缺水:是特大城市的不治之症嗎?

缺水:是特大城市的不治之症嗎?

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文/楊晴

編輯/SaSa

2300萬」,這是9月中旬出台的《北京城市總體規劃(2016-2035)》(以下簡稱「新總規」)中為首都人口劃定的「紅線」。這個數字的推演邏輯是:「按照以水定人的要求,根據可供水資源量和人均水資源量,確定北京市常住人口規模到2020年控制在2300萬人以內,2020年以後長期穩定在這一水平。」

也就是說,因為水資源約束,城市承載力受限,北京不得不控制人口。

圖:水資源承載力示意,圖片來源:左其亭,張培娟,馬軍霞. 水資源承載能力計算模型及關鍵問題[J]. 水利水電技術,2004,35(2).

北京真的很缺水嗎?真的!根據《北京市水資源公報》:2016年,北京市水資源總量為35.06億 m3,按照年末常住人口2172.9萬人計算,人均水資源佔有量為161m3,不足全國人均水平的7%,甚至遠低於國際極度缺水標準(<人均500m3)所以,「人多水少」是北京的基本市情水情。

註:按照國際公認的標準,人均水資源低於3000立方米為輕度缺水;人均水資源低於2000立方米為中度缺水;人均水資源低於1000立方米為嚴重缺水;人均水資源低於500立方米為極度缺水。

那麼缺水真是制約城市發展的不治之症嗎?有沒有跟北京市情水情十分類似,但是又成功解決了供水問題的特大城市呢?還真有,香港和新加坡都給我們提供了很好的解決思路。

乾渴的大城市

香港,這個人口700多萬的特大城市幾乎沒有可靠的飲用水源,面臨著全方面的供水窘迫:

· 面積小,地表沒有大河或天然湖泊

· 花崗岩岩層,地下水稀缺

· 山地與丘陵地貌多,難以建造水庫

新加坡也面臨同樣的局面,甚至更為嚴峻,國土小,徑流短,少大河湖,且人口在過去五十年內迅速膨脹,極度缺水。

圖:新加坡地形圖

表:三城市基本信息

從人均水資源佔有量上看,三個特大城市的缺水程度是一樣樣的,香港和新加坡甚至更糟糕一些,缺少腹地支持,非常依賴外部供水。1965年,東深供水工程建成後,香港一度很依賴廣東的進口水。1997到2017三十年間,東深工程累計對港供水超140億立方米,即使現在這個比例也佔到了70%。上世紀70年代,新加坡也跟近鄰馬來西亞簽署了供水協議,吃水一度上升為新加坡的政治難題。時任總理李光耀說:「每一項政策都可能因為水資源問題讓我們屈膝。」他甚至在鏡頭前哭訴:「水,擋住了新加坡所有的發展前景。」

面對缺水,香港和新加坡政府選擇用高價告訴人們:水是稀缺的、寶貴的。

價格之手

這個表是四個大城市的階梯水價,這些城市都聲稱自己缺水。

表:城市居民月水階梯價格,註:國內綜合水價=水費+水資源費+污水處理費;北京、上海、新加坡的結算周期均為一個月,香港的結算周期為4個月;水價已換算成人民幣(元)

一個直觀的感受是,國內城市綜合水價不低,但是第一階梯水量定得很高,也就是說如果不超過這個量,都可以以較低的價格用水;超量很過分時,才會受到「高價的懲罰」,管理的時間尺度是年。而香港和新加坡在更小的時間跨度上更精準地管理居民用水(分別為4個月和1個月)階梯多,漲幅大,比如新加坡的階梯漲幅高達28%。我們不妨來做個測算,假設每戶每月用水量分別為10m3、15m3、20m3、50m3,來看看在這四個城市每月和每年需要繳納多少水費。

香港的定價體現了對節水的鼓勵,如果你能保證每月的低用水量,價格很便宜,甚至低於北京,但是一旦超過某個門檻,水費就蹭蹭地高了;新加坡則「一貴到底」,每個月都有台階,一旦超了就要付高額的水費,平均下來基本為北京的兩倍。

2014年,北京實施居民階梯水價,當年戶均年用水量就同比下降了3.5立方米,實現年節水1100萬立方米,相當於5.5個昆明湖水量。這麼看來,階梯水價確實是個調節資源消耗量的有效工具。遺憾的是,之前的漫長歲月都是4元/m3隨便用。

其實,北京暫行的階梯定價方案中第一階梯已經覆蓋了市區內90%的居民,這個階梯尺度仍然太大了,沒起到很好的區分效果。同作為乾渴的難兄難弟,香港和新加坡對於城市用水的精細化管理程度顯然高出北京很多。

