北京市大兴区新凤河流域治理框架体系与措施

汤万龙，付帮磊，邵艳妮，李 萌

(北京市水利规划设计研究院，北京 100048)

随着我国综合国力的增强，人民生活水平不断提高，对生态和环境质量的要求和期望也越来越高。就水利工程建设而言，20世纪前，对水的需求主要集中在防洪、饮水和灌溉方面。长期的发展忽视了对水资源、水生态环境的重视和保护，河湖水生态日益遭到破坏和恶化。进入21世纪，对优质水资源、健康水生态、宜居水环境的需求更加迫切。党的十八大以来，以习近平总书记为核心的党中央直面生态环境的严峻形势，高度重视社会主义生态文明建设，坚持绿色发展，把生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，生态文明建设的地位和作用更加突显。党的十九大首先提出我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段，现代河道治理不能局限于防洪抗旱，为了治河而治河，优化河道治理模式，创造丰富的生态环境受到普遍重视，需要通过流域的综合整治与管理，使水系的资源功能、环境功能和生态功能得到充分发挥，使整个流域实现可持续发展[1]；需要构筑水务一体化管理体系，通过流域内输配水与排水、污染治理、中水回用、水土保持、防汛调度、水文观测、气象信息等系统的构建，形成自然完整的水陆生态系统[2]。

在模式方面，流域综合治理目标已从传统的水资源单要素扩展为统筹考虑水资源、水环境、水生态、水安全、水文化等多要素，从原有的“末端治理”，转变为“源头减排、过程阻断、末端治理”全过程手段，从原有的政府为主体，转变为“政府监管、企业建管、公众参与”的多元主体模式[3]。针对内陆河流域水资源供需矛盾突出、水资源配置结构不合理、生态环境恶化、用水管理不完善和管理制度不健全等方面存在问题，孙栋元等[4]分析和探讨了基于“三条红线”、生态环境综合治理、地表水与地下水联合调度和流域水资源集成管理的内陆河流域水资源管理模式。褚俊英等[5]从宏观尺度的可持续发展理论、中观尺度的流域“自然-社会”二元水循环理论以及微观尺度的“木桶理论”，制定了流域综合治理的基础理论。针对流域农村面源污染的问题，孙增峰等[6]制定了控源截污-农村污染削减方案，为流域水环境综合整治提供了实践参考。针对流域尺度的空间优化及绿色设施基础建设，王国玉等[7]构建了以海绵城市建设为载体的城市水系统提升策略；邹民[8]从水安全治理、水质改善、水生态修复、水景观4个方面分析了城市小流域河道水环境综合治理思路及具体治理措施。

生态文明是人类社会进步的重大成果，是实现人与自然和谐共生的必然要求。本文以北京市大兴区新凤河流域治理工程为例，在总结和借鉴国内流域治理研究成果及治理经验基础上构建了新凤河流域综合治理技术框架，制定了流域治理工程措施。

1 流域现状

新凤河流域位于北京城区正南，大兴区西北部，永定河东岸，处于南中轴延长线。流域北侧紧邻丰台区，大部分位于南五环、南六环之间，横跨东部大兴新城，西部亦庄新城。大兴新凤河流域在北京市域格局中占据了“联结一轴、横跨两带、关联多中心”的重要地位，不仅是北京城市中轴线的延伸区，也是横跨东西两带行政区域的流域。

新凤河主河道位于流域南部，属北运河水系凉水河支流，是大兴区重要的行洪排水河道，河道全长28.8km，总流域面积166.4km2。新凤河是北京市河湖水系连通“三环碧水”绕京城西南部重要的一段。同时，新凤河作为大兴水系格局“四带”中重要的一条“滨水景观带”，是狼垡湿地和三海子公园两大湿地水资源交换的重要渠道，也是联系大兴新城水网和亦庄新城水网的重要通道[9]。

新凤河是1955年开挖的减河工程，是凉水河的主要支流。新凤河流域主要支沟包括老凤河、南苑灌渠、新西凤、凉凤灌渠、新建排沟、安南支流、姜凤支流、四海支流等，流域水系分布如图1所示。

图1 新凤河流域水系分布

1960年疏挖新凤河上游西红门至南大红门段，长19.3km。1961年，大兴县进行新凤河南大红门至通县马驹桥长9.3km段的疏浚工程，并培筑南堤，同年修筑李营水库。1975年大兴县政府将新凤河上游自狼垡桥至北野场段再次清淤治理[10]。1991年大兴区水利局按20a一遇农田排涝标准对新凤河进行了治理，河底宽为8～30m，河深约3.5～5.5m，最大设计流量为159m3/s。1994年在修建台湾街时，将新凤河从滨河路至京开高速路段改建为盖板河，断面尺寸为2孔6m×2.5m(宽×高)，长度约为1700m。2009年按规划治理了新凤河京九铁路—孙村闸段，治理标准为20a一遇洪水设计。2012年“7·21”洪水以后，大兴区多数河道行洪能力不足，防洪标准偏低的问题突出。在北京市水务局的统一部署下，大兴区启动北京市中小河道治理“三年行动计划”。将流域范围内新凤河、老凤河、瀛北支流等列入中小河道治理范围并进行了治理[11]。

