城市水环境可持续发展的路径探索

题目城市水环境可持续发展的路径探索摘要随着我国的经济飞速发展，城市化进程也加快了步伐，但在城市规划的过程中，还存在着一系列粗放的问题，再加上旧城区人口承载力的下降，很多城市中的基础设施都无法满足最新的居民居住生活要求，特别是下水排水问题，一旦碰到洪涝，严重影响城市的正常运营，而“海绵城市”概念的提出，就是要把城市打造成为像海绵一样，可以有应对气候变化带来的洪涝灾害的弹性。文章从城市可持续化建设的必要性和背景进行介绍，同时分析城市可持续化LID的创新技术，展望未来城市可持续化将给城市带来的变化和影响。关键词：可持续化；城市治理；海绵城市；目录TOC\o"1-3"\h\u一、引言 一、引言（一）研究背景城市化发展带来了便利，但同时也让我国一些城市问题凸显出来，在城市水环境方面基础建设并不成熟，导致天气恶劣的时候出现洪涝灾害，且这种灾害出现的频次越来越多。为了降低自然水灾害带来的损失，城市可持续化的概念及时出现了，它的诞生就是为了逐步的改善城市水环境生态，让城市像海绵一样有更多应对洪涝灾害的弹性，通过提前建设和平时管理，利用自然收集、输送、储备、回收等方法来综合治理城市的蓄水、净水、排水问题，因此研究城市可持续化的技术创新和未来发展势在必行。（二）城市水环境概述我国水污染治理的投资金额在逐年增长，尽管已经取得不错的成绩，但是从投资效益角度分析发现，目前水污染在防治阶段的工作还存在缺陷，也就是缺少对污染防治的具体策划，在后期实施过程中也缺少具体操作步骤，我国水污染治理的投资效益与西方发达国家相比还要较大差距。首先我国仍处于发展中国家的状态，在工业化发展上与发达国家相比仍显不足，而迅速扩张发展的弊端就是以牺牲环境为代价，尽管近几年我国主张科学发展观进行经济发展，但是目前的环境治理能力仍小于全国对于水的需用量，尤其是城市污水以及工业污水的排放，我国污水总排放量仍成倍增长，但是相对的治理效率不高。其次我国各个地区城市的发展程度不同，导致不同地区的水污染治理程度差距明显，在经济发达地区污水自理情况良好，而发展较差的地区水污染严重，这种两极分化的状况得不到有效控制，将会进一步恶化，污染愈发严重的地区将进一步限制经济的发展，形成恶性循环的悲剧。调查显示我国浙江省的污水处理机构最多，污染治理效果最佳，而经济相对落后的地区例如西藏等地区甚至没有污水处理厂。另外污水处理机构之间也有加大差距，这种情况重点体现在城乡差异上，污水处理厂多集中于城市，而我国大部分农村甚至没有污水处理概念，生活污水随意排放的情况随处可见，甚至有一些城市工厂以此为机会，将工厂设置在农村，这种投机取巧的方式影响了我国污水治理普及化，由于农村经济发展相对落后，系统性的污水处理机构并不存在，水污染治理工作也就无法开展。

二、城市水环境可持续化建设的背景及意义（一）城市可持续化建设的背景城市带来便利的同时，也吸收了越来越多的人口居住，一旦超过环境的承载力，城市化就带来了资源紧缺、气候环境恶劣的问题，人口不断涌入还会让问题越来越严重，破坏了原有环境生态，降低自然处理水问题的能力，导致近年来，“逢雨必涝、雨后即旱”的现象不断出现，而且还出现了一系列水资源的问题。1.水污染问题突出由于我国大多数城市在发展过程中，对周边环境的忽视，经济发展模式以牺牲环境为代价，导致有人的地方就有聚居，有聚居就有城镇，有城镇就带来水污染问题，我国城市水污染是十分常见的城镇环境问题，由于对水资源的利用不当、土壤退化、污水排放管理不力、化工排放不达标、畜牧业粗放等问题，城市中的地表径流受到不同程度的污染影响，近些年污染甚至直接进入城市地下水系统，导致可利用的水资源越来越少，处理污水的成本日益增加。2.水资源匮乏我国的水资源分布极不平衡，西部和北部大多数城市都处于水资源缺乏的状态，我国人均拥有淡水的规模还达不到全世界平均水平的四分之一，同时加上近年来我国的经济迅速起飞带来的大量城市建设，人口源源不断流入城镇，无形加大了城市的水资源紧缺现状，再由于城市为了建设经济而过度开发土地导致原有的水可渗透土地面积不断缩小，一旦降水过量，就会大量的往城市外排放，城市的地下水量供给无法保证，最后加上地下水过度开采和水污染问题加重了这种城市水资源缺乏的现状。