綠皮書三：城市水系統(tǒng)的系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

　　水是城市發(fā)展的基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，而水環(huán)境則是城市發(fā)展所依托的生態(tài)基礎(chǔ)之一。水在城市系統(tǒng)中具有五大主要功能角色：水是城市生存和發(fā)展的必需品和最大消費(fèi)品，是污染物傳輸和轉(zhuǎn)化的基本載體，是維持城市區(qū)域生態(tài)平衡的物質(zhì)基礎(chǔ)，是城市景觀和文化的組成部分，是城市安全的風(fēng)險(xiǎn)來源。城市中與水相關(guān)的各個(gè)組成部分所構(gòu)成的水物質(zhì)流、水設(shè)施和水活動(dòng)構(gòu)成了"城市水系統(tǒng)"，包括水源系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、用水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、回用系統(tǒng)和雨水系統(tǒng)。"水可載舟，亦可覆舟"，城市水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的合理與否將直接影響和制約城市的發(fā)展。

一、城市水系統(tǒng)的不合理規(guī)劃不容忽視
　　一般，城市水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)所關(guān)注的宏觀問題主要有：（1）城市水系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、功能和效率；（2）城市水系統(tǒng)對區(qū)域（或流域）生態(tài)、環(huán)境和水文系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)擾動(dòng)；（3）城市水系統(tǒng)的安全保障水平；（4）城市水系統(tǒng)的老化和水資源退化問題。
　　由于城市水基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行的超長期性、投資的高沉淀性、技術(shù)上的繼承性（technology lock-in）以及水在自然屬性上的易流性和隨機(jī)性，城市水系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)需要特別關(guān)注長期性問題、綜合性問題、協(xié)調(diào)性問題和社會(huì)性問題。但是，由于受觀念認(rèn)識(shí)、管理體制的和系統(tǒng)分析工具的約束，在現(xiàn)有的城市水系統(tǒng)規(guī)劃中我們往往對這些問題認(rèn)識(shí)不足，考量不夠，從而使城市水系統(tǒng)難以適應(yīng)城市長期發(fā)展所存在的不確定性影響，也難以平衡城市水系統(tǒng)的多種目標(biāo)要求。
　　盡管在過去的五十年里，城市水系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生革命性的變化，但在過去十年里，隨著材料技術(shù)、生物技術(shù)、觀測技術(shù)和模擬控制技術(shù)在水領(lǐng)域的快速應(yīng)用，隨著人類對自然生態(tài)和水文過程認(rèn)識(shí)的深入，城市水基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)在安全性、綜合性、與自然的協(xié)調(diào)性和運(yùn)行的靈活性方面已發(fā)生了深刻的變化。另一方面，隨著我國人口的持續(xù)增長和城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，大規(guī)模區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)惡化，超大城市和城市群的不斷涌現(xiàn)，城市水設(shè)施在投資強(qiáng)度上的嚴(yán)重滯后，我們在城市水系統(tǒng)的功能要求、技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)效率方面都面臨著西方傳統(tǒng)水系統(tǒng)都未曾體驗(yàn)的挑戰(zhàn)。
　　整體上，我國現(xiàn)階段城市水系統(tǒng)規(guī)劃所采用的分析工具和規(guī)劃方法明顯落后，缺乏整體性、綜合性和科學(xué)性，過于粗放和短期性。在城市水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，單純地以人為本，缺乏與自然系統(tǒng)之間的有機(jī)協(xié)調(diào)，不關(guān)注工程因地制宜的多樣性和設(shè)計(jì)的多目標(biāo)化。由于缺乏系統(tǒng)的整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致現(xiàn)有水系統(tǒng)的能源和資金消耗過大，運(yùn)行效率不高，規(guī)劃和設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的諸多矛盾已經(jīng)嚴(yán)重威脅了城市水系統(tǒng)，乃至城市系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，本文將對當(dāng)前城市水系統(tǒng)規(guī)劃中的幾個(gè)急迫性問題提出一些想法。

