四、雨水径流污染问题源于排水体制的不合理
传统城市水系统在防洪和排水设施设计中,强调采用分流制排水体制将雨水和污水尽快排出城市,忽视了对城市径流的面源污染控制和雨水资源的利用。但是,随着流域整体水质的逐步改善,随机性暴雨径流和突发排放事件所带来的对水体生态系统的冲击,已日益成为流域污染控制的主要内容。大量案例表明,现有的城市雨污分流排水体制并不能经济有效地解决暴雨污染负荷问题。与此同时,虽然现有的污水处理系统具有较好的抗冲击负荷性能,但系统一旦失稳,则缺乏有效的控制手段去恢复系统。目前依靠先进在线监测和控制手段提高系统效率和稳定性的技术路线虽然表现了较好的应用潜力,但它必须依赖庞大资金的投入,使已成为政府或公众经济负担的城市排污系统的技术升级面临着巨大的经济障碍。
城市径流污染问题的日益突出,迫使人们在排水体制的选择中不能盲目选取排水体制,而必须根据当地的降雨、水文和地质状况,经过详细的经济和技术评估后才能确定。特别是在老城区排水管网改造中,由于涉及的方面多,问题复杂,社会矛盾大,投资估算困难,风险高,应该对各种因素进行长期综合评估,制定因地制宜的合理的改造方案,包括污水、暴雨和溢流污染负荷的长期和瞬间变化,暴雨负荷对污水厂的冲击,城市管理和城市下垫面变化(单位草坪的蓄水能力是硬化地面的4到十几倍)对暴雨径流负荷的影响,当地的降雨特征和地质条件等(在欧洲,地形坡度较大的地区多采用河流制)。同样的策略也应当应用于混合管网(由于混接、乱接与错接,雨水管接纳污水、污水管网接纳雨水)的改造问题。
与此同时,在城市水系统的规划和设计中,需要综合考虑初期雨水滞留池或场地(Storm Tank)、漩流器、快速过滤设施、湿地、生态过渡带等设施的空间布置和规模,将道路及城市的清洁和管理与径流污染控制结合起来,开展相应的管理实践。近年来,我国城市水系统受城市径流影响的事件屡有发生。例如,北京城市河湖水系曾多次发生暴雨径流的严重污染事件,耗资数十亿整治后的城区河湖仍然存在水质恶化现象。
我国今天所面对的城市发展速度和规模,以及其所带来的污染的规模和强度,在人类历史上是前所未有的,因此我们有理由思考现有的战略选择是否可以有效地解决我们所面对的城市水危机。最近由中国工程院组织的《中国可持续发展水战略研究》表明了这一担忧的必要性,根据其研究结论指出,即使我国未来五十年的城市污水处理率达到95%的水平,城市废水排放的COD总量也仅可以控制在当前水平,水质型缺水将在相当长的时期无法有效解决。
但是,在另一个方面,我国的城市建设尚处于初级阶段,城市的水环境基础设施建设还刚刚起步,我们在解决城市水危机的战略和技术的选择上受历史技术沉淀的影响较小。同时,我们今天对城市和环境整体认知的深度和广度,我们所面对的技术选择范围和途径,与发达国家几十年前解决城市水环境问题的情形已大不相同,因此寻求新的、更有效的解决城市水危机战略不仅是必要的,也是可能的。
五、城市水系统应当向综合性集成和系统多样化发展
城市水系统的各子系统具有自然的关联性,其复杂性和多目标需求决定了城市水系统必须向综合集成的方向发展。
但是,我国现行的城市水系统管理体系中却严重缺乏统一综合的思想,不仅系统的结构缺乏统一规划,而且水系统与其它规划(如用地规划)的协调也严重不足。从现有的规划设计规范来看,给水、排水、再生水以及雨水各子系统完全独立,在规划设计时并不用考虑与其它子系统的关系和协调,也不考虑其它子系统对自身的影响,只有在城市水资源规划的规范中都提及了以上的各个子系统,但是也没有对各子系统之间的相互联系的做出相应要求;从日常的管理运行来看,各个子系统分属不同的部门。
这也就是说,不论在最初的规划设计阶段,还是在日常的运行管理阶段,城市水系统中的各个子系统相对分离,并没有真正集成为系统,体现所谓的综合管理。这样的现状就导致了各个子系统在规划设计时只考虑自身的要求和可靠性,当各个子系统放入社会中集成时,就会发现缺乏连接控制,使得整个系统不能很好的发挥功能。如集中的污水处理系统和分散的再生水回用系统、再生水回用标准于污水排放标准的脱节,造成了投资和设施运行的效率低下。而排水设施的设计标准与城市排洪标准不统一,给城市防洪埋下了隐患,如1988年在法国尼姆发生的城市洪涝,并非城市的排洪设施失灵,而是由于城市排水设施对于水涝风险的应急能力较低造成的,因而在考虑污水处理设施规划之时,应充分考虑水涝风险问题。
城市水系统的复杂性和多目标需求决定了城市水系统在向综合集成的方向发展,对此,我们既要强调城市水系统的整体的规划、设计和管理,又要有效协调与城市其它规划建设的关系。例如,近十年来,越来越多的案例将土地利用计划与雨水利用、径流污染控制相结合,将城市的土地利用进行分区,在城市的绿化带、植被缓冲带规划中考虑对城市水文的影响;在城市地面硬化中增加渗透铺装;在城市景观设计中,尽可能保持原地形地貌,使用低势绿地、渗透管渠等渗透设施,将水景观建设与人工湿地的利用与建造相结合,以及改造建筑结构形式与屋顶作法等,这些措施均会对控制城市径流问题带来许多便利。
另一方面,城市水系统设计的生态化,要求其必须采取因地制宜的原则,与具体的自然系统相结合,与特有的城市结构相结合,从而带来了城市水系统的多样化。多样化的城市水系统不仅可以更好地发挥城市水系统的各种功能(包括娱乐和景观功能),也可以更好地与自然水体相连接,成为自然水体的一部分,而不是将城市景观水体与整个城市的生态系统隔断,从而解决城市水系统目前与其它基础设施之间的冲突问题。