本书以建立城市河流水环境品质提升与生态健康维系技术体系为主线，针对城市河流水环境治理的阶段特点与构建高品质水环境的需求，重点论述了城市水体感官愉悦度与生态健康评价、城市径流污染多维立体控制、城市河网流态联控联调、河流典型污染物快速去除与透明度提升、河道生态修复与健康维系等技术，进而介绍了各项技术在苏州中心城区范围内的示范验证情况；形成的城市水环境品质提升与水生态健康维系的集成技术体系及实践可支撑我国城市河流水环境治理，也为我国类似城市的水环境治理工作发挥积极的示范和引领作用。本书内容丰富，体系完整，注重理论与实践结合、技术先进性与实用性结合，可供生态环境、城市水务、市政等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、市政工程、生态工程及相关专业师生参阅。
随着水环境治理工作的不断深入和水环境质量的不断改善，我国城市水环境治理逐渐进入转型期，对水环境品质提升与水生态安全保障提出了更高的要求。在转型期城市水环境治理工作面临着 5个转变：环境质量改善目标从常规污染物达标向构造亲水环境和实现水生态安全转变；污染物控制从 COD和氨氮负荷削减向多种污染物协同减排和微量污染物毒性控制转变；工程技术措施从治理设施建设规模扩张向强调设施安全稳定高效运行转变；污染治理模式从粗放治理向精准化靶向治理转变；监管手段从以人工经验半自动为主向智能化转变。
苏州作为我国率先进入城市水环境治理转型期的代表性城市，具有实现苏州水环境品质持续提升、保障太湖东部区域水生态安全的迫切需求。在此背景下国家水体污染控制与治理科技重大专项于 2017～ 2021年实施了苏州区域水质提升与水生态安全保障技术及综合示范项目研究，该项目由清华大学牵头，设置三个课题，分别针对水设施功能提升与全系统调控、水源地生态环境安全保障、河道水环境品质提升与水生态健康维系技术开展了系统研究和工程示范。水环境品质提升与水生态安全保障丛书的三部专著，就是本项目三个课题研究成果的系统提炼和总结。
本书是河道水环境品质提升与水生态健康维系技术及示范科研项目成果的总结。该科研项目由清华大学负责，参加单位包括上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、上海交通大学、上海海洋大学、悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司、苏州科技大学、苏州市河道管理处等。本书围绕城市水环境治理过程中面临的河道水环境品质提升与水生态健康维系问题，重点介绍了城市水体感官愉悦度与生态健康评价、城市区域径流污染多维立体控制、河道水体快速净化、河网水动力优化与活水工程调控以及河流水生态构建与健康维系技术，并介绍了在苏州市区综合示范区内进行的关键技术的示范与验证，书中形成的城市水环境品质提升与水生态健康维系的集成技术体系为我国类似城市的水环境治理工作发挥积极的示范和引领作用。
本书共 7章：第 1章阐述了城市河流生态功能与问题及水环境现状与问题；第 2章介绍了城市河流水环境品质的相关指标，介绍了城市河流水体感官愉悦度评价技术、城市河流水生态健康评价技术的建立与应用；第 3章论述了城市河流雨季污染与降雨径流面源污染问题，介绍了区域径流多维立体控制技术及工程案例；第 4章面向复杂河网的水动力调控问题，论述了河网水动力 -水质阈值确定技术、河网水系流动性调控技术、以模型为核心的水动力 -水质调度技术、基于物联感知的自动监控技术和模型云技术等，并介绍了相关工程案例；第 5章论述了表面流人工湿地、膜分离、磁分离、滤布滤池、软质外壁可膨胀式弹性滤池等河道水体典型污染物识别与快速去除技术及工程案例；第 6章论述了城市河道生态修复技术与维系技术，讲述了河道底质电化学原位修复技术、水草生境构建技术、植物源化感抑藻技术、河流健康生物链构建技术及水生态修复工程；第 7章为结语与展望。
本书的架构由贾海峰设计，孙朝霞完成初稿的编著，贾海峰最终统稿并定稿。各章核心内容的贡献者如下：第 1章和第 7章由贾海峰、孙朝霞完成；第 2章由席劲瑛、贾海峰、朱强、潘杨、陈正侠、张波、杨俊、孙朝霞完成；第 3章由陈嫣、陆敏博、贾海峰、韩素华、王盼、柯杭、曹倩男、孙朝霞完成；第 4章由吴时强、夏坚、贾海峰、范子武、谢忱、柳杨、孙朝霞、马振坤、丁瑞、程颖完成；第 5章由何圣兵、贾海峰、孙珊珊、袁文璟、昂安坤、孙朝霞完成；第 6章由贾海峰、何培民、李广贺、张芳、杨珏婕、赵赢双、郑海粟、彭自然、邵留、汤春宇、盛林华、孙朝霞完成。在编著过程中，为本书提供素材的人员（按姓氏笔画排序）还有王卫刚、毛旭辉、石莎、石雨鑫、印定坤、刘洁、李可、杨烨、冷林源、沈尚荣、顾澄伟、钱冬旭、徐特、徐斯迪、高郑娟。在此对所有参加本书编著的人员表示感谢。同时本书作者衷心感谢国家水体污染控制与治理科技重大专项、苏州市政府的支持，以及课题实施过程中众多评估专家的宝贵建议，感谢苏州市生态环境局、苏州市水务局、苏州市住房和城乡建设局以及课题全体研究人员的贡献，本书内容体现了课题组全体研究成员的集体研究成果。书中还引用了部分专家、学者的相关研究成果，在此一并向他们表示衷心感谢！
限于编著者水平及编著时间，书中不足及疏漏之处在所难免，敬请读者批评斧正。
编著者
2023年2月
第1章 绪论 1
