北京市通州区自古以水闻名，享有“九河末梢”之称。2016年，这里被赋予了新的历史使命—北京城市副中心，成为了北京市的重要一翼。 “十三五”期间，通州区依托北京城市副中心的发展，对河道治理、污染源管控、水景观提升等生态环境建设方面提出了更高的科技需求。

国家“十三五”水专项设立了“北京城市副中心高品质水生态建设综合示范”项目，参加单位包括清华大学、北控水务（中国）投资有限公司、北京市水科学技术研究院、国投信开水环境投资有限公司等18家大专院校和企事业单位。项目组以北运河通州区副中心段城市面源污染控制、副中心水系连通、水环境显著改善并持续提升为目标，建立和形成了一套健康、持续、水城共融的北京城市副中心河道水环境动态提升技术体系和河道综合治理模式，为北京城市副中心以及我国北方地区高品质水生态建设提供技术支撑和工程示范。

城市核心区河道水城共融模式，让文化旅游核心区再现自然光彩

创新河道外源污染旁路湿地处理技术，实现污染负荷削减与活水双重效果。2017年之前，萧太后河老河道为北京市53条黑臭河道之一。同时由于环球影城的建设，萧太后河老河道在九周路处成为断头河，水体流动性差，水环境、水生态受到威胁。

针对以上问题，在解决沿河截污的基础上，课题组创新研发河道外源污染旁路湿地处理技术，结合水量调度技术，形成活水、净水的内在循环净化体系。南大沟来水经泵站提升后调至河道上游湿地。结合课题水生态原位修复技术研究成果，填料选择碎石、火山岩陶粒、麦饭石、卵石，水生植物选择千屈菜、芦苇、黄菖蒲、香蒲、水葱及鸢尾花等。湿地建成后，老河道上游段整体水质得到大幅改善：不仅成功消除黑臭，且部分水质指标达到地表水Ⅳ类标准。

研发水生态原位修复技术，萧太后河再现盎然生机。在完成黑臭河道治理后，水生态修复成为新时期北京城市副中心河道建设的重点。课题组研发了集河道生境恢复与构建技术、边坡湿地生态修复技术、水生植物投配技术与沉水植物组合技术为一体的水生态原位修复技术。通过“增绿促流、增柔减刚”等措施，来恢复河流功能多样性。

其中边坡湿地中水生植物优先选择水葱、香蒲、千屈菜的组合，沉水植物在高水位处优先选择篦齿眼子菜和马来眼子菜的组合，在浅水位处优先选择金鱼藻和黑藻的组合。河道内保留或营建滩潭系统，塑造多样性的生物栖息地。经过技术示范建设，萧太后河已形成“自然修复、有机调节、健康成长”的河流生态系统，据监测河道内已稳定生活有棒黄花、鲤鱼、青鳉、餐条等十余种鱼类，吸引白腰草鹬、小鷿鷉水鹨、白鹡鸰、绿头鸭、黑水鸡等多种水鸟前来栖息。萧太后河最终实现了生机焕发，由“榜上有名”的黑臭河道摇身一变，成为生机盎然的生态廊道。

建设拦—渗—蓄—净滨水海绵系统，实现萧太后河水城共融。萧太后河的治理和建设，不仅承担水环境改善的功能，还承担了构建城市水绿空间格局、彰显通州区历史文脉与京华特色的历史任务。针对以上定位和需求，课题组研发面源污染削减技术、滨水景观构建技术，以实现萧太后河水城共融。面源污染削减技术上，采用了植草沟、滨水缓冲带、透水铺装等海绵城市措施，形成拦—渗—蓄—净的面源污染削减系统。滨水景观构建技术上，充分统筹了滨水景观与两岸公共空间、城市功能、交通组织，在滨岸带约4万平方米范围内构建城市交通、绿化、水系相结合的“路网+绿网+水网”景观系统。通过河道边坡与绿地结合，形成缓坡微地形景观；通过工程措施与人文休闲结合，打造生态优美的休闲景观空间。河道及滨水岸带设置了浅滩、湿地、亲水平台等，打造公共滨水景观绿带，为城市居民提供休憩放松的场所。

