随着我国城市化进程加快，自然资源浪费、环境污染等现象日益严重，这些问题逐渐成为制约城市化进程的主要阻碍。如何保障城市安全运行，提高城市综合承载能力和城镇化发展质量，已经成为现代中国城市发展中需要思考的重要课题。党的十八大将生态文明建设上升到“五位一体”的高度；党的十九大将生态文明提升为“千年大计”，同时构建多种体系，统筹“山水林田湖草”系统治理；党的二十大报告指出，水环境关系国计民生，事关千万家庭的福祉，需要围绕构建完善水污染防治流域协同机制方面进行实质性的创新。

通过何种手段才能够从底层逻辑上实现高质量的水生态文明建设、完善水污染防治流域协同机制、创建一个绿色科学可持续发展的城市，是在这个阶段值得我们思考的问题。本文将以城市水资源代谢的视角，探索城市流域和城市管网智能化运营的可选方向，通过城市水资源代谢循环的理念，构建一个完善健全的城市水管理模式。

城市水资源代谢

城市代谢就是城市区域内能源消费和废弃物产生的过程，主要包括资源的输入、加工转化、终端消费和资源代谢污染物的排放四个环节。也有学者指出，城市代谢是一个循环的概念，通过资源循环和高效利用减少城市对外界的资源依赖和冲击。

城市循环代谢

水资源是城市代谢理论中重要的组成部分。水资源不仅是对于人类生活健康来说最重要的自然资源，而且是维系城市可持续发展的重要基本条件之一。城市水资源代谢一般指的是城市给水、用水、排水过程满足城市发展的需求。目前我国城市的现有水资源代谢系统现状主要呈现为：给水、排水两条“平行线”；城市地表水系碎片化；黑臭、富养化等问题水体单体治理；水生态治理工程重建设轻运营。随着城市化带来的生态问题逐渐加剧，在满足城市居民生活要求的前提下也必须考虑减轻对生态环境的影响，建立新型城市水资源代谢体系迫在眉睫。

区别于原有的通过普适性的水生态治理技术叠加达到一定生态目标的模式，本文推荐的是通过城市流域、管网系统化设计的方法，寻找城市内部水生态机理，从而达成改善人居环境，平衡城市水生态环境的目的。水资源循环的生态城市研究是城市设计理论的精细化拓展。

自然生态系统、工业化城市、资源循环代谢城市三者中的水资源代谢

城市水环境主要问题

近年来，我国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，水污染加剧。一些城市将未经处理的生活污水、工业废水排放到天然的江河湖泊中，导致地表水资源紧缺。伴随着污染所导致的缺水和事故不断发生，工厂停产、农业减产，严重地威胁了城市用水安全和社会的可持续发展。同时生活用水浪费，雨水未经收集，水资源的再利用率极低也导致了水资源被严重浪费。

城市水环境问题主要成因分为以下几个方面：城市基础设施建设不足；城市水生态环境脆弱性高；常态化管理水平不平衡；应急管理体制发展不充分；以及社会共治体系不健全。

从城市水资源代谢角度出发，形成的城市流域和管网智能化运营系统，能够帮助克服城市水环境管理碎片化、短期化、运动化等弊端，从更为长期、整体、系统、协调的角度帮助城市管理者优化城市水生态文明建设模式。

城市流域和管网智能化综合运营

以循环代谢原理为基础，研究水资源在城市生态系统内“输入—转化—再利用—输出”的代谢机理特征并建构城市水资源循环代谢模型；寻找适合城市特质的智能技术整合基础设施，建立水资源代谢的支撑体系。

线性代谢城市与循环代谢城市

通过建立水资源趋于闭合的城市循环代谢，代谢量、各类技术措施与城市各个与水系相关的要素相互配合，具体实施步骤可参考以下顺序：

1. 在调查分析自然本底的生态承载力的基础上，利用城市代谢分析工具（IUMAT：Integrated Urban Metabolism Analysis Tool）、“从摇篮到摇篮”等方法分析并制定水资源代谢、循环率等目标，界定可接受的水资源输入和废水输出量；

2. 通过城市基础设施、水利设施、水环境治理技术的创新和优化，将城市内部的自然、景观水系、城市水厂、上下水管网贯通，以实现水资源在各个城市用水环节的整体化衔接；

3. 污水管控、防洪排涝、水环境管理、景观水系统及海绵城市管控系统的分项设计。包括常态及应急管理体制的建立；基于城市雨洪管理模型SWMM、Logistic阻滞增长模型、多目标决策优化等模型分析，依托物联网、卫星遥感、雷达遥测、视频监控、全球定位与信息感知等技术方法的动态信息监测网络。

4. 建立数据分析及监管的终端管理中心，整合基础数据、监测数据以及设计阶段提出的决策参考数据，建立一个既符合绿色可持续发展方向又能够满足城市实际发展需要的智能管理体系，从而实现城市流域和管网智能化管理。

城市流域和管网智能化运营示意图

本文中提到的城市水资源在城市生态系统内“输入—转化—再利用—输出”的代谢只是众多城市资源代谢循环理念中的一部分，“资源梯级利用”“代谢多样性”等概念也可以作为城市设计的基础理论。城市决策者和政策研究者应当依照具体的城市规划建设目标、内容和基础条件对理论进行筛选整合，从而制定具有可操作性、实用性的城市发展策略。

城市流域和管网智能化运营借助城市水资源代谢理论的支持，将传统的城市水务、水景观、水生态与现代信息技术进行深度融合。同步了信息采集、处理、决策建议等几个关键的城市水管理的环节，大大缩短了社会公共服务产品的业务流程，提高了管理服务水平，同时也为提高城市发展可持续性、水污染防治流域协同机制提供了新的可能性。

撰稿 | 周钰雯 清研集团城乡建设&资源环境研究部研究员

编辑 | 陈泽玺

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