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沙漠城市可以向我们传递哪些水知识

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沙漠城市可以向我们传递哪些水知识

迫不得已之下,美国最不可持续的地区进化成了水资源利用模范。随着气候变暖加剧,其他城市也许也能从中借鉴。

菲尼克斯城,中央亚利桑那计划运河 图片来源:AZGetty

菲尼克斯和图森这样的沙漠城市对破纪录的高温已经是见惯不惯了。在夏天,温度常常会飙升到38摄氏度以上。由于气候变化,研究模型预测,在美国的西南地区还会有2.2到5.5度的升温。与此同时,气温的上升还伴随着人口增长——美国第五大城市菲尼克斯拥有约160万人口,图森市的人口则达到53.5万。这就提出了一个问题,沙漠城市从长远来看,可持续发展能力如何?

影响菲尼克斯和图森可持续发展能力的因素包括愈加频繁、越来越严重的旱情,城市扩张过程中急速增加的水泥建筑物,“热岛效应”(指一个地区的气温高于周围地区的现象)——想象一下,在夏天,就算是晚上气温也能达到三十六七度是一种什么样的体验。当然,水资源枯竭的可能性也是制约城市可持续发展能力的一大变量。

亚利桑那州与水有着一段复杂的渊源。1968年,彼时的总统林登·B.约翰逊批准通过了中央亚利桑那工程,一条全长540公里的运河将科罗拉多河的水输送到亚利桑那州的各个地区。菲尼克斯供水局局长凯瑟琳·索伦森(Kathryn Sorensen)表示,建设这个工程的主要考量就在于“科罗拉多河的水资源过度分配了,而该州的盆地地区已经遭受了二十年的干旱”。她补充说,“在未来的几十年里,科罗拉多河的流量还会减少25%,亚利桑那州主要的水源将受到威胁。”

图片来源:Wikimedia Commons

然而,亚利桑那大学助理教授及可持续发展与建筑环境项目主席莱德·凯斯(Ladd Keith)则迎头接受挑战,在沙漠中探寻水源保护的出路。“在很多方面上看,菲尼克斯和图森都走在可持续发展的前沿,因为他们几十年前就被逼上梁山了。西南地区水资源稀缺,恰好是探索解决方案的沃土。”

许多办法确实行之有效。虽然菲尼克斯的人口在二十年间已经增长了40万人,但水资源消耗量和当年几乎持平。索伦森表示:“我们可以说是把发展与水资源消耗分离开来了。”

沙漠环境中水资源保护和可持续发展的进化,靠的是多管齐下的一套措施:重新思考城市规划、高效利用水资源以及转换视角。

反思城市规划:评估城市热岛效应地图

重新思考城市规划是沙漠城市缓解水资源短缺问题的一个关键图景,尤其是在亚利桑那州,这里城市人口增长的速度比美国其他地区都要快。人口汇入,一部分要归功于价格可负担的住房、较低的税收、优质的教育资源和温和的气候。“沙漠地区的人口增长速度比其他生态区要高18.5%,”凯斯分析说,“但含水层依然在枯竭,而且拜气候变化所赐,冬季降水减少,也就削减了对科罗拉多河径流的补给。在未来,干旱会越来越频繁。”在这样的语境下,重新思考城市规划与水资源利用刻不容缓。

这就要求规划者们研究一座城市的城市热岛地图。城市热岛效应(UHI)关注分析某个特定大都市城区气温高于周围城郊地带的成因。到了夜晚,城市冷却幅度较小,因为高楼大厦、街道和停车场等建筑环境在白天吸收了热量还在释放,而城市地区密集的交通也在散热,加剧了热岛效应。乡村地区的热岛效应则比较小,因为那里人口稀疏,绿地面积相对较大,建筑物也更少。

