王家卓：基于韌性城市理念的城市水環境系統構建策略思考

在“2022(第二十屆)水業戰略論壇”上，教授級高級工程師、中規院（北京）規劃設計有限公司生態市政院院長王家卓表示，近年來，我國城市污水處理廠建設取得了巨大進展，但整體仍處于較為脆弱的平衡中，主要體現在冗余度不夠，抗干擾能力較差，總體韌性不足三個方面。韌性城市建設是我國城市建設的重要理念和目標，這個理念也可以用來分析和解決我國城市水環境問題。

在“2022(第二十屆)水業戰略論壇”上，教授級高級工程師、中規院（北京）規劃設計有限公司生態市政院院長王家卓以“基于韌性城市理念的城市水環境系統構建策略思考”為主題進行分享。他表示，近年來，我國城市污水處理廠建設取得了巨大進展，但整體仍處于較為脆弱的平衡中，主要體現在冗余度不夠，抗干擾能力較差，總體韌性不足三個方面。韌性城市建設是我國城市建設的重要理念和目標，這個理念也可以用來分析和解決我國城市水環境問題。

王家卓

我國城市水環境治理雖取得巨大進展，但整體仍處于較脆弱的平衡中

“十三五”期間，我國對水環境治理給予高度重視，在城市黑臭水體治理、污水處理提質增效等方面發布了多份重要文件。近年來，我國城市污水處理廠建設取得了巨大進展，目前中國已經成為全球污水處理廠總計規模最大的國家。在國家的高度重視與推動下，我國很多城市的水環境得到較大改善，地級城市黑臭水體基本消除，部分河道恢復了“清水綠岸，魚翔淺底”的景象。

王家卓提到，雖然我國城市水環境系統改善非常明顯，但由于歷史欠賬多，目前整體仍處于較為脆弱的平衡中，主要體現在冗余度不夠，抗干擾能力較差，總體韌性不足，具體體現在以下10個方面。

（1）大量污水處理廠仍處于高負荷運行，雨天抗干擾能力差。

（2）污水處理廠布局不合理，單一污水處理廠規模過大，系統風險較高。

（3）廠網不匹配，尤其是管網不能與污水處理廠的處理能力和空間布局相匹配。

（4）由于雨污混錯接和簡單應付環保督察問題等原因，排水口被大量封堵，雨天內澇加劇。

（5）由于外來水進入，部分污水管網滿管運行，處于不健康的狀態。

（6）部分污水處理廠工業廢水混入，來水超標導致污水處理出水不達標甚至系統崩潰。

（7）部分污水處理廠地勢低洼，大量地下污水處理廠防淹考慮不周，面對洪澇災害風險高，抗風險能力差。

（8）合流制地區溢流污染控制不系統，不到位，雨天溢流較多。

（9）分流制地區雨水也存在徑流污染問題。

（10）水體自凈能力弱，受到外來擾動后長時間水質不能恢復。

韌性城市的概念與政策

如何解決我國城市水環境目前存在的問題？

《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》中第31條提出，建設海綿城市、韌性城市，提高城市治理水平，加強特大城市治理中的風險防控。不僅如此，在住建部與發改委聯合印發的《“十四五”全國城市基礎設施建設規劃》中也提出，“十四五”時期，城市基礎設施發展堅持目標導向和問題導向相結合，推動建設宜居、綠色、韌性、智慧、人文城市。

“韌性”是新時期城市建設的重要理念，也是解決問題的重要途徑。

韌性其本意是從“回復到原始狀態”到和持續不斷的調整能力緊密相關的動態系統屬性。韌性概念起源來自于拉丁文resilio，本意是“回復到原始狀態”。19世紀廣泛應用于機械學，之后：單一平衡（工程韌性）—多重平衡（生態韌性）—復雜適應（演進韌性），從“平衡”到“適應”、從“生態系統”到“社會—生態系統”。

城市韌性是城市在遭受外來沖擊（如發生災害）時，能夠承受沖擊、快速應對、恢復，保持城市功能正常運行的屬性。

分析韌性城市的公認原則，王家卓介紹了英國倫敦的《倫敦韌性戰略2020》與美國洛克菲勒基金會《韌性城市指數》。

英國倫敦的《倫敦韌性戰略2020》七個原則包括包容、融合、適應、反思、隨機應變、穩健、以及冗余，美國洛克菲勒基金會《韌性城市指數》七個原則包括反思、靈活、融合、穩健、隨機應變、冗余性以及包容。

