“這座繁華興盛的都會同時具備世界級的基礎建設、遍及全島的完整運輸系統、充滿蓬勃朝氣的商業環境、活力四射的居住空間以及深受四大族群影響的富饒文化……”
——這是新加坡外事局網站上對本國的描繪
新加坡，這處熱帶島嶼、花園城市的魅力與活力，離不開水的滋養與洗禮。可你也許不知，這裏缺少天然湖泊與河流，且沒有地下水，僅二十年前，其50%的供水尚依賴進口淡水，但如今它已成功開辟了四大水源（即四大國家水龍頭），並計劃逐步實現水的自給自足，這是怎樣一個傳奇的故事呢？
01
關于新加坡
坐落在東南亞中心、扼守馬六甲海峽南口的城邦島國新加坡，因其重要的地理位置，一直以來在世界貿易中扮演著重要角色（圖1）。它位于連接印度洋和太平洋海上通道的關鍵位置，是歐、非向東航行到東南亞、東亞及大洋洲最短航線的必經之路，同時是東南亞的物産集散地與貨物轉運站。自19世紀初被英國占爲殖民地，新加坡先後受治于英國、日本、英國、馬來西亞，直至1965年獨立。然而無論由誰統領，水的問題始終困擾著新加坡的管理者，水更曾一度威脅其地區安全。
新加坡由新加坡島和62個小島組成，總面積約718km²，其中約20%來自填海造陸。新加坡島地勢低平（圖1）：西部和中部爲丘陵，東部及沿海爲平原，全島平均海拔15米，地理最高點武吉知馬海拔僅163米。典型的熱帶雨林氣候道出了這裏全年高溫多雨的特點。
圖1 新加坡位置、地形示意圖
（作者繪）
高度城市化的新加坡被劃分爲五個大區（圖2）：中部，東部，東北部，北部和西部。中部爲傳統的商業區，東部主打休閑娛樂，東北部是新興的住宅區，北部以自然保護區著稱，西部則是唯一的重工業區（主要産業爲電子和石油化工）。2017年新加坡總人口達到561萬（人口密度7815人/km²），城市化率爲100%；GDP達到3239億美元。
圖2 新加坡總體規劃圖
來源：www.ura.gov.sg
02
極度缺水的新加坡
新加坡的地理位置和地形決定了這裏注定少水的局面。首先，新加坡沒有地下水。及至今日，新加坡尚未探測到地下水資源，這是由于海島地域狹小，地下水層受海水影響嚴重。其次，地表水資源非常有限。新加坡是熱帶雨林氣候，全年高溫多雨，多年平均降雨量高達2400mm（北京585mm，廣州1800mm），降雨相對集中于11月至次年1月。然而平坦的地勢、有限的地域使這裏難以形成長河和大河（圖3），更缺少天然湖泊，因而降水難以存蓄、地表水資源十分有限。據估算，新加坡本地淡水資源總量約6億m³，全部爲地表水，人均水資源量僅110m³，比同爲極度缺水城市（人均水資源量低于500m³）的北京（2017年 人均水資源量137m³）還要少。此外，與其他衆多人口稠密地區相似，新加坡也曾面臨嚴重的水汙染問題，使本來有限的水資源更加稀缺。
圖3 新加坡水系示意圖
（最長的加冷河僅長10km）
圖片來源：
http://www.landezine.com/index.php/2012/06/kallang-river-at-bishan-ang-mo-kio-park-by-atelier-dreiseitl/
資源的稀缺性是一個相對概念，産自供需的不平衡。隨著人口增加和區域發展，新加坡對水的需求日益激增，早已遠遠超過本地水資源的承載能力。以人口這一要素爲例，過去30年間，新加坡的人口數量翻了一倍，達到561萬，人口密度逾7815人/km²（這一數字超過香港7040人/km²，低于北京市城六區8755人/km²）。據新加坡公用事業局（新加坡的水管理部門）估計，目前（約2016~2017年水平）新加坡日需水量約195萬m³，其中居民家庭生活用水約占45%；而到2060年，預計總需水量將翻倍，主要增長來自非居民家庭生活用水（將占總需水70%）。
