伍燕南
(蘇州科技大學環境科學與工程學院 江蘇蘇州 215009)
水是人類生存和社會經濟發展中不可替代的資源,雖然隨著社會、技術等的發展,人們能夠運用設施蓄水、管道排水、海水淡化、污水凈化,甚至異地調水等技術緩解水問題,但水安全問題仍然是21世紀城市發展面臨的重大問題之一[1]。蘇州是長三角經濟區的重要城市,雨量充沛,河網縱橫,然而,在經濟高速運轉的背后,水危機的警報也頻頻拉響,如何解決水環境危機,是學者、城市管理者、市民共同關注的熱點之一。
蘇州因水而興,自然河湖曾提供了便捷的水源、水上交通,促進了城市的興起與發展,如今,雖然城市水體整體性的飲用、防洪、交通等功能有所降低,但局部水域的這些功能依然突出,同時,水體的景觀功能全面提升,水成為蘇州傳統水巷及其風貌、水系駁岸等傳統文化的基本元素,是城市特色最重要載體。
雖然蘇州是個水資源豐富的城市,但隨著城市經濟的發展和規模的擴大,對水的需求量也在逐年遞增,水資源供給壓力不斷增大。為此,建設好城市水環境,特別是將中水、雨水等作為資源加以充分利用,既可以緩解水資源壓力,也可以降低水供給的經濟成本。
隨著快速的城市化進程,蘇州整體環境受到一定影響,原生態空間被擠占,城區熱島效應增強[2],2017年6~9月平均氣溫27.5℃,比常年同期偏高1.5℃,特別是7月平均氣溫31.9℃,創歷史同期新高,高溫日數異常偏多,達33天,成為史上僅次2013年的炎熱夏季,城市靜風頻率也較大,霧霾達87天。水環境建設對這些不良環境將起到一定的緩解作用。
蘇州地處長江三角洲平原水網地區,水資源豐富,但受時間分布失衡及城市經濟和人口規模的雙重影響,蘇州也面臨著日益加劇的資源性缺水的風險[3]。
2.1.1 總量豐富,人均不足
蘇州屬亞熱帶季風氣候區,降水充沛,水資源較豐富,屬多水帶,加上過境水量大,總量平均保持在250億立方米左右。但是,由于蘇州城市發展迅速,人口不斷增加,人均占有水資源較少,僅在豐水年優于全國平均水平,平水年和偏豐水年為2000-2300m3,不足或僅接近于全國平均水平,枯水年則明顯不足(圖1),按照國際公認的人均水資源標準,蘇州總體處于輕度缺水狀態,少數年份(偏枯年、枯水年)則達中度缺水。

圖1 蘇州市2010-2017年水資源狀況變化圖
2.1.2 外來水豐富,地產水不足
蘇州水資源總量包括降水形成的地產水和外來入境水兩部分,其中以外來入境水為主,是地產水的3-6倍,地產水僅約30億立方米,而相較于用水量而言,蘇州近年來每年用水量都在80億立方米以上,且呈波動式上升趨勢,顯然,地產水不能滿足用水需求,很大程度上需要外來水補充(圖2),城市用水存在一定的安全隱患。

圖2 蘇州市2010-2017年水資源構成與用水狀況變化圖
2.2.1 水質有所改善,但問題依然存在
蘇州早在十多年前已被國家列入水質型缺水城市,雖然近年來實施了一系列節水、減排、控源、截污工程[4],水環境質量逐步改善,全市水功能區水質達標率由2010年的50.5%上升到2017年的80.4%,V類和劣V類水質斷面則由43.9%下降到2.0%,但總體而言,蘇州水質量狀況問題依然嚴峻,氨氮和總磷排放量較大,是河湖的主要污染物,太湖(蘇州轄區)、陽澄湖、獨墅湖和金雞湖等主要水體長期處于輕度富營養化狀態,河湖黑臭現象時有發生。
2.2.2 水域廣闊,但自凈能力較弱
蘇州地處我國東部平原河網地區,河湖密布,水域面積約占總面積的42%,古城區水域面積也占其面積的16.9%,是我國水域面積比例最大的城市之一。但由于區域內地形平坦,河道坡降較小,水流長年處于緩流甚至滯流狀態,水體復氧能力較差,自凈能力較弱。