3.气候因素影响我国的城市大多建设在中部以及东部，这些地区都是最典型的热带、亚热带或温带的季风气候，最近几十年由于工业的发展导致极端气候问题日益严重，这就会带来我国大多数城镇的降水季节不均的问题，形成夏季内涝严重，冬季干旱的现象，夏季的大量雨水得不到真正的利用和下渗，全都形成地表径流流失，加大了城市治理洪涝的压力。如何改善这种水资源利用率低下的现状成了大多城市考虑的问题，这时候“城市可持续化”概念的提出，就为了解决这种水资源不平衡利用、水资源污染、夏季洪涝排水压力等问题。（二）城市水环境可持续化建设的意义1.保护城市已有自然生态城市可持续化的原则之一就是要尽力保护城市所处的自然生态环境，特别是水资源环境，让原来已有的地表径流、地下水资源、湿地资源等维持原有的生态循环，保护城市水源，保护自然原本的水文特征，这对城市及周边的森林、湖泊、草原、湿地等一系列自然环境应对恶劣气候能有一定的保护和促进的作用，对自然生态的平衡起到积极作用。建设城市可持续化的过程中，最核心的内容就是要对那些已经破坏的水资源进行抢救，修复水资源生态的目的在于用自然调节的手段，科学合理地培养水生物来改善水体环境，用这种自然生态调节的方法来提高水资源的自我净化能力。同时，恢复已经破坏的城市周边湿地生态环境，能最大限度发挥湿地对城市带来的积极排污净化的作用，各类生物所需的水生态一旦恢复，城市本身的水资源生态也就得到了修复。2.水资源保护能够加强城市经济发展建设城市可持续化的系统建设有低影响的特点，所谓低影响雨水开发系统，就是城市可持续化建设的创新技术，通过对雨水的渗透、储存、运输、净化等手段而控制地表的径流量，拉伸径流的最大承载力，控制污染和最大径流峰值等。建设城市可持续化最基础的准则就是减轻对已有生态环境的影响，合理化的利用土地，开发强度可控，平衡城市中的自然可渗透绿地及不可渗透地面的比例，降低对城市水资源的污染，结合城市自身的特点科学安排沟渠河流的数量，加大城市水域面积，最终达成以最小的建设影响，最大限度控制水资源利用率，增加城市的水资源容量弹性。3.提高居民生活质量随着我国社会经济发展的不断提升,对于环境破坏导致的后果也越加严重。我国幅员辽阔，但目前很多省份和城市都出现了水资源短缺的问题，城市污水以及工业污水对环境的影响极为严重，进一步导致生态退化等现象发生。因此要保证社会健康发展环境得到保护，人们的饮用水不会受到健康威胁，是我国水污染治理需要考虑的问题。一直以来，我国社会强调可持续发展，创建社会主义和谐社会，因此党和国家在水污染治理投资上加大力度，各地方政府也正对城市饮用水问题作出多次的政策指示。公众对环境保护的重视程度不断加重，国家针对水污染治理领域的投入产生项目也开始追踪，任何投资活动都能实现价值的增长，且具有一定回报的投资能够作为实现价值增长的决定性环节，因此做好投资的回报分析，是衡量一项投资是否合理的标准之一。

三、城市可持续化建设的低影响技术创新低影响的雨水开发系统的主要功能，是对雨水进行渗透、储存、运输、净化，其目的在于拉伸径流的最大承载力，控制污染和最大径流峰值，而这项技术又可以细分为各种形式和功能，以下对于这些技术创新进行详细介绍和分析。（一）绿地下沉技术绿地下沉或者下凹式绿地技术是城市可持续化建设创新技术当中较为重要的一个组成部分。广义的绿地下沉技术指的是建设一种有调解储水、净化径流目的的绿地的一种技术，狭义的绿地下沉技术是指在建设绿地的时候，标高限制在周边道路设施等不透水平面，功能是为了利用高度差收集雨水并进行净化引入绿地的一种技术。这种绿地下沉的技术有环保性、净化性的特点，蓄水和渗透的效果十分明显，一般是建设在广阔的空地区域或者密集的不透水建筑周边进行渗水调节，用以小面积收集多余的雨水，减轻城市建筑的洪涝压力，同时，下沉式绿地技术还具有治理径流污染和补给地下水的作用。