2 设计技术路线及框架体系构建

2.1 设计技术路线

对新凤河流域水文、生态、地貌、社会经济等特征进行了资料收集及实地勘察调查，获取了研究资料，梳理了新凤河流域存在的问题，明确治理目标。在借鉴国内流域治理研究成果及经验基础上，对治理目标进行了可达性分析，构建8大治理系统。秉承“一河一策”的治理原则制定了具体工程措施，确定了近远期阶段目标并分阶段组织实施。设计技术路线如图2所示。

图2 设计技术路线

2.2 总体技术框架构建

对新凤河流域水系100.59km共24条河流及支沟进行了实地调查及资料分析，梳理新凤河流域河道防洪、污水处理、黑臭水体治理、水系连通、水景观与水生态、水工程管理等方面存在的问题，包括以下方面。

(1)新凤河主河道及支流水系虽然分期分段进行了治理，主要支流如瀛北支流[12]、凉凤灌渠、安南支流等还需要按照规划行洪排水标准进行治理。

(2)随着大兴区经济社会深度转型发展，城市建设快速发展，城乡发展规模超过预期，人口持续增加，导致用水量不断增长，同时污水排放量也相应增加。流域内部分支渠排水不畅、水污染严重。受自然地理条件限制，区域内河流来水少，水体自净能力有限，河道水环境脆弱，水环境承载能力低[13]。

(3)新凤河流域内水系连通格局尚未形成，流域内部分地区洪涝水宣泄不畅、循环不畅，河湖湿地萎缩严重、蓄滞洪水能力低。部分重点发展区域或人口聚集区域河道干涸，或者有水却死水一潭，区域内河湖水系连通格局尚未形成，缺乏水源调配工程，河道未能互连互通，水资源循环利用和调控水平不高。

(4)新凤河流域河道治理中系统分割严重，缺乏系统的整合，部分中小河道景观环境差，尤其是镇村级河道、沟道、水渠，水环境面临脏、乱、差范围扩大趋势，亟待加强水环境保护和防治工作[14]。管理体系与城市发展、现代社会需求存在一定差距，未能跟上信息化社会发展的步伐，尚不能满足公众对河道多种功能的需求。

根据新凤河流域存在的问题，围绕河道治理、源头截污、消除黑臭、智慧水务、水系连通、健康绿道、景观提升、海绵城市等8个方面治理目标，以新凤河流域河道防洪为基础，水环境治理为核心目标，水生态景观提升为功能目标，通过设定治理目标对流域内河道防洪评价、污染源与处理规模、水环境承载力、水资源承载力、水资源配置、水系生态功能等8个方面进行可达性分析，划定8大工程系统共计20余项具体工程措施。总体技术框架如图3所示。

图3 新凤河流域综合治理工程总体技术框架

框架体系借鉴近年流域治理研究及实践经验，以新凤河流域为主要载体，以新凤河水环境提升为核心目标导向，综合河道防洪、水生态、水信息、给排水、水景观、工程管理等多专业，构建“系统性、综合性”的治理模式，使新凤河流域水系防洪功能、水资源功能、水环境功能和生态功能得到充分发挥，最大限度恢复河流的自然属性。

3 治理措施

3.1 河道防洪工程

完善新凤河防洪减灾体系，确保新凤河及主要支沟达到规划防洪标准，保证行洪安全。根据流域内不同下垫面性质，按农田区、建设区分别计算流量后再组合的方法复核计算主河道及支流不同重现期洪峰流量。其中：农田区采用2005年《北京市水文手册—洪水篇》中推荐的考虑地下水埋深影响的平原排涝模数法计算，24h设计雨量根据1999年编制的《北京市水文手册—暴雨图集》查算，项目所在地区20、50a一遇的设计雨量分别为248、318mm，排涝模数采用下列排涝公式计算：

M=0.026R0.93F-0.16

(1)

式中，M—设计排涝模数，m3/s·km2；F—排水河道计算断面的排水范围，km2；R—设计径流深，mm，根据北京市平原区P+Pa—△—R相关图查得，P—24h设计雨量，Pa—前期影响雨量，△—地下水埋深，采用地下水埋深为4m的径流深(设计净雨)成果，20、50a一遇径流深为96、152mm。

