如何打造水智能城市 - 彭博社

插圖：Cathryn Virginia/Bloomberg

隨着時間的推移，城市為了獲取水資源而不斷發展。羅馬人建造了引水渠，瑪雅人建造了地下儲水室，Hohokam農民在現今的美國西南部挖掘了超過500英里的運河。

如今的城市利用各種技術手段來節約水資源 — 從60層的大壩和化學品到離心泵和特殊的廁所。然而，未來的城市將不得不做更多的努力。

聯合國最近的一份乾旱特別報告指出，氣候變化正在增加乾旱的頻率、嚴重程度和持續時間，這導致糧食不安全、貧困和不平等。報告還聲稱，“乾旱是有記錄的人類歷史中單一最長期的政治變革觸發器。”報告呼籲採取緊急行動，並在治理方面進行轉型，以更有效地管理現代乾旱風險。

全球都可以找到例子。2018年，南非開普敦險些避免了“零日”，即自來水將告罄的情況。 印度的地下水正在迅速下降。科羅拉多河，供應着4000萬人口的水源，面臨嚴重短缺，因為美國西部正陷入“超級乾旱”。到2050年，全球人口預計將接近100億，水需求將增加55%。屆時，三分之二的人口將居住在城市中。

在加利福尼亞州乾旱緊急情況加劇之際，2021年7月25日，Lake Oroville上的Houseboats停泊在淺水中。攝影師：Robyn Beck/AFP via Getty Images“隨着城市的不斷發展，他們將從許多領域需求更多的水資源：居住、工業、生態，”亞利桑那州立大學的水文學家恩裏克·維沃尼説。“城市規劃者必須提前思考，不僅僅是5年、10年，也許是50年或100年。”

在準備應對這些挑戰時，每個地方都是不同的，但有些策略是普遍適用的，足以被統一成為明天水資源智能城市的藍圖。

回收水資源

專家們指出，全球每個人都可以節約水資源的一種方式：多次使用。我們回收塑料和金屬，但為什麼不回收水資源呢？荷蘭KWR水研究所首席執行官德拉甘·薩維奇認為，在家中進行回收利用是一個“巨大”的機會。斯坦福大學西部水資源倡議的城市水政策主任紐沙·阿賈米表示，現場再利用也許是提高效率的最佳途徑。

“如果我們考慮一下我們現在擁有的城市，它基本上是一個一次性系統，”阿賈米説。“所以，水進來，我們使用一次，然後流出去。你把喝的水和衝馬桶的水混在一起，這並不是非常高效的，如果你考慮一下的話。”

根據阿賈米的説法，家庭應該多次使用水資源。多次使用的方法是可能的，因為幾種用途 —— 園藝、種植和衝馬桶的水 —— 不需要飲用水質量。許多這些需求可以通過灰水來滿足，意味着無廢水的再循環水。多達75%的家庭用水可以作為灰水再利用。

在洛杉磯的一個新建住宅工地上安裝了一個灰水系統的分流閥。分流的灰水系統將廢棄水從水槽和洗衣機中分流出來，遠離污水管道，通過重力排水系統將其回收用於灌溉並重新注入含水層。攝影師：地球公民/教育圖像/蓋蒂圖片社考慮一下廁所。廁所佔室內家庭用水的30%。然而，廁所用水可以是二次利用的，從水槽、淋浴和洗碗機中引流，減少需求。一些城市正在採取行動。澳大利亞悉尼設計了綠色廣場，一個旨在可持續發展和水資源再利用的市中心，包括作為廁所用水。微軟位於以色列赫茲利亞的辦公室也將灰水引流到廁所。

灰水還可以幫助滿足園林景觀的用水需求，這佔到美國住宅用水的近三分之一。此外，美國環境保護局指出，明智的植物選擇可以節省20%至50%的園林景觀用水。適當的灌溉甚至可以節省更多。