03
新加坡的坎坷開源之路
爲了滿足與當地水資源量不匹配的需水和支撐社會經濟的持續發展，自1959年自治至1965年獨立及至今日，新加坡始終把水作爲政府工作的重中之重，並投入大量資金進行基礎設施建設和技術研發。20世紀60年代初，新加坡與馬來西亞簽署協議從柔佛州進口淡水資源，大規模的跨境調水有效解決了當時的缺水問題，更重要的是，使新加坡獲得了充足的時間去開發其他水源。經過幾代人的長遠規劃和長期投入，新加坡確立了“收集每一滴雨水、無限循環利用、淡化海水”的水資源開發利用總體策略，形成了四大國家水龍頭——收集本地雨水、跨境調水（進口淡水）、新生水、淡化海水，並計劃在2061年與馬來西亞的供水協議到期之前實現水的自給自足（圖4、5）。
圖4 新加坡四大水龍頭發展時間軸
（藍色對應收集本地雨水，紅色對應跨境調水，紫色對應新生水，綠色對應淡化海水）
作者繪
圖5 新加坡現狀及規劃水資源供需平衡分析圖
（2060年數據爲每種水源的生産能力；作者繪）
3.1收集本地雨水
新加坡有豐富的降水，將雨水收集起來並利用，即爲一項最基礎的水源。獨立之初，本地雨水的收集利用面臨兩大難題：其一是缺少湖泊等水體存蓄雨水，其二是河流普遍汙染嚴重。針對缺乏天然湖泊的問題，新加坡新建和擴建了多個蓄水池，從獨立之前只有本島上3個蓄水池至2011年全國已建成17個蓄水池，收集著降落在國土三分之二面積之上的降雨。針對汙染問題，新加坡采取了一系列強有力的措施清潔河流和流域，包括轉移安置沿岸居民、拆除違建、強制關閉汙染嚴重的養殖場和工廠。以新加坡河與加冷河爲例，爲清理這兩個流域共轉移安置了4.6萬人，關閉了610家養豬場和500家養鴨場。
新加坡還采取了一系列配套措施來保障雨水收集利用的效率和水質。首先，嚴格限制集水區內的開發建設。最初的3個蓄水池所在區域（即今中央自然保護區）被劃爲嚴格保護的集水區（圖6），在這個區域內不允許進行任何開發建設；其他集水區爲非嚴格保護的集水區，允許開發建設，但僅限于住宅及無汙染工業。其次，全面實現了雨汙分流。再次，構建了完整的雨水收集系統。排水渠、輸水渠道和天然河道等錯落交織，形成了8000km長的河網。此外，在2006年，新加坡啓動了Active, Beautiful, Clean Waters（ABC水計劃）項目，類似我們的“海綿城市”建設或西方國家提倡的“低影響開發”，旨在將水資源管理與城市環境更好地融合，通過打造雨水花園、生態調節池等，淨化和存蓄雨水，同時使居民可以更親近水。
圖6 蓄水池及受保護的集水區示意圖
（改編自：新加坡公用事業局網站）
新加坡現有17個蓄水池收集著國土三分之二面積之上的降水，總生産能力能夠滿足30%的需水，這其中不乏富有創新性和挑戰性的集供水、防洪、娛樂于一體的濱海蓄水池（圖6）。新加坡計劃未來將集水區進一步擴展到覆蓋國土面積的90%。
3.2跨境調水（進口淡水）
水是一種自然資源，從資源充足的地方調取或購買，是最容易想到的策略，可能也是最便捷的權宜之計。20世紀60年代初，新加坡自治邦政府與馬來西亞先後簽署兩份協議從柔佛州進口淡水資源（圖7）。第一份協議簽署于1961年，已于2011年到期且未續簽。這份協議規定新加坡擁有完整和專有的權利，可以每天從埔萊蓄水池、地不佬河及士古來河無限量地抽水，但需將取水量12%的處理後的水返給柔佛州。第二份協議于1962年簽署，有效期至2061年，約定新加坡每天可從柔佛河取水110萬m³，同時將取水量2%的處理後的水返給柔佛州。
圖7 第二個供水協議示意圖
來源：
https://infographics.channelnewsasia.com/interactive/waterissue/index.html