对于建设区，按城区河道排涝模数法、雨水流量公式法计算后综合确定。组合后，流域主要水系不同断面洪峰流量成果见表1。

表1 新凤河流域治理河道洪峰流量成果

3.2 截污治污工程

新凤河流域包含大兴区所辖4个建制镇，分别为黄村镇、西红门镇、旧宫镇、瀛海镇，共计34个行政村庄，22个工业大院、3座养殖场。根据调查结果，大兴区农村及工业污水排放方式主要分为4种方式。①通过市政污水管或河道沿线截污管排入新城或镇级污水处理厂;②通过村内污水管网收集后就近排入沟渠或河道；③农户及企业建有小型污水收集化粪池；④散排，污水直接泼洒到自己院内，大部分蒸发渗漏，少量污水流向道路或周边草地。

充分考虑城乡结合部与远郊等区域分布不同特点，科学分类，加强指导，选择简便易行、绿色环保且低能耗的处理工艺。保证污水处理设施建成后发挥效用，新建农村污水处理设施应做到厂站和配套污水收集管道同步规划、同步设计、同步建设、同步运行。根据地形特征科学划分排水分区，按照“城带村、镇带村、联村、单村”等多种模式布局污水处理设施。污水治理设施建设严格执行相关技术标准和规范，保证工程质量和施工安全，注重建后管理，制定管理制度，落实管理任务，健全农村污水处理设施的运营保障机制，确保污水处理设施建成后持续正常稳定运营。

结合城乡一体化建设和流域治理，重点对城区河道排污、支流、沟渠及村镇工业、生活污水进行治理。包括建设小型污水处理站13座，瀛海污水处理厂提标升级改造，台湾街暗涵截污。对于养殖废水，责令企业加装处理设施使污水必须达标排放。

3.3 水环境治理与水生态修复

黑臭治理围绕着污染治理、还清水质为中心，按照“先河外后河内、先支流后干流、先治污后生态”的原则，以截污、治污、水质改善为出发点，通过工程技术手段消除黑臭水体，实现河道水质断面达标。为了避免重复建设，设计采用低碳、节能、环保的绿色水质改善技术，按照“控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、水系连通、生态修复”的治理要求，首先在河道外进行全面的截污治污和垃圾清理，同时考虑截留初雨污染，消减绝大部分的污染源；然后在河道内构建有地域特色的水生态原位复合修复体系，消除黑臭水体，增强水体自净能力，使水体水质满足断面考核的水质要求；达到“治一条、清一条”的目标，最终实现水资源循环利用、水环境安全宜居、水生态自然健康，人水和谐的可持续发展局面。

黑臭水体治理工程主要消除城市建成区黑臭现象，初步建立生态缓冲系统，满足断面水质考核达标要求，治理河道及支流共24条，总长100.59km。

3.4 智慧河道系统

整合水务、环保、住建、园林等部门数据和资源，构建流域内多线联络、多层循环、智慧的水网管理体系，形成新凤河流域水环境综合管理平台，实现新凤河流域的统一管理。同时，融入互联网思维，开发新凤河流域水情手机App，构建公众和政府的实时沟通交流平台。智慧水务工程包括智慧河道系统建设，建立新凤河流域洪水与水资源调度与智慧管理系统、水环境监测智慧管理系统等。

3.5 流域河湖水系连通及循环利用系统

依据大兴水系连通格局，以新凤河流域水系、水资源等水情为基础，通过流域相济、多线联络、河湖连通，充分利用再生水补水河道。重点河段增加流动水量，通过水体循环流动，实现水体不黑不臭，彻底改善河湖水质。加大再生水回用力度，实现水资源的循环利用，保证良好水环境。基本建成“一廊两线三网四带五园”的水系格局。

再生水水源配置充分考虑河湖的连通关系，上游退水作为下游河道的水源。流域内湖泊湿地(南海子、团河行宫湿地)均与河道连通。新凤河流域现状本地再生水厂出水可为流域内河湖环境补水5.6万m3/d，利用中心城小红门再生水厂给大兴的灌溉用水可给河湖补水20万m3/d，小红门调水工程可补水10万m3/d。现状再生水可供水量35.6万m3/d，满足需水要求。按照上述水源配置，老凤河补给水量不足，南苑灌渠及新西凤河没有补给水源，需要考虑外调水工程。中心城小红门再生水厂给大兴的灌溉用水补给有富余可考虑往流域其余河道补水，瀛海污水处理厂的多余的再生水也可考虑利用向河湖补水，新凤河流域水系连通再生水配置如图4所示。

3.6 流域滨水绿道系统

在新凤河一级支流(老凤河、南苑灌渠、凉凤灌渠、安南支流、四海支流)左岸或右岸的绿化隔离带范围内建设滨水健康绿道，绿道总长度约52km，包括慢行道路、绿化景观、服务设施、标识系统4类设施以及串联的各类节点，共5种要素。滨水健康绿道以滨水景观为主要观赏点，串联各个景观节点，增强滨水景观的整体性。

