區域，以及由水系構成的集水區。流域是水問題研究和治水的基本單元。北京北京547547條小流域條小流域海河海河30673067個五級流域個五級流域密云蛇魚川小流域密云蛇魚川小流域全國九大流域全國九大流域 流域水循環是流域水循環是在在太陽能與各類勢能的太陽能與各類勢能的驅動下，水分驅動下，水分在垂向在垂

3、向和和水平向水平向連續轉化、運移和連續轉化、運移和交替，在交替，在循環過程中具有更新水資循環過程中具有更新水資源、凈化環境與維持生態系統完整三大基本功源、凈化環境與維持生態系統完整三大基本功能，能，治水的基本治水的基本目標就是要維護水循環三大基本功能。目標就是要維護水循環三大基本功能。 以以增溫為背景的增溫為背景的氣候變化氣候變化和以競爭性用水、用地為特征的和以競爭性用水、用地為特征的人類活動影響人類活動影響，水循環及其伴生過程水循環及其伴生過程間的多向反饋作用間的多向反饋作用發生發生了顯著變化，是水資了顯著變化，是水資源、水環境與水生態源、水環境與水生態問題形成演化的共同問題形成演化的共同根

4、源根源。水問題不論其。水問題不論其表現形式如何，都可表現形式如何，都可歸結為流域水循環分歸結為流域水循環分項或伴生過程導致的項或伴生過程導致的失衡失衡問題，治水問題，治水需遵需遵循流域水循環系統的循流域水循環系統的演變規律。演變規律。 在現代強烈在現代強烈人類活動作用下，水循環人類活動作用下，水循環呈現呈現“自然自然- -社會社會”二二元元特征，特征，治水的核心就是調控社會水循環過程，維持治水的核心就是調控社會水循環過程，維持自然與社會水循環的平衡。自然與社會水循環的平衡。 流域水循環調控的核心流域水循環調控的核心就是促進自然就是促進自然水循環和社會水水循環和社會水循環融洽、循環融洽、互補。互

5、補。自然水循環自然水循環的極值性與的極值性與人類需求的人類需求的均勻性存在均勻性存在矛盾矛盾自然水循環自然水循環的天然分布的天然分布與社會水循與社會水循環生產力布環生產力布局不匹配局不匹配然然自自環環循循水水會會社社環環循循水水降低極值降低極值過程過程加強加強匹配過程匹配過程增強產增強產水水能力能力分散能量分散能量降低峰值降低峰值增加枯季徑流增加枯季徑流限制污染排放限制污染排放限制取水限制取水控制土地利用控制土地利用節約用水節約用水減少減少對對自然水循環的干擾自然水循環的干擾 生態海綿流域建設的總體思路是要采用生態海綿流域建設的總體思路是要采用“層層剝筍層層剝筍”，從，從“綠色綠色”到到“灰色

6、灰色”，從坡面到河道，對于流域的水，從坡面到河道，對于流域的水循環調節能力進行配置、建設與運維。循環調節能力進行配置、建設與運維。 從從綠色到綠色到灰色灰色: :依次進行綠色基礎設施、土壤水庫和依次進行綠色基礎設施、土壤水庫和地下水庫對水量和水質的調節潛力的評價，結合流域水安地下水庫對水量和水質的調節潛力的評價，結合流域水安全和生態安全對水循環調節能力的需求，對各建設路徑的全和生態安全對水循環調節能力的需求，對各建設路徑的調節能力進行配置，進而提出針對性的建設模式與措施。調節能力進行配置，進而提出針對性的建設模式與措施。 從坡面到河道從坡面到河道：遵循流域產匯流規律、泥沙與污染物：遵循流域產匯

7、流規律、泥沙與污染物的產生與遷移轉化規律，先對坡面調節能力進行配置與建的產生與遷移轉化規律，先對坡面調節能力進行配置與建設，實現層層攔截、利用或調節；進而結合河湖自然演變設，實現層層攔截、利用或調節；進而結合河湖自然演變規律，進行水系整治與調節能力建設。規律，進行水系整治與調節能力建設。u 地表綠色基礎設施優化布局與建設地表綠色基礎設施優化布局與建設u 土壤水庫（海綿田）建設與調節能力提升土壤水庫（海綿田）建設與調節能力提升u 天然河湖整治與調節能力提升天然河湖整治與調節能力提升u 地下水庫建設與調節能力提升地下水庫建設與調節能力提升u 灰色基礎設施灰色基礎設施( (水利工程）優化布局與建設水

8、利工程）優化布局與建設u 海綿型城市建設海綿型城市建設u 管理與信息支撐能力建設管理與信息支撐能力建設 地表綠色基礎設施對水循環具有良好的調節性能。國內地表綠色基礎設施對水循環具有良好的調節性能。國內外外研究表明：研究表明：森林植被覆蓋率每提高森林植被覆蓋率每提高1%1%，徑流總量降低，徑流總量降低7-8%7-8%，洪峰流量降低，洪峰流量降低3-5%3-5%，洪水過程坦化，洪水過程坦化，枯，枯季流量增加季流量增加。u地表綠色基礎設施建設地表綠色基礎設施建設主要包括天然植被修復、天然濕主要包括天然植被修復、天然濕地保育、防護性林草建設地保育、防護性林草建設等等u結合流域水熱條件與生態演變特征，進