在供給側做「乘法」

下面這個表是三個城市的供水結構,北京的供水結構簡單,嚴重依賴地下水,長期下去會造成地下水位下降、地面沉降,其實朝陽區境內的咸寧侯─雙橋地區已經出現了嚴重沉降,在2003–2010年間的最大沉降速率達到每年11厘米左右。而香港和新加坡都在積極謀求向多樣的供水結構轉變,比如採集雨水、處理海水,增加城市微循環等手段。

表:三地供水結構

香港和新加坡有豐沛的降雨,雨水可以大作文章。

新加坡的雨水收集簡直達到了「喪心病狂」的程度,國土面積的三分之二都是集水區,連落在人行天橋上的雨水都不放過,天橋植被底下也要鋪排水好的基質——天上落下來的,一滴也不能少!他們的居民區、街道、綠地、公路等都設雨水溝道,與污水道嚴格分開,雨水道匯入雨水幹道,再匯入雨水乾渠道,最後流入地下大型蓄水庫。新加坡有17個大型水庫。

新加坡高速路旁的明渠

特意建造的有坡度的住宅,便於雨水收集

地面上的黑色方框為住宅小區中的集水池,來源:以上三張均來自於新浪博客(博主:佐助椿萱1933)

他們還試圖讓水循環起來,讓廢水通過膜技術和紫外線消毒凈化處理變為純凈水,還給這種水起了個更好聽的名字「新生水」。一開始新加坡人不敢喝,後來李光耀帶頭喝,全國人民才開始正視再生水,事實上,這種水的水質甚至高出世界衛生組織和美國環境保護局制定的飲用水標準。新加坡還建設有亞洲最大的反滲透海水淡化廠,能夠從海水中去除過量的鹽和礦物質,使其可以飲用。「新生水」、雨水收集、進口水和淡化水並成為新加坡的「四大水龍頭」。

圖:新加坡「新生水」博物館

住建部前副部長仇保興曾這樣評價新加坡的做法,「我們中國人擅長搞長距離調水,用的是『加法』,可新加坡人用的是『乘法』。生態效率孰高孰低,不言自明。」

香港,這個有「太多雨水、太少淡水」的城市也想到了用「乘法」。全港三分之一的土地為集水區,有120公里的引水道、10個低地蓄洪抽水站及17個水庫。

在跑馬地,香港最大的開放空間,這個田徑場下面就是一個巨大的地下儲水罐。儲水罐像一個巨大的停車場,有五個足球場拼起來那麼長,由灰色的混凝土牆壁、混凝土柱子和三米高的天花板組成,最多可以容納6萬立方米的水,大約相當於24個奧運會游泳池大小。通常情況下,颱風過境的第二天,儲水罐就能「吃掉」大部分的雨水,路面幾乎沒有積水。這套系統是智能的,與香港天文台鏈接。當感測器感應到強降雨信號時,雨水就被引導匯入儲水罐;收集起來的雨水一部分被用來維護公園的植被,解決了景觀用水問題,剩下的大部分仍被排放到海里。

香港跑馬場,這座運動場的地下就是一個巨大的雨水儲存罐 來源:cityscope

雨水儲存罐可以容納和24個奧運游泳池一樣多的水,來源:cityscope

香港踐行了「靠海吃海」,這裡的海水供應網路有37個抽水站、42個配水池及約1050千米長的海水管道。水泵吸上來的海水經過過濾和「電氯化」反應,進行消毒和除臭,然後就可以進入到民居作為沖廁用水,鹹水沖廁是完全免費的。現在香港70%的廁所都利用海水沖洗,平均每天使用的海水量多達58.1萬立方米,能夠幫助香港減少20%的淡水消耗量。

香港從1957年就開始了海水沖廁計劃,那時候香港人口迅速膨脹,供水緊張,政府在一批全新的公屋裡建設了獨立的廁所沖洗管道系統。香港水務署資深工程師曾文昌如是評價這項工程:「當時的城市規劃師把這座城市的弱點變成了一個優勢。」

香港和新加坡的治水經驗是從「大循環」向「微循環」轉變,達到自然積存、自然滲透、自然凈化,這樣的城市就是一座水友好的「海綿城市」了。

做點調整,能省下更多

永遠不要忽視人們的行動力,如果刺激到位,他們總能想出更多方法去節約資源。

比如河北省,最新數據顯示,作為一個缺水大省, 2016年全省總用水量比2015年減少了4.6億噸。這是河北進行水資源稅試點一周年之後交出的答卷,這場稅改倒逼了企業調整用水結構,如廊坊市前進鋼鐵公司投資建設廢水深度處理綜合利用項目與雨水回收工程,取用地下水不到用水總量的2%;處於地下水嚴重超採區的唐山三友集團通過加大地表水用量和改進海水淡化工藝,地下水用量比重從改革前的60%下降到當前的8.7%。降幅是驚人的,節水空間是巨大的。

