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        日本城市水系统发展历程

        发布日期:2021-02-19 来源: 给水排水
          导 读
          日本自明治维新开始至今走过了漫长的城市治水历程,先后经历了萌芽起步、快速发展、提质增效和系统化4个主要阶段。明治维新推动了城市水系统萌芽。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。经过百余年的发展建设,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不断演进提升,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,值得我国在城市水系统规划建设管理工作中学习借鉴。
          0 引言
          日本城市涉水工作起步较早,与水相关的法律最早可以追溯到明治维新时期。20世纪50-70年代,随着日本工业化快速推进、经济高速发展,日本经历了水资源短缺、水环境污染和洪涝灾害的阵痛。其后半个世纪,日本涉水工作在基础设施、管理架构、法律法规以及技术标准等方面以其特有的精细模式逐渐演变提升,走过了“先开源、后节流,先污染、后治理,先破坏、后修复,先分散、后综合”的治水历程。如今日本城市涉水工作无论从设施水平、管理水平、技术水平,还是公众满意度方面均处于世界领先地位。
          为全面深入了解日本城市水系统发展历程,总结借鉴其先进经验、分析汲取其教训不足,本文以系统详实的调查研究为基础,总结梳理日本城市水系统发展历程中4个关键阶段的主要特征,为我国城市水系统建设工作做好顶层设计、科学统筹规划、规避潜在风险,提供有益的参考借鉴。
          1 日本城市水系统发展历程
          根据日本经济社会发展阶段、涉水问题特征、水系统规划建设管理目标、举措以及取得的进展,可以将日本城市水系统发展历程大致划分为4个主要阶段(见表1),即萌芽起步阶段(明治维新—第二次世界大战)、快速发展阶段(20世纪50-70年代)、提质增效阶段(20世纪80年代-2014年)和系统化阶段(2014年至今)。
          表1 日本城市水系统发展历程梳理
          
          1.1 萌芽起步阶段(明治维新—第二次世界大战)
          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敷设的影响,首次敷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、敷设了城市下水道,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完善的法律基础。
          1.2 快速发展阶段(20世纪50-70年代)
          20世纪50年代至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水源,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暴发的时期。
          水资源方面,日本在20世纪60-70年代出现了多次大范围的城市水荒,许多城市发生长时间的限量用水。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,加以排水系统建设落后,每逢暴雨袭来,城市即发生严重内涝,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1/3的河流BOD5值高于5 mg/L(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年至1972年的骨痛病和1968年的米糠油事件均被列入20世纪十大环境公害事件。
          面对涉水工作的快速发展和涉水问题的集中暴发,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。通过法律赋权,日本涉水工作的管理架构基本形成:内阁总理大臣对日本各项重大涉水工作拥有绝对管辖权,其下由建设省牵头,厚生劳动省、通商产业省、农林水产省和环境厅共同参与配合,支撑起日本庞大的水务管理体系。其中,建设省(2001年和运输省、北海道开发厅、国土厅合并为国土交通省)负责水资源、水利工程、河流和排水的管理,厚生劳动省负责生活用水的管理,通商产业省(2001年更名为经济产业省)负责工业用水和水力发电管理,农林水产省负责农业用水管理,环境厅(2000年升级为环境省)负责水环境保护。
          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,日本城市治水思路逐步发生转变。
          1.3 提质增效阶段(20世纪80年代-2014年)
          20世纪80年代-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。20世纪70年代中后期日本经济增速放缓,总人口和城市化率增速也逐渐趋于平稳。经过之前30年的快速发展,日本城市涉水工作的总体框架格局基本形成,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潵用水等,获得了显著的经济和社会效益。
          水安全方面,日本城市密集开发建设侵占了大量具有蓄滞雨洪作用的蓝绿空间,使得城市内涝问题日益突出,为此日本政府采取了一系列措施,加强城市水安全保障。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年至2007年,日本投资2 400亿日元在东京北郊琦玉县境内建设了名为“首都圈外郭放水路”的巨型分洪工程,成为了该阶段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。在处理工艺上,1982年日本滋贺县湖南中部净化中心首次采用污水深度处理工艺,其后推广到日本多个污水处理厂,出水水质不断提高。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,2009年日本河流的水质达标率高达91%,95%的河流水水质已达到我国Ⅰ类水体标准。在所有165个一级河流中,排名最末位的绫濑河,年平均BOD5值也仅为3.7 mg/L(达到我国Ⅲ类水平)。在环境省的指导下,日本进行了大量河湖水系生态修复的尝试,例如针对琵琶湖的治理,日本政府先后出台了《琵琶湖综合开发特别措施法》《琵琶湖防治水体富营养化法令》《琵琶湖综合开发计划》《琵琶湖综合保护整备计划》等,经过近40年的治理琵琶湖水环境质量显著提升,恢复了供水、防洪、气候调节和生物栖息等功能。
          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,有效指导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,其经验和做法被包括我国在内的很多国家广泛借鉴。
          1.4 系统化阶段(2014年至今)
          2014年至今,日本城市水系统进入了体系优化阶段,这一阶段最显著的特点是健康水循环理念得到前所未有的重视,城市水系统工作从要素治理向系统综合整治转变。事实上,日本很早就开始重视水循环的重要作用,2000年制定的《全国综合水资源计划》(又称“21世纪水计划”)就提出了构筑可持续的用水体系,适应循环型社会发展的要求,但由于种种原因,这一理念在涉水工作发展进程中并未被完全落实。随着日本经济社会发展模式的转变,人口老龄化和气候变暖等多种因素的影响,加以城市水资源、水环境、水安全问题仍旧凸显,日本的城市规划建设者开始意识到城市水系统是城市复杂大系统的重要组成部分,涉及城市水资源开发利用、水环境治理保护、水安全保障提升等全要素全过程,局部的涉水工作难以解决整体问题,需要用系统的思维来认识和分析面临的水问题,以城市为核心构建健康水循环才能实现城市水系统对经济社会的永续支撑(见图1)。
          
