张悦 牛璋彬 曹燕进
来源:中国建设报
我国人均水资源量不足世界平均水平的1/4,且时空分布不均,水资源已成为我国经济社会发展的制约因素。同时,许多城市面临水环境恶化的问题,城市水体黑臭,严重影响人居环境质量。要解决这些问题,污水治理和再生利用是实现城市水系统健康循环的有效切入点。推动城镇污水治理与再生利用,不仅可以有效缓解供水压力,减少水资源消耗,而且可以从源头减少污水排放,是解决城市水资源短缺、水环境污染等问题的经济有效途径,对于推进生态文明建设具有重要意义。
一、城镇污水治理与再生利用的工作任务
(一)加大污水收集和处理力度做好污水收集处理是循环利用的前提。“十五”以来我国污水处理取得了长足进步,但离污水“全收集、全处理”目标尚有差距,且我国城镇污水处理及再生水利用整体上地区发展不平衡,污水处理水平有待进一步提升。为此,要强化城市污水治理,加快城市污水处理设施建设与改造,全面加强配套管网建设,提高城市污水收集处理能力。综合考虑我国经济发展水平,提出到2020年地级及以上城市建成区力争实现污水全收集、全处理。
(二)加快黑臭水体整治城市黑臭水体是老百姓反映强烈的水环境问题,在现阶段污水处理能力及设施覆盖率相对较高的情况下,截污纳管不到位、污水管网渗漏、合流制管网溢流污染、初期雨水径流污染、垃圾混乱堆放等是城市黑臭水体主要成因。为此,要强化城中村、老旧城区和城乡接合部污水截留、收集,抓紧治理一些城区污水横流、河湖水系污染严重的现象。
(三)加大再生水利用力度现阶段,我国处理后的城市污水仅有9.0%得到再生利用,全国再生水利用率超过10%的省、自治区、直辖市只有北京、河北、山西、内蒙古、辽宁、江苏、贵州、云南、陕西、新疆等,很多地区的再生水利用率不到1%。这与美国干旱的中西部地区约20%(如加利福尼亚)、新加坡30%、以色列70%(2025年规划目标100%)的再生利用率相比,仍有较大差距。考虑到我国面临水资源短缺、水环境压力的现状以及经济发展水平,提出“到2020年,缺水城市再生水利用率达到20%以上”的目标。该目标总体可达,目前我国已建成投运的城镇污水处理厂中,26%的出水水质达到一级A标准,满足再生利用基本条件,经深度处理即可循环利用。如,天津现有执行一级A标准的污水处理厂处理规模占比40%,具备进一步提升再生利用率的基础。
(四)稳步推进建筑中水利用目前,我国建筑中水推广普及率比较低,可借鉴日本等国家的实践经验,从政府投资的公共建筑、保障性住房等新建建筑入手,逐步普及推广。日本于20世纪70年代发布《关于在政府机构设施开展杂用水利用的通知》,开始发展在大型楼宇中进行分散式中水回用。东京都于2003年颁布的《水资源有效利用促进纲要》也规定,建筑面积在1万平方米以上的建筑物以及开发规模在3000平方米以上的项目,必须采用集中模式或分散模式开展再生水(含建筑中水)的有效利用。结合我国实践提出,以中水洁厕为突破口,不断提高污水再生利用率。新建住房和单体建筑面积超过一定规模的新建公共建筑应当安装建筑中水设施。具体建筑规模等要求,由各地根据经济社会发展水平以及当地水资源状况综合确定。同时,结合绿色建筑推广和老旧小区有机更新,积极推动居住小区实施中水利用改造,推动居民家庭采用中水洁厕。
(五)深入推进城镇节水加强城镇节水,不仅可以有效缓解水资源压力,而且可以从源头减少污水排放。《水污染防治行动计划》要求加强城镇节水工作。禁止生产、销售不符合节水标准的产品、设备。公共建筑必须采用节水器具,限期淘汰公共建筑中不符合节水标准的水嘴、便器水箱等生活用水器具。引导鼓励居民家庭选用节水器具。对使用超过50年和材质落后的供水管网进行更新改造。到2017年,全国城市公共供水管网漏损率控制在12%以内;到2020年,控制在10%以内。到2020年,地级及以上缺水城市全部达到国家节水型城市标准要求,京津冀、长三角、珠三角等区域提前一年完成。