圖:全國水資源供水量與用水量,來源:《2016年中國水資源公報》

從上面這個表可以看出,全國用水結構上,農業佔比超過了六成,而農業是個超級費水的產業。水利部10月數據顯示,我國的灌溉水有效利用係數是0.54,近一半水被浪費了,而以色列的這個數據接近0.9。我們的農業用水還有很大節約空間,而如果進一步調整產業結構,降低農業、工業佔比,城市的水資源緊張會得到部分緩解。

註:灌溉水利用係數是指在一次灌水期間被農作物利用的凈水量與水源渠首處總引進水量的比值。

再看北京的用水結構,生活用水佔大頭,佔46%,農業、工業比重小,已經是一個典型的三產為主的產業結構。事實上,北京自2000年以來這十幾年的時間裡,人口從大概1300萬增長到2100萬,接近翻番了,但是總用水量是下降的,最重要原因就是產業結構發生了調整,農業、工業用水量大幅下降。所以人口的增長並不必然帶來水的消耗量增加。上海交通大學中國發展研究中心主任陸銘教授做過測算,以2015年為例,這一年北京農業用水量就相當於800萬人口的用水量,也就是說如果不發展農業,人口再多800萬都沒問題。

據北京市統計局數據,2016年,北京萬元GDP水耗為15.8立方米,比前一年下降4.79%。但香港早在2010年就把耗水量控制到了6.44立方米/萬元,而新加坡是4.01立方米/萬元,北京的單位GDP水資源耗量仍是後兩者的2-4倍。

一方面喊著缺水,一方面卻大手大腳地用水,北京在節水制度、技術和教育方面都有很長的路要走。

動員人民的力量

每個在北京生活的人都知道這個城市缺水,但他們並沒有像新加坡人民那樣投入到轟轟烈烈的城市節水運動中。當然,這裡面也缺少政府的引導,畢竟北京水務局還需要關注河流治理、生態保護、水質安全等方方面面的內容,而新加坡公用事業局工作的重心就是「節水」。

· 1979年,新加坡建立了節水監查辦公室,負責制定節水計劃、檢查高層建築物的水箱,調查節水方面的違法活動等

· 1981年,成立節水辦公室,負責向用水大戶提供節水措施的建議,引導集約化用水工業的設立;對公眾進行節水宣傳和教育

· 1983年起,公用事業局聯合經濟發展局和裕廊鎮管理局來核查工業申請的用水量,並對該用水量進行分解評估

· 政府在公用洗手間內安裝延時自關水龍頭、水流調節器及減壓閥等節水設施。公用事業局定期檢查這些設施,以確保其正確安裝和正常使用。

· 2003年,公用事業局推出了「省水之家計劃 」,免費提供節水環、省水袋及節水指南等,協助各個家庭節約用水。該計劃在水龍頭和淋浴器裝上節水環和節水閥,可以節約用水量10%

新加坡在強化公民節約水、保護水意識以及水危機意識方面做了大量努力。他們的入戶調查深入到什麼程度?連你洗澡用水多還是洗衣服用水多都要統計,然後進行有計劃的節水指導,比如用肥皂的時候要把水龍頭關閉等等。持續強化教育的好處是,最終新加坡全國都樹立了「誰用水,誰付費」「誰排放,誰出錢」的理念,「將一滴水變成兩滴水用」的原則深入人心。

同樣,香港水務署也有很多動作。

圖:香港水務署部分節水行動,來源:香港水務署

1961和1962年,新加坡與馬來西亞分別簽署了兩份供水協議。之後,新加坡幾乎以舉國之力發展海水淡化、雨水收集和節水技術,2011年,第一份協定到期時,新加坡所開發的水源已經足夠取代協定中的供水量。第二份協定將於2061年到期,而新加坡的目標是到2060年實現用水資源獨立。事實上,這個面積僅相當於北京二十四分之一的極度缺水的島國,現在已經是水資源管理領域的全球領導者。

城市是個複雜系統,管理起來並不簡單,尤其面對匱乏的資源,人們太容易喊出:這樣下去不行了!但有些時候,只要有決心,再加上一點方法,問題總是可以解決的。


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