总体说来,这本书:
回顾了水资源和水文学的基础知识、目前与水资源有关的问题,以及全球变暖和气候变化对水资源的潜在影响;
总结了与水资源利用和管理有关的各个方面;
提供了流域规划的理论和方法、设计方案,以及最佳管理实践;
内容组织上,用一整章的篇幅讨论水资源规划的理论和方法,用一整章的篇幅讨论水资源项目规划、设计和实施的可持续性实践。
为什么水是环境问题?答案很简单:没有水,地球上就不会有生命存在。尽管这是事实,人口增长带来的用水量增加,正在以不计后果的方式耗尽地球上已经很有限的水资源。其他因素,包括河湖水体污染、温度升高,以及不适当的土地开发利用,都进一步加剧了淡水危机。
针对这个问题,本书全面、系统地总结了保护水资源、保障水供给的各种途径——从绿色设计良方到鼓励个人承担更多的责任,并且用几十个实际案例帮助读者理解水资源可持续管理的概念和实践。
这本水资源问题的可持续性解决方案,用启发式口吻、可操作方法告诉读者,我们可以通过实用可行的措施,促进宝贵水资源的充沛和清洁,从而避免全球用水灾难的发生。
旱灾和夺水战争
多年来,全球范围内的旱灾太多了,难以一一列举。过去十年中,平均而言,澳大利亚的降水量减少了15%-20%,发生的旱灾通常称为“大旱”。同样在过去十年,摩洛哥的降水量减少了50%。
旱灾在美国也时常发生(见图2.4)。当你问多数人关于严重旱灾时,他们就会想到上世纪30年代大萧条时期的“沙尘碗”事件。“沙尘碗”事件让我们看见了在极端干旱时期可能发生的情况。那场大旱灾给美国造成的打击是毁灭性的。克罗拉多、堪萨斯、俄克拉荷马、德克萨斯和新墨西哥等州的农业区遭受了严重损害,农作物差不多都旱死了(Tavares,2009)。1934年7月,美国63%以上的地区出现极端干旱,旱灾导致大量人口从中西部迁徙到加利福尼亚州。
图2.4这是肯塔基州干涸的河床。它可以帮助我们了解近年来美国南部的干旱程度。图片提供:FEMA。
其他著名的干旱年份出现在上世纪50年代。美国东北和中西部地区在上世纪60年代发生了一场持续将近5年的大旱,80年代初期又出现了一些严重干旱。1988、1989年的旱灾是毁灭性的,在大西洋地区中部、东南地区、中西部地区、北部大平原地区和西部几个州,有1.7万人因旱灾死亡,农作物枯萎乃至死亡,家畜家禽成群死亡。估计总损失达到1200亿美元,是美国历史上有记录以来损失最惨重的一次。1988年旱灾的一个长期影响是,农民为了挽救他们的庄稼和畜禽而大量抽取地下水,致使许多含水层取水过量(Folger,Cody,andCarter,March2009)。
1993年,美国西南部地区的许多州经历了长期干旱和非常高的高温。2000年的旱灾影响了整个东南部地区,甚至向西扩展到德克萨斯州。2002年,中西部地区和落基山脉遭受旱灾侵袭,克罗拉多州的丹佛市21年来首次限制用水。
2005年,密苏里州、阿肯色州、路易斯安那州的部分地区、田纳西州、爱荷华州的东南部地区和伊利诺伊州的北部地区遭遇严重干旱,经济损失超过10亿美元。
我说这些可能会使你感到吃惊,但确实是,最近的旱灾与上世纪30年代的旱灾很相似。2006年旱季最严重的时候,美国49.95%的地区出现旱情,61.5%的地区经历了异常干旱甚至旱灾(http://drought.unl.edu/droughtscape/2007Winter/droughtscapewinter2007.htm)。2007年,东南部地区经历了自1895年以来最严重的干旱,加利福尼亚州和内华达州的旱灾为1924年以来最严重的一次。根据加利福尼亚州水资源局提供的信息,克罗拉多河的河水平均流量仅为8年前的一半左右。在2007年的旱灾中,内华达州东南山区的径流量比平时少了一半(Noble,2007)。