          注:根据“日本健全な水循環の概念图”修改重绘
          图1健康水循环概念示意
          2014年日本颁布了《水循环基本法》,旨在综合性一体化推进健康水循环理念,促进经济社会健康发展,提高国民生活的稳定性。《水循环基本法》的主要理念包括四个方面:一是合理用水,确保全国国民在将来也能享受健全水循环带来的惠泽;二是将对水循环的影响降到最低,以维持健全的水循环;三是对流域进行综合性一体化的管理;四是加强国际协作。《水循环基本法》规定政府有义务制定水循环基本规划,内阁总理进行决议后进行公布,规划每5年调整一次。目前已经发布的《全国水循环基本规划》明确了9项健康水循环对策,包括流域一体化管理、储存涵养水源、水的合理有效利用、鼓励民间团体、健康水循环教育、调查研究、科学技术和人才培养等。同时,日本在内阁设置了水循环政策本部,综合协调健康水循环相关工作的开展。
          这一阶段,以《水循环基本法》的颁布为契机,日本将城市涉水工作以健康水循环理念为指导实现统筹衔接、系统优化、功能互补,体现了日本城市水系统工作从追求解决单项问题向探索全局最优方案转变,从分项工作提质增效向全面体系优化转变,代表着城市水系统建设进入了全新的历史阶段。2017-2018年,日本已经有35个城市或流域公布《水循环规划》,通过全流域、全领域、全生命周期方式保持健康水循环的时代即将到来。
          2 经验与启示
          2.1 完善的法律支撑体系
          日本的法律体系可以分为宪法、法律、政令、省令和通达5个层次。通过国会颁布法律、内阁颁布政令以及省颁布省令,对涉水工作进行全面的规定(见表2)。例如国会颁布《河川法》,内阁负责发布《河川法施行令》,主管河道的国土交通省负责发布《河川法施行规则》。整个法律体系层次清晰、责任明确、详略互补,全方位指导涉水工作的开展。日本城市水系统相关法律较为丰富,核心的涉水法律有《河川法》《水资源开发促进法》《水道法》《下水道法》《水污染防治法》等10余部,覆盖了河流水系、水资源、供水、用水、排水、水环境和健康水循环理念等水系统多角度、全要素的内容。日本涉水法律内容详尽,明确涉水工作的责任主体、职能分工、协调机制,部分法律还对技术标准进行详细规定,例如《水道法》将水质基准的内容纳入法律框架体系,强化了标准执行力度。日本涉水法律体系修订更新周期短,如有必要最短1年时间即可开展法律修订,例如《下水道法》在2005年、2011年和2015年分别针对城市内涝、事权改革、雨水公共下水道建设问题开展修订,极大的保障了法律的适应性。
          表2 日本部分涉水法律梳理
          
          2.2 协调高效的管理机制
          日本城市水系统行政管理架构可以分为中央政府和地方自治体两级。中央行政管理机构由国土交通省、环境省、厚生劳动省、经济产业省和农林水产省5个部门之间协调合作,共同处理水系统相关问题。虽然采取“多龙治水”的结构设置和职能安排,但是中央涉水管理部门责任、职权之间较为清晰,在出现工作衔接时有章可循、有法可依。日本国土交通省是对日本涉水工作进行管理的最高行政部门,在国土交通省中供职的大部分都是水务管理领域的专家,具有良好的专业水平和较强的沟通与协调能力。地方自治体的城市水系统分别由都道府县、市町村下设的水道局、下水道局等公共事业部门来负责建设、管理和运维。日本十分重视专业技能和精细化管理,每个城市的水务管理部门都有较强的人才队伍。例如2018年,仅东京都水道局、下水道局就分别有职员3 863人和2 519人,从业机构和从业人员都有资格认证,具有较强的专业素养。协调高效的合作机制和专业化的建设运行管理队伍支撑起日本庞大的城市水系统管理体系。
          2.3 先进的系统治水理念
          日本城市水系统经过百余年的发展建设,走过了发现问题、解决问题、提升优化和系统反思等多个历史阶段,其治水理念也随之逐步转变提升。如今日本在提高城市水系统基础设施自身效能的基础上,不断强化城市水系统和自然生态的良性互动:在水资源供给方面节流与开源并重,将水源涵养等工作纳入管理范围;在水安全保障方面渗滞蓄排相结合,系统应对洪涝灾害;在水环境保护方面,强调水岸同治、厂网一体、综合施策。同时日本十分重视每个子系统的解决方案之间彼此关联衔接、统筹协调:水资源供给和水安全保障在河湖水库、雨水资源收集利用方面相互衔接;水资源供给和水环境保护之间在再生水利用方面相互衔接;水安全保障和水环境保护在合流制溢流排放口的设置等方面进行统筹衔接。随着《水循环基本法》的颁布实施,“健康水循环”的理念不断深入,日本城市水系统的治理思路在全过程全要素系统治理的基础上,向人与自然和谐共生进一步升华。
        作者: 郝天等
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