二、推进污水治理与再生利用的具体举措
(一)规划引领,加快污水治理与再生利用相关设施建设充分发挥规划引导作用,加快设施建设。构建人工与生态耦合的城市水循环体系,提高城市用水效率,减少城市新鲜水资源取用量,提升城市外排水水质。将城镇污水处理及再生利用总体要求纳入城市总体规划,按照集散结合、分步实施的原则,在水系统规划(包括供水、排水与污水处理、水系等)当中予以贯彻落实。新建污水处理设施应综合考虑城市近远期建设和污染治理目标,分期建设适度集中的处理设施,或根据开发特征建设小型分散化处理设施。对发达地区、污染严重地区、环境容量较低地区以及环境敏感的重点流域地区的城镇,污水处理和再生利用的目标要求应提高,适当增加高品质再生水规模。合理布局,提升设施建设投资效益。转变过去在城市下游“大截排、大集中”建设污水处理与再生利用设施的思路,从有利于污水处理资源化利用角度出发,优化布局、集散结合、适度分布,加快污水再生利用。一方面,在制定城市排水与污水处理有关规划时,充分考虑冷却、循环等工业用水大户的布局,将污水处理与再生利用设施相对集中布设在其周边,减少再生水管网的建设投资,便于工业用户就地利用;另一方面,按照系统治理的原则,因地制宜在有条件的区域将污水处理设施布局与城市河湖水系相结合,减少管网建设投资,实现污水再生利用、生态补水、水资源利用与景观建设等多重目标。因地制宜,推动重点区域和领域再生水利用。城市总体规划应当确定优先利用再生水的范围和区域,严格控制新水取用量。遵循因地制宜、经济合理的原则,根据城镇的自身特点和客观需求,统一规划、合理布局。城市工业生产、道路清扫、车辆冲洗、绿化灌溉、生态景观等生产和生态用水要优先使用中水。禁止在所有民用建筑小区中使用自来水营造水景。资源型缺水城镇应以提高水资源利用效率为主要目标,水质型缺水城镇应以削减水污染负荷、提高城镇水环境质量和改善人居环境为主要目标。
(二)节水减排,深入推进城市节水综合改造及城镇节水制度落实深入推进城市节水综合改造工程。实施节流工程。完成老旧供水管网改造,鼓励实施供水管网独立分区计量管理。结合二次供水管网改造与建设,控制小区供水管网漏损。抓好重点用水大户水平衡测试,严控使用环节漏损。开展用水器具水效标识与产品认证,推广普及节水器具。实施开源工程。在抓好城镇污水再生利用及建筑中水利用的同时,结合海绵城市建设,推进雨水的积存、渗透、净化和滞蓄设施建设,强化雨水收集利用。有条件的地区,因地制宜做好海水、矿井水及苦咸水的开发利用。实施循环与循序利用工程。通过构建人工强化生态调控措施,实现水的多阶、多元循环利用,构建城市健康水循环体系。合理产业布局,实现园区水的循序、梯级利用,强化公共机构和工业企业节水技改。通过城市节水领跑者发挥示范带动效应。地级及以上缺水城市要对照《国家节水型城市考核标准》和《城市节水评价标准》(GB/T51083-2015)I级标准开展城市节水工作。积极开展节水型居民小区、节水型公共机构(政府机关、商业、酒店、文娱、教育、科研、医疗、卫生、体育、邮电、通信以及机场、火车站等)、节水型工业企业建设等工作,示范引路。加强城镇节水工作制度落实。强化城市规划对城市节水工作的统筹,切实落实城市节水统计、节水“三同时”、计划用水与定额管理、合同节水管理、用水阶梯水价等城市节水管理制度。