2.2.3 用水效率提升,但污水排量偏大
近年來,蘇州城市生產用水效率不斷提高,萬元GDP用水量、萬元工業增加值用水量等不斷下降,農田灌溉水有效利用率則不斷提高,但由于城市社會經濟的發展,總用水量不斷增加,而從用水結構看,污染物排放量較大、較難治理的的工業用水和生活用水都呈上升趨勢,農業用水量則受豐枯年型影響較大(表1),一般情況下,每使用1噸生活和工業用水,就要排出0.7至0.8噸的污水,由此產生大量污水及污染物,影響水質環境。

表1 蘇州市2010-2017年用水效率及用水量狀況表
2.3.1 時間分布失衡引發的水災害
雖然近年來蘇州的雨水災害不太突出,但作為一個多雨的城市,年平均降雨量達1100毫米,且年內分配不均,5~9月的汛期降水量約占全年的60%,加之蘇州降水較豐時,也是上游地區降水較大時,作為太湖流域的洪水走廊,上游地區的洪水需通過蘇州市入江入海,因此,仍面臨著較大的水災風險,地勢低洼處危險性更大,相反,非汛期則可能出現不同程度的干旱。而從長時間尺度看,蘇州降水年際變化也較大,豐水年與汛期、枯水年與干季的疊加可引發洪澇或旱災,2011年至今出現多次較嚴重的氣象干旱、洪澇及旱澇急轉天氣。
2.3.2 極端天氣引發的水災害
受全球氣候變化及地方小氣候環境的影響,蘇州極端天氣頻率增加。2017年,梅雨期較常年偏短,梅雨量較常年偏少50%,但出現4次較明顯降雨過程,伴有局地短時強降雨、雷雨大風和雷電等強對流天氣。夏季有41天出現強雷電、雷雨大風和短時強降雨等強對流天氣,其中,27天出現突發雷雨大風,34天出現短時強降雨,最大的1小時雨量99.9毫米,瞬時極大風速12級。秋季連續2天出現歷史罕見的區域性暴雨-大暴雨,日最大降雨量190.9毫米,1小時最大雨量89.4毫米,受強降雨和上游客水共同影響,河湖水位均超警戒水位。
3.1.1 加強雨水資源化和中水回用
當前,蘇州城市雨水資源化率較低,統計顯示,除2015、2016年豐水年外,蘇州產水系數(水資源總量與降水量之比)為0.30~0.45(表2),即僅有約1/3的降水轉化為水資源,其余基本流失,因此,必須加強雨水資源化建設,這是增加城市水資源尤其是地產水量的最根本途徑,可通過增強現有各類水體或其他地面的匯水或滲水功能、在不同場所研究設置不同類型和規模的雨水收集設施、新增集水空間等方法提高降水轉化成水資源的機率。

表2 蘇州市2010-2017年雨水資源化率狀況表
此外,將城市生產、生活中的一些雜用水、優質雜排水,如部分企業生產過程水、學校、賓館、居民區等生活廢污水(沐浴、盥洗、洗衣、廚房、廁所)等,集中處理達到一定的標準后,回用于工業生產、綠化澆灌、車輛沖洗、道路沖洗、家庭坐便器沖洗等,從而也達到增加供水渠道、豐富水資源的目的。
3.1.2 加強減污和水活化
針對水質問題,減少污染物排入是其關鍵。對于工農業生產而言,要不斷加強其內部結構及生產技術的改進,限制高消耗、高污染排放的項目,推廣規模化、生態型生產,推進清潔生產,從而促進產業生態產業的發展,降低污染負荷。而對于日趨加重的生活型污染而言,加強城市污水處理廠、農村集中及分散式生活污水處理設施等的建設,嚴格管控生活污水直排水體的現象,同時,控制生活垃圾等其他污染物可能對水體的污染。
加強水活化是從另一個側面改善水質環境,一方面合理規劃河湖體系,通過恢復、新開局部水體,打通斷頭河等,使河湖水體脈絡相通,另一方面合理調水引流,大空間尺度上,利用長江、太湖,既可以雙源互補,也可以江湖共濟城區水體,小空間尺度上,利用堰體構建水位差,促使水體流動、循環,如古城區利用婁門堰、閶門堰、婁東堰三點,既調控了內城河、外城河及相鄰片區的分流比,又構建了北高南低的水勢,使古城區水每天一更新。
