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    王曉昌:IWA《水智慧城市導則》對未來發展的啟示

      導 讀
      介紹了國際水協會發布的《水智慧城市導則》的基本框架和主要內容,在對該導則進行分析的基礎上,總結了水智慧城市建設的主要對策,提出了面向未來的城市涉水系統發展趨勢。
      
      國際水協會(IWA)于2016年在布里斯班世界水大會上發布了《水智慧城市導則》 。將近5年過去了,圍繞著所謂“水智慧城市”(Water Wise Cities)的主題,國際上展開了很多的相關研討,筆者也在多個場合對這部導則進行過介紹,最近主編出版了相關論著?;仡檸啄陙韲鴥韧獾难芯窟M展和實踐,重溫水智慧城市導則的內容,感到還尚未過時,為此借《給水排水》雜志的平臺,談一點個人的認識,與關注該主題的業界同仁們進行交流。
      1 水智慧城市導則框架和主要內容
      水智慧城市導則包括五大基石和四個行動層次,其相關要點如圖1所示。
     
      圖1 國際水協會《水智慧城市導則》框架
      1.1 水智慧城市的五大基石
      該導則提出的水智慧城市的五大基石為:視野、治理、知識與能力、規劃方法和實施方法。
      這里說的視野,是指全社會共同的視野,包括水智慧城市建設的共同驅動力,共同的先決條件,尤其是對促使城市涉水設施具有應對條件變化之“彈性力”的共同認識;治理,則是指水智慧城市建設和管理的制度框架和激勵性政策體系;知識與能力,包括支撐水智慧城市的已有的知識和能力,更強調適應新需求的知識和能力擴展及創新;規劃方法,涵蓋與水智慧城市統一規劃相關的資產管理、整體策劃、決策支持等系統性方法體系;實施方法,強調的是基礎性方法體系,包括規范和規章制度、投融資、綜合服務等,且特別注重針對水智慧城市的方法創新。
      之所以把上述五點稱之為五大基石,是因為水智慧城市的建設和管理必須基于一種全新的視野,需要建立在科學有效的治理體系的基礎之上,有賴于知識與能力創新,科學的規劃和實施方法的創新,從而形成強有力的全方位支撐體系。
      1.2 水智慧城市的四個行動層次
      該導則提出的水智慧城市的四個行動層次是:有再生力的水服務,水敏城市設計,流域相連的城市,和水智慧聯盟。
      城市涉水設施的功能是提供與水相關的各類服務,包括供水服務、衛生服務和環境服務這三大范疇。在水智慧城市的層面,對水服務的要求不僅僅在于服務質量,且強調了具有“再生力”。這首先要體現在水資源再生利用方面,即“3R”的原則,包括水環境補水(Replenish)、用水減量(Reduce)和水資源重復利用(Reuse);另一方面強調城市中水服務與其他服務相結合的系統方法;還強調“模塊化服務”的推進,這與近年來在技術開發和應用中倡導的“規范化”和“可復制”的原則密切相關。
      水敏城市或水敏感城市是近年來城市規劃,尤其是城市涉水系統規劃中提出的新理念,主要包含四個層面的內容:一是以提供有再生力的服務為目標的城市整體設計(涉水基礎設施設計是重要環節);二是增大城市空間容量,尤其是有助于降低洪澇災害的蓄水容積;三是增加可見水(如河、湖、池等地表水體)以改善城市水環境景觀功效,從而提升宜居性;四是在城市建設中推進環保材料的使用,從而減少水污染。
      城市總是位于某一流域,甚至與多個流域相關聯,因此流域管理對于水智慧城市建設也極其重要。對城市而言,關聯流域的作用一是提供可靠的水資源,尤其是旱季的供水保障;二是作為水環境緩沖帶,為水質保護提供有利條件;三是以其充足的環境容量,提升城市應對極端事件,尤其是抵御洪澇災害的綜合能力。
      水智慧城市建設和管理歸根結底還是取決于推進上述行動的人,必須建立稱之為“水智慧聯盟”的伙伴關系,從而調動各方面的積極性向著共同目標努力。作為惠及整個城市的事業,需要自下而上各個層面的行動:首先是市民的廣泛參與,進而是各類專業團隊作用的發揮,而這些行動都需要決策者的科學決策,更需要各級政府的領導作用。
      2 基于水智慧城市導則的對策分析
      水智慧城市的概念是針對當今城市建設和發展難以擺脫的問題提出來的,例如高度城市化地區日益凸顯的資源型缺水或水質型缺水,幾乎所有城市不同程度面臨的水質污染,發展中的城市頻繁遭遇的局部內澇,城市生態惡化及生活環境與人們的需求極不協調的問題等。究其原因,業界已經達成的一個共識是:以工業革命為契機形成的城市涉水系統構建方式已不再適合當今的需求?,F代化技術體系雛形快速形成的20世紀初,全球人口不到20億,且城市化率還低于20%,對包括水資源在內的資源需求量遠小于自然資源承載力,因此,以滿足城市需求為前提的充足資源供給成為系統設計的前提;然而,當今全球人口已接近80億,城市化率已達到56%,無論從資源還是環境的角度,都是需求遠大于自然承載力。在這種情況下,亟待進行城市規劃與設計范式的轉換。
      如圖2所示,對水智慧城市導則中倡導的行動進行分析歸納,可得到5個層面的13項對策。這些對策的全面采納,將有助于在系統、資源安全、控污、宜居城市、人力保障方面對水智慧城市建設提供強有力支撐。
      