(三)培育产业,推动中水规模化生产充分发挥市场机制作用,吸引有技术和资本实力的企业参与。培育以经营中水业务为主的水务公司,形成一批具备规模效益和跨地区服务能力的骨干企业。鼓励按市场化方式经营中水。对于城市绿化、道路清扫、生态景观等公共服务领域的再生水利用,通过政府购买服务等方式吸引社会资本,强化合同管理与绩效考核,按约定的水质和水量等要求确定服务费。对于工业企业等非公共用户,推动按照市场方式自主约定服务价格,价格部门给予指导。对再生水生产企业给予适当优惠政策,降低成本。根据《企业所得税法》有关规定,对从事符合条件的环境保护、节能节水项目的所得,可以免征、减免企业所得税。要落实《国务院办公厅关于推进水价改革促进节约用水保护水资源的通知》(国办发〔2004〕36号)以及财政部、国家税务总局《资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录》(财税〔2015〕78号)等有关文件要求,对中水生产用电实行优惠电价,不执行峰谷电价政策,对再生水生产实施增值税退税50%的优惠政策,降低生产和使用成本。完善费价机制,全方位调动中水利用积极性。要逐步理顺水资源费、自来水价格、污水处理费和中水价格的合理比价关系。同时,中水价格要以补偿成本和合理收益为原则,结合水质、用途等情况,与自来水价格保持适当差价,按低于自来水价格的一定比例确定。当中水价格低于再生水设施正常运营成本时,各地应建立有关补偿机制。
(四)系统整治,强化城市黑臭水体治理黑臭水体整治与污水治理及再生利用有着密不可分的关联,抓好污水治理与再生利用,能够为消除黑臭水体、提升水环境质量提供重要支撑,且再生水可以作为重要的水体补水水源。为此,应从以下两个方面着力:一是全面排查,摸清底数,编制黑臭水体整治计划(包括黑臭水体名称、责任人及整治达标期限等)。目前,地级及以上城市已完成了排查,并向社会公布了本地区黑臭水体名称、责任人及达标期限等,接受公众监督。二是因地制宜,分期分批开展整治。在系统分析黑臭水体污染成因的基础上,合理确定水体整治和长效保持技术路线与方案,实施系统整治。在抓好控源截污(污水收集处理、合流制管网溢流污染控制等)和内源治理(水体底泥处理等)工作的基础上,通过水质净化、生态修复等措施,确保水质长效保持。(五)加强管理,推动污水治理与再生利用强化行业监管,提升安全保障能力。一方面,强化污水处理与再生利用设施运营监管,对污水处理及再生利用设施维护运营单位实行合同管理,会同有关部门依法强化监督检查,并要求运营单位定期向社会公开有关维护运营信息,向主管部门报送水质、水量、成本等信息,确保水质安全和水量稳定供应;另一方面,强化污水排入排水管网许可制度的实施和执法,杜绝超标重金属、有毒有害物质等进入,从源头保障污水再生利用安全。将再生水纳入水资源统一配置。对已达到和超过用水总量控制指标并有条件使用再生水的地区不再审批新增取水许可;具备使用再生水条件但未充分利用的钢铁、火电、化工、制浆造纸、印染等项目,不得批准其新增取水许可。鼓励火电、化工、制浆造纸、印染等行业在进行建设项目水资源论证时,优先使用再生水替代地表水和地下水。加大宣传力度。一方面,向公众普及城镇污水治理与再生利用相关知识,提高公众认知水平,增强终端用户风险意识,避免管道误接或误饮再生水,鼓励公众参与再生水的使用与监督;另一方面,要充分发挥公众在城市黑臭水体整治方面的监督作用。
专题 | 海绵城市的三大关键策略: 消纳、减速与适应
文章来源:俞孔坚. 海绵城市的三大关键策略:消纳、减速与适应[J]. 南方建筑,2015, 3:04-07.