接近2007年底的时候,美国联邦审计署发布报告说,由于温度升高、干旱、人口增长、城区扩展、浪费和无节制使用等原因,至少有36个州在未来5年内将面临水资源短缺,如果旱情持续,缺水州的数量将达到46个,甚至更多(http://watercrunch.blogspot.com/2008/02/psst-south-carolina-has-secret.html)。
美国最可能发生严重旱灾的地区是西部和西南部,但在近年来,中西部地区地势较高的几个州也出现了类似的问题。
2.2.1全球范围的夺水战争
美国中央情报局、英国国防部、以及其他一些机构都表达了他们担忧的一个问题:我们可能正处在夺水战争的边缘。有人预言,未来战争的焦点可能不是石油或国界,而是水。联合国环境规划署总干事克劳斯·托普弗(KlausToepfer)说,未来的夺水战争存在明显的可能性(ScienceDaily1999)。
例如,中东地区是冲突的温床,还存在严重的缺水问题。更糟的是,这里90%的可用水(河)穿过国境线,所以水也是政治斗争的一部分。
印度城市博帕尔有180万人口。2009年旱灾期间,这个城市的水供给是每两天30分钟的自来水流量。10万以上的人口只能依靠卡车运水,结果常有冲突发生,只为了获得当天足够的饮用水。不难预料,随着水短缺问题的严重,暴力冲突加剧。
一些专家同意,目前世界各地一直有用水冲突。但他们相信,我们可以在这种冲突达到战争程度之前就很快将其结束。幸运的是,在水的问题上,合作远比冲突更普遍、广泛,至少在目前是这样。
2.2.2美国西南地区的夺水战争
马克·吐温说,“喝威士忌,为水开战”。建成于1913年的洛杉矶渡槽,把欧文斯河水运送到200英里以外的洛杉矶市和圣费尔南多山谷。文字记载了上世纪20年代这里发生的一场争夺水资源的战争。当时,城市里的雇员摧毁大坝、堵塞了欧文斯河的灌溉系统,作为报复,欧文斯河流域的居民破坏了洛杉矶渡槽。
幸运的是,如今西部地区的夺水战争主要通过诉讼平息,而不是武器。所以,那里的律师一直很忙。到2009年,内华达州立法机关收到的仅仅要求改变水法的提案就有十几份(Tavares,2009,见图2.5)。
图2.5胡佛水坝是垦务局在克罗拉多河上修筑的大型水坝之一。胡佛大坝自1930年开始建设,不到5年竣工完成。大坝形成的米德湖(水库)是拉斯维加斯的主要饮用水源。米德湖位于拉斯维加斯东南,内华达州和亚利桑那州之间。图片来源:NRCS。
在内华达州,关于谁拥有和谁应该拥有230多个流域水资源的问题争论不休。关于一些资源分配的协商已经进行了几十年,仍看不到结果。牧民需要用水饲养牲畜,农民需要用水灌溉农作物,环境保护主义者需要用水维持植物群落、动物群落和自然界的循环过程,工厂主需要用水制造、生产物品,城市居民需要生活用水。
牧民和环境保护主义者正在为取消内华达州南部水资源分区管理处的一项计划而斗争,这项计划的内容是抽取内华达州东部农村地区数十万英亩·英尺的水量、并通过管道输送到几百英里以外的拉斯维加斯。美国西部地区的许多农业依靠灌溉。联邦政府通过垦务局等机构为这里的农业生产提供了大量的补贴。西部地区的拦河大坝已经产生了巨大的农业效益,但这些大坝的环境影响也是严重的。
内华达州南部地区的用水,90%取自米德湖。米德湖是由胡佛大坝拦截河水形成的。这个地区的用水已经超过可分配的水量,所以,这种做法显然不能再继续了。允许从米德湖取走这些水的惟一理由,是经过处理的废水放回到米德湖,从而保持了这个湖的水位。
许多专家相信,近年来出现在美国西部地区的旱灾和旱情很可能会持续下去、且强度上升。美国能源部的专家预言,即使根据最好的版本,气候变化导致的美国西部地区的水资源损失,最多仍可能达到70%(www.jyi.org/features/ft.php?id=284)。
如果这种情况出现,将危及整个地区的水量和水质,影响江河湖泊的健康,增加西部社区洪水泛滥的风险(www.nrdc.org/globalWarming/hotwater/contents.asp)。