測量用量

更精確的水使用數據也可以幫助節約用水。通過更好的水錶計量，人們可能更好地瞭解他們在家中的室內和室外用水情況。

“水的測量比其他系統少，比如交通系統，” KWR的Savic説道。“如果你不測量它，你就無法管理它。”

“我們從另一種方式中收集的每一滴水，都是我們沒有以不同方式從環境中取出的一滴水。”

Ajami表示，她相信一種“類似Nest的設備”可以按類別測量水的使用量，有助於這些努力。它可能會“讓你知道你在淋浴時用水過多。”她還主張改革水務公司本身，因為這些公司從增加的用水量中獲利。費率結構必須以一種方式脱鈎，讓水務公司無論賣出多少水量都能收回成本。

“如果你想促進節約用水，這些水務公司並不適合這些消費模式，” Ajami説。“他們在賣給你一種商品。”

發揮創意

隨着水資源變得更加稀缺，一些人甚至重新學習了古老的雨水收集技術，如果廣泛應用，這可以減輕對地表水和地下水源的壓力。

全球各地的城市都在鼓勵這種做法，即使在最乾旱的地方，人們也找到了一種收集和儲存雨水的方法。在亞利桑那州的圖森市，居民Brad Lancaster通過雨水滿足了95%的用水需求。許多美國城市為安裝雨水收集系統的人提供財政激勵，使當地水系統更具彈性。在印度，一些邦和城市出台了強制性的雨水收集法律，比如泰米爾納德邦和新德里。

“我們從另一種來源收集的每一滴水都是我們不以其他方式從環境中取出的一滴水，”Ajami説。

空調凝結水是另一個水源，儘管在缺乏濕度的城市中不太可能成為主要貢獻者。水是空調的副產品。像聖地亞哥機場和奧斯汀公共圖書館這樣的地方正在收集這種水凝結物，並將其用於高壓清洗、園藝甚至釀造啤酒。

利馬的一些地區使用捕霧網，從低雲中吸收濕度以收集水。攝影師：ERNESTO BENAVIDES/AFP via Getty Images在美國增長最快的大都會區——大鳳凰城，各鎮正在加大再生廢水利用的力度，這些努力已經在一定程度上減少了地下水依賴。同樣，加利福尼亞州的橙縣創下了記錄，用於再生廢水生產。在納米比亞首都温得和克這座沙漠城市，再生廢水已經成為重要的水源已有50年。

淡化是另一種可能性。將鹽水轉化為淡水已被證明是即使在像倫敦這樣潮濕的城市中也是重要的水源。北美最大的淡化廠位於聖迭戈，每天生產數千萬加侖淡水。然而，這個過程耗能嚴重，通常使用化石燃料（目前），這意味着城市必須在水需求和成本以及碳排放之間取得平衡。

此外，還有一些適用性較窄的離岸水源，比如秘魯利馬的捕霧器。即使國際空間站也會處理宇航員的汗水、尿液和呼吸中的水汽以便再利用。

解決根本原因

城市可以採用一系列解決方案來解決水資源短缺問題，但氣候變化仍然是許多潛在水問題的根本原因。它引發了供給端的水問題 — 降低河流水位，增加蒸發蒸騰和擾亂降水模式。據水專家稱，如果能夠控制温室氣體排放，供給端問題可能會得到緩解。（然而，需求將隨着人口增長而持續上升。）

即便如此，一些變暖已經是必然的了，城市需要變得更加節水高效，並投資相關教育。過時的管道和水利基礎設施必須得到更新。Savic強調了為水系統配備網絡安全的必要性。還有一系列潛在的政策變化，包括要求建築物重複使用水，鼓勵灰水系統，並推動創新融資，比如綠色雨水基礎設施費，圖森市向居民收取這項費用。這筆錢用於資助雨水收集系統和綠地的開發。

“我們正在建設未來的城市，”Ajami説道。“每一個新建的發展項目將會存在20、40或100年。”

何時建設必要的節水智能未來城市？在一個完美的世界裏，應該是20、40或100年前。但在我們的世界裏，是現在。