“海绵城市”的概念被官方文件采用,代表着生态雨洪管理思想和技术已经从学界走向管理层面,并在实践中得到有力的推广。但是,不难发现相关操作指南主要围绕以LID技术、水敏感性城市规划与设计等雨洪管理技术而展开,也越来越聚焦于城市内部排水系统和雨水利用、管理,并且在具体技术层面的诠释依旧未能摆脱对现有治水途径中“工程性措施”的依赖。实际上,“海绵城市”的理念远非如此,它实际上是建立在反思工业化城市建设模式的新概念,反对片面强调用单一目标的工程技术来解决诸如雨涝、干旱、地下水下降、水体污染、生物栖息地消失、城市绿地缺乏等问题,而是强调用人水共生的理念,用系统的方法和整合的生态技术,来解决城市中突出的各种与水相关的问题;同时“海绵城市”也为城市的建筑与基础设施建设如何适应洪涝提出了新的策略,即与自然过程相适应的策略。另外,“海绵”的概念不但应在城市范围内体现,也应该在区域和国土范围内体现,所以,我们的目标应该是海绵国土。
因此,对“海绵城市”概念需要有更深刻的理解,否则“海绵城市”建设将很快就沦为地方政府新的GDP增长点,职能部门又有一个权力寻租机会,各类工程公司又有了谋取暴利的一个借口,甚至是新一轮的诸如河道整治、挖湖堆山之类的“破坏性建设”。“海绵城市”的哲学恰恰是对简单工程思维的反思。海绵城市相对于常规的水利和雨洪管理、城市基础设施及建筑工程,在哲学层面上有以下几个特点:第一、完全的生态系统价值观,而非功利主义的片面的价值观;第二、就地解决水问题,而不是将其转嫁给异地;第三、分散式的民间工程,而非集中式的集权工程;第四、慢下来而非快起来,滞蓄相对于排泄;第五、弹性应对,而非刚性对抗 (俞孔坚,2015)。
在具体规划设计和工程上,“海绵”的哲学集中体现在以下三个策略:消纳、减速与适应。本文将举三个实践案例,探讨海绵城市建设的这三大关键策略。
把灾害转嫁给异地,是一切现代水利工程的起点和终点:诸如防洪大堤和异地调水,都是把洪水排到下游或对岸,或把干旱和水短缺的祸害转嫁给无辜的弱势地区和群体。海绵的哲学是就地调节水旱,而不转嫁异地。它启示我们用适应的智慧,就地化解矛盾。中国古代的生存智慧是将水作为财,就地蓄留、就地消化旱涝问题,遍中国广大土地上的陂塘系统,三角洲的桑基鱼塘系统都是典型的大地海绵系统。这种“海绵”景观既是古代先民适应旱涝的智慧,更是地缘社会和邻里关系和谐共生关系的体现,是几千年以生命为代价换来的经验和智慧在大地上的烙印。
哈尔滨群力雨洪公园(现在已列为国家湿地公园)吸取了中国农业文明中的基塘技术,用简单的填挖土方工程,营造了一处城市中心的绿色海绵体,用10%的城市用地,来解决城市的雨涝问题(俞孔坚,2011;Kongjian Yu, 2011;俞孔坚,2012;俞孔坚,2013; 宋本明,龙翔, 韩晓烨等, 2013)。
哈尔滨群力雨洪公园占地34公顷,位于哈尔滨群力新区,新区占地27平方公里,公园处于低洼平原地带,而当地的年降雨量是近600毫米,集中在夏季,所以雨涝是一大问题。设计的核心策略是借鉴三角洲地带悠久的传统农业中的基塘技术:即通过简单的挖方和填方,来解决低洼地的积水问题,形成了洼地与高岗地相结合的“海绵”系统。高地种植旱生果木,而洼地养鱼和种植湿生植被,从而形成丰产的三角洲农业景观。这一技术在群力雨洪公园中经过提炼,得到了应用。设计者沿场地四周,通过挖填方的平衡技术,创造出一系列深浅不一的水坑和高低不一的土丘,成为一条蓝-绿相间的“海绵”带,收集城市雨水,使其经过滤、沉淀和净化后进入核心区的低洼湿地。水泡中为乡土水生和湿生植物群落,山丘上密植具有东北特色的白桦林,再通过高架栈桥连接山丘。在此整体格局基础上,建立步道网络,穿越于丘陵和泡状湿地之间。水泡中设临水平台,丘陵上有观光亭塔之类,创造了丰富多样的体验空间。
建成后的雨洪公园,不但为防止城市涝灾做出了贡献,同时为新区居民提供优美的游憩场所和多种生态体验。能够吸收雨洪的城市绿色海绵目前已被列为国家城市湿地,成为一个国际海绵城市的典范。
