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文章全文 “先污染、后治理”是湖泊污染治理失败的根本原因 杨树清 摘要：我国湖泊污染严重，国家投入巨资治理，采用了种种治污方案，然而包括国家限时治理“三江、三湖”在内的治理先后均宣告失败，导致数百亿的治污资金打水漂。本文归纳总结了这些治污方案，发现具体措施虽千差万别，但无一不遵循先污染后治理的技术路线，亦即先放手让污水进入湖泊，污染混合其中清水，然后再用种种技术治理之。技术路线上的错误导致湖泊治污失败。本文进而提出：必须调整湖泊治污技术路线，采取'清污分流、蓄清排污和流水不腐’的新路线，才能根治湖泊污染。本文以太湖和滇池为例，分析了新方案的工程布局、工程投资和效益，结果表明：采用新方案只需原方案1% 的治污资金，就可以彻底根治湖泊污染。 关键词：三江三湖治污、先污染后治理、清污分流、蓄清排污、流水不腐 一、我国湖泊污染总况 我国是个多湖泊的国家，大于一平方公里的天然湖泊共2300多个，湖泊总面积为70988平方公里，总贮水量达7077亿方，其中淡水为2250亿方1。表1为我国有污染的主要湖泊。 表1，我国有污染问题的主要湖泊一览表
其他大型湖泊，巢湖西半湖处于中度富营养状态，东半湖处于中营养状态。洞庭湖、达赉湖、洪泽湖、兴凯湖、南四湖、博斯腾湖、白洋淀、洱海、镜泊湖和洪湖10个淡水湖泊中，仅洱海、兴凯湖、博斯腾湖和洪湖水质良好，湖体水质均达到III类标准；洞庭湖、镜泊湖和洪泽湖水质达到IV类标准；白洋淀、达赉湖和南四湖污染严重，均为劣V类水质。 城市内湖中，仅北京昆明湖为III类水质，杭州西湖、南京玄武湖、武汉东湖和济南大明湖均为劣V类水质。 湖泊的水环境问题不仅体现在水质不佳方面，也体现在泥沙不断淤积、湖面萎缩直至消亡方面。以千湖之省的湖北为例，1949年尚有湖泊1000多个，目前仅存百多个；再以洞庭湖为例，１９４９年以来洞庭湖容积减少量相当于三峡工程总库容（２３５亿立方米）的５０．６％，与此相应，洪水削减调蓄能力仅相当于５０年代的５０%。由于湖泊萎缩消亡，导致湿地减少，调洪能力减弱，直接恶化动植物生态环境和人类居住环境。 由此看出大面积水体的湖泊存在着非常严重的水环境问题，如何解决，是对水利、环境工作者的一个巨大挑战。由于湖泊在洪水期负有调蓄洪水的重要作用，所以湖泊治污不仅仅是一个环境工程问题，也是一个水利工程的问题。任何解决措施和方案都必须有一个水利、环境'双赢’的局面，而且必须具有可操作性。否则，决难在实践中实施。 要解决上述种种水环境问题，归纳起来就是要如何防止污染水体或者含沙水体对大面积清洁水体的扩散，给予出路，防止一粒老鼠屎，打坏一锅汤。而有效的措施就是：对清污(浑)水体进行隔离，增大污(浑)水流动速度，从流水不腐、流水不淤的角度，利用污染物在流动过程中可自我净化的功能，冲刷功能，解决面源污染及泥沙淤积的问题，对性质不同的水体进行人工隔离，防止相互扩散、对流和交换。 2004年，作者针对目前只知泄洪不知蓄水；蓄水时又不分清污的现状，提出了'清污分流、蓄清排污、流水不腐’的治污思想，也就是设植污水流动带，隔绝清污水的相互掺混(见图一)。湖泊水体大，流速缓，引起泄洪不畅、泥沙沉积，水质不佳等问题。
图一、湖泊内设置导洪、导污、导沙的'蓄清排污’新方案 含沙水流、污水水流均有一个共同的特征，即密度高于清水，底部浓度高于水面，因此可筑污(浑)水体流动带，引底部水流至湖泊出口，直接泄出水库、湖泊，可达到有效减淤、减污的目的。通过机械清淤筑潜堤，可一方面通过挖泥增大水体容积，另一方面利用淤泥形成直达出口的堤防，使清污(沙)分流，污(浑)水快速下泄，清水缓慢流动；最终达到彻底防淤、防污的局面。这种格局再加上湖泊的防洪泄水系统，又可有效防洪。 因而在湖泊内形成隔水体的治理方案3可一石多鸟，同时达到多个目的。隔水体有钢性(传统的土堤)和柔性(如柔管隔水墙4和柔性隔水幕5)两种。较之于现在所采用的分而治之方式：挖泥扩容(如洞庭湖)、外客水稀释污水(如太湖)，污水截流(如滇池)，添加生物、化学试剂。这种新方法成本低，经济效益高，工程量小。清污(浑)分流，蓄清排污(浑)应成为湖泊防旱涝灾害及水污染的指导原则。 