面向中水资源化利用的实施型城市设计新探索——以广州国际创新城科创组团规划实践为例

邓炯华，岑 迪

（广州市城市规划设计有限公司，广东 广州 510030）

0 引言

在水资源短缺和水环境污染日趋严峻的当下，加强污水治理与再生利用已上升为国家和各级政府的重点工作，具有重要战略意义。

中水资源化是指将工业废水、生活污水、雨水等被污染的水体，通过各种方式进行处理、净化，使其水质达到规定标准，且能满足一定的使用需要，从而作为新的水资源重新被利用，具有用水量大且稳定、工艺流程简单、对水质要求低等特征，在工业、农业、城市景观中的利用日益受到关注。

目前，中水资源化利用的研究和实践主要集中在技术应用、投资运营、制度设计和政府监管层面，与基础设施、城市空间的联动研究尚存空白，且缺乏较大规模的示范工程。在此背景下，为填补相关研究和事件空白，开展本研究。

1 现状与困境

1.1 广州水资源利用现状

中水（再生水）属于水资源综合利用的重要环节，应结合地区水资源利用的格局和现状，综合研判其资源化利用的必要性和可行性。

1）净水资源相对紧缺 广州市是用水大户，虽然珠江三角洲的水系较丰富，但总体而言是属于水质型缺水城市。据资料显示，广州市人年均水资源（生态用水、生产用水和生活用水）仅有1 375m3，仅为全国人均值的56%、世界人均值的15%。

2）河涌生态补水需求大 广州市域范围河涌水网密集，曾经有充足的水源，随着气候变化和城市建设及截污工程的持续推进，河涌水源不断减少，部分河涌水源接近干涸状态。以广州市番禺区为例，随着生活污水和工业废水的部分不规范排放，河道纳污量远大于水环境容量，面临截污清污和水源不足的两难问题。

3）中水回用率偏低 截至2020年6月，广州污水处理能力达766万t/日，处于全国领先水平。但污水处理后的中水资源化利用起步较晚，2014年中水利用率不足10%，2019年全市中水利用率虽上升至36.45%，但回用率仍然偏低。

1.2 困境：污水处理与城市发展的关系

污水的收集处理是中水资源化利用的前提条件，污水处理厂作为城市的重要基础设施、不可或缺的重大民生工程，其选址是关键。污水处理厂在处理过程中产生的臭气、噪声易对周边环境产生不利影响，“邻避效应”明显。公众对污水再利用的出水水质存在疑虑，将中水和污水处理厂出厂水画上等号，实际上中水是对污水处理厂出水再次进行深度处理。由此，妥善处理污水处理厂和城市的关系，让传统的邻避性设施与城市共融共生，实现生态效益、经济效益、社会效益相统一，是未来城市生态文明建设的重要挑战。

2 趋势和经验

2.1 相关政策和规划要求

近年来，国家高度重视对水资源的保护利用工作，《关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发〔2012〕3号），提出“实行最严格的水资源管理制度，以水定产、以水定城，建设节水型社会”；2019年印发的《国家节水行动方案》标志着节水成为国家意志和全民行动；2021年《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划的建议》明确提出“鼓励再生水利用”。

2.2 先进地区中水资源化利用经验

世界各国或地区均重视深度污水处理回用和中水资源化利用。如美国，再生水用于农业灌溉、工业、城市设施、地下回灌、市政杂用水、补充地表水、海水入侵屏障工程、污水处理厂内工艺用水等，其中灌溉用水占62%，工业用水占30%。淡水资源贫乏的日本，再生水41%被用于工业用水，32%被用于环境景观用水补给，8%用于农业灌溉。从各地经验看，中水资源化利用应从各地实际出发，优先满足迫切需求。

我国深圳市滨河采用直接混凝过滤技术处理，可有效去除浊度、有机污染物、磷和氮等营养物质及其他溶解性物质；清河污水处理厂采用超滤膜深度处理工艺，能完全去除水中的细菌和大肠杆菌，日处理量达8万t的再生水，为城市公园提供水源。

3 中水资源化利用在城市设计中的应用实践

3.1 面向实施的城市设计

2017年12月，广州市城市规划委员会第三次会议原则通过国际创新城南岸起步区西南片、东北片区科教项目控制性详细规划；要求科创组团在保持总建筑面积不增加、绿地面积不减少、配套设施规模不降低、路网密度不减少、维持城市设计总体要求的前提下，后续可通过开展详细设计对规划方案作进一步优化。根据会议精神，由番禺区政府委托广州市规划和自然资源局番禺区分局组织开展科创组团的城市设计工作，指导片区建设实施。

3.2 中水资源化利用的城市设计策略

围绕中水资源化利用，以国际创新城科创组团为例，深入探究污水处理厂选址与水系构建、湿地规模确定、湿地分区和比例控制、水质控制和内外衔接、湿地复合利用等全流程主要环节。

3.2.1 污水处理厂选址与水系构建

前置性选址污水处理厂，尽量避免“邻避风险”；采取与生态景观融合的建设策略，降低对周边的负面影响冲击，实现与城市发展的共生共融。经多方案比选，目前选址能满足300m卫生防护距离内无住宅、学校、医院等敏感性用途建设用地、用地宜方正以及有扩建的可能，靠近主干道且运输路线避开人口聚集区，且位于地势较低处，以便于生活污水自流至厂区，同时位于现状水体附近，便于处理尾水（中水）作为景观用水补给使用。