1.1 城市河流生态功能与问题 2
1.1.1 河流生态系统的组成 2
1.1.2 河流生态系统的生态功能 3
1.2 城市河流水环境现状与问题 4
1.2.1 城市河流水环境从污染到逐步改善的现状 4
1.2.2 城市化进程中城市河流普遍遇到的主要问题 4
1.2.3 水环境治理转型期城市河流品质提升面临的挑战 5
1.3 城市河流水环境品质提升技术路线图 8
参考文献 10
第2章 城市河流水环境品质调查与评价 12
2.1 城市河流水体水环境品质指标 12
2.1.1 水体感官相关指标 12
2.1.2 水质安全指标 13
2.1.3 水体流动性指标 18
2.1.4 水生态指标 19
2.2 城市河流水体感官愉悦度评价技术 20
2.2.1 水体感官愉悦度评价方法的建立 21
2.2.2 水体感官愉悦度评价方法的验证 26
2.2.3 城市水体感官愉悦度在线监测系统 27
2.3 城市河流水生态健康评价技术 29
2.3.1 城市河流水生态健康评价体系 29
2.3.2 城市河道生态健康评价指标和赋值 31
2.3.3 城市河道生态健康评价方法 37
2.3.4 苏州市城区河道生态健康评价 39
参考文献 43
第3章 城市径流污染多维立体控制 48
3.1 城市河流雨季污染特征 48
3.1.1 降雨径流样品采集与分析方法 49
3.1.2 降雨事件监测 50
3.1.3 瞬时样品水质特征分析 51
3.1.4 事件平均浓度计算 53
3.1.5 径流污染负荷评估和分析 55
3.2 降雨径流多维立体控制技术 59
3.2.1 LID-BMPs技术比选 59
3.2.2 淹没式自排系统径流污染过程控制技术 77
3.2.3 地表径流污染控制非工程措施研究 83
3.2.4 城市下垫面污染物累积-冲刷模型构建 88
3.3 城市区域径流多维立体控制工程案例 96
3.3.1 工程方案 96
3.3.2 工程实施效果 103
参考文献 108
第4章 城市河网流态联控联调 111
4.1 平原河网城市河网流态联控联调的技术思路 111
4.2 河网水动力-水质阈值确定技术 113
4.2.1 水动力-水质调控上限阈值研究 113
4.2.2 水动力-水质指标调控下限阈值研究 140
4.3 河网水系流动性调控关键技术 142
4.3.1 免底泥扰动的水动力调控技术 143
4.3.2 基于增阻减阻的河道水动力调控技术 148
4.4 以模型为核心的河网优化调度技术 151
4.4.1 模型原理 152
4.4.2 模型概化 157
4.4.3 模型校准 158
4.4.4 基于水动力-水质-水生态模型的调度方案计算 161
4.5 基于物联感知的自动监控技术和模型云技术 169
4.5.1 基于物联感知的自动监控技术 169
4.5.2 模型云技术 172
4.6 河网流态优化联控联调工程案例 182
4.6.1 工程方案 182
4.6.2 工程建设 188
4.6.3 工程实施效果 199
参考文献 201
第5章 河流典型污染物快速去除与透明度提升 206
5.1 河道水体典型感官污染物的特征解析 206
5.1.1 采样点及其区域特征 206
5.1.2 典型污染物含量分析 207
5.1.3 河道水体中悬浮物的粒径分布与其他指标间关联分析 209
5.2 城区上游来水典型污染物的去除技术 211
5.2.1 表面流人工湿地试验设计 212
5.2.2 不同工况下湿地运行效果分析 212
5.3 城区河道水体景观特征污染物快速去除技术 219
5.3.1 膜分离悬浮物快速去除技术研究 219
5.3.2 磁分离悬浮物快速去除技术研究 236
5.3.3 强化混凝-滤布滤池悬浮物快速去除技术研究 254
5.3.4 软质外壁可膨胀式弹性滤池过滤技术 264
5.3.5 絮凝剂投加对水生系统的生态影响研究 270
5.4 城区水体典型污染物快速去除与透明度提升工程案例 280
5.4.1 工程示范方案 280
5.4.2 水环境品质效果分析 282
参考文献 284
第6章 城市河道生态修复与健康维系 294
6.1 城市河道生态修复与健康维系技术思路 294
6.2 城市河道底质电化学原位修复技术 295
6.2.1 技术原理 295
6.2.2 电化学原位修复设备实验室研究 296
6.2.3 河道底质电化学原位修复示范研究 308
6.3 水草生境构建技术 319
6.3.1 浮动式生态坡岸改造技术 320
6.3.2 流动水体水下植被恢复技术 323
6.3.3 硬质底植被恢复技术 327
6.4 植物源化感抑藻技术 329
6.4.1 植物化感作用抑藻机理 330
6.4.2 植物抑藻凋落物的筛选 331
6.4.3 银杏浸提液抑藻效果和生态安全性研究 336
6.5 河流健康生物链构建技术 344
6.5.1 水生维管束植物时空优化配置技术 345
6.5.2 生态位动植物配置技术 349
6.6 河道水生态修复工程案例 353
6.6.1 工程方案 353
6.6.2 工程实施效果 358
参考文献 360
第7章 结语与展望 369
7.1 结语 369
7.2 展望 371
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