二、太湖治污的己有方案和效果 2.1) 太湖水质的历史变迁及现状 太湖流域位于长江三角洲的南缘，呈周边高、中间低的地形，西边为山区，属天目山区及茅山山区的一部分，中间为平原、河网和以太湖为中心的洼地及湖泊，北、东、南三边受长江口及杭州湾泥沙堆积的影响，地势稍高。流域土地总面积36895平方公里，总人口3611万。行政区划包括上海市（崇明县除外），江苏省的苏州、无锡、常州三市、镇江市的丹阳市（县级市）、浙江省的嘉兴、湖州市全部和杭州市及部分县，共有9座特大、大、中城市和近30个县。 太湖流域多年平均降雨量1141毫米，年降水总量414亿方，陆面和水面蒸发量分别为764毫米、842毫米，当地多年平均水资源量为162亿方，其中地表水资源量为137亿方，年径流最大值达253亿方（1977年），最小值仅为16亿方（1978年），流域用水量总量在290亿方左右。以1999年为例，全流域用水总量285亿方，其中农业用水约101亿方，工业用水约42亿方，生活用水不到35亿方，火电用水约107亿方。流域水资源总体之所以能够保持平衡，一靠从长江引水，二靠水资源重复利用。 太湖是流域内一个天然调节水库，据1966～1993年的资料，年平均入湖总量为40.9亿方，其中汛期入湖水量25.9亿方，占全年入湖水量的63.4％；非汛期入湖水量为15亿方，占全年的36.6％。多年平均出湖水量为54亿方，其中汛期出湖水量24.7亿方，占全年的45.7％；非汛期出湖水量为29.3亿方，占全年的54.3％。太湖换水周期约310天6。太湖水资源的70％经黄浦江入海，黄浦江被喻为上海的母亲河。 20世纪60年代，黄浦江市区段由于污染出现黑臭，每年夏季30~50天，到80年代，黑臭达到150天。江南运河，在50~60年代还是沿河居民的日常生活水源，到70年代水质开始下降，80年代水质黑臭。从50年代到70年代，整个太湖水网都是清水悠悠。80年代开始，水质不断下降，1981年太湖水域69%的面积为II类水，30%的面积为III类水，只有1%的面积为IV类水；83%的面积为中营养状态，只有16.9%为富营养状态，大部分湖体处于良好状态。水质在IV类或劣于IV类的水域，1987年达到61%，1992年达到63%，1995年达到79%，1996年达到86%，从2000年度监测资料来看，太湖水域有71％已达到富营养水平，29%为中～富营养水平。１９９０年、ｌ９９２年、ｌ９９４年夏季，太湖流域干旱少雨，无锡附近梅梁湖、贡湖以及湖西北水域经常出现大面积“水华”，湖滨城镇供水告急。２０００年７月，太湖蓝藻再次大规模爆发，蓝藻最严重的为梅梁湖，数公里湖面上浮着大面积蓝藻，岸边蓝藻浓得象油漆，岛洼里蓝藻达到15厘米以上，绿油油的湖面恶臭阵阵7。 全流域污废水排放量，在1985年为37亿方，而1988年达50亿方，1998年为43亿方。2000年太湖流域每年直接排放入河湖水体的工业、生活污废水达49亿方。其中上海约占57％，江苏约占30％，浙江约占13％。而污水处理率不足1／3，致使一半以上的河流(按长度计)遭受污染，其中上海市境内污染河长达80％，江苏70％，浙江30％，苏南运河达90％，黄浦江达75％，江南大运河83％的评价河段受到污染。据2000年对太湖流域82个主要河湖断面监测，目前仅有19.4％的监测断面水质，尚能达到地面水标准II或III类，其余80.6％的断面则受到不同程度的污染，其中48％的监测断面水质为IV类，14％为V类，23％为劣V类。太湖流域的水污染中，工业污染排放占4～5成；农业面源为主，占一半以上。 2.2) 太湖治污策略及效果 太湖治污，经历了两个阶段：第一个阶段以大规模兴建污水厂、严格控制工业污染排放量为手段，期望2001年'零点’达到太湖水变清的战略目标，但实践表明：2000年太湖水质并没有根本性的改善。第二阶段将战略方针改为：引长江水'透析’太湖，但试验结果仍是强差人意。目前，太湖治污己投放资金120亿元，续后治污资金将达2000亿元8。 1996年国务院专项部署了太湖流域的水污染防治工作，并于1997年批准了《太湖水污染防治'九五’计划及2010年规划》。《规划》将太湖治理工作分为近期和远期，近期又分为两个阶段：第一阶段到１９９８年底，全流域工业企业（包括乡镇企业）及集约化畜禽养殖场和沿湖的宾馆、饭店等单位排放的废水达到国家规定的标准；第二阶段到２０００年底，集中式饮用水源地和出入湖的主要河流水质达到规定的水质标准，实现太湖水体变清。