失败集 -第八十九期- 上海市农业科学院刘福兴
失败集 -第八十九期- 上海市农业科学院刘福兴
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分享流域面源控制方法与水环境修复前沿技术,助力流域水环境学发展。
第八十九期
失败集
2022.11.01
分享人介绍
刘福兴,环境工程硕士,研究员,上海市农业科学院生态环境保护研究所水生态工程课题组负责人。主要从事农业面源污染控制、河湖生态治理与修复的技术研发及工程设计。近年来共承担和参与国家重大专项水专项、国家自然基金、国家重点研发计划、上海市科委、农委等科研项目20余项;发表论文30余篇;获得5项国家发明专利授权;获得省部级科技进步奖2项;参与制订国家标准、地方标准和行业标准各1项;2016年荣获农业农村部全国农业先进个人称号;近三年主导相关领域工程设计60余项。
非常感谢陈磊教授的邀请,让我有机会梳理一路走来的心路历程。作为混迹于科研队伍中的“另类”,谈论失败都觉得难以启齿,但这么多年的执着与守望,总有些许经验可以总结,一丝涟漪也能成为一处风景吧。
01
坚守的角度
—从水处理到水治理
记得1994年刚进校门的时候,对环境工程的概念一无所知,四年的光景,脑袋里填满了基础课、专业基础课、专业课,现如今大部分都还给了老师(向老师们说声对不起),清晰记得期末考试我们专业都是坚守到最后一刻,那时候确实非常迷茫,对未来没有什么具体规划,大概也是年少无知吧。毕业后的工作也一波三折,但最终还是走进了水处理行业,生活污水、含磷废水、屠宰废水、泳池循环水……,在工艺的打磨中逐渐形成了较为清晰的脉络,在不断实践中逐渐有了些许门道,继而在工作4年后,选择了进入研究生阶段继续学习,用两年半的时间,去开拓自己的视野,弥补自身的短板,在不断反思和认识环境工程、尤其是水处理工程的内涵和作用中,逐渐理顺了一些思路,从而也不再那么迷茫。
2005年硕士毕业后,进入上海市农科院生态所宋祥甫老师团队,开始接触水环境治理,起初觉得面源拦截、河湖治理要比传统的水处理简单,但接触越多越发现,开放区域的污染治理不受控因素太多;同时,面源防控需要满足较多的前提,包括正常的农业生产、水利标准要求、水体功能需求等,在这种复杂的情景下开展问题诊断、工况分析及工程布局都存在较大困难,逐渐认识到 水体治理虽然也是以水为核心,但水体、环境、生物并行才能实现效果的提升与稳定,因此技术的应用与工程的手段需要紧密结合。 也就是从那时候起,在利用自身专业所学的基础上,积极吸纳农业、水利、园林等方面的背景知识,努力在研究和实践中开拓自己的视野。在此期间,宋祥甫、杨林章、叶春等老师的悉心指导,使我受益匪浅;与薛利红等同龄人的不断交流,使我收获颇多;与史龙新、杨小龙等具有水利工程经验的朋友持续探讨,使我愈发成熟。
十七年的光阴,就是在这种不断摸索、不断失败、不断总结、不断提升中度过,但也坚定了 “工程实践引领科学发现” 的总体研发基调,确立了 面源生态拦截、陆水生态衔接、水体生态治理 的三大研究与工程方向,即以解决实际问题为导向开展基础研究与技术研发,在面源生态拦截、河湖生态修复的工程中,摸索和建立实用的调查方法指导后续设计,并在大量实践中,总结技术参数与工程参数,用以指导工程建设。
农田面源生态拦截有限空间识别原则
上海某节点拦截湿地工艺设计与工程前后对比
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02
坚持的深度
— 从图纸到大地
面源防控之所以难,是因为在污染物的发生、迁移、转化过程中,人为因素与自然因素交错叠加,严格控制非常之难,同时,保障粮食安全是面源防控的前提,在农田退水的生态拦截过程中,可以借鉴水处理的基本原理和思路,但决不能完全照搬,一方面是因为污染物量和质的时空分布不均,条块紧密衔接的工艺无法在一个受控空间中进行有效布设;另一方面是因为面源生态拦截工程的管护至关重要,简单易行、因地制宜的治理工艺与路径有利于后续管护的高效,也有利于治理工程效率的持续与稳定。因此,面源拦截治理,需要切实地实现空间、工艺、效率与投资的平衡,要运用工程的思维来引导和开展面源污染的拦截与治理,技术的研发与应用也需要更多与实际相结合,而不能单纯的就污染论污染,就水论水,“高大上”的技术不是本身不好,而是在适宜性与适用性上有待商榷,需要运用适应农业生产的、顺应自然的技术来解决面源的问题。
面源防治以防为主,治为辅,而治理需从面源迁移及水体分布的空间出发,依托其功能属性,顺应其自然属性来进行研发与实践。因此, 如何建立以工程设计为导向的面源调查方法?环境条件与功能需求下的工艺技术如何配置?同类技术应用如何选择?工程效果是否可以预判?效率与投入是否平衡?技术配置参数与工程布局是否合理? 这些困惑都需要科研及设计人员去深思,也是我持续思考和试图解决的问题,但,做起来谈何容易!