2002年的大旱震醒了西南部地区的许多人。克罗拉多河是美国最干旱地区的主要水源,七个州的3千多万人口从这条河中取水。克罗拉多河流域的干旱始于1999年10月,在接下来的5年中,从克罗拉多河流入鲍威尔湖的水量只有平均流量的一半(鲍威尔湖水主要来自克罗拉多河),2002年的入湖水量达到创记录的新低,只有正常年份入湖水量的25%。人们真正担忧的是,加利福尼亚州南部城市从克罗拉多河得到的水量可能不及正常年份的一半。如果气候变化导致克罗拉多河水量减少,可以预见,美国整个西部地区的水资源管理方式将不得不做出重大改变。
美国西部地区最大的问题之一,是在可用水量上有一个误导性前提。例如,正如前面提到的,西部地区的大部分用水取自克罗拉多河。这条河的水量分配方案是由1922年的克罗拉多契约决定的。当时的河水流量正处于最高峰期,契约估计的是2200万英亩·英尺/年。但在实际上,这条河的平均年流量只有1400英亩·英尺。所以,当2009年的取水总量超过1750万英亩·英尺/年时,问题就出现了。换句话说,分配的水量超过了这条河实际存在的水量。
过去一个世纪上下,西部地区的用水通过筑坝、调水和抽取地下水等方式获得。但水资源专家警告说,由于用水需求增加、可用水量减少、气候变暖和变干,这些供水方法未来难以继续使用。
落矶山脉、Cascade和内华达山脉的积雪在美国西部地区的水文循环中具有重要作用。每逢春季,积雪融化,进入江河,维持水流。在美国西部的大部分地区,积雪提供70%-90%的水资源。所以,可以预见,如果积雪减少,这里将出现严重的水资源短缺问题(NRDC,2007)。
......
致谢
第1章概述
1.1水资源的重要性
1.2水资源概述
1.2.1河流
1.2.2地下水和含水层
1.2.3湖泊和水库
1.2.4湿地
1.2.5海岸带
1.2.6降水
1.2.7信息来源
第2章美国的水资源问题
2.1全球变暖和气候变化
2.1.1气候变化的影响
2.1.2应对气候变化
2.1.3信息来源
2.2干旱和夺水战争
2.2.1全球范围的夺水战争
2.2.2美国西南地区的夺水战争
2.2.3美国东南地区的夺水战争
2.2.4桃树谷的夺水战争
2.3用水需求
2.3.1满足需要
2.3.2拉斯维加斯的用水需求
2.3.3水的使用
2.3.4满足用水需求的选择
2.3.5水源
2.4开发压力
2.4.1满足用水需求的传统方法
2.4.2南部地区的增长
2.4.3陆军工程师团满足用水需求的做法
2.5环境保护
2.5.1浅水河评估
2.5.2全国河流评估
2.5.3大型江河生物评估手册
2.6经济方面
2.6.1水的成本
2.6.2基础设施成本
2.6.3水污染的成本
2.6.4私有化
2.7农业用水
2.7.1影响
2.7.2减轻影响
2.8水质
关于水质的规章制度
2.9法律问题
2.9.1河岸带水权
2.9.2“先占先有”
2.9.3地下水、土壤水和降水
2.9.4直接流量和存量
2.9.5水法
第3章水资源的可持续规划方法
3.1法律法规和政策制度
3.1.1联邦储备水权
3.1.2国家的法律、法案和政策
3.1.3其他法案
3.1.4《美国水资源计划》
3.1.5与水资源有关的联邦机构
3.1.6《清洁水法案》
3.1.7国家层面的洪灾管理
3.1.8国家旱灾政策
3.2州级层面的规划
州级层面的行动
3.3水资源管理的区域方法
3.3.1州际水资源管理委员会
3.3.2州内区域水资源管理方法
3.3.3动力公司
3.4地区层面的规划
3.4.1圣约翰斯河水资源管理分区
3.4.2乔治亚州北部水资源分区
3.5流域规划
3.5.1自然保护方法
3.5.2流域评估
3.5.3水资源分析工具
3.5.4流域边界
3.6水市场和供水系统
3.7湿地规划和湿地数据
3.7.1湿地保护建议
3.7.2湿地数据
3.7.3湿地的国际重要性
3.7.4全国湿地清查
3.7.5全国数据
3.7.6湿地图库
3.7.7湿地地理数据库