远期到２０１０年，基本解决太湖富营养化问题，湖区生态系统转向良性循环。 在国务院有关部门的督促下，苏、浙、沪３省市积极组织实施规划，做了大量艰苦的工作。流域内重点工业污染经１９９８年底“零点达标行动”后得到有效治理，流域内工业污水７０％～８０％得到了控制；环湖宾馆饭店污水得到了有效控制；有一定规模的畜禽养殖场粪便处理得到了改善；无磷洗衣粉的禁用取得了成效；氮肥、磷肥和农药的使用有了一定程度的改进；网围养殖面积有所缩小；对太湖的船舶污染问题也采取了一些措施。 2000年太湖水质规划目标为：总磷0.05mg/l，总氮1mg/l，高锰酸盐指数3.2mg/l。但是，《规划》要求的在２００0年太湖水变清的目标却没有实现，实测太湖总磷、总氮和高锰酸盐指数分别为：0.1、2.54、5.28mg/l，超过水质目标要求的100％、154％、65％。《规划》中24个环湖河流断面，有79％劣于《规划》水质目标，主要超标因子为总磷、高锰酸盐指数。太湖湖区中，又以五里湖、梅梁湖水质最差，劣于V类水。 “九五”期间百多亿元的巨大投入，却没有带来当地政府和百姓翘首以盼的结果。国家宣布的2001年零点太湖水质变清的目标没有如期实现。2002年太湖仍全年处于富营养化状态，流域骨干河道几乎全部变黑发臭，太湖整体水质处在三、四级状态之中，不少地方成了五类水。令人痛心的事实犹如一盆冷水浇在了所有关注太湖人的头上。120亿元打水漂，为何治污这样难？不少专家和领导都在思考，太湖治理显然不能简单地归结于“治理力度不够”之类的说法，应当从深层次寻找原因9。路到底该怎么走？ 在“十五”期间，政府拟对太湖治理战略进行调整，以实现有机污染物总量削减10％至25％的目标。其中的重大治污措施包括：由工业点源控制为主，向工业点源与农业点源综合治理转变；由城市污染控制为主，向城乡污染控制转变；由陆上污染控制，向陆上水上污染控制转变；由治理污染为主，向防止污染和生态环境保护转变。今后将注重湖滨带和湿地的保护，尽量让污水在湿地得到净化；从治标应急刹车向标本兼治、加大治本力度转变，从而使太湖治污在水质恶化趋势得到初步遏制的基础上，逐步做到水质不断改善。 国务院副总理温家宝提出：到2005年底，太湖水质要有所好转，特别是梅梁湖、五里湖的水质要明显改善，为逐步恢复太湖良性循环的生态系统奠定基础。 中外专家经过多年科研证明，国家计划太湖水质在2020年恢复到80年代初期的二类水标准，至少需投入资金2000亿元10。这笔钱如何花方能获取最佳效益？成为人们普遍关心的问题。 2002年1月30日至4月3日，水利部启动了“引江济太”工作，常熟水利枢纽泵站连续引水64天，望虞河共抽引长江水10.7亿立方米；入太湖6.7亿立方米，通过太浦闸向杭州湾地区供水6.6亿立方米，受影响范围1.4万平方公里，占太湖平原河网地区面积的1／2。引水后水质有所改善，监测结果显示，太湖受“引江济太”影响的区域主要有太湖贡湖、湖心区、东太湖以及靠近梅梁湖、东部沿岸带的部分水域，水质已有好转。受引水影响水域的主要污染物指标比往年同期有所下降，太湖的换水率提高了15％，从而加快了流域河网及太湖的水流运动速度。试验基本达到了改善水环境的目的，但离规划要求还差得远。 不难看出：太湖治污的总体思路在于先允许污水进入湖体，然后采用各种方案治理之，没有将不合格污水阻挡在湖区清净水体之外，也就是说走的是一条'先污染、后治理’的技术路线。 三、滇池治污的己有方案和效果 3.1) 滇池水质污染历史和现状 滇池流域面积2920平方公里，流域内山地、丘陵占69.5％，平原、盆地占20.2％，滇池占10.3％。海拔1886米，湖面南北长39公里，东西宽13.5公里，平均宽度约8公里；湖岸线长163公里；湖面面积318.27平方公里；最大水深10.4米，平均水深1.5米，蓄水量约4.4亿立方米。滇池南部为滇池主体称外海，北部支体称草海，由一道天然湖堤分开。湖体略呈弓形，弓背向东，有二十余条河流呈向心状注入湖区如南盘江、宝象河等；出水口在西南端的海口中滩闸，为自然出口，流入螳螂川、普渡河后又汇入金沙江。草海入湖口为新河、运粮河、乌龙河、西坝河与船房河。外海入湖口为盘龙江、大清河、采莲河、洛龙河与护城河。 