探索城市雨水径流污染控制及管理路径，打造海绵城市试点精品工程

为研发和突破北京城市副中心海绵城市建设的关键技术，“北京市海绵城市建设关键技术与管理机制研究和示范”课题以城市排水分区为管控单元，按照初雨分流—强化入渗—减量提质—节点控制—精准监测—科学评估—综合管控的总体思路，研发了多项关键技术，并在通州区海绵城市示范区15平方公里范围内开展示范应用。

集成多层级雨水径流污染控制技术，推动通州区构建海绵城市。在源头渗滞回用方面，课题组研发了雨养型绿色屋顶模块、结构透水铺装、倒置生物滞留等技术，分别解决了绿色屋顶养护成本高、透水铺装强度不足、生物滞留设施填料清理不便等问题。在管网削峰截污方面，研发了截污挂篮、多功能雨水口、高镂空渗透管等技术，其中截污挂篮在行政办公区内7条道路推广累计1200余个，大大降低了进入管网的雨水径流污染。在末端调蓄净化方面，研发了调蓄池智能进水调控、辐射井强化入渗和延时调节塘等技术，提高了入河径流污染减控效果。

课题组落实排水单元管控的理念，通过灰—绿设施多目标空间优化技术，优先利用绿色设施并辅以灰色设施，集成了城市排水分区雨水径流污染减控优选技术模式，支撑排水分区水量水质达标排放，适度恢复受纳水体的水环境容量与生态基流，并加强地下水资源涵养效果。相关技术在北京城市副中心海绵城示范区应用后，实现了多年平均年降雨径流总量控制率80%，径流污染物总量（以SS计）去除率70%的示范建设目标。

研发雨水径流污染过程精细化监测—评价—管控技术，实现城市面源污染控制目标。课题组研发适用于排水管网复杂条件的测流井构建技术，并发布了地方标准《城市雨水管渠流量监测基本要求》（DB11/T 1720-2020）。完成了北京城市副中心海绵城市示范区精细化监测站网布设，包括主要监测点位20余个，覆盖典型海绵设施、海绵小区、排水分区和海绵城市综合片区共4个不同尺度的海绵城市建设对象。通过两年来的系统监测，初步掌握了海绵城市建设前后的区域水文通量变化特征，在关注径流及污染物外排过程的同时，综合识别了海绵城市建设对地下水和蒸散发的影响，为科学开展海绵城市建设提供了翔实的数据基础。

针对海绵城市建设及管控对象空间尺度不一的特点，研发了典型海绵设施、海绵小区和排水分区共3个尺度的海绵城市建设效果评估指标体系，包括监测指标、测取方法、评估指标和评估方法等内容，并发布北京市地方标准《海绵城市建设效果监测与评估规范》（DB11/T 1673-2019），规范了北京市海绵城市建设评估流程。基于上述方法，评估了北京全市的海绵城市建设现状，明确了下一阶段北京市海绵城市建设的重点区域和重点工程，并参与了北京市6个区级海绵城市专项规划和实施方案的编制。

在科学开展监测评价的基础上，课题组结合北京市现行的水影响评价制度，加强规划、设计、验收三大环节的管控力度，在北京市所有新建和改扩建项目中全面落实基于海绵城市建设的面源污染管控要求。近3年累计推广海绵建设项目3238处，新增下凹式绿地548万平方米，透水铺装947万平方米，调蓄池容积46.77万立方米。同时编制了海绵城市建设运营模式、管理技术指南、运营养护制度、绩效考核与奖惩制度等一系列非工程技术文件，完善海绵城市综合管控机制，全面指导通州区海绵城市建设。

创建生态型市政基础设施，推动再生水厂绿色转型升级

水生态综合体创新模式，变再生水厂为城市生态“正资产”。碧水再生水厂作为通州区最大的再生水厂，承担了通州区近80%的污水处理任务。为了改善通州区水环境质量，课题组首次提出“以地下再生水厂为核心的水资源、能源和土地资源全面高效利用的生态综合体”创新模式。该模式从根本上改变了传统地上再生水厂的规划思路和建设模式，将污水处理与资源利用、生态景观、休闲娱乐、科普教育、科技研发等公共服务有机融合，地上地下统筹规划，极大节省了土地资源，改善了周边环境质量，彻底解决了再生水厂“邻避效应”这一难题。

截至 2020年底，该模式已服务于全国30余座地下再生水厂，总规模超过300 万立方米 /天。除了通州碧水再生水厂外，典型应用案例包括上海嘉定南翔地下再生水厂、成都天府新区下沉式再生水厂、大理环洱海高原湖泊治理（涉及下沉厂6座）、贵阳南明河流域治理（涉及下沉厂10余座）等。

