智慧城市在风险迫临之际出奇招确保水资源供应

应对未来水资源缺乏的城市解决方案自上世纪70年代以来,从借助复杂的设备、查找网管中的泄漏,并为每家每户安装水表等各种技术手段,面临着供水资源逐渐减少的哥本哈根市将其用水量降低了一半。 “不安装单独的水表,消费者将很难产生节约的动力。”大哥本哈根公共事业公司(Greater Copenhagen Utility Company)计划经理 Jens Andersen 如此说道。
全球水资源难题

约翰内斯堡(Johannesburg)在努力对各个泄漏点进行修补;澳大利亚的索尔兹伯里(Salisbury)想出了补给地下水的办法;香港则鼓励利用海水对厕所进行冲洗。 世界各大城市还通过调节水压的方式来最大限度地减少损失,以及提升输配系统的运行效益。

这只是各大城市为了对其水资源供应进行管理纷出奇招的其中几个例子。 根据水资源集团(WRG)报告,为了解决城市水资源枯竭问题而采取的措施还有很多。

水资源风险与日益剧增
立即行动起来以保障未来的水资源供应显然已成为当务之急。

“水的问题至关重要,而城市对此面临的压力与日剧增。”大型创新城市采取行动以减少碳排放和气候风险的全球网络——C40 城市气候变化领导小组(C40 Cities Climate Leadership Group)研究主任 Seth Schultz 如此说道。

此外,他还提到了 C40 最近对全球多座大型城市所做的一项调查,这些城市中有 65% 正面临着水资源供应的“重大风险”。 这些风险包括水资源短缺、水质下降、洪水以及水利基础设施的不足或老化。

图片: “水的问题至关重要,而城市对此面临的压力与日剧增。”C40 城市气候变化领导小组研究主任 Seth Schultz 如此说道。


水的问题至关重要,而城市对此面临的压力与日剧增。

Seth Schultz——C40 城市气候变化领导小组研究主任

图片: 最初曾是一个海盗渔村的哥本哈根市几乎是四面环海,但其大城区的近200 万居民却面临着淡水供应日渐萎缩的问题。 图片来源:美丽的哥本哈根

哥本哈根的用水量几乎削减了一半
在成功应对供水资源减少这一难题的城市中,哥本哈根当数其一。 这座丹麦的首都城市已设法将其每年的用水量从 20世纪70年代末的 100,000,000立方米减少到了如今的 55,000,000立方米。

“这几乎减少了一半。”大哥本哈根公共事业公司计划经理 Jens Andersen 如此说道。 他指出,在帮助这座城市取得这一非凡成就的众多策略中,进行用水计量是其中之一。

“不安装单独的水表,消费者将很难产生节约的动力。 但在我们安装了水表后,我可以看到多年后的用水量平均降低了 15%。

管道泄漏导致水的大量损失
与许多节水型城市一样,哥本哈根采取过许多措施来减少可能导致惊人损失的泄漏问题。 据水资源集团报告,泵送至输配管网中的水至少有 40% 在到达消费者手中之前就已经损失掉了。

“我们的泄漏损失已经降到了 7%。”Jens Andersen 说道。 “得益于一些非常先进的监听设备,我们才能更好地发现管道中的漏洞。 我们还进一步优化了更新规划,以便我们能优先考虑管网中年代最久以及使用最频繁的区域。”

他补充道,节水运动、水价的上涨以及越来越多人意识到节水的必要性等因素也促进了用水量的减少。 与此同时,哥本哈根一直在寻找新的水源,并与位于其西部 34 公里的罗斯基勒市(Roskilde)签订一项水资源共享协议。

依赖“智能”技术缓解压力
根据水资源集团的报告,许多城市还发现,如果其降低管网中的水压,同样也会减小泄漏,以及最大限度地降低老化管道的磨损。

为此,主管公司供水业务的集团副总裁 Tao Bindslev 指出,诸如 由格兰富研发的需求驱动输配压力控制系统 等“智能”技术可以在任何给定的时间内提供最佳的供水压力,从而达到节水和省钱的目的。

图片: 拥有专业知识的私营企业在帮助城市攻克供水难题的战役中起到了不可忽视的作用。 “整个价值链的合作对于建设具有恢复力的城市而言具有至关重要的意义。”格兰富集团副总裁 Tao Bindslev (图)说道。 “格兰富在水循环的各个方面与城市设计师和顾问展开协作,以致力于为供水管理系统开创具有可持续发展的城市设计。”