3.7.8州层面的数据
3.8降雨径流管理和水土流失控制
3.8.1州级程序
3.8.2控制水土流失
3.8.3控制污染
3.9土地利用规划和管理
3.9.1土地利用和分区
3.9.2条例
3.9.3土地利用数据
3.10湖岸带管理
3.10.1加固和保护
3.10.2湖岸带的所有权和使用
3.10.3湖岸带使用许可
3.11自然资源保护
地方到联邦
3.12城市水文
3.12.1现有系统
3.12.2不透水地面模型
3.12.3污水和粪污处理系统
3.12.4城市里的树木
3.12.5变动中的景观
3.12.6流域规模
3.13地下水保护
3.13.1可持续方法
3.13.2地方层面的数据
3.13.3国家层面的数据
3.13.4地下水模型模拟
3.14普及水资源知识的努力
示范项目
3.15案例研究
案例1:奥基乔比湖(佛罗里达州)
案例2:路易斯安那州可持续海岸带的总体综合规划
案例3:2002年奥运会的奥林匹克村(悉尼,澳大利亚)
案例4:“鸭无限”(美国)
案例5:圣保罗市密西西比设计中心的最佳管理实践卡片
案例6:奥兰治县水资源分区管理处(奥兰治县,加利福尼亚州)
案例7:俄勒冈花园(锡尔弗顿市,俄勒冈州)
案例8:《走向2040》规划和《伊利诺伊东北部区域水资源供需规划》
案例9:新加坡的深海隧洞污水处理系统
案例10:科维昌流域水资源管理规划(温哥华岛,加拿大)
案例11:干草湖项目(干草湖,亚利桑那州)
案例12:萨拉多栖息地恢复项目(凤凰城,亚利桑那州)
案例13:杰克逊低地湿地保护区(希尔斯伯勒,俄勒冈)
案例14:拉里坦河流域管理规划(新泽西州中北部)
案例15:诺沃克河流域协议(康涅狄格州和纽约州之间)
案例16:墨西哥湾海岸带的恢复规划过程
案例17:大达比雅阁流域总体规划(哥伦布,俄亥俄州)
案例18:梅诺莫尼河河谷社区公园:改造梅诺莫尼河河谷(密尔沃基,威斯康星州)
案例19:里奇兰河野生生物管理区里的湿地(塔兰特县,得克萨斯州)
案例20:南部河口湾盐场恢复项目(旧金山,加利福尼亚州)
案例21:布里斯-贝尤河防洪减灾项目(休斯顿,得克萨斯州)
案例22:野鸭湖湿地公园概念性总体规划(北京,中国)
案例23:乔克托县的湖泊开发(乔克托县,密西西比州)
案例24:罗斯-巴奈特水库(杰克逊市,密西西比州)
案例25:林中村(阿拉图那湖,乔治亚州)
案例26:“首先想到水”项目(阿拉图那湖,乔治亚州)
案例27:加利福尼亚州圣地亚哥的索伦托河/
案例28:密西西比河/墨西哥湾流域减少营养物质、缩小缺氧水域的2008年行动计划
第4章项目规划、设计和实施的可持续性实践
4.1制定目标和实施战略
4.2与当地的利益相关方合作
4.2.1利益相关方的类型
4.2.2互联网社区沟通技术
4.2.3公众参与规划
4.3设计过程
4.3.1研究
4.3.2资源清查/分析
4.3.3综合过程
4.3.4实施项目
4.4湖泊管理规划和行动
4.4.1湖泊水质
4.4.2水位变动
4.4.3水的清澈度测量
4.5河流、湖泊和湿地恢复
4.5.1水文条件变更
4.5.2河流修复实践
4.5.3鱼类的回游通道
4.5.4人工湿地
4.5.5“一致性河流评估”
4.5.6桥梁的处理
4.5.7墨西哥海湾处的海岸带
4.6低影响开发战略和智慧型增长
4.6.1低影响开发战略
4.6.2智慧型增长
4.7户外娱乐用地
游船码头
4.8野生生物保护和栖息地恢复
4.8.1恢复栖息地的努力
4.8.2联邦野生动物保护项目
4.9新建湖泊、水库和水坝
4.9.1田纳西州对新建水坝的审批程序
4.9.2拆除水坝
4.10获得土地
4.10.1获得土地产权
4.10.2保护性质的使用权
4.10.3租赁和契约
4.10.4购买开发权
4.10.5转让开发权
4.10.6土地托管
4.10.7土地获得项目
4.11最佳管理实践
4.11.1最佳管理实践数据库