      圖2 基于水智慧城市導則的對策框架
      3 城市涉水系統的未來發展趨勢
      近年來,圍繞著城市涉水系統建設,許多國家都針對城市化進程中凸顯的主要問題,開展多方面的研究和實踐探索。北美國家倡導了“低影響開發”(LID)技術,其核心是基于綠色基礎設施進行雨水徑流管理,強調自然現狀的最大限度維持,通過滲流、過濾、存儲等一系列小型工程措施,力圖實現項目開發對流域水文狀況影響的最小化。包括英國在內的歐洲,類似的技術實踐則稱之為“可持續排水系統”(SuDS),其核心是城市排水系統與綠色基礎設施相結合。澳洲近年來倡導的是“水敏城市設計”(WSUD),特點是將包括雨水、地下水和污水管理以及供水在內的城市水循環過程整合到城市設計中,最大程度地減少環境惡化并改善城市宜居性。在上述三種代表性技術模式中,LID主要針對項目開發,SuDS偏重于城市排水系統,WSUD則關注了城市涉水系統的整體設計。
      在汲取國外經驗,并注重我國快速城市化發展需求的基礎上提出的“海綿城市”理念,更強調的是城市層級的整體規劃和建設目標。海綿城市建設技術被概括為“滲、滯、蓄、凈、用、排”等六大措施,旨在實現城市防洪防澇并兼具生態環保功能??梢哉f,我國由政府倡導的海綿城市建設方針和技術模式,在國際上是對該領域發展的一個里程碑。
      筆者從2009年起參與IWA“未來城市研究計劃”(Cities of the Future Program)的工作,2016年IWA水智慧城市導則的發布就是基于該研究計劃的成果,綜合了包括海綿城市在內的各國的發展經驗,并歸納為“水智慧城市”這樣一種新的系統理念。雖然結合對水智慧城市導則的詮釋,IWA網站上也提供了一些典型城市的案例,但總體上來說,全球范圍內對面向未來的城市涉水系統的研究還主要在方向性的層面,技術性策略和方法還處于探索階段。其原因一是在于城市問題的復雜性和多樣性,二是在于問題研究的主導方和需求方的不一致性。下面擬結合這兩點談談對城市涉水系統未來發展趨勢的認識。
      3.1 系統化和集成化趨勢
      城市建設是一個非常復雜的問題,就當今城市涉水系統面臨的困境而言,最重要的根源是,人類從一個多世紀以前起就忽視了城市問題的復雜性和多樣性,用起始于歐美的集中式給水排水系統這樣的單一模式作為城市涉水系統的主導模式。以給水排水設施為核心的城市涉水系統規劃往往沒有顧及城市關聯流域的水環境承載力和水文學特征,這是釀成很多城市目前困境的根源所在。其次,城市涉水系統通常受城市總體規劃的制約,也受城市其他基礎設施體系的制約,這也造成涉水設施的科學合理規劃和建設面臨種種困難。在我國,近年來政府和科技界不斷提出將“以水定城”作為城市發展的原則,這不僅是針對水資源短缺的問題,而更重要的是城市所在區域的水環境承載力的制約性。因此,突出水在城市中的極端重要性,關注城市總體規劃的系統性,將城市涉水系統置于城市各類基礎設施集成化建設的總體框架之中,將是未來發展的主要趨勢。
      3.2 技術多元化發展趨勢
      至少在城市建設領域,迄今技術研究的主導力量還大多集中在發達國家和地區,而急需解決的關鍵問題往往存在于發展中國家和地區。從傳統的給水排水專業逐漸擴展到水環境領域,又開始關注相關的城市問題的過程中,筆者形成了一種看法,就是發達國家和地區過去具有的發展先機主要來自對包括水在內的自然資源的占有權,這種資源占有權也決定了他們當時的經濟實力。因此,在城市建設過程中,他們幾乎沒有遭受資源限制和經濟約束,從而城市基礎設施的規劃與建設具有一定的超前量。在城市涉水系統方面,歐美特大城市一個世紀前建設的龐大地下排水設施就是典型的例子。實際上,不論北美的LID,歐洲的SuDS,還是澳洲的WSUD,雖然在說法上都可以上升到水智慧城市的層面,但實際上都是對原有系統的提升或局部補充。由于這個原因,筆者一直認為,我國倡導的海綿城市建設,不是國外技術的移植或屬地化,而是全方位的理論和技術創新,因為作為世界上最大的發展中國家和城市化進程最快的國家,我們要解決的問題與發達國家面臨的問題不在一個層面上。我們應當認識到,在快速城市化的過程中,由于一個時期經濟和技術條件受限,不少城市在涉水設施建設上“欠賬”較多。某些局部問題借鑒發達國家經驗可以得到解決,但一些根本性問題(例如個別城市“逢雨必澇”的問題),則需要通過傳統技術(硬件設施導向)與新技術(自然生態導向)的有機結合來解決。在海綿城市建設理念的指導下,我們要力圖建立符合我國國情和發展需求的科學理論體系和多元化技術體系,準確評價各類技術的適用性及其功效,針對不同的需求,找到技術優化組合與集成的科學途徑。這將是我國科技界對水智慧城市建設的突出貢獻所在,也是國際同行一直期待的。
      作者:王曉昌;作者單位:西安建筑科技大學。
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