城市热岛效应示意图 图片来源:Wikimedia Commons

对科学家来说,监测城市热岛地图需要集中起来去做。卫星图像能追踪某个地区的冷暖温度带,帮助研究规划者做出更好的城市规划决策。研究人员也要分析,卫星图片监测到的温度,是否切合人类在地表的感受以及他们的热舒适程度(人体对热环境表示满意的意识状态)。卫星监测和数据收集得到的相关信息,包括人们的热舒适度, 能够帮助城市规划师在现场设计上作出更精明的决策。凯斯说,左右城市热岛效应的因素主要包括建筑材料的选用、汽车以及植被的数量。浅色、绿植屋顶、泥土和稻草等材料能减少热岛效应对城市带来的影响,同时降低气温。而缺少绿色植被、采用深色的建材则会带来相反的效果。凯斯分析了美国西南部城市,诸如菲尼克斯、图森、阿尔伯克基和拉斯克鲁塞斯的城市规划者的做法,他们收集卫星数据,绘制城市热岛地图,探索如何在未来的发展中减少某个地区的热岛效应。这些数据帮助规划师在不断扩张的城市中设计出更加清凉的空间。凯斯表示,像是纽约和迈阿密这样的超级大都市也想向西南部的城市取经,好应对近年来的热浪。

水资源保护

图森市有着强烈的节水意识,不这样也不行。这座城市在中央亚利桑那计划的末端,是最后一个能从科罗拉多河里引到水的城市。图森市的人均环境公益机构数量比美国任何一个地方多,甚至比推动节水的亚利桑那大学还要高。为了增加植被,解决城市热岛地图上呈现的问题,图森电力公司设置了一个植树计划与被动集水退税政策(被动集水,即让水渗透进地表,从而收集水资源,同时安装水沟和储水箱来收集雨水)。当地的非营利性组织分水岭管理集团(Watershed Management Group)还训练社区志愿者,进行被动集水,好让家家户户“把土地变成海绵”——这个方法对于洪泛地区和干旱气候区同样受用。沙漠中的居民能够收集落在自家房檐上的雨水,并且收为己用。屋顶上的雨水会集中注入水桶中,或者引流到土壤里。

高效用水

面对水资源稀缺的问题,图森和菲尼克斯市在节水运动、水资源回收利用和含水层补注(通过自然予人工手段将水输送到地下)上经验丰富。菲尼克斯市更是长期以来就以前瞻性的水供需规划著称。首先,通过积极的节水运动来保护地下水资源,又称“化石含水层”,防止过度用水。其次,设置“蓄水银行”, 账户赤字的用户可以向尚有盈余的用户借水,并且缴纳一笔费用作为交换,这样一来,就能更加有效地管理用水需求。最后,菲尼克斯供水局还通过教育方式,逐渐培养出一种节水的文化。“他们还建立了一种机制,让水价与其在沙漠中的稀有程度挂钩,这也让居民有了直接的经济动力,共同保护着最珍贵的资源。”索伦森表示。

水循环 图片来源:Wikimedia Commons

图森市在水资源保护上也没少下工夫。亚利桑那大学水资源中心主任、水和环境科学教授莎伦·B.米格代尔(Sharon B. Megdal)介绍说,他们将地表水与地下水结合起来减少对环境、物理和经济造成的影响。和菲尼克斯一样,图森也在进行含水层补给。在图森,含水层补给是一种治疗方案,改变了原来取用地下水,任其渗透下土壤,与周围的地下水混合,然后抽取地下水输送到居民家的用水方式。米格代尔强调:“地下水不会被蒸发造成浪费,含水层补给也能为将来储蓄水资源。”

水资源回收利用在提高用水效率方面功劳不浅。那些不可饮用的水可以用作他处。“菲尼克斯和图森已经在球场、高尔夫场和墓地铺展灌溉,取得了成功,”米格代尔说,“在这里,还会将水质标准与水的用途相匹配。室外用途不需要可饮用的优质水,所以相关法规会宽松一些。”根据具体需求匹配水质,为水资源保护和更好地利用资源做好了准备。