绿地下沉的建设技术主要有两方面的优点，第一方面，绿地下沉建设可以将水体中的污染物和淤泥数量减少到最低，加大绿地土壤的肥力。近年来，城市空气污染严重，降水通过冲淋的作用将大气污染物带到地面，再经过雨水的地表径流等将其带入到江河湖海中，影响了水体环境。另外，河流中，大量的淤泥淤积更会影响雨洪的调蓄能力和沟渠的排放能力。建造下凹式绿地后，绿地作为一个污水的土地处理系统，可以将固体污染物大量沉积在绿地中，同时使部分有机污染物在绿地内降解去除，释放出的氮、磷等元素，可为园林植物提供营养物质且增加绿地的土壤肥力；第二方面，建设下沉式绿地，由于其雨水口设置在绿地内部，有效地避免了传统模式下雨水井盖被盗的情况，同时也减少了不慎掉入雨水井伤人事故的发生（详见图1）。图1某小区单位下沉式绿地示意图（二）景观式可调节蓄水池景观式可调节蓄水池是一种充分利用土地资源的综合性雨水控制设施，主要是以调蓄洪暴来临时峰流量为核心，将雨水的调蓄与利用、洪涝的有效控制与城市景观、生态环境相结合，充分体现LID的技术措施，综合、有效利用雨水，景观水体多功能调蓄池的作用主要有以下几方面。首先保障水质。景观水体多功能调蓄池利用曝气充氧、生物岛等技术保障水体质量，并且便于回收利用；其次是景观作用。景观水体多功能调蓄池可以调节城市空气温度与湿度，加大空气中负氧离子含量，为人类提供舒适的居住生活空间与环境，也为水生生物提供生长环境，创造了与大自然和谐共处的空间，改善生态环境（见图2）；图2景观式可调节蓄水池结合绿地示意图3）景观水体多功能调蓄池可以利用其调节容积调节大容量的降水、中水等，为下游管道减少投资，同时也减少了由于雨洪所带来的发生灾害的频率，为雨水、中水的回收利用提供了可能。（三）雨水花园技术雨水花园是低影响开发技术中的一项生态技术，是指在地势低洼的绿色区域内种植花草树木等，以此达到雨水滞留净化目的的工程，利用植物根系的降解作用和土壤的过滤进而净化雨水。目前，在发达地区多被应用（见图3）。图3雨水花园示意图雨水花园具有以下功能：1）植物及洼地本身具有存水、滞留的作用，雨水花园利用此特点来使得雨水可以减缓流入到市政管网内的时间，雨水不断下渗，从而使下渗量增加。与此同时，汇水面上的雨水的径流速度在植被的作用下得以降低，使地表径流量减轻，城市排水系统压力得到缓解，降低了发生城市内涝的频率。2）人类的生产生活会产生大量的悬浮颗粒物、重金属离子、煤烟粉尘、废料等污染物质，这些有害物质会经过雨水冲刷引入水生态系统中，由于其来源广泛、结构复杂，所以在治理过程中采用单一的化学、物理以及生物方法很难有效去除。雨水花园可以利用植物的根系和土壤微生物联合作用治理水污染，去除污染物质。（四）绿化屋顶技术绿化屋顶主要特点是被植被覆盖（见图4），是通过减少不透水面积的数量，尽可能增加城市区域透水及绿化面积来控制雨水，不断解决降水、能源消耗、大气污染等城市环境问题。图4屋顶绿化实景模拟图它的功能主要有以下几个方面:1）绿化屋顶技术可以对建筑物等起到保温隔热的作用，冬季阻止热量散失，夏季阻隔热空气入侵，调节室内温度湿度。同时，绿色屋顶还可以利用屋顶植物进行光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，对于降低城市能源消耗、缓解热岛效应效果显著；2）雨水降落到屋顶后，通过植被和土壤可以有效拦截、吸收及蒸发掉部分雨水，减少了屋顶的净流量，进而控制径流峰值。绿色屋顶对于城市抗洪防涝具有一定的缓解作用，促进城市可持续发展；3）绿色屋顶可以给人类带来美好的视觉享受，更可以在高密度的城市建筑中为人类提供环境优美、舒适的休闲空间，而这些潜在的空间正是人们健康生活不可缺少的（见图5）。图5屋顶绿化公共空间实景（五）渗水型铺装在低影响雨水开发设施中还有一项重要技术就是渗水型铺装，是通过减少城区内的不透水地面，调控雨水的净流量的技术，采用人工材料铺装成具有蓄水、渗透功能的绿地。透水铺装可以使雨水在径流过程中及时流入下渗到其下层集水装置中，发挥将径流水及时吸收并补充地下水、缓解城市热岛效应的作用。由于渗水型铺装抗压及抗拉强度的因素，多将透水铺装用于停车场、公园、广场等交通量较小的路面场地建设，缓解排水不畅通的场地。

