走进日本城市水系统
时间:2021-06-10 来源:中国水利报第二次世界大战后随着经济腾飞,日本城市水系统快速发展,但总体上“轻节流、轻治污、轻生态”,导致水问题集中爆发。20世纪80年代开始,日本转变治水思路,以其特有的精细模式逐渐提质增效。2014年日本大力推广健康水循环理念,将城市涉水工作以系统思维实现串联衔接和全局统筹。如今,日本城市水系统通过发现问题、解决问题、提升优化和系统反思,形成了完善的法律支撑体系、协调高效的管理机制和先进的系统治水理念。
萌芽起步阶段:城市供排水初具规模
自明治维新开始到第二次世界大战结束,是日本城市水系统建设特别是供排水事业的萌芽起步阶段。明治维新推动了日本的现代化和工业化,产业革命带动人口向城市聚集,工业和城市需水量迅猛增加,进而催生了日本现代供排水事业。1871年,横滨市受伦敦泰晤士河下水道成功铺设的影响,首次铺设了陶制下水道管件,并且在1872年创建了自来水公司,这是日本现代供排水事业最早的探索。其后函馆、长崎、大阪相继供应自来水,1884—1911年东京神田区相继接通了城市自来水、铺设了城市下水道,1923年东京成立了日本最早的污水处理厂,日本近代城市供排水事业初具规模。
明治维新催生了日本现代法律体系。为了应对城市化进程带来的城市水问题,日本相继颁布了几部与水相关的法律:1896年的《河川法》、1897年的《砂防法》和《森林法》、1900年的《下水道法》、1908年的《水害组合法》、1914年的《运河法》以及1922年的《公用水面填平法》等。几部涉水法律有效指导了日本早期的城市涉水工作,并且为战后日本城市水系统快速发展奠定了法律基础。
快速发展阶段:城市水问题集中爆发
20世纪50年代—70年代末,是日本城市水系统的快速发展阶段。第二次世界大战之后,日本进入经济高速发展时期,为了满足快速工业化、城市化带来的用水需求,日本修建了许多大型水利工程,同时大力开发地下水资源,建设了大量城市涉水基础设施。然而,这一阶段的涉水工作总体上“轻节流、轻治污、轻生态”,因此快速发展阶段也是日本城市水问题集中爆发的时期。
水资源方面,20世纪60—70年代,日本出现了多次大范围的城市水荒,许多城市开始限量供水。如福冈市1978年因严重缺水,被迫实行持续近10个月的限量供水。许多地区过量开采地下水,引发地面严重下沉、海水倒灌等一系列问题。水安全方面,从前用来排洪的河道、绿地被城市侵占,加之排水系统建设落后,每逢暴雨袭来,城市就发生严重内涝,城市道路变河道、地铁站变蓄水池的现象非常普遍。水环境方面,20世纪60—70年代,是日本水环境污染最为严重的时期,随着工业和生活排污的增加,日本各地的河流湖泊水质逐渐变差,1965年日本约有三分之一的河流5日生化需氧量值每升高于5毫克(相当于我国Ⅳ类水体),日本第一大淡水湖琵琶湖出现了严重的淡水赤潮和蓝藻水华。日本为水环境污染付出了沉重的代价,1956年出现的水俣病、1955—1972年的骨痛病和1968年的米糠油事件均列入20世纪十大环境公害事件。
面对涉水事业的快速发展和涉水问题的集中爆发,日本密集出台了一系列法律法规和标准规范,对涉水工作的管理架构、职责分工、技术要求等做出了明确的规定:1957年颁布的《水道法》明确了城市干净、充足、低价的供水要求;1958年颁布的《工业用水法》规定了特定地区工业用水的合理供应,《下水道法》确定了城市排水设施分类和建设管理标准;1961年颁布的《水资源开发促进法》确定了护水养水相辅相成的原则,构建了“多龙治水”格局;1964年颁布的《河川法》明确了河流管理的主体责任;1970年颁布的《水污染防治法》引入了总量控制概念,对污水排放制定管理规定、排放标准和处罚原则。
