循环水城市：为更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市打造循环水经济

与瑞士发展与合作署合作T H E M A G I N E IF水R系列循环城市：循环水经济为更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市B R I E F I N G P A P E R朱L Y2 0 封面：Aleksandr Markin，盖蒂图片社 - 内部：盖蒂图片社内容4想象一下，如果......51 城市面临的挑战72 城市设计是问题83 城市内的循环水经济104 循环水解决方案组合125 开始136 城市循环用水方法：思维的演变14致谢15尾注免责声明本文件由世界经济论坛发布，作为对项目、洞察领域或互动的贡献。本文所表达的调查结果、解释和结论是世界经济论坛推动和认可的协作过程的结果，但其结果不一定代表世界经济论坛或其成员、合作伙伴或其他利益相关者的全部观点。© 2021 世界经济论坛。版权所有。不得以任何形式或通过任何方式（包括影印和录制）或通过任何信息存储和检索系统复制或传播本出版物的任何部分。循环城市：循环水经济，打造更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市 2 2021 年 7 月循环城市：为更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市打造循环水经济想象如果水系列这是一系列强调思考全球水资源新方式的论文中的第一篇。这个想象如果水系列旨在激发、激发和邀请新的想法。世界水资源是一个已经被推到边缘的系统。同时，水与一系列严重的经济、社会和环境问题相关联。在当今世界努力重启引擎同时解决多个经济和社会优先事项的背景下，有必要看到水作为催化剂和在这些紧迫问题上取得多项胜利的关键，以实现更加公平和可持续的全球经济。循环城市：循环水经济，打造更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市 3 想象一下，如果......想象一下，如果未来的城市能够提高人类的生活质量，成为更健康的居住地，更能抵御与气候相关的冲击，更可持续，支持充满活力的经济活动、创新和就业机会中心。想象一下，如果城市在“净零”碳经济竞赛中被公认为全球气候冠军。循环城市，优化水和废水资源的使用和再利用，可以释放城市地区的真正价值和潜力，推动世界实现这一愿景。 城市面临的挑战由于水资源紧张，气候变化加剧了全球城市地区的宜居性。这需要立即改变。在接下来的三十年里，生活在城市地区的世界人口预计将膨胀到近70亿人，将超过全人类的三分之二。1然而在这段时间里，由于气候变化、不稳定的天气模式和极端气象事件，城市将变得不那么宜居。随着水资源压力的增加，城市面临着真正的挑战，因为有些城市已经缺水。 2018 年，开普敦有望成为第一个迎来“零日”的全球主要城市，在这一天，由于干旱、高需求和供应不足，水龙头将被关闭。大都会接近了。它并不孤单——伊斯坦布尔、墨西哥城和钦奈最近都面临水资源危机。四分之一的城市——代表着超过 4 万亿美元的经济活动——已经面临水资源压力。2世界上 70% 的特大城市也是如此。3如果世界照常营业，4 到 2030 年，将有 45 个城市，每个城市都有超过 300 万居民，将面临极高的用水压力；到 2050 年，面临严重缺水的城市居民人数可能攀升至 10 亿以上。5水问题不仅限于干旱；由于大气中的能量增加，极端降雨事件的数量也在增加。这些产生强烈的降水，导致城市洪水增加。6由混凝土、停机坪和建筑物组成的广阔城市景观在大都市地区造成了更高的洪水流量。7 2020 年，雅加达出现了有记录以来的最高日降雨量1866 年：洪水造成 19 人死亡，62,000 人被疏散。8与此同时，城市变得越来越热。自 2005 年以来，地球上最热的 10 年中有 9 年发生了，而最热的 5 年都发生在 2015 年以来。9 到 2050 年，970 多个城市的夏季平均气温将达到 35 ̊C。目前，只有 354 个城市如此火爆。10到 2050 年，热浪将影响城市中心超过 16 亿人。