四、城市可持续化未来发展趋势及展望（一）从规划建设层面分析城市可持续化的概念早在多年前就已经提出，且很多城市也积极试行。但是生搬硬套的建设理念并不是能够为所有城市带来良好的效果，由于地域具有一定的差异性，因此，不同城市应当要因地制宜，通过现代化互联网技术来拟定合适的方案，促进智慧化城市可持续化的建设。对城市防洪排涝环节来说，在智慧化城市可持续化建设理念的驱动下，城市规划和建设可以从以下几个层面来实施：第一，利用传感器以及相关技术对城市的易涝点雨量、管网分布、以及土地利用情况进行监测，并进行栅格化整合。第二，利用计算机对防涝排水能力以及内涝状况进行系统地分析和计算，以确定所需要径流总量以及整体控制目标。第三，通过计算机建模方式来对蓄水池、下沉式绿地等进行合理规划（下图为某城市下沉式绿地的模型图），给出初步的规划方案。第四，通过云计算对模型进行分析，并用三维多媒体仿真技术来进行直观显示，以确定最佳方案。（二）从管理运营层面分析城市可持续化的建设通常会受制于后期的运行和管理，若是缺乏科学的管理和维护，很容易导致水质污染、水体破坏以及水资源浪费的现象。因此，需要采取科学有效的方式来加强后期的运行管理。智慧型城市可持续化理念的融入能够有效提高管理效率和运行效率。比如：通过计算机对排水情况、雨水收集情况进行智能化控制，以实时判断是否发生堵塞、渗漏等问题，同时也能够对水体污染情况进行监控，并及时找到污染源。此外，智能监测系统也能够针对雨水量实现防洪排涝预警，监测雨水情况，并通过城市管网实现智能化灌溉，对雨水资源进行有效的调配。对相关设施进行监控，能够及时为后期管理和维护提供参考，当运行及管理出现问题时，也能够通过实时监控系统及时反馈给相关工作人员，以便能够及时维修。（三）从城市绩效层面分析智能化城市可持续化是我国城市发展的必然方向，因此，在现阶段需要典型城市来进行示范。示范城市需要对水资源、水环境以及用水安全等内容建立相应的技术指标。但是我国目前还没有相应的评价体系可供参考和使用，需要有完善的技术指标来作为参考。技术指标的完善需要有先进的智慧化理念作为基础，充分发挥出大数据、云计算、互联网统计分析、互联网实施监测等技术的优势，建立多标准、多参数的绩效评价体系，如：城市污染控制率、年径流总量控制率、城市暴雨洪涝灾害防治率等。以年径流总量控制为例，可以通过以下几方面展开绩效评价。首先，记录该区域降雨情况，利用大数据和云计算技术进行分析；其次，根据实际情况在多个位置安全传感器、监控装置、计量装置等，并将检测数据传到控制中心；再次，利用软件进行建模分析；最后，结合每年的降雨总量和控制标准进行对比分析和计算，得出年降雨径流总量控制率，并对其进行修正和反馈。

结语在城市可持续化的建设中，国家给予了高度的重视和政策支持，目前，已有多座城市纳入城市可持续化的试点建设城市，围绕“城市可持续化”这一概念，城市的内涝以及水环境问题已经得到了社会各界的关注，人们也在重新审视着经济发展与环境保护这一矛盾体所带给人类的利弊。在建设城市可持续发展的进程中，要不断探索在发展经济、提高城市核心竞争力和吸引力、保障居民舒适的生活条件的同时，降低城市环境负荷，改善居住条件，与自然和平共生，推进我国城市可持续化建设。参考文献[1]向小雪,黄勇.智慧城市助推城市可持续化发展[J].中国标准导报,2019,000(001):32-35.[2]韩国莹,刘秀梅.基于惩罚型变权的城市可持续发展动态预警——以内蒙古资源型城市包头为例[J].统计与信息论坛,2019,34(01):83-93.[3]吕永龙,曹祥会,王尘辰.实现城市可持续发展的系统转型[J].生态学报,2019.[4]裴紫竹,赵洪进.现代信息技术下城市可持续发展[J].经济研究导刊,2019,000(012):133,143.[5]杨锋.加快构建城市可持续发展标准新格局[J].质量与认证,2019.[6]杨锋.加快构建城市可持续发展标准