“图森和菲尼克斯两座城市长期以来都十分重视节水,已经将其当做生活的一部分。”米格代尔说。索伦森补充道:“与其聚焦在干旱期间短期、被动的限制管理,菲尼克斯供水局看重的是长期的文化转变。”

沙漠以外,面临着水资源短缺问题的城市也能看到均衡的水资源组合的优越性。也就是说,评估和平衡不同来源的水——雨水、地表径流、再生水、地下水和灰水(指家用冲澡、洗碗、洗衣等,即不含厕所用水)——然后因地制宜,根据用途分配水资源,同时培育一种节水文化。

转变观念

在用水的问题上,菲尼克斯的文化观念也产生了巨大的变化。“我们回收废水,循环利用,水资源消耗量已经大幅削减了。同时,我们和其他城市、印第安居民区、灌区和其他的利益相关者通力合作,打造一个可持续的水资源未来。”索伦森说。这就是菲尼克斯的节水文化。“水资源保护应该是一种文化价值,是一种价值观,而不是面对某一水文时间的应激反应。”菲尼克斯鼓励人们精明用水,同时也给与直接的刺激,将需要大量浇水灌溉的植被变得几乎不需要灌溉。七十年代,大约80%的别墅住户都有大草坪和郁郁葱葱的园林绿化,而到了今天,这个比例只有10%。

在其他城市推动这些变化可能需要耐心,但菲尼克斯和图森的经验告诉我们,潜在哲学上缓慢、渐进的变化能够带来全面客观的改变。“大家都喜欢针对可持续发展的问题对菲尼克斯说三道四,但面对气候变化,我们的优势就在于,菲尼克斯人明白水在沙漠中的重要性,而且支持对基础设施的投资,”索伦森说,“沙漠城市是最古老的城市,并且能够经受时间的考验。”

(翻译:马昕)

来源:JSTOR Daily

原标题:What Desert Cities Can Teach Us about Water

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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沙漠城市可以向我们传递哪些水知识

迫不得已之下,美国最不可持续的地区进化成了水资源利用模范。随着气候变暖加剧,其他城市也许也能从中借鉴。

菲尼克斯城,中央亚利桑那计划运河 图片来源:AZGetty

菲尼克斯和图森这样的沙漠城市对破纪录的高温已经是见惯不惯了。在夏天,温度常常会飙升到38摄氏度以上。由于气候变化,研究模型预测,在美国的西南地区还会有2.2到5.5度的升温。与此同时,气温的上升还伴随着人口增长——美国第五大城市菲尼克斯拥有约160万人口,图森市的人口则达到53.5万。这就提出了一个问题,沙漠城市从长远来看,可持续发展能力如何?

影响菲尼克斯和图森可持续发展能力的因素包括愈加频繁、越来越严重的旱情,城市扩张过程中急速增加的水泥建筑物,“热岛效应”(指一个地区的气温高于周围地区的现象)——想象一下,在夏天,就算是晚上气温也能达到三十六七度是一种什么样的体验。当然,水资源枯竭的可能性也是制约城市可持续发展能力的一大变量。

亚利桑那州与水有着一段复杂的渊源。1968年,彼时的总统林登·B.约翰逊批准通过了中央亚利桑那工程,一条全长540公里的运河将科罗拉多河的水输送到亚利桑那州的各个地区。菲尼克斯供水局局长凯瑟琳·索伦森(Kathryn Sorensen)表示,建设这个工程的主要考量就在于“科罗拉多河的水资源过度分配了,而该州的盆地地区已经遭受了二十年的干旱”。她补充说,“在未来的几十年里,科罗拉多河的流量还会减少25%,亚利桑那州主要的水源将受到威胁。”

