隨著我國城市化進(jìn)程加快，自然資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等現(xiàn)象日益嚴(yán)重，這些問題逐漸成為制約城市化進(jìn)程的主要阻礙。如何保障城市安全運(yùn)行，提高城市綜合承載能力和城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量，已經(jīng)成為現(xiàn)代中國城市發(fā)展中需要思考的重要課題。黨的十八大將生態(tài)文明建設(shè)上升到“五位一體”的高度；黨的十九大將生態(tài)文明提升為“千年大計(jì)”，同時(shí)構(gòu)建多種體系，統(tǒng)籌“山水林田湖草”系統(tǒng)治理；黨的二十大報(bào)告指出，水環(huán)境關(guān)系國計(jì)民生，事關(guān)千萬家庭的福祉，需要圍繞構(gòu)建完善水污染防治流域協(xié)同機(jī)制方面進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的創(chuàng)新。

通過何種手段才能夠從底層邏輯上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的水生態(tài)文明建設(shè)、完善水污染防治流域協(xié)同機(jī)制、創(chuàng)建一個(gè)綠色科學(xué)可持續(xù)發(fā)展的城市，是在這個(gè)階段值得我們思考的問題。本文將以城市水資源代謝的視角，探索城市流域和城市管網(wǎng)智能化運(yùn)營的可選方向，通過城市水資源代謝循環(huán)的理念，構(gòu)建一個(gè)完善健全的城市水管理模式。

城市水資源代謝

城市代謝就是城市區(qū)域內(nèi)能源消費(fèi)和廢棄物產(chǎn)生的過程，主要包括資源的輸入、加工轉(zhuǎn)化、終端消費(fèi)和資源代謝污染物的排放四個(gè)環(huán)節(jié)。也有學(xué)者指出，城市代謝是一個(gè)循環(huán)的概念，通過資源循環(huán)和高效利用減少城市對(duì)外界的資源依賴和沖擊。

城市循環(huán)代謝

水資源是城市代謝理論中重要的組成部分。水資源不僅是對(duì)于人類生活健康來說最重要的自然資源，而且是維系城市可持續(xù)發(fā)展的重要基本條件之一。城市水資源代謝一般指的是城市給水、用水、排水過程滿足城市發(fā)展的需求。目前我國城市的現(xiàn)有水資源代謝系統(tǒng)現(xiàn)狀主要呈現(xiàn)為：給水、排水兩條“平行線”；城市地表水系碎片化；黑臭、富養(yǎng)化等問題水體單體治理；水生態(tài)治理工程重建設(shè)輕運(yùn)營。隨著城市化帶來的生態(tài)問題逐漸加劇，在滿足城市居民生活要求的前提下也必須考慮減輕對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，建立新型城市水資源代謝體系迫在眉睫。

區(qū)別于原有的通過普適性的水生態(tài)治理技術(shù)疊加達(dá)到一定生態(tài)目標(biāo)的模式，本文推薦的是通過城市流域、管網(wǎng)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的方法，尋找城市內(nèi)部水生態(tài)機(jī)理，從而達(dá)成改善人居環(huán)境，平衡城市水生態(tài)環(huán)境的目的。水資源循環(huán)的生態(tài)城市研究是城市設(shè)計(jì)理論的精細(xì)化拓展。

自然生態(tài)系統(tǒng)、工業(yè)化城市、資源循環(huán)代謝城市三者中的水資源代謝

城市水環(huán)境主要問題

近年來，我國水資源質(zhì)量不斷下降，水環(huán)境持續(xù)惡化，水污染加劇。一些城市將未經(jīng)處理的生活污水、工業(yè)廢水排放到天然的江河湖泊中，導(dǎo)致地表水資源緊缺。伴隨著污染所導(dǎo)致的缺水和事故不斷發(fā)生，工廠停產(chǎn)、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，嚴(yán)重地威脅了城市用水安全和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)生活用水浪費(fèi)，雨水未經(jīng)收集，水資源的再利用率極低也導(dǎo)致了水資源被嚴(yán)重浪費(fèi)。

城市水環(huán)境問題主要成因分為以下幾個(gè)方面：城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足；城市水生態(tài)環(huán)境脆弱性高；常態(tài)化管理水平不平衡；應(yīng)急管理體制發(fā)展不充分；以及社會(huì)共治體系不健全。