滇池流域是云南省人口最密集，生产、生活最活跃，经济最发达的地区。面积不足全省面积的7.4‰，而工农业总产值分别占全省的32％和30％。流域内有199.4万人口、主要聚集在滇池北部的湖盆坝区。至2002年，昆明主城区面积131.7平方公里，人口161.5万人。滇池流域多年水资源量只有5.3亿方，人均水资源量仅近270方／年，仅为我国人均水资源量的12％，处于极度缺水状况。 滇池的水质污染是从80年代开始的，那些年围绕滇池大办工业项目，上了一大批小磷肥等污染严重的企业。长期以来，昆明市的生活污水不经处理便直接排入滇池，加重了滇池的污染。有关专家说，80年代污染滇池的主要是工业污水；90代主要是大量未经处理的生活污水。近20年来，滇池水质下降了两个等级以上，出现了全湖水质超五类的严重局面，使原来极为丰富的水生植物从种类、分布、数量、演替均发生巨变，一些敏感群落灭绝或濒临灭绝，水生植物面积锐减，鱼虾减少，土著鱼从原来的15种减少到仅剩4种，而水葫芦、蓝藻暴发性繁殖，呈“绿油”状长期覆盖湖面，水体变色。 在每年排入滇池的工业和生活污水2亿多立方米中，生活污水占４５－５６％，面源污染占３３－４０％，而工业污染源只占１０－１４％。1995年，排入滇池的废污水量达1.85亿方，主要污染物有总磷1021吨，总氮8981吨，其中城镇生活污染源排放总磷457吨，总氮5089吨，工业污染源排放总磷147吨，总氮937吨，非点源排放总磷417吨，总氮2955吨。也就是说面源污染占到总污染物的40%至60%。 1999年，国家环保局领导、专家在视察滇池后，称滇池生态已演化到“生态癌”。他们在离滇池大老远时，便闻到了一股腥臭味。走近一看，只见内湖和外湖一片墨绿色。疯长的蓝藻和其它藻类散发出一阵阵难闻的腥臭，湖面上一层像油漆一样的墨绿色的蓝藻浮在水面，一簇簇绿油油的水葫芦，在湖中漂来荡去。几十里的水面上全部被蓝藻覆盖，最厚可达几十公分。装载量800公斤的农用拖拉机，每天要载走18车。 3.2) 滇池治理措施的回顾与效果 “九五”期间，采用了下述治理措施：1.开展了滇池流域达标排放“零点行动”；2.建成４座污水处理厂，日处理污水能力达到了３６.５万吨，占全市污水排放量的６０％，使日处理污水能力提高到５８.５万吨；3.西园隧道工程1996年建成运行，改变了滇池的湖流，实现外海和草海水体分隔，减轻了外海污染负荷；4.北岸截污工程。东起大青河，西至西园隧道入口的滇池北岸，铺设11公里的管道，从大青河、船房河和采莲河截提输排3方／s的污水经西园隧道排入沙河。完成了滇池北岸局部截污和盘龙江中段截污工程，以减少进入滇池的污染物总量；5.疏浚了草海底泥面积２.８3平方公里，占草海总面积的３８％，底质424万方，疏浚区水深平均增加１米；6.全面实施了工程造林、退耕还林和封山育林，滇池流域森林覆盖率达到４８.９％。完成了大观河、盘龙江整治；7.取缔了滇池网箱养鱼和机动捕鱼船，关闭了滇池面山采石采砂场。在滇池流域内禁止经销和限制使用含磷洗涤用品。 “九五”期间，滇池治理投入资金数十亿，而生态恶化问题没有逆转。监测结果表明，1999年、2000年滇池外海水污染继续加重，蓝藻大暴发性繁殖势头不减，云南省投入大量资金实施紧急措施，试用了机械、药物、水体置换等方法清除蓝藻。但是效果并不明显，滇池草海水质仍为劣5类，外海为5类，湖水的总氮、总磷、高锰酸钾盐浓度仍超过规定标准，甚至还有所上升。 “十五”期间，针对滇池水质的现状，昆明市环保局预计投资78亿资金，实施26项工程挽救滇池。计划对滇池治理将首先采取总量控制手段，控制三类污染源（即城市污染、面源污染、工业污染）排放量，计划到２００５年污染物入湖总量与２０００年相比减少２０％以上。同时，扩建污水处理厂、改造城市下水管网以。将工业污染控制改为适应监督管理；同时为解决昆明地区高浓度难降解有机污水及危险固体废弃物带来的特殊环境问题，计划建设20家重点工业污染源的监控系统及建设高浓度有机废水及危险废弃物处理中心。 总结过去的经验教训后，当地政府认识到，若不集中处理污水，再建多少污水处理厂效果也不大，遂决定将截污治污工程作为治理滇池重大项目来抓。具体计划为：将滇池环湖地区分为6大片区进行环湖截污治污。在每个片区地下15到20米处布设截污管线，管线总长75公里，直接与城区污水管网和污水处理厂相连接，形成连片的截污管网。