如何打造水智能城市 - 彭博社

插图：Cathryn Virginia/Bloomberg

随着时间的推移，城市为了获取水资源而不断发展。罗马人建造了引水渠，玛雅人建造了地下储水室，Hohokam农民在现今的美国西南部挖掘了超过500英里的运河。

如今的城市利用各种技术手段来节约水资源 — 从60层的大坝和化学品到离心泵和特殊的厕所。然而，未来的城市将不得不做更多的努力。

联合国最近的一份干旱特别报告指出，气候变化正在增加干旱的频率、严重程度和持续时间，这导致粮食不安全、贫困和不平等。报告还声称，“干旱是有记录的人类历史中单一最长期的政治变革触发器。”报告呼吁采取紧急行动，并在治理方面进行转型，以更有效地管理现代干旱风险。

全球都可以找到例子。2018年，南非开普敦险些避免了“零日”，即自来水将告罄的情况。 印度的地下水正在迅速下降。科罗拉多河，供应着4000万人口的水源，面临严重短缺，因为美国西部正陷入“超级干旱”。到2050年，全球人口预计将接近100亿，水需求将增加55%。届时，三分之二的人口将居住在城市中。

在加利福尼亚州干旱紧急情况加剧之际，2021年7月25日，Lake Oroville上的Houseboats停泊在浅水中。摄影师：Robyn Beck/AFP via Getty Images“随着城市的不断发展，他们将从许多领域需求更多的水资源：居住、工业、生态，”亚利桑那州立大学的水文学家恩里克·维沃尼说。“城市规划者必须提前思考，不仅仅是5年、10年，也许是50年或100年。”

在准备应对这些挑战时，每个地方都是不同的，但有些策略是普遍适用的，足以被统一成为明天水资源智能城市的蓝图。

回收水资源

专家们指出，全球每个人都可以节约水资源的一种方式：多次使用。我们回收塑料和金属，但为什么不回收水资源呢？荷兰KWR水研究所首席执行官德拉甘·萨维奇认为，在家中进行回收利用是一个“巨大”的机会。斯坦福大学西部水资源倡议的城市水政策主任纽沙·阿贾米表示，现场再利用也许是提高效率的最佳途径。

“如果我们考虑一下我们现在拥有的城市，它基本上是一个一次性系统，”阿贾米说。“所以，水进来，我们使用一次，然后流出去。你把喝的水和冲马桶的水混在一起，这并不是非常高效的，如果你考虑一下的话。”

根据阿贾米的说法，家庭应该多次使用水资源。多次使用的方法是可能的，因为几种用途 —— 园艺、种植和冲马桶的水 —— 不需要饮用水质量。许多这些需求可以通过灰水来满足，意味着无废水的再循环水。多达75%的家庭用水可以作为灰水再利用。

在洛杉矶的一个新建住宅工地上安装了一个灰水系统的分流阀。分流的灰水系统将废弃水从水槽和洗衣机中分流出来，远离污水管道，通过重力排水系统将其回收用于灌溉并重新注入含水层。摄影师：地球公民/教育图像/盖蒂图片社考虑一下厕所。厕所占室内家庭用水的30%。然而，厕所用水可以是二次利用的，从水槽、淋浴和洗碗机中引流，减少需求。一些城市正在采取行动。澳大利亚悉尼设计了绿色广场，一个旨在可持续发展和水资源再利用的市中心，包括作为厕所用水。微软位于以色列赫兹利亚的办公室也将灰水引流到厕所。

灰水还可以帮助满足园林景观的用水需求，这占到美国住宅用水的近三分之一。此外，美国环境保护局指出，明智的植物选择可以节省20%至50%的园林景观用水。适当的灌溉甚至可以节省更多。

测量用量

更精确的水使用数据也可以帮助节约用水。通过更好的水表计量，人们可能更好地了解他们在家中的室内和室外用水情况。

“水的测量比其他系统少，比如交通系统，” KWR的Savic说道。“如果你不测量它，你就无法管理它。”

“我们从另一种方式中收集的每一滴水，都是我们没有以不同方式从环境中取出的一滴水。”

Ajami表示，她相信一种“类似Nest的设备”可以按类别测量水的使用量，有助于这些努力。它可能会“让你知道你在淋浴时用水过多。”她还主张改革水务公司本身，因为这些公司从增加的用水量中获利。费率结构必须以一种方式脱钩，让水务公司无论卖出多少水量都能收回成本。

“如果你想促进节约用水，这些水务公司并不适合这些消费模式，” Ajami说。“他们在卖给你一种商品。”

发挥创意

随着水资源变得更加稀缺，一些人甚至重新学习了古老的雨水收集技术，如果广泛应用，这可以减轻对地表水和地下水源的压力。

全球各地的城市都在鼓励这种做法，即使在最干旱的地方，人们也找到了一种收集和储存雨水的方法。在亚利桑那州的图森市，居民Brad Lancaster通过雨水满足了95%的用水需求。许多美国城市为安装雨水收集系统的人提供财政激励，使当地水系统更具弹性。在印度，一些邦和城市出台了强制性的雨水收集法律，比如泰米尔纳德邦和新德里。

“我们从另一种来源收集的每一滴水都是我们不以其他方式从环境中取出的一滴水，”Ajami说。

空调凝结水是另一个水源，尽管在缺乏湿度的城市中不太可能成为主要贡献者。水是空调的副产品。像圣地亚哥机场和奥斯汀公共图书馆这样的地方正在收集这种水凝结物，并将其用于高压清洗、园艺甚至酿造啤酒。

利马的一些地区使用捕雾网，从低云中吸收湿度以收集水。摄影师：ERNESTO BENAVIDES/AFP via Getty Images在美国增长最快的大都会区——大凤凰城，各镇正在加大再生废水利用的力度，这些努力已经在一定程度上减少了地下水依赖。同样，加利福尼亚州的橙县创下了记录，用于再生废水生产。在纳米比亚首都温得和克这座沙漠城市，再生废水已经成为重要的水源已有50年。

淡化是另一种可能性。将盐水转化为淡水已被证明是即使在像伦敦这样潮湿的城市中也是重要的水源。北美最大的淡化厂位于圣迭戈，每天生产数千万加仑淡水。然而，这个过程耗能严重，通常使用化石燃料（目前），这意味着城市必须在水需求和成本以及碳排放之间取得平衡。

此外，还有一些适用性较窄的离岸水源，比如秘鲁利马的捕雾器。即使国际空间站也会处理宇航员的汗水、尿液和呼吸中的水汽以便再利用。

解决根本原因

城市可以采用一系列解决方案来解决水资源短缺问题，但气候变化仍然是许多潜在水问题的根本原因。它引发了供给端的水问题 — 降低河流水位，增加蒸发蒸腾和扰乱降水模式。据水专家称，如果能够控制温室气体排放，供给端问题可能会得到缓解。（然而，需求将随着人口增长而持续上升。）

即便如此，一些变暖已经是必然的了，城市需要变得更加节水高效，并投资相关教育。过时的管道和水利基础设施必须得到更新。Savic强调了为水系统配备网络安全的必要性。还有一系列潜在的政策变化，包括要求建筑物重复使用水，鼓励灰水系统，并推动创新融资，比如绿色雨水基础设施费，图森市向居民收取这项费用。这笔钱用于资助雨水收集系统和绿地的开发。

“我们正在建设未来的城市，”Ajami说道。“每一个新建的发展项目将会存在20、40或100年。”

何时建设必要的节水智能未来城市？在一个完美的世界里，应该是20、40或100年前。但在我们的世界里，是现在。