二、基礎(chǔ)性工作匱乏，規(guī)劃的科學(xué)依據(jù)不足
　　城市水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性工作主要包括各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和分析工具，其中水量預(yù)測和水平衡分析是核心工作。
　　目前，我國的水量預(yù)測工作主要是參照《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50282-98）中有關(guān)規(guī)定，根據(jù)城市規(guī)模確定所在地區(qū)的人均綜合用水指標(biāo)和人均綜合生活用水指標(biāo)，以及不同性質(zhì)用地的用水指標(biāo)，以此指標(biāo)作為參考，通過對歷史綜合用水?dāng)?shù)據(jù)（如生活用水、大生活用水等）的回歸外推得到。這種預(yù)測方法十分落后，可靠性差，主要表現(xiàn)在水量預(yù)測過高。例如，世界銀行和建設(shè)部2005年對我國部分北方城市的供水管理進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)供水設(shè)施的平均利用率低于70%；污水處理廠的規(guī)劃設(shè)計(jì)同樣存在水量預(yù)測過高的問題，加上管網(wǎng)配套工程不到位，設(shè)施"曬太陽"的現(xiàn)象更為嚴(yán)重，有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，到2004年底，我國已經(jīng)建成700余座污水處理廠，但是正常運(yùn)行的只有三分之一，低負(fù)荷運(yùn)行的有三分之一，還有三分之一開開停停甚至根本就不運(yùn)行。
　　基礎(chǔ)性工作的合理性決定了城市水系統(tǒng)規(guī)劃的合理與否，但是我國現(xiàn)行的規(guī)劃體系無法體現(xiàn)出城市用水量隨著城市發(fā)展的變化趨勢。事實(shí)上，很多國家（包括我國）的城市已表明了明顯的城市用水量與城市發(fā)展的Kuznets曲線進(jìn)入下降區(qū)。例如，1995年全球?qū)嶋H取水量僅為30年前預(yù)測的一半。另一方面，提高城市用水效率的技術(shù)在近十年來得到了快速的發(fā)展，并表現(xiàn)出巨大的潛力。例如，沖水龍頭的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)低流量供水，從過去的9.38升/分鐘降至1.875升/分鐘，通過安裝節(jié)水型沖水龍頭就可以輕易的降低人均生活用水量。但是，長期以來，不論在國家還是在區(qū)域?qū)哟紊?，我國均缺乏對各種用水器具、用水工藝和用水行為的詳實(shí)系統(tǒng)監(jiān)測，缺乏對新型用水技術(shù)替代規(guī)律和擴(kuò)散規(guī)律的基礎(chǔ)研究和把握，缺乏對多種用水信息的綜合性、結(jié)構(gòu)性分析手段和方法。
　　由于水量預(yù)測過大、誤差過高，致使給水、排水以及再生水回用的投資效率低下。同時(shí)，由于對節(jié)水潛力的低估，也導(dǎo)致了各種水利工程投資的效率低下，這應(yīng)該成為我國對重大水利工程決策的一個(gè)深刻教訓(xùn)。
　　因而，加強(qiáng)基礎(chǔ)性工作研究，發(fā)展科學(xué)的預(yù)測方法和分析方法對城市水系統(tǒng)規(guī)劃工作的當(dāng)務(wù)之急。

三、"造水"、"沖水"運(yùn)動(dòng)需要理性控制
　　水具有豐富的文化內(nèi)涵，從"上善若水"到"仁者樂山，智者樂水"，水在中國人的眼里一直都是靈性的象征。水體是城市景觀的重要組成部分，傍水而居、親近自然，成為人們追求的一種生活模式。
　　2004年盡管北京市政府已經(jīng)三令五申強(qiáng)調(diào)"缺水"、"節(jié)水"，可是"水景"熱度不但絲毫未減。"水景住宅"、"親水住宅"仍然是房地產(chǎn)市場的"主力招牌"，開發(fā)商們也在挖苦心思的"開溝鋪渠"、不亦樂乎的花大力氣打造人工水景?？墒怯捎谌斯に按蟛糠种痪哂杏^賞功能，如此"造"出來的"水景"缺乏自然性、生態(tài)性、親人性，難以實(shí)現(xiàn)"有水則靈"。
　　無論是房地產(chǎn)基于市場需要的"造水"，還是用于城市大規(guī)模"生態(tài)環(huán)境"的"造水"，大部分都是只強(qiáng)調(diào)局部的景觀效果，并沒有過多地考慮其生態(tài)功能以及水體本身對城市或流域內(nèi)水循環(huán)的擾動(dòng)。這就使得大規(guī)模的所謂的"生態(tài)用水"進(jìn)入城市，但并沒有發(fā)揮其生態(tài)的功能，反而增大了城市的需水量。還有一些地區(qū)，在解決城市污水問題時(shí)，并不從污染本身入手，而是引水沖污，使得本身已經(jīng)緊缺的水資源還要完成額外的任務(wù)。這種盲目地、不合理利用水資源的"造水運(yùn)動(dòng)"或"沖水運(yùn)動(dòng)"已經(jīng)造成了水資源需求量的不合理增加，嚴(yán)重浪費(fèi)資源。
　　城市化進(jìn)程的加快，加劇了城市的水資源危機(jī)和水環(huán)境危機(jī)，雨水和污水的再生利用已經(jīng)提到了日程之上。城市的發(fā)展與水資源的關(guān)系并不是單純的依賴，而是需要接耦，不合理的"造水"勢必會(huì)使城市與水資源的關(guān)系脫鉤，最終影響城市的發(fā)展進(jìn)程。要解決這類問題，必須要在進(jìn)行供水規(guī)劃時(shí)就慎重制定用水定額，明確生態(tài)用水的定義與影響，從規(guī)劃入手，杜絕城市水系統(tǒng)出現(xiàn)盲目的"造水"工程。 #NEWPAGE#

