隨著我國城市化進程加快，自然資源浪費、環境污染等現象日益嚴重，這些問題逐漸成為制約城市化進程的主要阻礙。如何保障城市安全運行，提高城市綜合承載能力和城鎮化發展質量，已經成為現代中國城市發展中需要思考的重要課題。黨的十八大將生態文明建設上升到“五位一體”的高度；黨的十九大將生態文明提升為“千年大計”，同時構建多種體系，統籌“山水林田湖草”系統治理；黨的二十大報告指出，水環境關系國計民生，事關千萬家庭的福祉，需要圍繞構建完善水污染防治流域協同機制方面進行實質性的創新。

通過何種手段才能夠從底層邏輯上實現高質量的水生態文明建設、完善水污染防治流域協同機制、創建一個綠色科學可持續發展的城市，是在這個階段值得我們思考的問題。本文將以城市水資源代謝的視角，探索城市流域和城市管網智能化運營的可選方向，通過城市水資源代謝循環的理念，構建一個完善健全的城市水管理模式。

城市水資源代謝

城市代謝就是城市區域內能源消費和廢棄物產生的過程，主要包括資源的輸入、加工轉化、終端消費和資源代謝污染物的排放四個環節。也有學者指出，城市代謝是一個循環的概念，通過資源循環和高效利用減少城市對外界的資源依賴和沖擊。

城市循環代謝

水資源是城市代謝理論中重要的組成部分。水資源不僅是對于人類生活健康來說最重要的自然資源，而且是維系城市可持續發展的重要基本條件之一。城市水資源代謝一般指的是城市給水、用水、排水過程滿足城市發展的需求。目前我國城市的現有水資源代謝系統現狀主要呈現為：給水、排水兩條“平行線”；城市地表水系碎片化；黑臭、富養化等問題水體單體治理；水生態治理工程重建設輕運營。隨著城市化帶來的生態問題逐漸加劇，在滿足城市居民生活要求的前提下也必須考慮減輕對生態環境的影響，建立新型城市水資源代謝體系迫在眉睫。

區別于原有的通過普適性的水生態治理技術疊加達到一定生態目標的模式，本文推薦的是通過城市流域、管網系統化設計的方法，尋找城市內部水生態機理，從而達成改善人居環境，平衡城市水生態環境的目的。水資源循環的生態城市研究是城市設計理論的精細化拓展。

自然生態系統、工業化城市、資源循環代謝城市三者中的水資源代謝

城市水環境主要問題

近年來，我國水資源質量不斷下降，水環境持續惡化，水污染加劇。一些城市將未經處理的生活污水、工業廢水排放到天然的江河湖泊中，導致地表水資源緊缺。伴隨著污染所導致的缺水和事故不斷發生，工廠停產、農業減產，嚴重地威脅了城市用水安全和社會的可持續發展。同時生活用水浪費，雨水未經收集，水資源的再利用率極低也導致了水資源被嚴重浪費。

城市水環境問題主要成因分為以下幾個方面：城市基礎設施建設不足；城市水生態環境脆弱性高；常態化管理水平不平衡；應急管理體制發展不充分；以及社會共治體系不健全。

從城市水資源代謝角度出發，形成的城市流域和管網智能化運營系統，能夠幫助克服城市水環境管理碎片化、短期化、運動化等弊端，從更為長期、整體、系統、協調的角度幫助城市管理者優化城市水生態文明建設模式。

城市流域和管網智能化綜合運營

以循環代謝原理為基礎，研究水資源在城市生態系統內“輸入—轉化—再利用—輸出”的代謝機理特征并建構城市水資源循環代謝模型；尋找適合城市特質的智能技術整合基礎設施，建立水資源代謝的支撐體系。

線性代謝城市與循環代謝城市

通過建立水資源趨于閉合的城市循環代謝，代謝量、各類技術措施與城市各個與水系相關的要素相互配合，具體實施步驟可參考以下順序：

1. 在調查分析自然本底的生態承載力的基礎上，利用城市代謝分析工具（IUMAT：Integrated Urban Metabolism Analysis Tool）、“從搖籃到搖籃”等方法分析并制定水資源代謝、循環率等目標，界定可接受的水資源輸入和廢水輸出量；

2. 通過城市基礎設施、水利設施、水環境治理技術的創新和優化，將城市內部的自然、景觀水系、城市水廠、上下水管網貫通，以實現水資源在各個城市用水環節的整體化銜接；

3. 污水管控、防洪排澇、水環境管理、景觀水系統及海綿城市管控系統的分項設計。包括常態及應急管理體制的建立；基于城市雨洪管理模型SWMM、Logistic阻滯增長模型、多目標決策優化等模型分析，依托物聯網、衛星遙感、雷達遙測、視頻監控、全球定位與信息感知等技術方法的動態信息監測網絡。

4. 建立數據分析及監管的終端管理中心，整合基礎數據、監測數據以及設計階段提出的決策參考數據，建立一個既符合綠色可持續發展方向又能夠滿足城市實際發展需要的智能管理體系，從而實現城市流域和管網智能化管理。

城市流域和管網智能化運營示意圖

本文中提到的城市水資源在城市生態系統內“輸入—轉化—再利用—輸出”的代謝只是眾多城市資源代謝循環理念中的一部分，“資源梯級利用”“代謝多樣性”等概念也可以作為城市設計的基礎理論。城市決策者和政策研究者應當依照具體的城市規劃建設目標、內容和基礎條件對理論進行篩選整合，從而制定具有可操作性、實用性的城市發展策略。

城市流域和管網智能化運營借助城市水資源代謝理論的支持，將傳統的城市水務、水景觀、水生態與現代信息技術進行深度融合。同步了信息采集、處理、決策建議等幾個關鍵的城市水管理的環節，大大縮短了社會公共服務產品的業務流程，提高了管理服務水平，同時也為提高城市發展可持續性、水污染防治流域協同機制提供了新的可能性。

撰稿 | 周鈺雯 清研集團城鄉建設&資源環境研究部研究員

編輯 | 陳澤璽

圖片 | 網絡