11到本世纪末，城市平均升温幅度可能高达 4.4 ̊C。12建筑商主要建造城市使用混凝土，它可以捕获这种热量并产生城市热岛效应，从而提高温度。气候变化正在加剧这些影响，使它们更加频繁和强烈。此外，快速的城市化进程正在增加对城市资源的需求和压力。每个月，全球有 500 万人迁移到城市中心，其中大部分在发展中国家。13这意味着对水和能源的需求增加，以及更多的人类废物和水污染。这给废水处理厂和公用事业以及经常排放水的河流系统带来了越来越大的压力。水污染正在使水道生病并恶化环境，可能对人类健康产生不利影响。世界上超过 80% 的废水未经处理仍排放到环境中：14大约 30% 在高收入国家； 62%在中高收入国家； 72%在中低收入国家；在低收入国家达到惊人的 92%。15这种对城市生态系统的压力是不可持续的。循环城市：循环水经济，打造更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市 51 超过 80%世界上的废水仍然排放到未经处理的环境92%在低收入国家72%在中低收入国家如果世界照常营业，45个城市超过300万人每人将面临极度到 2030 年出现高水压力30%在高收入国家62%在中高收入国家到 2050 年，面临严重缺水的城市居民人数可能攀升至1十亿四分之一的城市——代表超过4万亿美元在经济活动中——已经面临水资源压力这也是真实的70%世界特大城市循环城市：循环水经济，打造更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市 6 城市的设计是问题在城市地区，水以线性方式使用。它被捕获、使用和处置——一个必须在具有气候意识的世界中迅速改变的系统。进入 21 世纪，城市的设计、开发和建设不符合目的。灰色基础设施主要用于捕获降雨和径流将上游水坝、遥远流域或地下水抽取的水引导到城市中。然后使用排水系统和使用混凝土和人体工程学建造的通道水道将其移出。因此，大多数城市水都遵循线性路径：城市捕获、使用，然后将其处理或未经处理，排放到最终流入海洋的水道中。这种城市地区水基础设施的方法从长远来看是不可持续的，因为它不重视水一种供应不可预测的有限资源。如果不改变设计，本世纪下半叶城市将变得不那么宜居。到2050年，世界将增加100万平方公里的城市空间，16跨越几十个全球数千个城市——面积比埃及还大。目前的城市发展模式意味着这种扩张很可能是混凝土和灰色的基础设施。这种一切照旧的方法还有其他后果。在不断扩大的混凝土丛林中减少热量是一项挑战。制冷作为一个行业消耗了全球高达 30% 的电力，并产生了全球 8% 的温室气体排放量。到 2030 年，空调的数量将比目前安装的 20 亿台增加三分之二。17全球建筑物冷却的电力需求也可能增加多达 50%。18城市的压力将是显而易见的。较热的城市也会影响经济活动。由于气温上升而导致全球劳动生产率下降的成本预计将打击人类到 2030 年，由于热应激造成的累计经济损失将达到 2.4 万亿美元。19循环城市：循环水经济，打造更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市 72 城市内的循环水经济关闭用水循环将使城市免受未来与气候相关的冲击。在后 COVID-19 世界中，有必要重新设计城市：重建得更好、更环保应该是新的当务之急。世界 50 个最大的经济体已承诺为长期复苏措施提供 14.6 万亿美元，其中 3410 亿美元专门用于绿色倡议。20与此同时，绿色金融正在达到新的高度，目前已交易的绿色债券价值超过 2.3 万亿美元。21重新思考水利基础设施必须处于该议程的最前沿。它在创造更可持续的城市景观方面发挥着极其重要的作用。城市地区使用、再利用和与更广泛流域交换的水的质量和数量与当地环境的健康有着内在的联系。以水为核心的循环城市——在这些城市中循环管理水，并在城市环境中保持其最高可能的内在价值– 应该是一个基本目标。这减轻了对自然生态系统的压力。它还使城市免受外部环境压力。城市需要适应并适应气候变化的影响，这些影响今天已经显现，预计会变得更糟——即热浪、洪水、不可预测的降雨和迫在眉睫的零日。主要目标需要关闭用水循环。