新加坡化解水危机启示录:水处理技术的过人之处

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新加坡四面环海,年均降雨量接近2400毫米,远高于全球平均水平1050毫米,但由于国土面积小又缺乏自然湖泊, 蓄水能力有限,大量雨水直接流入海洋,日常生活和工业生产所需要的淡水资源依然极度匮乏。

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资料图:新加坡水质研究员将检测湖水质量的机器做成了天鹅的形状,从远处看去,就像湖里漂着几只白天鹅一样。

为实现城市化发展所需水源自给自足,同时避免西方发达国家在城市化进程中遭遇的各种环境问题,政府早在建国不久就开始根据本地自然地理和人文社会条件制定城市规划方案,并逐渐形成自然、文化、经济和政治良性协调、自成一体的城市发展模式。在这个模式中,围绕水资源的规划和管理是基础与核心,而水资源的规划管理又包括了集水区建设和非常规水源开发两个主要部分。

集水区建设和“ABC导则”

建国初期,新加坡几乎只有一个淡水来源,就是从马来西亚进口淡水。进口水源受马来西亚的制约,一有纷争,马方常以断水相威胁;尽管理论上雨水也是可以利用的淡水资源,且降雨丰沛,但因为没有足够的集水区和净水系统,导致能够有效收集利用的降雨量极其有限。总体而言,当时的新加坡,一方面淡水资源极度缺乏,另外一方面城区水灾频发、河流污染严重、公众卫生环境恶劣。

这种情况下,淡水的供应和保护成为威胁到新加坡的国家安全和发展的关键性问题。新加坡采取的战略是先发展以水资源管理为主的城市蓝绿基础设施建设,即建设并不断扩大集水区(water catchment),通过土壤植被及河流网络来滞留净化雨水,提高雨水水质便于循环和进一步利用。

目前新加坡已经拥有17个蓄水池和一个暴雨收集系统(即每栋楼顶专门设置的用于收集雨水的设施以及将雨水输送到蓄水池的管道)。这个系统中,马洛蓄水池及其设施是目前世界上唯一采集城市居民区雨水的现代化集水工程,而2008年落成的滨海堤坝位列全球五大供水工程。输送水源的管道几乎百分百不渗漏,可以安全使用50年。整个雨水收集工程的建设和完善使得集水区面积不断增加,现已达到国土面积的60%。今后,新加坡政府计划开发应用盐度处理技术将临海河流纳入集水区,从而将集水区面积进一步扩展至国土面积的90%。时至今日,这一水源无论是被污染还是海水侵蚀,都可以依赖膜技术加以净化或淡化,变成安全可靠的饮用水。

此外,政府也注意到,随着城市化的加快加深,基础设施硬化程度越来越高。除了像排水沟和水渠等传统雨洪管网系统外,屋顶、停车场、街道等等都是雨水无法渗透和滞留的混凝土结构。在土地有限,防洪设置不可能无限拓展的情况下,城市内涝成为一大隐患。于是在2006年,新加坡政府发布了由德国戴水道设计公司参与设计的“活力Active、美观Beautiful、清洁Clean”ABC城市设计指导原则。

截至2016年,“ ABC导则”已经应用于32个城市建设/改造项目,其中“碧山宏茂桥公园”就是旗舰项目之一。公园内2.7千米的垂直排水系统已经被改建成总长3千米、蜿蜒于整个公园的水流系统,河流堤岸的加固采用土壤生态工程技术,结合植物及天然材料的自然特性(如植物根系可防止水土流失)与土木工程的设计原理(如土壤岩石等可减缓水流速度),以更加天然的方式将降雨引入地下或地表水体,净化提高水质的同时减少进入城市排水系统的雨水量。

此外,自然的河流也有利于创造出各种微生环境,形成具有多样性的生物群落。在此基础上,宏茂桥公园在河流上流设置了新加坡首个生态净化群落,通过种植精心选择的水生植物品种,对水生污染物和营养物进行过滤吸收,提供天然有效的水质净化处理。这样初步净化过的水可以作为公园内水上乐园、儿童乐园等游乐设施的用水补给,实现了水的循环利用,成本低廉并具有可持续的社会经济效益。

规划师和工程师还将河流与公园景观结合,在河岸区域种植了大量绿植,修建了游乐场、餐厅及与河流平行的宽阔步道,为居民和游人提供了赏心悦目的休闲活动空间,让人们对水和美好的滨水环境产生归属感和保护欲。宏茂桥公园也因此活得了2012年世界建筑节年度最佳景观设计项目奖。截至2030年,将有100多个地点被确认为ABC阶段性实施项目,与已经完成的项目一起,构建成为新加坡未来城市发展的基础。

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