前 言
刘永 邹锐 马文静 胡梦辰 马振华 刘旦宇 等著
经过30余年的持续治理，我国的河湖水质明显改善，但成效并不稳定，进一步的治理将更为艰巨。以我国重点治理的“三湖”之一的滇池为例，自“九五”以来，经过4个五年规划的实施，滇池保护治理取得了显著成效，流域水环境、水生态和水资源状况明显改善，水质企稳向好，2018-2020年全湖年均值达到IV类。但滇池治理的形势依然严峻，外海蓝藻水华周年性爆发和北部湖区局部聚集的风险依然存在，城市污水溢流及面源贡献凸显，已建工程运行效能尚待提升，滇池流域的水质改善与生态恢复任重道远。与滇池一样，全国其他重点流域治理普遍面临两个新的挑战：一是，“水十条”等对水质目标的要求进一步提高，国家上位政策对水污染控制发生了由“量”到“质”的根本性改变；二是，现有治理工程体系初步建成，但其能效尚未得到有效发挥，对水质改善的效果不够显著。而在“十四五”期间，规模化的城市污水治理工程规模比前三个“五年计划”会明显减少。河湖水质目标如何达到？流域治理路径何在？
在这种前提下，我国的水环境治理思路必须要发生三个转变：从过去重工程建设向工程提升增效转变，从过去对工程的总量减排绩效考核向工程的水质改善绩效评估转变，从只重视规模化治理向精准治污转变。其中，流域精准治污是以水质响应为核心的工程评估与治理体系的构建，其目标是水质、重点是工程、核心是评估、手段是模型、产出是效果。2019年12月召开的中央经济工作会议，提出了“突出精准治污、科学治污、依法治污，推动生态环境质量持续好转”的总体要求；在2021年3月通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中，更进一步提出“推进精准、科学、依法、系统治污”。因此, 构建流域精准治理调控的技术体系，就成为当前和未来水环境治理决策的重中之重。
自“十二五”末开始，本研究团队一直在关注和思考以水质目标管理为前提的中国流域治理的决策新模式，并在相关技术上做了充足的研发和准备。2016年10月，刘永研究员和邹锐博士在中国环境报发表题为“重点流域需通过精准治污改善流域水质”的政策建议，提出流域精准治污的前提是建立从工程、子流域(子片区)、排口到河湖的水质响应关系。精准治污的“精”体现的是治污的“精细化”，是在系统调查基础上的精确识别，其前提是建立多尺度的水质响应关系。精准治污的“准”体现的是治污的“准确化”，是水质改善的准确度。其中，“精细化”体现的是治理的科学化思路、是基础，“准确化”体现的是治理的效率和成效、是目的，唯有二者相互配合，方可实现以河湖水质目标为约束的流域治理的精准化。
为进一步推动在中国实施流域精准治污决策研究与应用，2017年-2021年，项目团队以“三湖”治理难点的滇池（外海）为研究对象，在昆明滇池投资有限责任公司的支持下，启动了滇池流域水环境保护治理“十三五”规划项目“滇池流域水污染控制工程评估及精准治污决策系统研究”。经过4年多的努力，研究团队以“工程-片区-排口-河道-湖体”水质响应关系定量表征为基础，系统评估了流域重点治理工程的环境效益及其对入湖河流和河湖水质的综合影响，实现了“已有工程增效、水质目标可期、未来优化布局”的流域精准治污决策，推动滇池流域水污染控制决策走向科学化和智能化。同时，该研究具有5个显著的特点：宏观与微观的融合；空间分异与时间动态的统一；“厂-网-河-湖”一体化；系统的工程水质响应评估；以模型驱动机理的解释。
为系统展示研究成果，本书对上述研究成果进行了总结。在第1章对国内外研究进展及研究技术路线阐述的基础上，分4个部分逐步展开：
（1）流域精准治污决策技术体系构建，主要包括总体技术框架、陆域水文与污染物迁移模拟、湖泊三维水动力-水质-藻类模拟、陆域-水域响应关系模型及研究对象概述等。
（2）滇池流域污染源解析，主要包括入湖口及对应子流域范围确定、流域源时空解析等。
（3）流域重点治理工程的滇池水质影响评估，主要包括重点工程污染负荷削减量核算、子流域污染负荷的削减核算、重点工程对滇池外海水质改善的综合评估、运行工况与情景模拟评估等。
（4）滇池水质稳定达标与精准控制要求，主要包括滇池外海优先达标断面及主要影响子流域分析、主要入湖河流的污染负荷控制目标确定、重点治理项目布局与评估、滇池水质持续提升的长效建议等。
尽管精准治污不是一个全新的概念，但其内涵和应用却需要进一步明晰，近期的相关研究也日益发现了其重要的价值。但构建流域精准治污决策技术体系总会存在不足，希望本书的工作能够推动在流域管理与决策领域的深入讨论与思考，并促进更多相关问题的提出、发掘、探讨与解决，从而更好地为中国的河湖水质目标管理与治理决策提供坚实的支撑。由于流域精准治污决策的技术体系复杂，本书主要展示了在流域系统宏观尺度的研究结果，作为流域中更为微观、细致和复杂的城市河流片区尺度研究方法与结果，将在《城市河流片区精准治污决策研究》一书中呈现。
本书是团队集体智慧的结晶。全书由刘永、邹锐总体设计并主笔，参与本书各章节写作的还有来自北京大学、北京英特利为环境科技有限公司、昆明市生态环境科学研究院、广州市市政工程设计研究总院有限公司、云南省生态环境科学研究院、昆明滇池投资有限责任公司的同事：蒋青松、王海玲、周鸿斌、陈星、郑杰元、季宁宁、黎晓路、李金城、何佳、钱秋培、吴雪、张道义、赵晶、张正雪。在团队的共同努力下，几经修改并由刘永、胡梦辰、蒋青松、孙延鑫最终定稿。
本书的研究与出版得到了国家自然科学基金（51721006、51779002）、“滇池流域水环境保护治理’十三五’规划”项目、云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室开放基金、云南省专家工作站等的资助。在本研究的设计与开展过程中，昆明滇池投资有限责任公司给予了全方位的支持，北京大学郭怀成教授、清华大学胡洪营教授、中国市政工程华北设计研究总院郑兴灿总工、昆明市滇池高原湖泊研究院杜劲松院长、中国环境科学研究院蒋进元研究员、云南省生态环境科学研究院陈异晖院长、云南省生态环境信息中心朱翔主任及多位国内外专家给予帮助与指导，在此一并表示感谢！
本书是北京大学环境科学与工程学院国家环境保护河流全物质通量重点实验室流域科学研究组（Peking University Watershed Science Lab）的成果之一，敬请访问我们的主页http://www.pkuwsl.org/，以了解更多的内容、本书补充材料及最新研究进展。本书的结论与建议仅反映作者团队基于当前研究的发现，不代表任何官方的观点。由于作者的知识和经验有限，加之相关研究尚处于起步阶段，书中难免出现疏漏，殷切希望各位同行能不吝指正。
作者
2021年8月于燕园
原文链接：《流域精准治污决策技术体系及应用研究》专著出版 - 北京大学流域科学实验室（PKUWSL）