建设沿新凤河干流和主要支流的滨水健康绿道是对大兴区中心城滨水健康绿道的有力补充。绿道将串联大兴新城和亦庄新城，联系新城已建成各大公园以及团河行宫遗址公园、南海子公园等支流附近公园，与北京市级绿道骨架相连接，充分发挥滨水健康绿道的整合作用。

3.7 流域景观提升工程

依托现有绿地，强调滨水景观与地区文化脉络的延续与继承。在改善和利用现状绿地的条件下，将文化、艺术以及休闲健身功能与河流景观融为一体。以生态文化为核心，成为服务周边百姓、展现大兴城市新形象的窗口。在流域河道管理范围内根据河道形式灵活布置景观节点，发挥工程优势，营造亲水空间，展示本地文化，营造具有时代特点的城市滨水景观节点，提升新凤河流域水景观环境。

新城段景观节点布置在周边人口密度大的河段，郊野段布置于自然风光好，可达性强的河段。新城段和郊野段风格和标准有所区分。结合现状交通，发挥工程优势，布置亲水空间，满足游人亲水需求，一景一题，展示本地文化，形成文化景点。工程内容包括亲水平台、景观栈桥、景观亭廊、景观挑台、水生植物等。

3.8 流域滨水海绵带示范工程

在新凤河流域河道周边区域蓄排并举，点、线、面布局，多种海绵城市工程措施结合，充分蓄滞和利用雨洪，达到最佳效果。①点—河口湿地。与河道绿化结合。初期雨水生态净化塘与黑臭水体治理结合。②线—滨水海绵带。在河道两侧布置滨水海绵带，河道两侧坡度较缓的植被区域，经植被拦截及土壤下渗作用减缓地表径流，并去除径流中的部分污染物，坡度一般为2%～6%，宽度小于2m。工程措施包括植草沟、带状下凹绿地。③面—海绵城市示范区。通过植被缓冲带、下凹绿地、生物滞留池、渗透塘等措施以削减径流流速和污染负荷，并增加绿地雨水调蓄功能，主要布置在京开高速以东，老凤河右岸，北兴路以北的带状绿地。

4 建设阶段划分

新凤河流域治理建设实施遵循总体规划、适度超前、分步实施的治理原则。按照“先治污，后连通，再循环”原则，强化规划统领作用，加强与截污治污、再生水利用、水资源配置、智慧水务、景观提升等工作的统筹协调，统一规划，分阶段、分步骤实施。工程项目实施安排本着统筹兼顾，近远结合，突出重点，分步实施的原则，分期进行安排，建设期自2017—2020年。

第一阶段(2016—2018年)设定目标是断面水质考核达标。通过农村截污治污工程、污水处理厂提标升级改造、黑臭水体治理工程构建截污治污系统，逐步消除城市建成区黑臭现象，初步建立生态缓冲系统，满足断面水质考核达标要求。同时，完善河道防洪系统，在此基础上通过智慧河道系统建设，建立新凤河流域洪水与水资源调度与智慧管理系统、水环境监测智慧管理系统。

第二阶段(2018—2020年)设定目标是恢复河流生态。基于流域高质量发展出发，综合流域层面的水系连通、充分利用再生水资源沟通水系，提高再生水利用率。以河道巡河路为基础建设滨水健康绿道，串联各个景观节点，增强滨水景观的整体性，并借用市政及公园道路，形成相互连通的绿道交通系统。同时，推进海绵城市建设，进一步完善生态缓冲系统，加强河道生态养护，提高河道水体自净能力。

新凤河流域治理以截污、治污、流域水系防洪为主线，水质改善，河湖连通，实现水绿相依，绿道相通，公园水景均得到提升。借助科技手段共享智慧河道管理平台，创新管理体制，以此提升大兴城区的品味，大幅改善区域生态环境。从而达到辐射周边的居住、商业及科技园的效果，并与未来新城公共绿化景观相互渗透、相互融合，形成有机整体。通过近期、远期建设有机结合，近远期目标逐渐提高，治理手段逐渐深化。

5 结语

北京市大兴区新凤河流域治理着眼新凤河流域水情现实，以截污、治污、水质改善、河道防洪为治理出发点，构建流域内多线联络、多层循环、生态、健康、智慧的水网体系。在此基础上通过健康绿道工程、滨水海绵带、景观提升及配套设施建设提升新凤河流域水生态环境。经过3a的系统治理，新凤河流域防洪安全得到了提升，水环境质量有了显著改善，水生态系统功能初步恢复[15-16]。

新凤河流域综合治理采用了PPP投资建设及后期运行维护管理一体化模式，本文仅从技术上对工程建设进行了综述，为流域综合治理提供工程参考案例。