打造水技术创新社会化服务平台，支撑行业持续创新。为了打通产学研转化链条，课题组依托通州碧水再生水厂建设了水技术创新社会化服务平台。清华大学、北京工业大学、中科院生态中心等国内顶尖高校科研院所已在平台开展国际领先的前瞻性污水处理技术研究10余项，目前有3项技术已通过中试和生产性试验验证，实现了产业化转化，有效支撑了水处理行业的持续创新和北京副中心科技创能力建设。

研发高效节地工艺，填补行业标准空白。针对地下再生水厂对节地型工艺的需求，课题组从提升生化池生物量和富集特殊功能菌的角度出发，开发了开放结构、高比表面积、微生物易附着的新型轻质填料，其比表面积大于700 平方米/立方米，较常规悬浮填料提高30%以上。基于新型填料和高填充比固定床开发了高效生物膜HBR技术，解决了传统固定床生物膜技术易堵塞、易板结、能耗高等问题，HRT 进一步降低至5h～8h，省去二沉池，大幅节省占地，满足了土地紧缺的应用场景。该技术已被评为重点环境保护实用技术，并获得了北京市新技术新产品证书，“高效节地型HBR生物膜污水处理技术”通过中国环保产业协会技术鉴定，达到国内领先水平。

课题组基于全国各地地下再生水厂工程实践经验，系统总结工艺选择、地下结构、通风除臭、采光照明、电气自控、消防、职业健康等工程技术要点，编制发布了首部地下再生水厂标准——《地下式城镇污水处理厂工程技术指南》，填补了我国在地下厂领域的标准空白，对地下再生水厂的规范发展起到积极的引导作用。

走生态治水之道，助力行政办公区高品质水环境建设

镜河位于北京城市副中心行政办公区，建成河长2.4公里，水深两米，蓄水量约25万立方米。补水水源为通州区河东再生水厂高品质再生水和北运河傍河土壤渗滤净化水，补水量每天1.3万立方米。镜河作为相对封闭的新生河道，由于交换水量少，基本呈现缓流状态，极易受到外界干扰而产生水环境问题，如水体透明度低、局部区域水华等。

针对通州区再生水补水河道生物多样性低、生态结构不完整、水域面积大、换水周期长、水生态极端敏感等问题，课题组研发了基于草型营养型的缓流区域浅水“水下森林”构建技术。该技术兼顾河道水质保障、水生态系统修复和亲水景观的营造，提出定植系列沉水植物，配置滤食性、草食性水生动物，优化群落结构等策略，促进水体由藻型浊水态向草型清水态的转变，缩短水生态系统向自然稳态演变的周期。该技术成功突破了北京地区再生水补水河道长效稳定维护的瓶颈问题，并探索了基于水生态目标实现的区域高品质水环境构建路径，有效填补了北京地区高品质水环境生态维系的空白。

课题组在镜河河道两岸浅滩至深水区的河坡上，开展了面积约5万平方米的“水下森林”构建技术示范，集成播种法、扦插法和模块法等多种方式，种植沉水植物，为鱼类等水生动物提供了巢穴场、索饵场、产卵场等适宜的栖息环境。镜河沉水植物增加了7种，鱼类增加了9种，鸟类增加了14种，生物多样性显著提升，水生态系统日趋成熟稳定，河道的自然生态环境也逐步恢复。同时，课题组从时间维度和空间维度实施生物调控技术，通过植物控藻、鱼类控草措施，保障“水下森林”系统的稳定，维持水质提升功能，并逐步形成由“水生植物—鱼类—水禽”构成的较完善的生物群落，极大改善了水景观风光。监测结果显示，自2019年5月以来，镜河主要水质指标长期优于地表水Ⅳ类，水质维系效果显著。目前镜河已逐渐形成了水清岸绿、鱼翔浅底、水鸟翩飞的高品质水环境生态。研究成果为通州区的生态文明建设提供了技术支撑，更为其他同类型河道的生态治理提供了有力技术借鉴，相关成果已在通州区北关湿地等水域推广应用。