将洪水、雨水快速排掉,是当代排洪排涝工程的基本哲学。在这一认识中,三面光的河道被认为是最高效的、裁弯取直被认为是最科学的;河床上的树木和灌草必须清除以减少水流阻力,被认为是天经地义的。这种以“快”为标准的水利工程罔顾水过程的系统性和水作为生态系统的主导因子的价值。结果却使洪水被聚集和加速,其破坏力被强化、上游的灾害被转嫁给了下游;硬化工程导致水与生物分离、将水与土地分离、地表水与地下水分离、水与人和城市分离;使地下水得不到补充、土地得不到滋润、生物的栖息地消失。海绵的哲学是将水流慢下来,让它变得心平气和而不再狂野可怖,让它有机会下渗和滋育生命万物,让它有时间净化自身,更让它有机会服务人类(俞孔坚, 2014; Kongjian Yu, 2014)。
六盘水市是中国的一个“三线”城市,有近60万的人口,集中分布在石灰岩谷地,水城河穿城而过,但已在上世纪八十年代被渠化和硬化,完全失去自我调节能力;季节性的雨洪和干旱问题并存;水体污染严重,上游的栖息地消失并被毒化;与此同时,城市缺乏公共空间,步行和自行车系统缺乏。作为改善环境的重要举措之一,市政府委托景观设计师制定一个整体方案,建立一个完整的水生态基础设施,以应对城市所面临的多项挑战,包括污染水体的净化、洪水和雨涝的管理、母亲河的修复、公共空间的创建以及周边土地的开发。关键策略是减缓来自山坡的水流,通过雨洪资源,构建一个以水过程为核心的生态基础设施,使水与土地、生物和城市及有充分的接触机会,以重建生态健康的土地生命系统,为城市和居民提供综合的生态系统服务,包括改善雨水水质,恢复原生栖息地,提供游憩机会,最后促进整个城市的发展。
这个生态基础设施的首期示范工程是位于水城河上游的明湖湿地,其占地90公顷,原址为大量废弃的鱼池、被垃圾淤塞的湿地及管理不善的山坡地。项目设计的第一步、也是核心策略是让水流慢下来,工程的具体策略包括:
(1)拆除混凝土河堤:恢复滨河及河道内的植被,沿河建造曝气低堰,让河水慢下来,并增加水体含氧量,为各种挺水、浮水和沉水植物提供生境,促进富营养化的水体被生物所吸收。
(2)建立梯田式湿地:向山区农民学习,通过简单的填挖方建立梯田,减缓山坡下来的地表径流、削减洪峰,调节季节性雨水。它们的方位、形式、深度都依据地质、地形因素和水流分析而设定。根据不同的水质和土壤环境种植了乡土植被(主要采用播种的方式)。这些梯田状栖息地减缓了水流,使水中的面源污染物和营养物质被微生物和植物所吸收。
(3)陂塘系统:与梯田相似,利用山谷,构筑低堰,形成一系列陂塘。陂塘之间通过潜流湿地相勾连,起到减速和过滤作用。再沿陂塘四周播种乡土湿地植被。
缓流策略使六盘水上游的雨洪得以滞蓄和利用,旱涝得以调节,水体得以净化,植被和动物得以繁衍,并形成了人们流连忘返的公共空间。
当代工程治水理念崇尚“严防死守”的对抗哲学,遍中国大地已没有一条河流不被刚性的防洪堤坝所捆绑,原本蜿蜒柔和的水流形态,而今都变成刚硬直泄的排水渠。千百年来的防洪抗洪经验告诉我们,当人类用坚固防线将洪水逼到墙角之时,洪水的破堤反击便指日可待,此时的洪水便成为能摧毁一切的猛兽势不可挡了。海绵应对外部冲力的哲学是弹性,化对抗为和谐共生,所谓退一步海阔天空。如果我们崇尚“智者乐水”的哲学,那么,水的最高智慧便是以柔克刚。
浙江金华的燕尾洲是一个与洪水为友的实验性工程,重点探索了如何通过建立适应性防洪堤、适应性植被、适应性步行交通、适应性构筑物及适应性的土地使用,来实现与洪水相适应的弹性设计(俞孔坚等,2015)。
在隔江相望的城市包围下,燕尾洲已经成为金华这一具有100万人口的繁华都市中唯一的、尚有自然的蒹葭和枫杨的芳洲。义乌江和武义江在此交汇而成婺江(金华江)。洲的大部分土地已经被开发成为金华市的文化中心,现建有婺剧院,为曲线异形建筑。洲的两侧对岸分别是密集的城市居民区和滨江公园,但由于开阔的江面阻隔,市民难以到达和使用洲上的文化设施。留下的洲头共26公顷的河漫滩,其中部分因采砂留下坑凹和石堆,地形破碎。洲头另一部分土地尚存茂密植被和湿地,受季风性气候影响,每年受水淹没,形成了以杨树、枫杨为优势种的群落,是金华市中心唯一留存的河漫滩生境,为多种鸟类和生物提供庇护, 包括当地具有标志意义的白鹭。