四、雨水徑流污染問題源于排水體制的不合理
　　傳統(tǒng)城市水系統(tǒng)在防洪和排水設(shè)施設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)采用分流制排水體制將雨水和污水盡快排出城市，忽視了對城市徑流的面源污染控制和雨水資源的利用。但是，隨著流域整體水質(zhì)的逐步改善，隨機(jī)性暴雨徑流和突發(fā)排放事件所帶來的對水體生態(tài)系統(tǒng)的沖擊，已日益成為流域污染控制的主要內(nèi)容。大量案例表明，現(xiàn)有的城市雨污分流排水體制并不能經(jīng)濟(jì)有效地解決暴雨污染負(fù)荷問題。與此同時(shí)，雖然現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)具有較好的抗沖擊負(fù)荷性能，但系統(tǒng)一旦失穩(wěn)，則缺乏有效的控制手段去恢復(fù)系統(tǒng)。目前依靠先進(jìn)在線監(jiān)測和控制手段提高系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性的技術(shù)路線雖然表現(xiàn)了較好的應(yīng)用潛力，但它必須依賴龐大資金的投入，使已成為政府或公眾經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的城市排污系統(tǒng)的技術(shù)升級面臨著巨大的經(jīng)濟(jì)障礙。
　　城市徑流污染問題的日益突出，迫使人們在排水體制的選擇中不能盲目選取排水體制，而必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤?、水文和地質(zhì)狀況，經(jīng)過詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)評估后才能確定。特別是在老城區(qū)排水管網(wǎng)改造中，由于涉及的方面多，問題復(fù)雜，社會(huì)矛盾大，投資估算困難，風(fēng)險(xiǎn)高，應(yīng)該對各種因素進(jìn)行長期綜合評估，制定因地制宜的合理的改造方案，包括污水、暴雨和溢流污染負(fù)荷的長期和瞬間變化，暴雨負(fù)荷對污水廠的沖擊，城市管理和城市下墊面變化（單位草坪的蓄水能力是硬化地面的4到十幾倍）對暴雨徑流負(fù)荷的影響，當(dāng)?shù)氐慕涤晏卣骱偷刭|(zhì)條件等（在歐洲，地形坡度較大的地區(qū)多采用河流制）。同樣的策略也應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于混合管網(wǎng)（由于混接、亂接與錯(cuò)接，雨水管接納污水、污水管網(wǎng)接納雨水）的改造問題。 
　　與此同時(shí)，在城市水系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮初期雨水滯留池或場地（Storm Tank）、漩流器、快速過濾設(shè)施、濕地、生態(tài)過渡帶等設(shè)施的空間布置和規(guī)模，將道路及城市的清潔和管理與徑流污染控制結(jié)合起來，開展相應(yīng)的管理實(shí)踐。近年來，我國城市水系統(tǒng)受城市徑流影響的事件屢有發(fā)生。例如，北京城市河湖水系曾多次發(fā)生暴雨徑流的嚴(yán)重污染事件，耗資數(shù)十億整治后的城區(qū)河湖仍然存在水質(zhì)惡化現(xiàn)象。 
　　我國今天所面對的城市發(fā)展速度和規(guī)模，以及其所帶來的污染的規(guī)模和強(qiáng)度，在人類歷史上是前所未有的，因此我們有理由思考現(xiàn)有的戰(zhàn)略選擇是否可以有效地解決我們所面對的城市水危機(jī)。最近由中國工程院組織的《中國可持續(xù)發(fā)展水戰(zhàn)略研究》表明了這一擔(dān)憂的必要性，根據(jù)其研究結(jié)論指出，即使我國未來五十年的城市污水處理率達(dá)到95%的水平，城市廢水排放的COD總量也僅可以控制在當(dāng)前水平，水質(zhì)型缺水將在相當(dāng)長的時(shí)期無法有效解決。
　　但是，在另一個(gè)方面，我國的城市建設(shè)尚處于初級階段，城市的水環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還剛剛起步，我們在解決城市水危機(jī)的戰(zhàn)略和技術(shù)的選擇上受歷史技術(shù)沉淀的影響較小。同時(shí)，我們今天對城市和環(huán)境整體認(rèn)知的深度和廣度，我們所面對的技術(shù)選擇范圍和途徑，與發(fā)達(dá)國家?guī)资昵敖鉀Q城市水環(huán)境問題的情形已大不相同，因此尋求新的、更有效的解決城市水危機(jī)戰(zhàn)略不僅是必要的，也是可能的。