從以上韌性城市建設戰略中可以總結出6大公認原則：

穩健性（Robustness）系統建設能抵抗和應對外部沖擊，不造成重大損害和功能喪失；

適應性（Adaptation）系統能根據環境變化調節自身形態、結構和功能，以適應環境；

多樣性（Diversity）相同功能有可替換要素，災時有多種解決方案，提高系統抵御災害能力；

冗余性（Redundancy）建設備用容量，通過多重備份來增加系統的可靠性；

協同性（Cooperation）不同系統、機構學科之間協調合作，整體加強，共同發展；

包容性（Inclusive）相關利益方廣泛咨詢、參與和協商，從經歷中吸取教訓并轉化創新的能力。

我國韌性城市水環境系統構建策略

基于韌性城市理念的水環境系統，就是要系統安全可靠，夠確保水環境穩定達標，能夠應對外來沖擊和干擾（包括水量沖擊，水質沖擊和其他不確定性的一些影響），收到一些沖擊后能夠快速恢復到之前的穩定狀態。

關于如何按照六大原則建設我國的韌性城市水環境系統，王家卓了提出十條構建策略與思考。

（1）采用分布與集中相集合的方式，合理布局城市污水處理廠。

四部委關于《深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰實施方案》中提出，污水廠應采用分布與集中相結合的方式，加快補齊污水處理設施缺口。

污水廠需要做到以下四點：合理劃定污水處理廠服務范圍；現狀服務范圍過大的污水處理廠，要考慮縮減分區；合理確定各污水廠的規模，單個污水處理廠規模比例不宜過大；考慮分布式污水處理布局（不是分散式規模分散式）。

王家卓以海口市污水處理廠規劃為例進行介紹，按照規劃，到2035年海口市污水處理廠總處理能力196萬噸/日，白沙門污水廠占總處理規模的比例降低到29%，遠比現在小。

（2）污水處理廠要合理選址，避開地震斷裂帶、洪澇高風險區、地質災害易發區。

去年國務院辦公廳印發的十一號文件中提出，我國要繪制內澇風險圖。文件提出后，全國各省市都在積極推進，如北京市在近期發布內澇風險圖。在目前還未有內澇風險圖可參考的省市，也可根據分析附近地形地勢推斷出該地是否為風險區。在污水處理廠選址時，要綜合考慮各種風險，包括地震和地質災害風險，以及更為常見的城市洪澇災害風險，要避開災害易發區，從選址時就要考慮安全韌性問題。

（3）地下污水處理廠要做好防淹防倒灌措施。

以2021年“7.20”鄭州特大暴雨事件為例進行介紹，鄭州特大暴雨造成很多地下空間受淹。有一些是因為小區低洼，有一些是因為缺乏必要的防淹措施。鄭州“7.20”特大暴雨雖然沒有淹沒到污水處理廠，但是考慮到我國建成了全球最大規模的地下污水處理廠，地下污水處理廠處于地下，受淹風險顯然比地上建設的污水處理廠要高。

對于確需建設地下污水處理廠的，必須考慮出入口，通風口等位置的標高，還要充分考慮建設一些防水擋板等措施，通過截、擋、導、排等綜合措施，確保地下污水處理廠的安全。

（4）擠外水提濃度與污水廠新建相結合，降低污水處理廠旱天運行負荷率。

冗余性是韌性城市的關鍵指標，對于污水處理廠來說就是要有備用容量，負荷率要降下來。住房城鄉建設部已經在2017年12月廢止了2004年印發的關于負荷率的要求，轉而明確要求大中型城市污水處理廠建設規模可適度超前。

在住建部與發改委近期發布的《“十四五”全國城市基礎設施建設規劃》中提出，按照因地制宜、查漏補缺、有序建設、適度超前的原則，科學確定城鎮污水處理廠的布局、規模及服務范圍。國家提出不盲目建污水處理廠，并不是禁止新建了，是要綜合分析，充分擠外水的基礎上，確有必要的還要建設。當然，前提還是要把外水擠走，這樣能解決很多現在污水處理廠運行負荷率高的問題。只有負荷率降下來了，冗余度適當提高了，才能抵抗雨天來水量可能增多的這一沖擊，水環境系統才能體現出“韌性”。