3.1.3 加強水利工程
城市排水管網工程是為城市工農業和生活用水服務,并處理和排除污水和雨水的工程,根據城市的降水、排水量需求合理地設計排水系統管徑、布局方式,可以有效防止城市的洪澇災害。
防洪排澇工程則是針對城市洪澇災害的專項工程,面對蘇州依然較高的洪澇風險,需要針對不同區域的防洪要求實施相應的工程措施,長江流域以保障防洪安全和河勢穩定為重點,要鞏固提高長江堤防防洪能力,開展長江河道崩岸險情監測預警;太湖流域以洪水安全蓄泄為重點,要積極推進環太湖大堤、退養還湖等工程;對于城區,推進區域河道治理,重點實施白茆塘、元和塘等區域骨干河道綜合整治,擴大洪水北排長江能力,由此構建起“外圍防洪、河湖調蓄、源頭減排、超標應急”的城市防洪排澇工程系統。
3.2.1 加強水—岸生態修復
正所謂“問題在水里,根源在岸上”,要改善水體環境質量,除了改造三面光河道、鋪石子、增加曝氣、種水草等改變水體本身生態外,還要從其周邊環境入手,通過岸坡邊界修復、層次化的植被緩沖帶構建,甚至更大范圍城市山林的保護等,形成真正的、系統化的生態體系,發揮其生態環境保護作用,以更顯著地推進蘇州水的綜合管理。
3.2.2 加強海綿城市建設
海綿城市的提出主要針對于日益突出的城市內澇問題,然而,隨著研究與實踐的不斷深入,其內涵不斷豐富,海綿城市是“讓城市像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的‘彈性’,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將水釋放予以利用”[5],它利用吸收、貯蓄、滲透、凈化、排放、使用等六大技術,增加城市水資源量、凈化水質、減輕城市旱澇等實現對城市水的全方位管控。
一方面,加強重點海綿技術的研究與應用。根據蘇州水環境中水量不足、水質較差等較突出問題,滲透、滯蓄技術是其關鍵,在保護現有河道、大型濕地、湖泊、綠地等海綿空間的基礎上,加強河網系統的恢復和河湖岸的生態修復,推進道路的透水鋪裝改造和建筑的集水功能建設,提升建筑的立體綠化和城市綠地綠廊的建設。
另一方面,加強重點區域的海綿建設。一種是在有著較好海綿空間基礎的區域,如蘇州三角咀濕地、西部山地等,通過合理規劃,增強其匯水、集水等能力,較快速地顯現海綿作用,另一種是城市易澇區,如姑蘇區的梅巷-北園,高新區的楓橋街道核心區等地,其地勢較低洼或不透水較集中,要采取引排、貯蓄等適當的措施重點加強改造。
雖然蘇州用水效率有所提升、污染物排放有所控制,但總體而言,仍存在一定的過度用水、違規排放現象,必須從個人、集體、社會等不同層面加強水保護觀的建設。一方面,開展形式多樣的宣傳活動,通過學校教育、舉辦面向企業和單位的培訓班、開展社會性的節水行動等,普及綠色水觀念,另一方面,加強用水、排水管理,實施用水排水審計,建設農業灌溉監控服務中心,實施遠程監控,加大農業節水灌溉建設,鼓勵節水減排行為,對超標使用、排放用戶征收超計劃加價費,甚至予以較嚴厲的處罰,通過主動與被動相結合方式,并最終由被動向主動過度,樹立自覺的水環境保護理念,促進城市水環境可持續發展。
水是蘇州城市發展的基礎元素,更是蘇州城市特色的靈魂,在看似豐盈的背后依然掩藏著一定的風險,需要從保護工程、保護理念等多角度不斷加以提升,才能更好地促進城市水環境的改善,保障城市的水安全。