面向中水資源化利用的實施型城市設計新探索
——以廣州國際創新城科創組團規劃實踐為例

鄧炯華，岑 迪

（廣州市城市規劃設計有限公司，廣東 廣州 510030）

0 引言

在水資源短缺和水環境污染日趨嚴峻的當下，加強污水治理與再生利用已上升為國家和各級政府的重點工作，具有重要戰略意義。

中水資源化是指將工業廢水、生活污水、雨水等被污染的水體，通過各種方式進行處理、凈化，使其水質達到規定標準，且能滿足一定的使用需要，從而作為新的水資源重新被利用，具有用水量大且穩定、工藝流程簡單、對水質要求低等特征，在工業、農業、城市景觀中的利用日益受到關注。

目前，中水資源化利用的研究和實踐主要集中在技術應用、投資運營、制度設計和政府監管層面，與基礎設施、城市空間的聯動研究尚存空白，且缺乏較大規模的示范工程。在此背景下，為填補相關研究和事件空白，開展本研究。

1 現狀與困境

1.1 廣州水資源利用現狀

中水（再生水）屬于水資源綜合利用的重要環節，應結合地區水資源利用的格局和現狀，綜合研判其資源化利用的必要性和可行性。

1）凈水資源相對緊缺 廣州市是用水大戶，雖然珠江三角洲的水系較豐富，但總體而言是屬于水質型缺水城市。據資料顯示，廣州市人年均水資源（生態用水、生產用水和生活用水）僅有1 375m3，僅為全國人均值的56%、世界人均值的15%。

2）河涌生態補水需求大 廣州市域范圍河涌水網密集，曾經有充足的水源，隨著氣候變化和城市建設及截污工程的持續推進，河涌水源不斷減少，部分河涌水源接近干涸狀態。以廣州市番禺區為例，隨著生活污水和工業廢水的部分不規范排放，河道納污量遠大于水環境容量，面臨截污清污和水源不足的兩難問題。

3）中水回用率偏低 截至2020年6月，廣州污水處理能力達766萬t/日，處于全國領先水平。但污水處理后的中水資源化利用起步較晚，2014年中水利用率不足10%，2019年全市中水利用率雖上升至36.45%，但回用率仍然偏低。

1.2 困境：污水處理與城市發展的關系

污水的收集處理是中水資源化利用的前提條件，污水處理廠作為城市的重要基礎設施、不可或缺的重大民生工程，其選址是關鍵。污水處理廠在處理過程中產生的臭氣、噪聲易對周邊環境產生不利影響，“鄰避效應”明顯。公眾對污水再利用的出水水質存在疑慮，將中水和污水處理廠出廠水畫上等號，實際上中水是對污水處理廠出水再次進行深度處理。由此，妥善處理污水處理廠和城市的關系，讓傳統的鄰避性設施與城市共融共生，實現生態效益、經濟效益、社會效益相統一，是未來城市生態文明建設的重要挑戰。

2 趨勢和經驗

2.1 相關政策和規劃要求

近年來，國家高度重視對水資源的保護利用工作，《關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》（國發〔2012〕3號），提出“實行最嚴格的水資源管理制度，以水定產、以水定城，建設節水型社會”；2019年印發的《國家節水行動方案》標志著節水成為國家意志和全民行動；2021年《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃的建議》明確提出“鼓勵再生水利用”。

2.2 先進地區中水資源化利用經驗

世界各國或地區均重視深度污水處理回用和中水資源化利用。如美國，再生水用于農業灌溉、工業、城市設施、地下回灌、市政雜用水、補充地表水、海水入侵屏障工程、污水處理廠內工藝用水等，其中灌溉用水占62%，工業用水占30%。淡水資源貧乏的日本，再生水41%被用于工業用水，32%被用于環境景觀用水補給，8%用于農業灌溉。從各地經驗看，中水資源化利用應從各地實際出發，優先滿足迫切需求。

我國深圳市濱河采用直接混凝過濾技術處理，可有效去除濁度、有機污染物、磷和氮等營養物質及其他溶解性物質；清河污水處理廠采用超濾膜深度處理工藝，能完全去除水中的細菌和大腸桿菌，日處理量達8萬t的再生水，為城市公園提供水源。

3 中水資源化利用在城市設計中的應用實踐

3.1 面向實施的城市設計

2017年12月，廣州市城市規劃委員會第三次會議原則通過國際創新城南岸起步區西南片、東北片區科教項目控制性詳細規劃；要求科創組團在保持總建筑面積不增加、綠地面積不減少、配套設施規模不降低、路網密度不減少、維持城市設計總體要求的前提下，后續可通過開展詳細設計對規劃方案作進一步優化。根據會議精神，由番禺區政府委托廣州市規劃和自然資源局番禺區分局組織開展科創組團的城市設計工作，指導片區建設實施。

3.2 中水資源化利用的城市設計策略

圍繞中水資源化利用，以國際創新城科創組團為例，深入探究污水處理廠選址與水系構建、濕地規模確定、濕地分區和比例控制、水質控制和內外銜接、濕地復合利用等全流程主要環節。

3.2.1 污水處理廠選址與水系構建

前置性選址污水處理廠，盡量避免“鄰避風險”；采取與生態景觀融合的建設策略，降低對周邊的負面影響沖擊，實現與城市發展的共生共融。經多方案比選，目前選址能滿足300m衛生防護距離內無住宅、學校、醫院等敏感性用途建設用地、用地宜方正以及有擴建的可能，靠近主干道且運輸路線避開人口聚集區，且位于地勢較低處，以便于生活污水自流至廠區，同時位于現狀水體附近，便于處理尾水（中水）作為景觀用水補給使用。

