城市給水與排水系統(tǒng)：歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)

　　本文回顧了城市水系統(tǒng)及其管理思想的發(fā)展歷史;分析了傳統(tǒng)的集中式城市水系統(tǒng)的缺點(diǎn)和局限性：城市水環(huán)境和水文循環(huán)的破壞污水處理的困難、巨大的資金需求和建設(shè)周期的漫長(zhǎng);指出了現(xiàn)代和未來(lái)城市水系統(tǒng)管理所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇：干旱和洪澇災(zāi)害、城市化加劇、技術(shù)的進(jìn)步和組織管理上的需求;闡述了未來(lái)城市水系統(tǒng)管理的思想，即必須用整體論的思想作指導(dǎo)，實(shí)行節(jié)約用水。實(shí)行全球性的資金、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的共享。這種思想給中國(guó)城市水系統(tǒng)的管理和改革以重要啟迪。

1、概述

　　城市給水和污水的處理與管理是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理的重要內(nèi)容，它隨著城市的興起而出現(xiàn)，隨著城市化的進(jìn)程而發(fā)展。許許多多的歷史證據(jù)都顯示，在所有的文明中都有如何實(shí)現(xiàn)居民區(qū)供水，如何安全衛(wèi)生地排除雨水、固體和液體廢棄物的成功措施。但是，工業(yè)革命以來(lái)的社會(huì)巨變，使人類社會(huì)的城市化急劇加速，這就要求我們不能再用傳統(tǒng)的措施來(lái)解決城市水管理的一系列問題。西方國(guó)家從第一波工業(yè)化浪潮以來(lái)，發(fā)展形成了相對(duì)成熟的城市水管理的思想和理念，盡管這些思想和理念曾經(jīng)幫助城市水環(huán)境恢復(fù)到了尚可接受的程度，但是它們已經(jīng)不足以應(yīng)對(duì)今天城市化帶來(lái)的問題，更不是解決未來(lái)問題的希望所在。

　　高度城市化所造成的問題在世界各地比比皆是，這些問題嚴(yán)重制約了人類健康、和諧社會(huì)的構(gòu)建和發(fā)展，特別是在工業(yè)化和城市化速度超出了社會(huì)財(cái)政承受力和組織管理能力的地區(qū)更是如此。聯(lián)合國(guó)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，世界上許多國(guó)家的大量人口缺乏安全衛(wèi)生的水供應(yīng)和衛(wèi)生設(shè)備，這種缺少城市基礎(chǔ)設(shè)施的狀況導(dǎo)致了令人悲哀的后果，致使疾病、傳染病傳播和人口死亡率升高，特別是兒童死亡率升高。世界政治領(lǐng)袖們的千年宣言嗍，以及在約翰內(nèi)斯堡峰會(huì)和京都會(huì)議上的部分論述，都對(duì)缺少基礎(chǔ)設(shè)施等挑戰(zhàn)性問題做出了回應(yīng)，并且設(shè)定了未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)，以求發(fā)展新的思想，采取新的措施和行動(dòng)。

　　中國(guó)自改革開放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，城市化速度加快，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后所造成的水環(huán)境污染問題十分突出。中國(guó)是一個(gè)人均水資源缺乏的國(guó)家，水源性缺水問題很突出，而經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所帶來(lái)的水質(zhì)性缺水加劇了缺水局面。隨著城市化的加快，作為城市最重要基礎(chǔ)設(shè)施之一的給水、排水系統(tǒng)的建設(shè)和管理，將面臨更大的壓力，應(yīng)對(duì)這種局面，必須有新的水管理策略。而回顧城市水管理的歷史及其思想發(fā)展史，借鑒世界發(fā)達(dá)國(guó)家城市水管理的經(jīng)驗(yàn)，探討城市水管理的思想和理念，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文討論城市水系統(tǒng)的管理問題，目的是對(duì)過去和現(xiàn)有思想和理念的局限性進(jìn)行探索，進(jìn)而研究基于新技術(shù)條件下解決“未來(lái)”，或“已經(jīng)開始的未來(lái)”城市水管理問題的新思想。

2、應(yīng)對(duì)“歷史上的”挑戰(zhàn)：早期的城市水管理模式和思想

　　19和20世紀(jì)，隨著人1：3密度的增大，許多城市面臨著幾乎不可能完成的任務(wù)，那就是通過巨大并持續(xù)增長(zhǎng)的集中式給水系統(tǒng)，持續(xù)不斷地提供大量安全衛(wèi)生的飲用水。這種給水任務(wù)包括實(shí)際上并不需要高質(zhì)量水的用途，例如運(yùn)輸居室廢物的用水。使用這種散漫的給水系統(tǒng)的后果，就是必須再收集所有用過的水。多數(shù)是和城市雨水一起收集，這導(dǎo)致了另一個(gè)巨大的城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，即污水排放系統(tǒng)的建立。迄今，這種非常集中的城市水管理思想已經(jīng)有1oo多年的歷史了，人們似乎可以宣稱，這種直接集中供水，然后再加以收集的任務(wù)是能夠完成、可以控制的。

　　但是，這種城市水管理的方式對(duì)城市及其更廣泛地區(qū)水環(huán)境的影響是災(zāi)難性的。潔凈源水的汲取和污水的再注入，導(dǎo)致了嚴(yán)重的水體污染，從而明顯削弱了當(dāng)?shù)厮淖匀谎h(huán)。因此，要實(shí)現(xiàn)集中式給水和污水收集，必須對(duì)源水進(jìn)行強(qiáng)化處理以獲得飲用水，而在污水排放到自然系統(tǒng)之前也必須進(jìn)行處理。

　　給水輸配和污水收集的資金投入是巨大的，給水凈化和污水處理也需要巨大的資金支持。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，僅僅給水輸配和污水收集的消費(fèi)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水質(zhì)凈化的費(fèi)用如果用這種建設(shè)集中式基礎(chǔ)設(shè)施的思想解決問題，首先面臨的問題便是，設(shè)計(jì)和建設(shè)這種巨大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要很漫長(zhǎng)的時(shí)間，這阻礙了給水和污水處理任務(wù)的迅速完成。

　　圖1所描繪的是傳統(tǒng)的重力流城市污水系統(tǒng)的歷史發(fā)展。最原始的城市排水系統(tǒng)是自然敞開的溝渠，主要用于排除雨水;隨著城市的發(fā)展，排水設(shè)施被改造成人工的管道，功能第一次擴(kuò)展，也用來(lái)排除城市生活污水;排水設(shè)施功能第二次擴(kuò)展，包括了工業(yè)廢水的排放;這些混合污水最終在城市污水處理廠得到處理，然后排放到天然水體中去。在l9世紀(jì)后期直到20世紀(jì)，這些措施對(duì)減輕工業(yè)化和城市化帶來(lái)的水污染問題發(fā)揮了重要作用。但是必須注意，采取這些措施的前提條件是，必須有足夠的時(shí)間和足夠的財(cái)政支持來(lái)建設(shè)這些基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。

　　這種思想帶來(lái)的最明顯的問題是，系統(tǒng)的功能被擴(kuò)展或?yàn)E用，進(jìn)行生活污水之外的其他物質(zhì)的收集和排放;本來(lái)生活污水中含有的雜質(zhì)多數(shù)是來(lái)自天然的可生物降解的，而其他通常有害的人造工業(yè)廢棄物難以生物降解。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)和失敗之處也在于此，源于城市雨水徑流和生活污水的各種污水流在系統(tǒng)內(nèi)混合，來(lái)自工業(yè)源的優(yōu)先控制污染物也被包含在其中，這極大地增加了污水的處理難度。