五、城市水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)向綜合性集成和系統(tǒng)多樣化發(fā)展
　　城市水系統(tǒng)的各子系統(tǒng)具有自然的關(guān)聯(lián)性，其復(fù)雜性和多目標(biāo)需求決定了城市水系統(tǒng)必須向綜合集成的方向發(fā)展。 
　　但是，我國現(xiàn)行的城市水系統(tǒng)管理體系中卻嚴(yán)重缺乏統(tǒng)一綜合的思想，不僅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，而且水系統(tǒng)與其它規(guī)劃（如用地規(guī)劃）的協(xié)調(diào)也嚴(yán)重不足。從現(xiàn)有的規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范來看，給水、排水、再生水以及雨水各子系統(tǒng)完全獨(dú)立，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)并不用考慮與其它子系統(tǒng)的關(guān)系和協(xié)調(diào)，也不考慮其它子系統(tǒng)對自身的影響，只有在城市水資源規(guī)劃的規(guī)范中都提及了以上的各個(gè)子系統(tǒng)，但是也沒有對各子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系的做出相應(yīng)要求；從日常的管理運(yùn)行來看，各個(gè)子系統(tǒng)分屬不同的部門。
　　這也就是說，不論在最初的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，還是在日常的運(yùn)行管理階段，城市水系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)相對分離，并沒有真正集成為系統(tǒng)，體現(xiàn)所謂的綜合管理。這樣的現(xiàn)狀就導(dǎo)致了各個(gè)子系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)只考慮自身的要求和可靠性，當(dāng)各個(gè)子系統(tǒng)放入社會(huì)中集成時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)缺乏連接控制，使得整個(gè)系統(tǒng)不能很好的發(fā)揮功能。如集中的污水處理系統(tǒng)和分散的再生水回用系統(tǒng)、再生水回用標(biāo)準(zhǔn)于污水排放標(biāo)準(zhǔn)的脫節(jié)，造成了投資和設(shè)施運(yùn)行的效率低下。而排水設(shè)施的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與城市排洪標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，給城市防洪埋下了隱患，如1988年在法國尼姆發(fā)生的城市洪澇，并非城市的排洪設(shè)施失靈，而是由于城市排水設(shè)施對于水澇風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)急能力較低造成的，因而在考慮污水處理設(shè)施規(guī)劃之時(shí)，應(yīng)充分考慮水澇風(fēng)險(xiǎn)問題。
　　城市水系統(tǒng)的復(fù)雜性和多目標(biāo)需求決定了城市水系統(tǒng)在向綜合集成的方向發(fā)展，對此，我們既要強(qiáng)調(diào)城市水系統(tǒng)的整體的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理，又要有效協(xié)調(diào)與城市其它規(guī)劃建設(shè)的關(guān)系。例如，近十年來，越來越多的案例將土地利用計(jì)劃與雨水利用、徑流污染控制相結(jié)合，將城市的土地利用進(jìn)行分區(qū)，在城市的綠化帶、植被緩沖帶規(guī)劃中考慮對城市水文的影響；在城市地面硬化中增加滲透鋪裝；在城市景觀設(shè)計(jì)中，盡可能保持原地形地貌，使用低勢綠地、滲透管渠等滲透設(shè)施，將水景觀建設(shè)與人工濕地的利用與建造相結(jié)合，以及改造建筑結(jié)構(gòu)形式與屋頂作法等，這些措施均會(huì)對控制城市徑流問題帶來許多便利。
　　另一方面，城市水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的生態(tài)化，要求其必須采取因地制宜的原則，與具體的自然系統(tǒng)相結(jié)合，與特有的城市結(jié)構(gòu)相結(jié)合，從而帶來了城市水系統(tǒng)的多樣化。多樣化的城市水系統(tǒng)不僅可以更好地發(fā)揮城市水系統(tǒng)的各種功能（包括娛樂和景觀功能），也可以更好地與自然水體相連接，成為自然水體的一部分，而不是將城市景觀水體與整個(gè)城市的生態(tài)系統(tǒng)隔斷，從而解決城市水系統(tǒng)目前與其它基礎(chǔ)設(shè)施之間的沖突問題。

編輯：武紅霞