城市给水和污水系统的历史、现状和未来

    Urban Water and Wastewater Systems - Yesterday, Today and Tomorrow
    Hermann H. Hahn1, Yonghui Song2

    (1Institute of Aquatic Environmental Engineering, University of Karlsruhe, 76131 Karlsruhe, Germany; 2Chinese Academy of Environmental Sciences, 100012 Beijing, China)

    Abstract: The historical development of urban water systems and their management concepts are reviewed, and the disadvantages and limits of the traditional centralized urban water systems are analyzed, which include the destroying of the urban water environment and the water cycle, the difficulties in wastewater treatment, the great financial demands and the long time of construction. The challenges and opportunities of the managements of urban water systems are pointed out, including the more frequent drought and extreme precipitation, the intensification of urbanization and the demands of progress of technologies and organization. The concept for the management of tomorrow’s urban water systems is expounded: the concept of viewing the management of urban water systems as a whole should be taken as the guidance, water saving must be practiced, the global finance, technologies and experiences in the field should be shared.

    Keywords: Urban water management; Wastewater system; Centralized system; Viewing the situation as a whole; Water saving; Sharing

    1 引言

　　城市水管理是一项由来已久的任务，许许多多的历史证据显示，在所有的文明中都有如何实现供水，如何安全卫生地实现居民区雨水、固体和液体废弃物排除的成功措施。但是，过去的工业革命和当今的社会巨变，导致了不可预测的城市化速度，使得我们不能再用传统的措施解决问题。即使是西方国家从第一波工业化浪潮以来发展形成的思想，也不足以应付今天的问题；尽管这些思想曾经帮助一些水环境的质量恢复到了尚可接受的程度，但似乎也不再是在未来有希望的思想。

　　高度城市化所造成的问题在世界上许多地方是显而易见的，这些问题严重阻碍了健康的社会和社会结构的发展，特别是在工业化和城市化速度超出了社会财政和组织能力的地区更是如此。联合国机构的统计报告显示[1]，世界上许多人没有卫生的水供应和卫生设备；报告还显示了这种缺乏城市基础设施的悲哀后果：疾病、传染病和高死亡率，特别是儿童的高死亡率。世界领袖们的千年宣言[2]，以及部分地在约翰内斯堡峰会[3]和京都会议[4]上的论述对这种欠发达问题作出了回应，设定了发展目标，以求发展新的思想，展开新的行动，采取新的措施。

　　本文简要讨论城市水系统的管理，目的是对过去和现有思想的局限性进行探索，进而研究基于新技术条件下解决未来（应该说“已经开始的”未来）问题的新思想。

    2 “历史上的”挑战?解决早期城市化问题所形成的思想

　　19和20世纪，随着人口密度的增大，许多城市面临着几乎不可能完成的任务，那就是通过巨大并持续增长的集中式系统，一直不断地提供大量安全的饮用水。这种给水任务包括其实并不需要如此高质量水的用途，例如用于运输居室废物的用水。使用这种散漫的给水系统的后果就是必须再收集所有用过的水?多数是和城市雨水一起收集，这导致了另一个巨大的基础设施系统，即污水排放系统的建立。迄今，这种非常集中的城市水管理思想已经有100多年的历史了，人们可以说，这种直接供水然后再加以收集的任务是能够完成的、可以控制的。

　　但是，这种方式对城市及其更广泛地区水环境的影响是灾难性的：干净水的汲取和废水的再注入导致了严重的水体污染，从而明显削弱了当地水的自然循环。因此，很快就发现，要实现集中式给水和污水收集，必须对原水进行强化处理以获得饮用水，而在污水排放到自然系统之前也必须进行处理。

　　给水输送和废水收集的支出是巨大的，给水净化和污水处理也需要巨大的资金支持。比较可以发现，仅仅是运输支出，即给水输送和污水收集的消费也远远超过水质净化的支出。如果用这种建设集中式基础设施的思想解决问题，首先的问题便是设计和建设这种巨大网络系统所需要的时间是很长的，阻碍了给水和污水处理任务的迅速完成。