图片来源:Wikimedia Commons

然而,亚利桑那大学助理教授及可持续发展与建筑环境项目主席莱德·凯斯(Ladd Keith)则迎头接受挑战,在沙漠中探寻水源保护的出路。“在很多方面上看,菲尼克斯和图森都走在可持续发展的前沿,因为他们几十年前就被逼上梁山了。西南地区水资源稀缺,恰好是探索解决方案的沃土。”

许多办法确实行之有效。虽然菲尼克斯的人口在二十年间已经增长了40万人,但水资源消耗量和当年几乎持平。索伦森表示:“我们可以说是把发展与水资源消耗分离开来了。”

沙漠环境中水资源保护和可持续发展的进化,靠的是多管齐下的一套措施:重新思考城市规划、高效利用水资源以及转换视角。

反思城市规划:评估城市热岛效应地图

重新思考城市规划是沙漠城市缓解水资源短缺问题的一个关键图景,尤其是在亚利桑那州,这里城市人口增长的速度比美国其他地区都要快。人口汇入,一部分要归功于价格可负担的住房、较低的税收、优质的教育资源和温和的气候。“沙漠地区的人口增长速度比其他生态区要高18.5%,”凯斯分析说,“但含水层依然在枯竭,而且拜气候变化所赐,冬季降水减少,也就削减了对科罗拉多河径流的补给。在未来,干旱会越来越频繁。”在这样的语境下,重新思考城市规划与水资源利用刻不容缓。

这就要求规划者们研究一座城市的城市热岛地图。城市热岛效应(UHI)关注分析某个特定大都市城区气温高于周围城郊地带的成因。到了夜晚,城市冷却幅度较小,因为高楼大厦、街道和停车场等建筑环境在白天吸收了热量还在释放,而城市地区密集的交通也在散热,加剧了热岛效应。乡村地区的热岛效应则比较小,因为那里人口稀疏,绿地面积相对较大,建筑物也更少。

城市热岛效应示意图 图片来源:Wikimedia Commons

对科学家来说,监测城市热岛地图需要集中起来去做。卫星图像能追踪某个地区的冷暖温度带,帮助研究规划者做出更好的城市规划决策。研究人员也要分析,卫星图片监测到的温度,是否切合人类在地表的感受以及他们的热舒适程度(人体对热环境表示满意的意识状态)。卫星监测和数据收集得到的相关信息,包括人们的热舒适度, 能够帮助城市规划师在现场设计上作出更精明的决策。凯斯说,左右城市热岛效应的因素主要包括建筑材料的选用、汽车以及植被的数量。浅色、绿植屋顶、泥土和稻草等材料能减少热岛效应对城市带来的影响,同时降低气温。而缺少绿色植被、采用深色的建材则会带来相反的效果。凯斯分析了美国西南部城市,诸如菲尼克斯、图森、阿尔伯克基和拉斯克鲁塞斯的城市规划者的做法,他们收集卫星数据,绘制城市热岛地图,探索如何在未来的发展中减少某个地区的热岛效应。这些数据帮助规划师在不断扩张的城市中设计出更加清凉的空间。凯斯表示,像是纽约和迈阿密这样的超级大都市也想向西南部的城市取经,好应对近年来的热浪。

水资源保护

图森市有着强烈的节水意识,不这样也不行。这座城市在中央亚利桑那计划的末端,是最后一个能从科罗拉多河里引到水的城市。图森市的人均环境公益机构数量比美国任何一个地方多,甚至比推动节水的亚利桑那大学还要高。为了增加植被,解决城市热岛地图上呈现的问题,图森电力公司设置了一个植树计划与被动集水退税政策(被动集水,即让水渗透进地表,从而收集水资源,同时安装水沟和储水箱来收集雨水)。当地的非营利性组织分水岭管理集团(Watershed Management Group)还训练社区志愿者,进行被动集水,好让家家户户“把土地变成海绵”——这个方法对于洪泛地区和干旱气候区同样受用。沙漠中的居民能够收集落在自家房檐上的雨水,并且收为己用。屋顶上的雨水会集中注入水桶中,或者引流到土壤里。