“这一系统不仅可以采用远程传感器对管网的使用模式进行自动监控,而且可以利用格兰富的软件算法对水压进行相应的调节。”他说。 “这可使水电的消耗量削减高达 20%,同时由于降低了水管发生破裂的可能性,故而有助于延长水管的使用寿命。”

据 Tao Bindslev 称,其投资回报的周期“非常短。 有时候一年足以收回投资。”


不安装单独的水表,消费者将很难产生节约的动力。

哥本哈根公共事业公司计划经理 Jens Andersen

储水应对旱季
有些城市通过收集雨水并将其储存于地下,主要是作为旱季的供水储备,这一做法可谓一石二鸟。

以澳大利亚的城市索尔兹伯里(Salisbury)为例,人们将雨水引入一个人工湿地,经过天然的过滤和清洁后,再将其注入 164 米深的地下含水层。 日后可以抽取含水层中的雨水,以用于灌溉和工业用途,据水资源集团报告(图1和图2)。

图 1: 收集、处理和含水层蓄水过程。 数据来源: 2030 水资源集团

这一解决方案不仅有助于防止洪水,还可以补充诸如索尔兹伯里等许多地区水位已严重下降的地下水。 相较于地面水库蓄水,这一方式还可以避免水的蒸发损失。

私营企业的作用不容忽视
Tao Bindslev指出,像格兰富这样拥有专业知识的企业在帮助城市攻克供水难题的战役中起到了不可忽视的作用。

“整个价值链的合作对于建设具有恢复力的城市而言具有至关重要的意义。”他说道。 “格兰富在水循环的各个方面与城市设计师和顾问展开协作,以致力于为供水管理系统开创具有可持续发展的城市设计。”

图 2: 含水层的蓄水和恢复。 数据来源: 2030 水资源集团

 

成本和生态问题成为两大障碍
节水解决方案固然很多,但障碍却也不少。 Seth Schultz指出,大型水利工程的融资是一个主要的问题——而且不仅仅涉及发展中国家。

“在一些第三世界城市,单是收集泄漏信息和数据就可能是一件困难重重、代价昂贵的事情,因为这些地方的记录依然是以纸质记录为主。”他说道。 “除非您拥有数据,否则您不可能清晰究竟有多少泄漏,比例说 25%。 如果您没法进行测量,也就无法进行管理。”

生态问题也是一大障碍。 Jens Andersen 指出,以哥本哈根为例,要申请到在城市外围新的地区钻取水源的许可批文越来越难。 他说,社区对从生态系统中抽取越来越多的水后可能导致的后果表示担忧。

没有“遥远的绿洲”
由美国环保组织——大自然保护协会(Nature Conservancy)进行的一项研究对 成本昂贵的水资源项目持怀疑态度。
 


整个价值链的合作对于建设具有恢复力的城市而言具有至关重要的意义。

集团副总裁 Tao Bindslev——格兰富供水业务主管

图片: 丹麦 SL Forsyning Slagelse 公司技术经理 Per Kaaber Jørgensen 在使用 iPad 查看其系统的状态。 创新技术让收集和监控系统数据变得更加容易。

有人提出,各大城市需要对其在遥远的河流和水库建立新水源的做法进行重新思考。 可以解决城市供水问题的“遥远的绿洲”终究并不存在。

相反地,研究指出,节约用水是解决水资源短缺最具有可持续性与成本效益的途径。 作者认为,最有效的一种设想是市政供水管理部门能够坐下来与农户沟通,找出一些互惠互利的方式以节约灌溉用水。例如,如果城市能对农户引入更高效的灌溉技术做出补偿,如采用衬砌渠道和改进供水系统等,就可以省出大量的水以供城市使用。 同时,农户也可以通过补贴以及生产力的提升而受益。

城市愿意并且能够做出改变
尽管挑战显而易见,Seth Schultz 相信城市愿意并且能够为持续面临水资源紧缺的未来做出必要的改变。 “可喜的是,许多城市的市长事实上在水务部门工作具有一定权力,这些城市有能力在这一领域做出改变。他们已经采取了许多积极的行动。”他说道。 “因此,我非常乐观。 但我也知道我们需要做的还远不止这些。”

 

图片: 美国大自然保护协会认为,解决水资源短缺最有效的一种方式是市政供水管理部门能够坐下来与农户沟通,找出一些互惠互利的方式以对灌溉用水进行节约。

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撰文:Anne Nielsen
Jens Andersen 和 Tao Bindslev的图片:Christian Andersson


除非您拥有数据,否则您不可能清晰究竟有多少泄漏,比例说,25%。 如果您没法进行测量,也就无法进行管理。

Seth Schultz——C40 城市气候变化领导小组研究主任





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