被截住的污水经处理后，每年可提供2亿方清洁水注入滇池。计划新增40万方/日污水处理能力，扩建一污水处理厂、二污水处理厂及建设东郊、北郊、呈贡、晋宁等污水处理厂。 “十五”期间，将投资１０亿元建设九条河的截污干管工程，（新河、运粮河、乌龙河、船房河、西坝河、采莲河、明通河、枧槽河及小清河）基本形成主城区雨污分流的干管网体系11。投资3.9亿元疏浚滇池草海底泥，疏浚草海底泥628万立方米。经过吹填、沉降、余水处理等工艺后，呈浆糊状甚至凝固状的底泥将堆放于滇池沿岸的东风坝北、运粮河东及运粮河西堆场和王家堆堆场。4个堆场的面积为1965亩。掌鸠河引水工程包括建设，总投资38亿元12。2005年工程完工后，每年可向昆明自流调水2.45亿方，可以保证2020年主城区洁净水的供需平衡，还有1.64亿方余水补充滇池水体，将缩短水体置换周期，对滇池生态恢复起到积极的作用。但掌鸠河的引水在排入滇池之前水质已发生变化，实际增加的是污水量，对改善滇池水质难以起到明显作用。 "治滇"已成为建国以来国家投资最大的水体污染治理工程。天文数字般的巨大投资，却没有带来当地政府和百姓翘首以待的结果。中国环境监测总站2002年公布的数据显示，滇池13个监测断面均为劣5类水质，70％的水体处于重、富营养化状态，至2002年，滇池已连续5年都是劣V类水质，几乎丧失了作为水的全部使用功能。令人心痛的事实，犹如一盆冷水重重地浇在了所有关注滇池的人的身上。云南全省更是上下震动，议论纷纷。专家、百姓、媒体纷纷质问：滇池治理的路子究竟对不对13。 什么是治滇的路子？九五、十五的治污实践及规划清楚地表明：所有的法宝都在走'先污染、后治理’的老路，而如此庞大的水体一旦遭污染，再去治理好比登天。所以，我们有必要从失败的湖泊治污中，总结经验教训，找出一条新的治污技术路线。 四、清污分流、蓄清排污和流水不腐’的新方案 要解决湖泊水污染问题，归纳起来就是要如何防止污染水体或者含沙水体对大面积清洁水体的扩散，给予出路，防止一粒老鼠屎，打坏一锅汤。而有效的措施就是：对清污(浑)水体进行隔离，增大污(浑)水流动速度，从流水不腐、流水不淤的角度，利用污染物在流动过程中可自我净化的功能，冲刷功能，解决面源污染及泥沙淤积的问题，对性质不同的水体进行人工隔离，防止相互扩散、对流和交换。 要达到上述目的的关键技术在于分隔清污水体，设置单一水体流动带，使得'清污分流、或清浑分流’。在上述大面积的水体中，一般上不存在水流落差，使得简单的柔性隔水幕或柔性水管，就可以有效地将水体隔离。这些柔性隔水幕或柔性水管将只承受较轻微的水流摩擦，至于水流冲力，柔性隔水体将通过改变自身的形状而吸纳消化冲力。如果水体流动带和流动带之外的水体存在水面落差，则使用刚性隔离体，这种隔离体可以是任何可以承载水压力的建筑，如预制的水力插板、沉箱、土堤等。或者，虽然水体流动带和流动带之外的水体不存在水面落差，但在某些特殊地段，如流动带拐弯处，水流冲击力过大，导致大量污水或含沙水流越过轻质幕墙，侵入被保护水体，则也应使用刚性隔离体。 水体流动带由两条相互平行或近似平行的柔性隔水幕、或二道柔管隔水墙、或二道刚性隔水体组成，或两道柔性隔水物结合刚性隔水体组成，流动带宽度将根据实际所需加以确定和调整。柔性隔水幕由轻质薄膜及锚固体系统两部份组成4。轻质薄膜浮于水体之中，形成一道竖向柔性幕，竖立着的柔性幕将阻止污水或含沙水体向清洁水体的扩散，锚固系统的作用在于固定柔性幕墙走向，引导流动带内部的水体流向指定的下游地区；柔性隔水墙则由柔性水管和锚固系统两部份组成5。在实际工程中，究竞是采用柔性隔水幕还是柔性水管，取决于工程目的及水深，一般上浅水区宜采用柔性水管，而深水区适宜于隔水幕，小横向流速宜采用柔性隔水幕，中等横向流速采用柔性隔水墙，大横向流速采用硬性隔水体。 隔水带也可以由柔性隔水体及刚性隔水体混合而成，例如：利用湖堤作为隔水带的一侧，只需要用柔性材料构筑隔水带的另一侧，由此可节省营造隔水带的成本。 之所以用上述方法能有效解决大面积水体的污染问题，乃在于这一发明综合考虑了水环境的如下基本特征，包括： 1，含沙水流、污水水流均有一个共同的特征，即密度高于清水，使得底部浓度高于水面，因此应该重点防止底部高浓度污(浑)水向清净水体的扩散和对流，而顶部水质相对较好，浓度相对较小，可允许一部份污(浑)水进入被保护水体。 