高效用水

面对水资源稀缺的问题,图森和菲尼克斯市在节水运动、水资源回收利用和含水层补注(通过自然予人工手段将水输送到地下)上经验丰富。菲尼克斯市更是长期以来就以前瞻性的水供需规划著称。首先,通过积极的节水运动来保护地下水资源,又称“化石含水层”,防止过度用水。其次,设置“蓄水银行”, 账户赤字的用户可以向尚有盈余的用户借水,并且缴纳一笔费用作为交换,这样一来,就能更加有效地管理用水需求。最后,菲尼克斯供水局还通过教育方式,逐渐培养出一种节水的文化。“他们还建立了一种机制,让水价与其在沙漠中的稀有程度挂钩,这也让居民有了直接的经济动力,共同保护着最珍贵的资源。”索伦森表示。

水循环 图片来源:Wikimedia Commons

图森市在水资源保护上也没少下工夫。亚利桑那大学水资源中心主任、水和环境科学教授莎伦·B.米格代尔(Sharon B. Megdal)介绍说,他们将地表水与地下水结合起来减少对环境、物理和经济造成的影响。和菲尼克斯一样,图森也在进行含水层补给。在图森,含水层补给是一种治疗方案,改变了原来取用地下水,任其渗透下土壤,与周围的地下水混合,然后抽取地下水输送到居民家的用水方式。米格代尔强调:“地下水不会被蒸发造成浪费,含水层补给也能为将来储蓄水资源。”

水资源回收利用在提高用水效率方面功劳不浅。那些不可饮用的水可以用作他处。“菲尼克斯和图森已经在球场、高尔夫场和墓地铺展灌溉,取得了成功,”米格代尔说,“在这里,还会将水质标准与水的用途相匹配。室外用途不需要可饮用的优质水,所以相关法规会宽松一些。”根据具体需求匹配水质,为水资源保护和更好地利用资源做好了准备。

“图森和菲尼克斯两座城市长期以来都十分重视节水,已经将其当做生活的一部分。”米格代尔说。索伦森补充道:“与其聚焦在干旱期间短期、被动的限制管理,菲尼克斯供水局看重的是长期的文化转变。”

沙漠以外,面临着水资源短缺问题的城市也能看到均衡的水资源组合的优越性。也就是说,评估和平衡不同来源的水——雨水、地表径流、再生水、地下水和灰水(指家用冲澡、洗碗、洗衣等,即不含厕所用水)——然后因地制宜,根据用途分配水资源,同时培育一种节水文化。

转变观念

在用水的问题上,菲尼克斯的文化观念也产生了巨大的变化。“我们回收废水,循环利用,水资源消耗量已经大幅削减了。同时,我们和其他城市、印第安居民区、灌区和其他的利益相关者通力合作,打造一个可持续的水资源未来。”索伦森说。这就是菲尼克斯的节水文化。“水资源保护应该是一种文化价值,是一种价值观,而不是面对某一水文时间的应激反应。”菲尼克斯鼓励人们精明用水,同时也给与直接的刺激,将需要大量浇水灌溉的植被变得几乎不需要灌溉。七十年代,大约80%的别墅住户都有大草坪和郁郁葱葱的园林绿化,而到了今天,这个比例只有10%。

在其他城市推动这些变化可能需要耐心,但菲尼克斯和图森的经验告诉我们,潜在哲学上缓慢、渐进的变化能够带来全面客观的改变。“大家都喜欢针对可持续发展的问题对菲尼克斯说三道四,但面对气候变化,我们的优势就在于,菲尼克斯人明白水在沙漠中的重要性,而且支持对基础设施的投资,”索伦森说,“沙漠城市是最古老的城市,并且能够经受时间的考验。”

(翻译:马昕)

来源:JSTOR Daily

原标题:What Desert Cities Can Teach Us about Water

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。