灰绿结合的面源组合控制，成为改善水生态与水环境质量的新策略

集成城镇面源污染控制技术，快速有效削减面源污染负荷。针对通州区内城乡不同类型的面源污染问题，项目基于海绵城市相关研究成果，深入探讨了不同特征形式的面源控制技术。通过开发新型的滨河带面源污染控制技术组合与城市面源污染控制技术组合，系统化地总结了面源污染控制相关技术成果，优化了技术组合和参数设计，总结并形成了不同类别面源污染控制技术体系。本项目在通州区内建设植草沟、下凹绿地、雨水截流渗滤、息壤等20处面源污染控制设施和10座初期雨水收集处理系统，覆盖芙蓉北路、堡龙路等10条主干道。该技术体系对汛期的洪水进行了应急调蓄，降低了淹没损失，减轻了下游河道及排涝泵站的排水压力，并通过生态措施削减初期降雨径流污染负荷，有效改善了水质，形成了良好的水景观。

以上设施建成后，区域内雨水径流污染负荷削减了60%以上，区域内的雨水高峰水量削减了30%以上，有效削弱了面源污染对生态环境的影响。在示范区范围内，目前监测到的多场降雨均未在地表形成明显径流。

研发城市排水系统智能运行管理技术，实现排水系统和再生水厂的联动运行调控。针对排水系统缺乏运行调控能力、运行效能低等问题，开展了排水管网的优化调度与智能调控研究。通过研发基于水量水质多指标设备的污水管网入流入渗、溢流动态评估和区域综合诊断技术，建立了排水管网智能评估管理系统和水质水量在线监测系统。通过上述系统实现对污水管网点状缺陷的检测和原位修复以及在降雨过程中入流入渗的动态诊断识别，提高了管网的维护养护效率和能力水平，保障排水管网安全运行。

通过污水管网、调蓄方涵的调蓄调度控制和再生水厂的动态控制技术研发，开发了基于动态水量水质变化过程的再生水厂调控系统，实现了基于进水水量、冲击负荷等强干扰的前馈调节，提升了排水系统和再生水厂的稳定运行能力，减少降雨过程溢流污染，提高了排水系统降雨条件下的调蓄和负荷削减能力。

结合以上排水管网和再生水厂等方面的技术，建立了涵盖排水管网与再生水厂的厂网联合调控平台。该平台具备监测控制、预警预报、信息处理、协同调度功能，平台覆盖了通州区主要大型再生水厂及其上游管网系统，实现了排水系统和再生水厂的远程集约化管理。通过厂网联动调控技术实施，可有效提升初期雨水过程30%～50%的有效处理能力，减少区域溢流污染发生，提升了对COD、NH4+-N、TP、SS的去除能力。

开发洪涝风险与水质预警技术与平台，全局统筹防范和应对风险。针对通州区区域防洪排涝预警预测能力不足、水系水质较差、监控预警能力薄弱等问题，本项目构建了城市流域尺度上具有较高的准确性、时效性和可操作性的综合洪涝模型，实现区域洪涝风险的综合评价，建立了通州区的洪涝发生风险敏感地图，开发了相应的风险预警和应急调控管理信息系统。同时，通过建立城市区域水系水量和水质评估模型，利用固定多站点和移动在线监测系统，获取了高密度水系水质在线监测信息，建立了通州区的水系水质风险敏感地图，并提出了相应的风险预警和应急调控策略。

项目构建了覆盖通州区的综合洪涝风险预警平台和水系水质预警平台，覆盖总面积100平方公里以上。该平台能够实现对范围内洪涝风险、积水过程和主要污染物的预测和预警，平台预测精度达到了75%。最终基于该模型对10年、20年、50年、100年一遇的降雨进行洪涝预警，结合水系水质预警平台，明确了通州区区域水系水量与水质的薄弱环节与重点区域。在这套系统的帮助下，通州区便能够针对不同强度的降雨和污染，提前做好应对措施，预防洪涝灾害的发生，从源头上保障人们生命和财产安全。

悠久的漕运文化孕育了通州区的千年底蕴，发达的水系奠定了通州区的城市肌理，先进的治水技术和管理理念为再现通州区的运河文化、打造水清岸绿的国际生态宜居之城提供了有力支撑。水专项副中心项目团队不忘初心，砥砺前行，在“十三五”收官之年继续为通州区水务发展与水系建设“十四五”献计献策，支撑通州区水环境、水生态、水文化有机融合。

“北京城市副中心高品质水生态建设综合示范”项目组 供稿