4.11.2最佳管理实践的结构性和非结构性措施
4.11.3生物措施
4.11.4控制径流和泥沙沉积
4.11.5湿地
4.11.6收集雨水
4.11.7管理屋顶降水
4.11.8过滤系统
4.11.9水土流失和泥沙沉积控制规划
4.11.10控制耕地上的径流
4.12案例研究
案例1:金门公园的绿色屋顶(旧金山市,加利福尼亚州)
案例2:诺斯菲尔德池塘公园(丹佛,科罗拉多州)
案例3:水幕(纽约市,纽约州)
案例4:达尔哥诺·玛开发区(巴塞罗那,西班牙)
案例5:西南第12大道的绿色街道项目(波特兰市,俄勒冈州)
案例6:东北西斯基尤大街的绿色街道项目(波特兰市,俄勒冈州)
案例7:摩塔伯尔中学雨水花园(波特兰市,俄勒冈州)
案例8:泻湖公园——加利福尼亚大学圣巴巴拉分校(圣巴巴拉市,加利福尼亚州)
案例9:普莱珍特湖水处理厂(凤凰城,亚利桑那州)
案例10:博尼塔泉废水处理项目(博尼塔泉市,佛罗里达州)
案例11:“尖端”项目(伦秋库卡蒙市,加利福尼亚州)
案例12:汀勒海滩恢复项目(阿尔布开克市,新墨西哥州)
案例13:吉尔伯特和莫斯利项目(威奇塔市,堪萨斯州)
案例14:奥兰治县大公园总体规划(奥兰治县,加利福尼亚州)
案例15:锡达河(雪松河)流域教育中心(北本德市,华盛顿州)
案例16:皇后区植物园的访问者中心(纽约市,纽约州)
案例17:坦帕湾的海水淡化项目(坦帕湾,佛罗里达州)
案例18:上海化学工业区的自然处理系统(上海市,中国)
案例19:海菲国际总部(小石城,阿肯色州)
案例20:惠特尼净化水厂(康涅狄格州中南部)
案例21:梅普尔伍德景观雨水花园(梅普尔伍德市,明尼苏达州)
案例22:芝加哥市市政厅的屋顶花园(芝加哥市,伊利诺伊州)
案例23:爱德怀德公园(皇后区,纽约市)
案例24:“草原之旅”径流管理指南(安克尼市,爱荷华州)
案例25:詹姆士克拉克森环境发现中心(白湖乡,密歇根州)
案例26:乔治亚州水资源规划
第5章结论
5.1不做预言
5.2可持续性是重点
5.3重访亚特兰大
5.4法律战争
5.5解决问题
5.6未来
延伸阅读
参考文献
译后记
从一名普通读者的角度,本书在以下几个方面给我留下了较深刻的印象。
虽然美国地大物博、地广人稀,但也存在严重的缺水问题,尤其是西部和东南地区,用水纠纷不断。
过去,为了发展西部地区的农业,美国修建了一些大型水库;为了防洪、发电和航运,进行过一些河道整治。然而,到了20世纪60年代中后期,人们开始逐渐认识到,这些行为会对环境产生严重的不利影响。因此,自70年代以后,就不再兴建大型水利工程了,河流也尽可能朝向天然状态恢复。
对水质的重视程度高。《清洁水法案》对水质提出了严格要求,而且规定各州必须把不达标的水体列出名单,每两年上报国会一次。
把城市降雨径流排入河道,既增加河道的洪水压力,又引起河水污染。因此,减少城市降雨径流,清除其中的污染物,已经成为美国水资源管理的重要组成部分。产生城市降雨径流的重要原因,是城市地区修建了大量不透水地面(包括路面和建筑物表面),因此,减少城市不透水地面、就地收集降落到建筑物上的雨水等措施,正在得到越来越广泛的应用。
水资源项目和对水资源有影响的其他项目,都会影响到用水者,有时候还会影响到其他人。吸收这些人从立项开始全程参与、监督项目,认真听取他们的意见和建议,并采纳其中的合理部分,是项目得以完成的保证,也是对这些人权利的尊重。
非政府组织在美国水资源和环境保护中一直发挥着重要作用,而且,近年来开始与政府合作,在制度和方法等方面有所创新。
本书作者是位资深的景观建筑师,其工作与水有关。同时,他又是位有心人,注意到以往写水的书籍中强调水资源问题及其后果的太多了。所以,他这本书讨论的是可持续的水资源问题解决方案,从概念到方法,重点突出实用性。书中介绍的50多个真实案例,对业界人士、其他相关人员、关注水资源的人和对水资源有兴趣的人,都会有所启发。