（5）污水處理廠之間互聯互通，以備檢修和不時之需。

污水處理廠之間的互聯互通也體現了協同效應。這樣某一個污水處理廠檢修的時候，其他污水處理廠可能分擔這個污水處理廠的“任務”，從而從協同方面提升水環境系統的“韌性”。

（6）深入推進污水系統提質增效，降低管網液位。

除了降低污水處理廠的負荷率之外，還必須降低管網的液位。目前不少城市污水管網由于外水進水，或者破損坍塌，或者淤堵嚴重等原因，管網長期處于高液位運行。必須查清原因，綜合施策，將管網的液位降下來，恢復到設計時的充滿度，這才是健康的污水管網，才能夠在污水量偶爾增大的時候，經得起這種沖擊而不會導致污水冒溢。

（7）對河湖進行生態修復，增強自凈能力。

目前中規院參與編寫的《河湖生態緩沖帶保護修復技術指南》已由生態環境部正式印發。對河湖進行生態修復，就是要增強水體的自凈能力，萬一有一些污染負荷進入水體，能夠很快得到凈化，這種水環境系統也是具有“韌性”的系統。

新加坡的加冷河宏茂橋璧山公園治理就是一個典型的例子，該原理是將三面光的河道改造成生態岸線，增強水體自凈能力，它最核心的內容在于從增強生物多樣性，營造生態空間的角度來開展河道生態修復，同時還能確保雨天的行洪安全。

（8）推進海綿城市建設，建設連續完整的生態基礎設施體系。

生態基礎設施對于城市水安全保障系統、城市水環境系統及綠色低碳發展都有特別重要的意義。

習近平總書記在2013年中央城鎮化工作會議、2014年考察京津冀協同發展座談會等重要場合多次強調建設海綿城市。我國在“十三五”、“十四五”中也陸續推進海綿城市的建設。

采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施控制雨水源頭徑流。推進海綿城市建設，因地制宜建設綠色屋頂、透水鋪裝、生物滯留設施、人工濕地、濕塘等措施，不僅能夠減輕雨水系統的壓力，還有利于合流制溢流污染削減，也是控制分流制地區雨水徑流污染最為有效的手段。所以建設海綿城市，也有利于提高水環境系統在雨天降低污染，保持水環境治理的“韌性”。

海綿城市不光有中國在做，全球很多的國家很多個地方都在全面的推進，只是有一些地方名字叫法不一樣。美國近些年推進也很快，尤其是紐約，正在快速推進綠色基礎設施建設，近些年完工項目超過10000個。

（9）做好污水收集系統建設，工業廢水單獨收集單獨處理。

工業廢水由于其理化性質往往和生活污水不同，最好要單獨收集，單獨處理，單獨排放。對于少部分經過評估，可生化性好，且達到一定標準的少部分工業廢水，可以進入市政污水系統，但是必須加強監管，這種情況下，最好要安裝在線流量計和水質檢測設施，確保排污企業按照約定的水質水量向市政管網中排污。

（10）正確對待合流制排水系統并采取綜合措施控制溢流污染。

正確對待合流制排水系統：合流制排水系統和分流制一樣，各有優缺點；當前有些人對合流制存在錯誤認識，進而片面提出要“一刀切”推進雨污分流，部分省甚至提出要近期在全省“消滅”合流制，這種目標可能不是太現實；必須承認，合流制的存在有其合理性，部分地區的合流制沒法改成分流制；對于部分因為空間受限等原因，確實不能實施雨污分流的合流制，必須采取溢流污染控制措施；合流制溢流污染控制是系統工程，目前看到失敗的嘗試都是因為系統出了問題；監管是當前CSO控制的關鍵制約因素。

調蓄和一級強化處理都是控制溢流污染必要但不充分條件，其他系統性的措施還有源頭減排，控制雨水徑流；合理的截留倍數；從系統中擠出外水；溢流時漂浮物的控制；可調節的溢流堰（智能截流井）；污水處理廠旱天的低負荷運行；合理的調度控制等。這些措施是串聯關系而非是并聯關系，某一個措施的失敗可能就會導致整個系統的失敗。

編輯： 趙凡