城市必须寻求重新利用水和水本身中的所有材料，尽量减少浪费从饮用、卫生、灌溉、加热和冷却。在一个循环的城市里，没有废水这种东西。每个大都市都会充分利用这一资源，作为丰富的能源和养分——包括碳、氮、磷、热量、有机废物和生物固体——对城市生活至关重要。在城市区域内循环有效地管理水资源将使城市免受气候变化的影响，使城市的经济增长与用水脱钩，从而使城市能够在没有显着增长的情况下显着增长消耗更多的水。到本世纪中叶，循环经济有可能将初级资源的用水量减少 53%。22城市也将受益于用水来增强整个城市空间的自然资本。池塘、生物沼泽、小溪和湖泊也促进了生物多样性，是更理想的生活和工作场所，提高了城市居民的生活质量和心理健康。投资于更好的水资源管理可以节省运营成本。它们是投资回报期短的创造价值的投资；它们还具有环境效益。这笔钱可用于再投资于更适合循环经济的新水利基础设施。例如，对与高效废水管理相关的机会的研究发现，通过部署现成的技术，可以在美国、欧洲和中国节省 400 亿美元，全球废水行业近 50% 的电力相关排放也可以减轻。23有志于变得更加循环的城市还可以释放大量绿色和气候融资，以建设新的水基础设施，这不是环境、社会和治理 (ESG) 风险，而是资产。这也将在更可持续的世界中实现面向未来的城市增长。这种水投资还将在循环经济中创造就业机会。回收行业雇用全球超过 150 万人。24新的工作岗位将出现在蓝绿色产业和改造城市水生态系统。将出现的新职位包括“绿色屋顶水经理”、“城市湿地主管”、“城市冷却主管”和“循环水主管”。城市不可能在一夜之间实现全面的循环。它涉及重新铺设整个社区和城市，甚至是分水岭。但有些市区开始通过他们的循环水倡议取得进展。将这些越来越多地集中在一个地方至关重要：当一个地区的废物成为另一个地区的资源时，会产生更大的价值，反之亦然。循环城市：循环水经济，打造更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市 83 框 1 向新加坡及其循环水经济学习新加坡是一个没有天然含水层的城市国家，处于循环水经济的前沿。再生水满足当前用水需求的 40%。25 被称为新生水，预计到 2060 年将扩大到 55%。公众接受度饮用再生水是该国通过广泛教育克服的挑战。它甚至生产了一种啤酒循环水。26中水回用是新加坡未来提供安全可靠水源的最重要支柱之一。27 城市在城市边界内的水库中收集雨水；到 2023 年，它还将推出 300,000 个智能水表。28新加坡已成为全球水力枢纽，开创了新的水技术和就业机会。29雨水管理雨海在 4 个水回收厂处理用过的水间接饮用5个新生水厂直接的通过 515 公里传输实现非饮用水使用收集 17 个水库的降雨量2个海水淡化厂网络在 3,500 公里的下水道和深隧道下水道系统中收集用过的水行业改编自：新加坡公用事业局在 8 个公用事业委员会水处理厂处理原水到饮用水输配电网（5500公里）家庭框 2 50L 家庭联盟随着越来越多的城市面临严重缺水和潜在的零日情景的风险和不确定性，一群私营部门领导人与世界可持续发展工商理事会 2030 水资源小组齐聚一堂和世界经济论坛组建 50L 家庭联盟——一项旨在重塑通过重新构想城市基础设施和改变对生活用水的叙述来塑造水的未来。作为其努力的一部分，50L 家庭联盟正在产生新的想法和机会，以加速家庭和城市基础设施和生态系统的创新，以增强水循环和水再利用。循环城市：循环水经济，打造更清洁、更环保、更健康、更繁荣的城市 9 循环水解决方案组合世界各地已经存在许多创新。城市必须大规模部署这些设备并将它们相互连接，以实现循环水经济。水的捕获和储存海绵城市将充当水缓冲区 上海提高城市应对气候变化能力的使命促使中国特大城市重新制定其城市排水战略，将基于自然的解决方案放在首位。它部署了海绵城市地区，在需要时储存大量雨水。这种蓝绿色基础设施比最初提出的灰色解决方案便宜数百亿美元。30城市必须使用收集的雨水进行冷却 蓝绿色基础设施可以抵消城市热岛效应。例如，柏林的波茨坦广场，凭借其绿色屋顶、缓冲池和雨水蓄水池，可将夏季气温降低 2°C。31墨西哥城种植树木的蒸散可使城市气温降低 1°C。32城市水源将节省冷却能源多伦多和巴黎已经部署了城市水源的免