從城市水資源代謝角度出發(fā)，形成的城市流域和管網(wǎng)智能化運(yùn)營系統(tǒng)，能夠幫助克服城市水環(huán)境管理碎片化、短期化、運(yùn)動(dòng)化等弊端，從更為長期、整體、系統(tǒng)、協(xié)調(diào)的角度幫助城市管理者優(yōu)化城市水生態(tài)文明建設(shè)模式。

城市流域和管網(wǎng)智能化綜合運(yùn)營

以循環(huán)代謝原理為基礎(chǔ)，研究水資源在城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)“輸入—轉(zhuǎn)化—再利用—輸出”的代謝機(jī)理特征并建構(gòu)城市水資源循環(huán)代謝模型；尋找適合城市特質(zhì)的智能技術(shù)整合基礎(chǔ)設(shè)施，建立水資源代謝的支撐體系。

線性代謝城市與循環(huán)代謝城市

通過建立水資源趨于閉合的城市循環(huán)代謝，代謝量、各類技術(shù)措施與城市各個(gè)與水系相關(guān)的要素相互配合，具體實(shí)施步驟可參考以下順序：

1. 在調(diào)查分析自然本底的生態(tài)承載力的基礎(chǔ)上，利用城市代謝分析工具（IUMAT：Integrated Urban Metabolism Analysis Tool）、“從搖籃到搖籃”等方法分析并制定水資源代謝、循環(huán)率等目標(biāo)，界定可接受的水資源輸入和廢水輸出量；

2. 通過城市基礎(chǔ)設(shè)施、水利設(shè)施、水環(huán)境治理技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，將城市內(nèi)部的自然、景觀水系、城市水廠、上下水管網(wǎng)貫通，以實(shí)現(xiàn)水資源在各個(gè)城市用水環(huán)節(jié)的整體化銜接；

3. 污水管控、防洪排澇、水環(huán)境管理、景觀水系統(tǒng)及海綿城市管控系統(tǒng)的分項(xiàng)設(shè)計(jì)。包括常態(tài)及應(yīng)急管理體制的建立；基于城市雨洪管理模型SWMM、Logistic阻滯增長模型、多目標(biāo)決策優(yōu)化等模型分析，依托物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星遙感、雷達(dá)遙測(cè)、視頻監(jiān)控、全球定位與信息感知等技術(shù)方法的動(dòng)態(tài)信息監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

4. 建立數(shù)據(jù)分析及監(jiān)管的終端管理中心，整合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)階段提出的決策參考數(shù)據(jù)，建立一個(gè)既符合綠色可持續(xù)發(fā)展方向又能夠滿足城市實(shí)際發(fā)展需要的智能管理體系，從而實(shí)現(xiàn)城市流域和管網(wǎng)智能化管理。

城市流域和管網(wǎng)智能化運(yùn)營示意圖

本文中提到的城市水資源在城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)“輸入—轉(zhuǎn)化—再利用—輸出”的代謝只是眾多城市資源代謝循環(huán)理念中的一部分，“資源梯級(jí)利用”“代謝多樣性”等概念也可以作為城市設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論。城市決策者和政策研究者應(yīng)當(dāng)依照具體的城市規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)、內(nèi)容和基礎(chǔ)條件對(duì)理論進(jìn)行篩選整合，從而制定具有可操作性、實(shí)用性的城市發(fā)展策略。

城市流域和管網(wǎng)智能化運(yùn)營借助城市水資源代謝理論的支持，將傳統(tǒng)的城市水務(wù)、水景觀、水生態(tài)與現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行深度融合。同步了信息采集、處理、決策建議等幾個(gè)關(guān)鍵的城市水管理的環(huán)節(jié)，大大縮短了社會(huì)公共服務(wù)產(chǎn)品的業(yè)務(wù)流程，提高了管理服務(wù)水平，同時(shí)也為提高城市發(fā)展可持續(xù)性、水污染防治流域協(xié)同機(jī)制提供了新的可能性。

撰稿 | 周鈺雯 清研集團(tuán)城鄉(xiāng)建設(shè)&資源環(huán)境研究部研究員

編輯 | 陳澤璽

圖片 | 網(wǎng)絡(luò)