因此,设计所面临的主要挑战是如何在提供市民使用的同时,保护这城市中心仅有的河漫滩生境。这需要与洪水为友,建立一个与洪水相适应的水弹性景观。
本设计不但将尚没有被防洪高堤围合的洲头设计为可淹没区,同时将公园范围内的防洪硬岸砸掉,将河岸改造为多级可淹没的梯田种植带,这样不但增加了河道的行洪断面,减缓了水流的速度,缓解了对岸城市一侧的防洪压力,提高了公园邻水界面的亲水性。
梯田上广植适应于季节性洪涝的乡土植被,梯田挡墙为可进入的步行道网络,使滨江水岸成为生机勃勃、兼具休憩和防洪功能的美丽景观。每年的洪水为梯田上的多年生植被带来充足的沙土、水分和养分,使其能茂盛地繁衍和生长,不需要任何施肥和灌溉。梯田河岸同时将来自陆地的雨洪滞蓄和过滤,避免对河道造成污染。
建立在适应性地形、植被和适应性生态防洪堤上的步行网络也是一个与洪水相适应的系统。跨越两江四岸的“八咏桥”蜿蜒于200年一遇的洪水位之上,其底下的栈桥和公园步道系统则分别可在50年一遇、20年一遇、10年一遇及1年一遇的洪水水位相适应,具有充分的使用弹性。构筑物的设计也是充分考虑不同强度的洪水风险,设计在20年和200年一遇的水位之上,且作了可淹没的设计,保证在淹没之后能保存完好并迅速恢复使用。
本项目尽管只有一段微不足道的生态防洪区域,但可作为城市适应洪水设计的样板,供借鉴和推广。
关于海绵城市建设的三大关键策略:消纳、减速与适应,尽管本文在举例说明时分别进行了讨论,但它们你中有我,我中有你。更多情况下它们需要被组合运用,形成“源头消纳滞蓄,过程减速消能,末端弹性适应”的基本模式;这个模式与常规的水利工程和雨洪管理策略的集中快排、严防死守等工程策略完全相反。消纳、减速与适应构成的生态防洪和雨洪管理工程模式,将当代生态防洪理念与中国本土智慧相结合,系统解决洪涝问题。这些传统智慧包括千百年来被成功应用于农田水利中的基塘系统和陂塘技术。所以,海绵城市并不需要“高技术”,它们可以通过“低技术”来实现,它们也不需要巨大的工程,而是分散式的小型工程途径。海绵城市本质上讲是对工业化城市建设方法及灰色基础设施建设技术的反思和修正,是一种人与土地、人与水的生态关系的回归,当然是一种螺旋式上升的回归。
参考文献:
[1] 俞孔坚. “海绵”的哲学[J]. 景观设计学, 2015, 14 (3): 4-9.
[2] 俞孔坚, 宋本明, 龙翔, 韩晓烨 等. 哈尔滨群力雨洪公园 大地上的海藻[J]. 城市环境设计, 2013, 5:112-115.
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[5] Kongjian Yu. Stormwater Park For a Water Resilient City: Qunli National Urban Wetland. TOPOS, 2011(77), Making Space:72-77.
[6] 俞孔坚.让水流慢下来:六盘水明湖湿地公园[J].园林,2014, 10: 58-61.
[7] Kongjian Yu. Designed Ecologies for An Urban River System Across Scales in Kunming and Liupanshui, in Shi Nan, Jim Reilly and Fran Klass (Edts.)ISOCARP Review 10: Water and Cities: managing the Vital Relationship, International Society of City and Regional Planners, 2014, PP.12-30.
[8] 俞孔坚,俞宏前,宋昱,周水明.弹性景观—金华燕尾洲公园设计,建筑学报,2015, 559 (4): 66-70.
结语
洪涝适应策略
金华燕尾洲公园案例
减速的策略
六盘水明湖湿地公园案例
消纳的策略
哈尔滨群力国家湿地公园案例