2，污染水体向清洁水体的扩散量，与污(浑)水的浓度梯度成正比，与清污(浑)水的交界面面积大小成正比，即符合紊动扩散定律及分子扩散定律，因而，只要缩小清污(浑)水交界面面积，就可有效减少污(浑)水对清水水体的危害。 3，'流水不腐、流水不淤’原理，有机物污染物在流动过程中有自我降解，自我分解，自我净化的作用，因而只要人为地保持污染水体在大面积水体的流动速度，就可有效减淤、减污。 4，流体力学中的伯努利定律，即流速越大的流动带内，压强小于柔性流动带内外大面积水体的压强，这种压强差有缩小流动带宽度的趋势。 图2中，隔水幕之间为大面积水体中的流动带。在湖泊、水库中，流动带中一般为污(浑)水，流动带之外为被保护的清洁水体，该带中水流流动速度远大于两侧的水体。 当隔水幕的密度小于水时，隔水幕只要下面固定，上面可随流飘动，尤如树木青草可随风摇曳一般。当隔水幕的密度大于水时，可以使用助浮装置使之悬浮于水中。隔水幕的高度一般上应大于水深，它由重坠体及锚固系统固定在指定的线路上。重坠体的重量，锚固体的疏密和单个隔水幕的长度等参数应根据不同实际情况下的受力，通过计算和实验得出，以隔水幕能牢固地固定在指定线路为原则。根据需要可设置多道隔水幕也加强对不同性质水体的隔离。
图2，柔性隔水幕的构造示意图 图3中，两柔性水管之间为水体流动带，两柔性水管之外为相对静止水体。柔塑水管为一个两端封死柔性水管，上端有充排水孔，下端有锚固系统。柔管可在垂直水流的方向上作一定幅度的摆动，摆幅决定于横向流速的大小及锚固体的疏密。 柔塑管充满水以后将成为鼓胀的水管，在水体中形成一道隔水墙。因为水管不能承受较大的内外压差，随着水深的变浅，水管将发生变形，多余水体将从充排水孔处外泄，从而变扁平甚至完全排空地势较高处的水体。 如果沿管线方向地形高差变化较大，甚至有的地段在水面以下，有的地段在水面以上，则管内的水将从岸上段流向水下段，在水中自动充胀成为隔水墙，而岸上部份则会由于没有水体而变扁平。所以这种柔塑水管具有根据地形自动调节，在水中自动形成隔水墙的重要功能。 在实际运用中，为增加效果，需要柔性隔离体(包括隔水幕及隔水墙两种)结合硬性隔离体，方具有完全阻隔不同性质水体扩散、能量和动量交换的效果。硬性隔水体能承受较大的压力差和较大的水流冲击力，缺点是较为昂贵，工程较大。由于硬性隔水体具有柔性隔水体所不具备的特点，所以在实际工程中，应考虑两者相互结合，甚至单独使用硬性隔水体。 典型的柔硬隔水体相结合情况是当流动带拐弯时，若仅使用柔性隔水体，则柔性隔水体将承受较大的冲力，使得流动带内的大量水流越过柔性隔水体而与流动带外的水体相互掺混，所以，为避免这种情况的出现应在该处建硬性隔水体。
图3，柔管隔水墙构造的单一水体流动带 图1为隔水带在湖泊防洪、防污及防淤工程运用的示意图。通常情况下，水质优良的洪水将通过通湖河渠沟溪进入湖区，非汛期的大量污(浑)也将进入湖区并与湖水相互掺混，影响整个湖泊的水生态环境。而河水的大量泥沙也可通过入湖水道进入湖区，导致湖泊变浅变小，逐步萎缩，丧失水生态的正常功能。湖水将通过出湖水道进入大江大河并排向下游。 在湖泊中设置隔水体使隔水体与湖泊岸线之间形成一道水体流动带并经出湖水道流入大江大河。当然，也可在湖心构筑水体流动带。为向湖心补充优质淡水，可在各入湖水道和出湖水道修建控制性建筑物，如闸门或橡胶坝。当通湖水道的水质优良时打开通湖通筑物，即可向湖区补充优良淡水。当通湖水道的水质不满足要求时，关闭通湖建筑物，此时劣质水经环湖流动带进入出湖水道并汇入江河。 为提高大型湖泊对洪水的调控能力，环湖堤应采用硬性隔水体，出湖建筑物可为泵站及闸门等组成的枢纽14。洪水期来临之前，关闭所有所湖闸门。入湖水流全部经由环湖流动水道排出湖泊，汛期来临前环湖流动带将处于高水位，而湖水仍处于汛前低水位，两者有较大压差，也就是说腾空湖泊以迎洪，当入湖水道需要分洪时，打开通湖闸门就可以分洪；当大江大河需分洪时，打开相应的出湖口处的闸门；当湖水处于最高水位，而湖泊上游仍有多波次的洪峰时，打开出湖口泵站抢排湖水，以腾空湖容，为下一次分洪作准备；当大江河的洪峰水正好遭遇到其他入湖水道的洪峰时，并需要避免沿湖地区巨大损失时，关闭出湖口闸门，使湖江暂时脱离。 