根据初步估算，污水处理厂每年向河涌补水约60万t。基地内没有现状河涌，拟将基地北侧的罗边涌作为衔接出水口。同时，结合规划河涌涌容、水质目标及现状水质情况等，复核规划河涌的年补水水量，细化河涌补水方案。

3.2.2 湿地规模确定

湿地必须满足和适应不同的水处理场景需求，以确定规划人工湿地的最小规模。

1）景观模式 主要集中在游憩时段（6：00-9：00，12：00-14：00，18：00-20：00），此时污水厂出水等于湿地下游出水，水位不变。

2）脉冲模式 主要是污水处理厂需要集中下泄排水，增加下游河道水动力与环境容量，水位周期性涨跌。脉冲模式每日4次，每次持续20～30min，脉冲流速为1.2m/s。

3）暴雨模式 主要应对暴雨带来的市政基础设施压力，在暴雨前排空湿地，暴雨中存蓄涝水。可蓄存20年一遇最大1h 30%暴雨径流量。

根据3种水处理的场景进行预测，拟定人工湿地所需的最小规模约1.53hm2。

3.2.3 湿地分区和比例控制

根据主导功能性质，将人工湿地分为净化区与生态游园。

1）湿地净化区 规划位于科创组团中央轴线，采用下行垂直潜流形式，将污水导入地下，每处湿地控制比≥25%，并设置多级跌水，净化水质；通过地下植物的根系处理污水，不仅使整个湿地具有更强的污水处理能力，而且由于污水在地面下，不会受天气温度的影响而散发臭味，以降低水体气味等因素对周边用地的开发影响。

2）生态游园 规划位于科创组团河涌水系的下游，建设表流人工湿地，通过选取多种植物，提升水景观品质，湿地控制比≥25%。营造良好的景观特色，提升组团水景观品质。

3.2.4 湿地联系

为保证湿地、水道内部和彼此之间的连接，通过自然驳岸的河涌实现。根据新建污水处理厂排水量计算设计，组团内河涌最宽处15m，最窄处8m，河道平均深度为2m（景观水深取1.5m），砌石驳岸基础宽度要求在驳岸高度0.6～0.8倍范围内，驳岸宽度控制为1.2～1.6m。根据驳岸宽度要求，驳岸坡度控制为50°～60°。同时控制不大于5%～10%（绿地透水系数为1），实现就地滞洪蓄水，减小对水文循环的影响（见表1）。

表1 规划范围内涵洞过流能力和设计规格

在河涌经过道路段，需通过涵洞进行连接。涵洞规格大小需综合考虑过流能力；由于过流量增大，越往下游，涵洞设计规格随着过流能力而增大。

3.2.5 水质控制和内外衔接

为营造宜人的湿地生态环境，承载景观休憩功能，污水处理后的出水断面水质标准执行GB 3838—2002《地表水环境质量标准》，达到IV类水标准。

在标高衔接方面，处理后中水经过河道或暗渠连接至规划区北部罗边涌河道。罗边涌现状渠底标高为4.03m，设计水面标高为5.23m；科创组团湿地河道出水设计渠底标高为6.66m，设计水面标高为8.16m（水深为1.5m），实现水自高向低的自然流动；无须人工加压，降低后期运维成本。

在河宽衔接方面，考虑罗边涌现状河道宽度为16m，科创组团湿地出水河道宽度设计为15m，能保证内外河涌的合理衔接和良性水文循环。

3.3 图则管控

在落实控规等法定规划控制的基础上，规划结合项目实际，系统梳理需传导落实的战略要素和重点内容，以城市设计方案为蓝本，将指标和刚性要求分解到建筑、公共空间、绿地湿地、城市家具4个重点板块管控图则。

其中，围绕中水资源化利用，面向实施，连接水系构建和湿地规模、湿地分区和比例控制、水质控制和内外衔接、复合利用等环节，通过水道控制、湿地控制、水系连贯、植物配置、硬质广场等管控图则，实现“设计导向”到“实施-管控导向”的转变。

3.4 综合效益

1）生态效益 经湿地净化后，污水处理厂尾水水质经人工湿地净化后总体可达珠江航道的IV类水质。内涝缓解与排水通道满足50年一遇暴雨排水通道要求；缓解周边地区气温，有效辐射范围约200m；规划湿地公园每年可吸收碳排放约1 767t，按居民家庭人均碳消耗0.55t/年计算，相当于3 200人日常生活的碳排放。

2）经济效益 比较管道和湿地方案的直接投入成本。①场地若无河道，则需多修建约3km、规格为2.5m×2m～3.8m×2m的管渠（雨水箱涵），估算多增加成本约为2 500万元；②设置人工湿地，估算总投资900万元，包括湿地开挖成本约200万元、湿地生态建设成本约700万元。

4 结语

污水治理和再生利用是实现城市水系统健康循环的有效切入点，不仅可缓解供水压力、减少水资源消耗，而且可以从源头上减少污水排放，是解决城市水资源短缺、水环境污染等问题的有效途径，对推进生态文明建设具有重要意义。过去，单纯将中水资源化利用作为市政工程加以推进，污水处理设施的“邻避效应”无法避免；与城市联动缺乏统筹考虑，其生态景观和社会经济效益难以发挥。

因此，城市设计的本质是构建法定规划和建设实施的精细化工作平台，围绕中水资源化利用，对污水处理厂选址与水系构建、湿地规模确定、湿地分区和比例控制、水质控制和内外衔接、湿地复合利用等核心环境进行综合部署。