9、行土地的適宜性結合流域水熱條件與生態演變特征，進行土地的適宜性評價；結合流域生態完整性保護與生態服務功能（含水評價；結合流域生態完整性保護與生態服務功能（含水循環過程調節能力）需求，進行流域生態功能定位與格循環過程調節能力）需求，進行流域生態功能定位與格局優化局優化u結合功能定位和格局優化，開展生態修復與防護性林草結合功能定位和格局優化，開展生態修復與防護性林草建設建設u就綠色基礎設施對水循環多過程的調節潛力進行評價，就綠色基礎設施對水循環多過程的調節潛力進行評價，并進行監控并進行監控 土壤水庫建設重點是提高耕地土壤蓄水保水能力，即土壤水庫建設重點是提高耕地土壤蓄水保水能力，即“海綿田海綿田”

10、建設。主要包括土壤質地改良、耕作方式調整等。建設。主要包括土壤質地改良、耕作方式調整等。u合理調整耕作深度，合理調整耕作深度，“鋤板底下有水鋤板底下有水”、“鋤頭自有三鋤頭自有三寸澤寸澤”u結合土地流轉，改良土質，客土互換，建設結合土地流轉，改良土質，客土互換，建設“壤土壤土”田田u優化壟畦大小，垂直于坡向布置耕作溝等優化壟畦大小，垂直于坡向布置耕作溝等。河湖水系海綿體拓展河湖海綿體構建與連通蓄滯洪區海綿功能開發海綿體整合增加河流水系集蓄、滯留、承泄能力；在中下游建設生態緩沖帶，在入河口恢復灘/濕地研究河湖連通的可能性及連通方案，提高城市水體流動性及調配靈活性在非汛期將蓄滯洪區作為特殊海綿體，

11、發揮滯留、承泄、凈化能力注意濱水功能的多樣性和混合性，創造親水活動空間，體現空間層次，錯落有致上攔、中蓄、下排。利用天然河湖，存蓄、排泄，分散、滯留，增大對社會水循環的適應性。 地下水庫地下水庫是一個便于開發和利用地下水的儲水地區，是一個便于開發和利用地下水的儲水地區，具有多種功能，包括水的供給、儲存、混合和具有多種功能，包括水的供給、儲存、混合和輸送。輸送。u調蓄調蓄型型u開采漏斗型開采漏斗型u河谷型河谷型u陸地陸地巖溶巖溶型型u濱海濱海巖溶型巖溶型通過修建水庫、塘壩，通過修建水庫、塘壩，對水資源進行調蓄，以對水資源進行調蓄，以豐補枯，降低自然水循豐補枯，降低自然水循環的極值過程。環的極值過

12、程。1.生態屋頂2.綠化建筑立面3.生態景觀4.生態道路5.生態水池6.生態廣場7.生態公園8.強滲透地面9.天然洼地蓄滯0 08 8米米8 83030米米30305 50 0米米 布設斷面或監控點，實時監控劃定天然海綿體河道、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等的管理、保護范圍對河湖管理范圍和水利工程管理保護范圍確權劃界，界定涉水生態敏感區保護范圍，提出保護措施分析岸坡地質條件及水文情勢，對重要區域提出防護措施，設置警示標志確權劃界及敏感區保護重要區域隔離防護劃定河湖空間保護范圍監測監控措施實施以流域為單元的系統治理實施全過程污染防控建立水環境目標倒逼機制 以流域為單元，進行水污染問題診斷，識別點源、面

13、源、內源、外源貢獻，評估河流環境承載能力，確定水污染排放控制總量，將排污總量層層分解，確定流域內區域允許排放的入河污染物量，最大程度減少對流域水循環過程的干擾。確定“生態修復、生態治理、生態保護”三道防線。源頭減排過程阻斷末端治理構筑閉路循環系統，實現再生水利用、營養物質的循環利用，阻斷污染物進入水體過程采用清潔生產技術與工藝，調整產業結構與產品結構，減少污染物的產生污水的物理、化學與生物處理、污泥處置與物質利用、水生態系統修復 由傳統以“末端治理”為主的思路，轉變為重構經濟發展模式、多尺度構筑反饋系統，從而最大化減少污染排放對流域水循環過程的干擾和沖擊 推動產業結構升級，推廣清潔生產技術，加