如此，环湖隔离流动节将大大增加湖泊对洪水的调控能力，改善湖水的水质，减少进入湖区的泥沙，延长湖泊寿命。 五、采用新方案的工程量和效益分析 作者提出的治湖新方案即不需要搞排污达标的'零点行动’，也不需要大建污水处理厂，更不需要环湖截污的管道和农药化肥的取缔。唯一需要的是建一条围湖导洪、导污、导沙水道。由于这一水道建设在水中，所以无需开挖，只需在水中建一道环湖堤。所以，工程量及投资集中在环湖堤及进水闸门两方面。现在，我们估算这一工程的造价。 先以太湖为例，太湖环湖岸线全长393.75公里。 2002年12月22日，江苏总投资4.96亿元的长217公里太湖环湖大堤通过验收，太湖环湖大堤工程为Ⅱ等工程，堤防和沿线口门建筑物均为2级工程，其主要建设内容有：大堤复堤172公里，港堤18公里；大堤护砌太湖侧护砌129公里；内堤坡脚防护为50.6公里；口门控制建筑物100座；防汛公路90公里。 上述环湖防洪堤相当于作者方案中的外堤，如果再平行外堤建一道内堤，将太湖水圈起来，其造价不可能超过外堤，却不可能超过4.96/217*393.75=8.98亿元。这一工程造价仅相当于原治污方案(2000亿元)的0.5%。如果用柔管隔水墙作为导污渠内堤，建设成本更为低廉。 那么，建设这一导污渠以后能不能有效降低太湖的污水含量，实现太湖变清的目标呢？ 面源污源是太湖污染的元凶之一，现在全球没有任何有效方案治理之，但这一方案将彻底解决面源污染问题。太湖的面源污染占总污染物的一半，从太湖周边进入湖泊。１９９４年，太湖流域用氮肥４８２７３７.６吨，磷肥５３１３４.４吨。有关估算结果表明，太湖流域氮素流失率为２０％时，进入水环境的量每年为９６５４７.５２吨。磷素流失率为７％时，进入水环境的量每年为３７１９.４０吨。１９９１～１９９２年度全国农药用量２２.６万吨，每公顷用药量为２.２６公斤，而太湖流域每公顷耕地农药用量为８.０７２公斤，是全国平均用药水平的３.6倍。按流失率８０％计算，太湖流域每公顷耕地每年就会有６.４公斤农药流失到土壤、水中15。面源也来自禽畜粪肥。太湖地区耕地对禽畜粪肥的最大承载能力为每年每亩1.5吨，而实际上目前已达1.89吨；流域化肥年使用量达250万吨，是发达国家的2倍左右；地级城市产生的垃圾日均超过1000吨，每天有80万吨的生活污水直接排入湖、河内。这意味着，在太湖流域，无论土地上还是水体中，都出现了超过承载能力的剩余物质。不扭转这一状况，太湖水变清是很困难的。 正如我们对抗'非典型肺炎’一样，最有效的措施不是先让'病源’感染以后再治疗，那样不仅费用昂贵，甚至不可能消除'病毒’。正确的作法是将'病源’与'正常人群’先行隔离，如此不仅治本也治标。 环湖导污渠就是对污水和清水进行隔离，上述的农药、化肥、泥沙和禽畜粪肥统统进入这一导污渠，自然可以保让太湖水质的干净。要治太湖，唯有如此，别无他法。 再看滇池治污。正由于技术路线上的错误，导致不少人认为'2010年水质达标目标不可能实现，是铁板钉钉的事实’。那么，采用环湖导污渠方案，实施'清污分流、蓄清排污、流水不腐’战略是否就可以解决上述所有问题呢？ 沿滇已建的防浪堤渠道可作为图一中的外环，只需另外营造163公里的内环，按太湖环湖大堤的单价计算，内环的造价为(4.96/217*163=)3.72亿元，不到现有治污方案投资的1%。 实施这一方案滇池水质可彻保。滇池流域年化肥使用量为８．５万吨，农村固体废弃物一年约为２９０万吨，废水１７５９万吨，最后进入滇池。昆明市区流入滇池的９条主要河流成为纳污、排污河道，雨季污水处理率低，水质污染严重，并进入外海，是滇池的重要污染途径15。因为不论是生活污水、还是工业污水，处理厂回水等等一切污泥浊水，全部挡在滇池之外，顺着环湖导污渠，泄入螳螂川、汇入金沙江。由于没有新的污染源加入，滇池不再成为藏污纳垢之所，所以水质可彻保。 实施这一方案滇池流域防洪有保障。当滇池流域发生洪水时，第一场洪水的前峰一般为'第一道淘米水’，将由导污渠送出滇池之外。而随之而来的洪峰则为较为清洁的河水，此时可打开通湖'开关’，清洁河水直泄入湖，给滇池补水。当然洪水中必然还有一定的有机物，这正好是水生生物所需要的最低值。当滔滔洪水不断来袭，超出警戒水位时，打开设在出海口的总闸门泄洪。同时，打开导污渠内的所有'开关’分洪。