根據初步估算，污水處理廠每年向河涌補水約60萬t。基地內沒有現狀河涌，擬將基地北側的羅邊涌作為銜接出水口。同時，結合規劃河涌涌容、水質目標及現狀水質情況等，復核規劃河涌的年補水水量，細化河涌補水方案。

3.2.2 濕地規模確定

濕地必須滿足和適應不同的水處理場景需求，以確定規劃人工濕地的最小規模。

1）景觀模式 主要集中在游憩時段（6：00-9：00，12：00-14：00，18：00-20：00），此時污水廠出水等于濕地下游出水，水位不變。

2）脈沖模式 主要是污水處理廠需要集中下泄排水，增加下游河道水動力與環境容量，水位周期性漲跌。脈沖模式每日4次，每次持續20～30min，脈沖流速為1.2m/s。

3）暴雨模式 主要應對暴雨帶來的市政基礎設施壓力，在暴雨前排空濕地，暴雨中存蓄澇水。可蓄存20年一遇最大1h 30%暴雨徑流量。

根據3種水處理的場景進行預測，擬定人工濕地所需的最小規模約1.53hm2。

3.2.3 濕地分區和比例控制

根據主導功能性質，將人工濕地分為凈化區與生態游園。

1）濕地凈化區 規劃位于科創組團中央軸線，采用下行垂直潛流形式，將污水導入地下，每處濕地控制比≥25%，并設置多級跌水，凈化水質；通過地下植物的根系處理污水，不僅使整個濕地具有更強的污水處理能力，而且由于污水在地面下，不會受天氣溫度的影響而散發臭味，以降低水體氣味等因素對周邊用地的開發影響。

2）生態游園 規劃位于科創組團河涌水系的下游，建設表流人工濕地，通過選取多種植物，提升水景觀品質，濕地控制比≥25%。營造良好的景觀特色，提升組團水景觀品質。

3.2.4 濕地聯系

為保證濕地、水道內部和彼此之間的連接，通過自然駁岸的河涌實現。根據新建污水處理廠排水量計算設計，組團內河涌最寬處15m，最窄處8m，河道平均深度為2m（景觀水深取1.5m），砌石駁岸基礎寬度要求在駁岸高度0.6～0.8倍范圍內，駁岸寬度控制為1.2～1.6m。根據駁岸寬度要求，駁岸坡度控制為50°～60°。同時控制不大于5%～10%（綠地透水系數為1），實現就地滯洪蓄水，減小對水文循環的影響（見表1）。

表1 規劃范圍內涵洞過流能力和設計規格

在河涌經過道路段，需通過涵洞進行連接。涵洞規格大小需綜合考慮過流能力；由于過流量增大，越往下游，涵洞設計規格隨著過流能力而增大。

3.2.5 水質控制和內外銜接

為營造宜人的濕地生態環境，承載景觀休憩功能，污水處理后的出水斷面水質標準執行GB 3838—2002《地表水環境質量標準》，達到IV類水標準。

在標高銜接方面，處理后中水經過河道或暗渠連接至規劃區北部羅邊涌河道。羅邊涌現狀渠底標高為4.03m，設計水面標高為5.23m；科創組團濕地河道出水設計渠底標高為6.66m，設計水面標高為8.16m（水深為1.5m），實現水自高向低的自然流動；無須人工加壓，降低后期運維成本。

在河寬銜接方面，考慮羅邊涌現狀河道寬度為16m，科創組團濕地出水河道寬度設計為15m，能保證內外河涌的合理銜接和良性水文循環。

3.3 圖則管控

在落實控規等法定規劃控制的基礎上，規劃結合項目實際，系統梳理需傳導落實的戰略要素和重點內容，以城市設計方案為藍本，將指標和剛性要求分解到建筑、公共空間、綠地濕地、城市家具4個重點板塊管控圖則。

其中，圍繞中水資源化利用，面向實施，連接水系構建和濕地規模、濕地分區和比例控制、水質控制和內外銜接、復合利用等環節，通過水道控制、濕地控制、水系連貫、植物配置、硬質廣場等管控圖則，實現“設計導向”到“實施-管控導向”的轉變。

3.4 綜合效益

1）生態效益 經濕地凈化后，污水處理廠尾水水質經人工濕地凈化后總體可達珠江航道的IV類水質。內澇緩解與排水通道滿足50年一遇暴雨排水通道要求；緩解周邊地區氣溫，有效輻射范圍約200m；規劃濕地公園每年可吸收碳排放約1 767t，按居民家庭人均碳消耗0.55t/年計算，相當于3 200人日常生活的碳排放。

2）經濟效益 比較管道和濕地方案的直接投入成本。①場地若無河道，則需多修建約3km、規格為2.5m×2m～3.8m×2m的管渠（雨水箱涵），估算多增加成本約為2 500萬元；②設置人工濕地，估算總投資900萬元，包括濕地開挖成本約200萬元、濕地生態建設成本約700萬元。

4 結語

污水治理和再生利用是實現城市水系統健康循環的有效切入點，不僅可緩解供水壓力、減少水資源消耗，而且可以從源頭上減少污水排放，是解決城市水資源短缺、水環境污染等問題的有效途徑，對推進生態文明建設具有重要意義。過去，單純將中水資源化利用作為市政工程加以推進，污水處理設施的“鄰避效應”無法避免；與城市聯動缺乏統籌考慮，其生態景觀和社會經濟效益難以發揮。

因此，城市設計的本質是構建法定規劃和建設實施的精細化工作平臺，圍繞中水資源化利用，對污水處理廠選址與水系構建、濕地規模確定、濕地分區和比例控制、水質控制和內外銜接、濕地復合利用等核心環境進行綜合部署。