14、強社會水循環全過程高效利用。源分離與清潔生產技術城市單元 城鎮截污納管，雨污分離； 實行污染物源頭分離，營養物利用。糞尿分離大便器農村單元 農村生活污水收集再利用； 農村垃圾集中收集; 種植科學施肥用藥，推廣節水灌溉、有機農業、設施農業; 畜禽養殖實現規模化、工廠化;源分離與清潔生產技術工業單元工業水重復利用技術工業用水計量與快速堵漏修復技術熱力與工藝系統節水技術工業廢水減排循環利用技術1）循環用水系統、）循環用水系統、串聯用水系統和串聯用水系統和回用水系統。回用水系統。2）冷凝回收利用）冷凝回收利用及及“零排放零排放”技技術。術。1）高精度過濾）高精度過濾技術、汽水反沖技術、汽水反沖洗技術、

15、沉淀池洗技術、沉淀池排泥水的技術。排泥水的技術。2）超臨界水處）超臨界水處理、光化學處理理、光化學處理1）新型工業計量）新型工業計量儀表、限量水表儀表、限量水表和限時控制技術。和限時控制技術。2）高強度管材，）高強度管材，快速堵漏檢測修快速堵漏檢測修復技術。復技術。1）空氣冷卻技術、）空氣冷卻技術、熱聯合技術、濕熱聯合技術、濕法脫硫技術等。法脫硫技術等。2）鍋爐優化用水）鍋爐優化用水技術、干式蒸餾、技術、干式蒸餾、干式汽提等技術。干式汽提等技術。源分離與清潔生產技術 將小區居民生活廢污水集中處理后，達到一定的標準回用于小區的綠化澆灌、車輛沖洗、道路沖洗、家庭坐便器沖洗等。生活污染過程阻斷灌溉-

16、排水-濕地農田綜合管理系統灌溉-排水-濕地農田綜合管理系統。通過修建田間濕地，結合農田地下排水系統，實現農業灌溉水循環凈化。灌溉水庫濕地農業污染過程阻斷超純水去離子水飲用水清洗水半導體芯片制造生物或制藥工藝食品等化學原料等 下一級的使用的水質要求較低，可采用上一級使用后的出水，形成污廢水利用的多個產業鏈條工業污染過程阻斷 分布式分布式處理處理站站采用生態建設采用生態建設方式方式，截留截留污水就地污水就地處理、就處理、就地補入地補入水體。水體。分布式生態型污水處理出水好：出水好：準準IV類水，透明度高；類水，透明度高；占地省：占地省：僅為傳統污水廠占地的僅為傳統污水廠占地的1/10，且可與，且可

17、與社區零距離社區零距離接觸，無臭氣，無噪音，選址易；接觸，無臭氣，無噪音，選址易；運行省：運行省：耗電耗電0.5度度/t，運維，運維0.5元元/t，為傳統的，為傳統的一半；一半；投資省：投資省：節省長距離污水收集管道建設成本；節省長距離污水收集管道建設成本；利用易：利用易：零轉輸，利于生態補水。零轉輸，利于生態補水。基于自然完整的水系修復水質處理技術物理方法清淤換水、人工增氧等化學方法化學除藻、絮凝沉淀等強化生物技術生物制劑、滲流生物膜凈化床等生態技術人工濕地、植物凈化、土地過濾、穩定塘等河湖生境重建技術河湖生境重建技術- -河灘生境河灘生境濕地濕地河灘地河灘地灌木：黃櫨、山桃、山杏、胡枝子等

18、；灌木：黃櫨、山桃、山杏、胡枝子等；地被：芨芨草、紫花苜蓿、葦狀羊茅；地被：芨芨草、紫花苜蓿、葦狀羊茅；水生植物：水生鳶尾、千屈菜、水蔥等水生植物：水生鳶尾、千屈菜、水蔥等濕生植物濕生植物 ：千屈菜、黃菖蒲、馬藺：千屈菜、黃菖蒲、馬藺水生植物水生植物 ：水蔥、蘆葦、鳳眼蓮、：水蔥、蘆葦、鳳眼蓮、睡蓮、荷花、金魚藻、香蒲睡蓮、荷花、金魚藻、香蒲基于自然完整的水系修復護岸生境構建護岸生境構建喬木 ：毛白楊、旱柳、垂 柳、櫟樹等；灌木 ：黃櫨、山桃、山杏、胡枝子、紫穗槐、金銀花、紫丁香、珍珠梅、連翹、黃刺玫；地被 ：芨芨草、葦狀羊茅、二月蘭、紫花地丁、五葉地錦、 地被菊、波斯菊等河湖生境重建技術河湖生境重建技術- -護岸生護岸生境境基于自然完整的水系修復土壤滲濾污水凈化技術土壤滲濾污水凈化技術高效污染物去除技術人工濕地凈化池技術人工濕地凈化池技術高效污染物去除技術高效去污地下生態壩高效去污地下生態壩基于微生物增強技術構建生態壩 筑壩材料 過水穩定性 掛膜效果（微生物附著的比表面積） 低溫菌(AS 1.2372 )接種高效污染物去除技術PGPR PGPR 原位生態修復技原位生態修復技術術41711020304070606080505152413121 把激活原位PGPR所需的各種營養物質 Prebiotics（微量元素，蛋白質，酶及其它載體）通過納米技術及微包覆技術制成均勻