不难看出：届时导污渠实际可成为一条分洪通道，将发挥巨大的作用，减轻滇池的防洪压力。 实施这一方案昆明市的土地资源得到利用。它不需要敲掉目前已建好了的防浪墙，充分利用了目前防浪墙的作用，甚至可以说防浪墙越牢固，越高，蓄水越多，弃水就越少。目前，疏浚出来的淤泥都是远距离向指定点堆放，搬运费很高。而新方案仅要求将污染物最多最严重的临岸淤泥清出来，抓住了二次污染的本质，并就近沿岸堆放，当淤泥沥干后就自然成了导污染的一道堤。 实施这一方案滇池的泥沙淤积可减少，寿命可延长。如前所述，滇池在历史长河的演进中，必然是逐渐萎缩，直至消亡，这是不以人的意志为转移的铁定规律。但如果修筑此导污渠，绝大部份泥沙和污染物都集中淤积在导污渠内，只要安排导污渠岁清，就可以延长它的寿命。 所以，可以很肯定地认为：目前的'治滇’技术路线存在偏差，兴建环湖导污堤，实施'清污分流、蓄清排污’战略是可行的，综合效益是高的，解决污染问题是彻底的。 那么，环湖导污渠内会不会'臭不可闻’呢？不会，巧妙就在于利用了流水不腐这一原理。'流水不腐’就是巨大的污水处理厂。这一结论可以从东太湖水质中得到证实。东太湖是太湖的一个狭长湖湾，位于太湖东南部东山半岛东侧，与西太湖以狭窄的湖面相通。东太湖南北长27.5公里，最大宽度9.0公里，环湖大堤包围面积132平方公里，平均水深仅1.2米左右。东太湖面积不大，却是太湖向下游泄洪和供水的主要通道。太湖向下游供水的最大河道~太浦河也源于东太湖，通过东太湖泄出的水量一般约占太湖泄水总量的70％～80％17。所以，东太湖水流速度较大，尽管东太湖污水负荷是全太湖平均负荷的4～5倍，但由于'流水不腐’东太湖拥有较强的生态自净功能，目前东太湖区的水质仍然优于太湖的其他水域，保证了太湖向下游的供水水质。我们不难得到结论：对付水体污染，不怕水脏，就怕水不流，水流速度愈大则自净能力越强，有机物在流动过程中降解也越快。不难看出端倪：我们只要设较小的过水断面，保证较大的水流速度，就能有较治污。 六、结论 本文深刻分析了湖泊治污失败的根本原因，指出：湖泊水流速度过小是水质恶化的内在原因，污水毫无阻挡地进入湖泊则是其外在诱因。而现有的治污方案不可能根除外污染源(如面污染面)，也没有能提高湖泊流动速度。因此，治污失败是必然的，不足为奇的。从根本上说，现有的所有湖泊治污技术无一不是走'先污染、后治理’的技术路线。 作者进而提出在湖泊内营造环湖导污渠，实现'清污分流、蓄清排污、流水不腐’的治污原则。一切污水浊水被导入高速流动的导污染，从而有效保护了湖水，杜绝了污水向清水的扩散和混合。计算表明：以新方法治污其造价不到传统方法的1%。 参考文献 1金相灿(2001)，湖泊富营养化控制和管理技术，化工出版社. 2杨树清(2004)，21世纪中国和世界水危机则对策，天津大学出版社 3杨树清(2003), 大面积水体的防污减污方法, 专利登记号03129750.1 4杨树清(2003), 柔性隔水幕的构造, 专利登记号03257885.7 5杨树清(2003), 柔管隔水墙的构造, 专利登记号03257886.5 6叶寿仁(2001), 太湖流域管理局副局长叶寿仁谈太湖水问题，4月11日, 新华网. 7叶寿仁，黄卫良(2001)，太湖流域节水工作研究，中国水利No. 8。 8 <<中国调整太湖治污战略》，人民日报海外版，2001年9月13日。 9 邓建胜，太湖水体何时变清？人民日报，2003年5月23日。 10 刘鸿志(2001)，中国太湖和日本琵琶湖水污染防治状况比较，中国环境报8月1日。 11李自良(2002)，工程总投资超10亿，昆明大规模整治进入滇池河道，新华社昆明，2月28日。 12杨健强(2001)，滇池污染的治理和生态保护，水利学报，第5期。 13王翰林(2001)，30亿元打了水漂，滇池还有救吗？科技日报，10月24日。 14杨树清(2003)，一种增大湖泊防洪库容的方法，专利登记号03130017.0。 15刘润堂、许建中、冯绍元、王素芬、姚春梅(2002)，农业面源污染对湖泊水质影响的初步分析，中国水利， No. 6。 17 吴泰来(2001)，21世纪初太湖流域的水问题及具对策初探，水利发展研究, No.1。 附：作者简介
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