起初,在参加“十一五”水专项面源污染治理研究初期,对示范现场的考察也是走马观花,对农业生产过程也不求深入了解,对沟渠塘浜的空间认知也不够全面,在技术研发上虽然略有起色,但在工程设计上总觉得差口气,费心费力设计的图纸过于理想化,往往图纸上能实现,但现实无法完全做到,这一“图纸”变“废纸”的过程相当痛苦,痛定思痛后,我也逐渐认识到问题的关键,一幅清晰的思路图在我的脑海里形成,逐渐找准了自身在面源防治领域的切入点,确立了从调查、研究到工程设计的探索方向。也是从那时候起, 真正从图纸走向了大地,对待每个项目都扎根到现场中,在图件上走一遍,到现场走一遍,再回到图纸上精雕细琢,最终形成贴合实际的设计图 件 ;在这一过程中,总结治理的难点和痛点,并综合各方关切的热点,开展技术研发攻关,探讨其调控机理与机制,从而反哺工程建设。
某农村面源污染治理工程现场调研
面源生态拦截与治理工程调查方面 ,经过多年的探索实践,建立了基于有限空间识别与优化的调查方法,该方法不仅可以为后续的工艺技术配置提供依据,也因其简单易行而被科研和设计人员快速掌握; 技术研发方面 ,坚持顺应自然、契合实际的原则,研发了一系列有限空间高效配置的节点技术,包括领域内首次提出的农田排口促沉净化技术及对应装置、硬质沟渠的阶段化改造装置、不同工况条件下的节点湿地技术等; 工程建设方面 ,在近源拦截-输移控制-末端净化的总体思路中,确立了工艺计算的初步流程,总结梳理了各个环节的工程配置参数及技术参数。
这些方法、技术与流程,远远谈不上尽善尽美,但抛砖引玉后,通过一代人或几代人的努力,一定会走向成熟与完善。
某面源治理工程前期调研讨论(左:本人;中:杨林章老师;右:薛利红研究员)
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上海市农业科学院生态环境保护研究所
水生态工程研究团队
说点浅显的感悟吧,面源污染虽然复杂,但规律仍然有迹可循,无论哪方面的工作都具有很大的意义,但每个环节的细微之处需要我们尽自己最大努力做到极致,只有这样才能推动这项事业的不断进步;另外,一个人的精力有限,认准一个切入点,持续不断的钻研探索,也能发现门道,取得突破;一定要走到田间地头,去深入调研才能有更深切的体会。
回到开篇,一丝涟漪也是一处风景!
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刘福兴 | 供稿
张宇涵 | 编辑
陈磊 | 审核
【 往期回顾 】
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流域面源污染控制与水环境修复
陈磊
团队负责人
本公众号由北京师范大学面源污染团队运营,重点分享水利工程、环境科学与工程、生态工程、环境系统工程等领域的学术前沿、科普知识,特别是创建了科学家分享系列《失败集》和文献俱乐部;荣获2020年全国百强学术公众号。
团队负责人陈磊,教授,博士生导师,第五批中组部“万人计划”青年拔尖人才获得者,流域非点源污染过程学科团队负责人(2017-2020)。中国水利学会、中国环境科学学会水环境分会、国际水学会(IWA)、中国地理学会理事。主要从事流域非点源污染模拟与控制、水环境模拟与修复、海绵城市机理及设计、流域综合管理等领域研究,在非点源污染过程机理、核算模型和防控模式等方面取得多项关键突破。发表学术论文130余篇,其中在Water Research、Water Resources Research、Journal of Hydrology等权威期刊发表第一/通讯作者SCI检索论文64篇,出版学术专著3部,授权软著/专利10项,获省部级奖励3项。担任Journal of Hydrology等多个国际期刊副主编/客座主编,组织首届大江大河生态保护与修复研讨会、SWAT2016等重要会议,为30余个本领域顶级刊物提供审稿服务,取得了一定的国际影响力。
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