这一阶段,水资源短缺、水环境污染、洪涝灾害等水问题相继爆发,为了应对集中爆发的城市水系统问题,日本城市涉水基础设施的建设规模和运行管理水平快速提升。同时,日本的城市规划建设者也开始意识到,城市水系统是水的自然循环和社会循环在城市空间的耦合,在城市化、工业化进程中缺乏对自然的尊重和敬畏将会造成严重后果、付出惨痛代价,因此日本城市治水思路逐步发生转变。
提质增效阶段:改变思路重视节水治污
1980—2014年,是日本城市水系统工作完善优化、提质增效的重要阶段。经过前30年的快速发展,日本城市涉水工作的总体框架基本形成,但仍然存在“总量不足、质量不高”的问题,主要表现在水资源短缺问题尚未完全解决、水环境污染治理尚未取得明显成效、排水事业发展总体较为滞后、城市内涝问题依然突出等方面。汲取了快速发展阶段的经验教训,日本在这一阶段加大涉水工作投资,大力治理城市水问题,并从20世纪80年代起改变治水思路,由“开源为主”向“节流为主”转变,由“先污染后治理”向“事前防治、源头减污”转变,取得了积极成效。
水资源方面,日本政府开始重视城市节水并大力推广水循环利用措施。日本污水再生利用进入高速发展阶段,并在当时的日本通产省下成立财团法人造水促进中心,负责污水再生利用技术开发和推广。在日本政府的大力推动下,再生水被广泛应用于回补河流、美化环境、工业用水、写字楼或酒店冲厕用水、道路或公园绿地的浇洒用水等,获得了显著的经济和社会效益。
水安全方面,日本“综合治水对策特定河川计划”推出“雨水储留渗透计划”,提出让小区建设地下雨水调节池,在汛期来临时发挥雨洪调节作用。研发“雨水渗透”技术,使得密封的蓄水池变成可渗透式,便于回补地下水;在城市排水道沿岸开辟调蓄空间和设施,有效削减洪峰;在城市低洼处建立排水站,使用大型水泵及时排水。1992年日本颁布“第二代城市下水总体规划”,正式将雨水渗沟、渗塘、透水地面、雨洪调蓄池等作为城市总体规划的组成部分。1992—2007年,日本投资2400亿日元在东京北郊埼玉县建设了名为“首都圈外围排水系统”的巨型分洪工程,成为当时日本应对城市水安全问题最具代表性的重大工程。
水环境方面,虽然1970年颁布的《水污染防治法》加强了对工业污水排放的管理,但与此同时,日本生活污水的污染负荷占比逐年上升,并逐渐成为公共水体污染的主要污染源。1983年日本颁布了《净化槽法》,成为农村分散式污水处理的主要法律依据。在《下水道法》和《净化槽法》两部法律的框架下,日本形成了以城市下水道、农业村落排水和净化槽三种模式为主的全域污水治理格局。1980年日本污水管网覆盖率仅为30%左右,到2016年已经达到78.3%,污水处理设施普及人口达1.15亿人,占全国总人口的90.4%,部分大中城市的污水处理率已超过99%,实现了城乡生活污水的有效治理。随着日本对水污染重视程度的提高,1977年开始日本的河流水质逐年上升,目前95%的河流水质已达到我国Ⅰ类水体标准。
这一阶段,日本在城市水问题显著缓解的基础上,强化和提高了单项涉水工作的质量和效能,城市水系统治理能力不断提高。同时,涉水法律体系在快速发展阶段构建的框架基础上不断修订完善,有效促进了日本城市水系统工作的发展。总的来说,这一阶段日本在城市水系统治理科学技术、工程应用、标准规范、政策机制等领域取得了重大进展,成为了全世界范围内有效解决城市水问题、构建城市水系统的优秀典范。