2000年之前，本地雨水的收集利用和進口淡水一直是新加坡的主要水源，直到本世紀初，進口淡水供水占比仍高達50%。但受政治、價格、氣候變化（氣候變化將導致柔佛河向新加坡可供水量減少）等諸多因素的影響，新加坡決定第二份供水協議到期後將不再續簽，做出如此決策的信心來自于再生水和海水淡化的技術突破，而反過來這項決策也成爲新加坡發展再生水和海水淡化的直接動力和壓力。
3.3再生水的升級版——新生水
早在1966年新加坡就在裕廊建造了第一座再生水廠，以二次處理烏魯班蘭汙水廠排出的中水來供工業使用。隨後的七八十年代，再生水被推廣用于公寓沖廁，然而由于水質較低，運行期間造成了高昂的管道維修和更換費用，該計劃最終于1990年以失敗告終。直到九十年代末，再生水的生産技術才又有了新的突破。
新加坡開創了四步工藝法生産高品質的再生水（圖8）：（1）傳統處理工藝，使廢水經處理後達到全球公認的適合排放河流的標准；（2）微濾（超濾），除去水中懸浮物、膠體粒子、致病細菌、病毒、原生動物包囊等；（3）反滲透，過濾去除水中溶解鹽和有機物；（4）紫外線殺菌及酸堿平衡，進一步確保所有殘留微生物的活性被破壞，並還原酸堿平衡。經過如上四步工藝生産出的再生水，水質超級純淨，通過了15萬項科學檢測，達到所有國際飲用水標准和准則，可謂是再生水的終極版，因而被命名爲NEWater（中文譯爲新生水）。
圖8 新生水的生産流程
（來源：新加坡公用事業局，作者譯）
新生水目前主要用于工業和空調冷卻，少量間接供給生活用水。因其超高的純淨度，新生水能夠直接滿足超潔淨用水要求的生産（如晶圓制造業、電力發動及冷卻等）。隨著新生水生産能力的擴大和生産成本的下降，大部分工業用戶都改用了新生水。在降水相對較少的季節，少量新生水（約1%）被輸送至蓄水池，與原水混合後供給居民生活。這種間接供給生活用水的方式，一方面可以給新生水補充微量礦物質、進一步提高其安全性，另一方面更易于被公衆接受。
新生水的大規模生産和推廣使用，還離不開兩項投資巨大的配套工程：一是全覆蓋的汙水管網，二是深層隧道排汙系統。一期深層隧道排汙系統已于2008年完工，總投資36.5億新元，幹線總長48km，直徑3.3~6.5m，埋深約50m，另有支線60km；二期預計2025年完工，含40km幹線和60km支線。深層隧道排汙系統將主要汙水管網、排汙口和汙水處理廠連接起來，有效擴大了汙水系統的容量，並能夠節省約50%的汙水處理設施（如泵站和小型汙水處理廠）用地。至2017年，新加坡已有五座新生水廠建成和投産（圖9），總生産能力達78萬m³/天，相當于需水的40%。計劃到2060年，新生水供水比例達到55%。
圖9 新生水廠和深層隧道排汙系統示意圖
（作者繪）
3.4淡化海水
新加坡四面被大海包圍，向海問水是新加坡從上世紀70年代就堅持的信念。直至本世紀初，膜技術的成熟才使海水淡化足夠可靠和經濟可行。至2018年，新加坡已有3座海水淡化廠建成投産（圖10），總生産能力達59萬m³/天，相當于需水的30%。另有兩座規劃和在建海水淡化廠（圖10），一座位于濱海堤壩以東，另一座位于裕廊島，規劃生産能力均爲13.6萬m³/天，預計2020年完工。值得一提的是，這座濱海東海水淡化廠將是世界首座雙模式海水淡化廠，即既可淡化海水也可處理原水，將根據季節和天氣決定從大海或蓄水池中取水進行處理。計劃到2060年，淡化海水的供水比例達到30%。
圖10 海水淡化廠分布示意圖
（作者繪）
04
新加坡的矢志節水曆程
對于任何一個缺水的地區，一味的開源都不是長效的解決辦法，必須同時對需水進行管控。新加坡一路摸索、采取了諸多措施以提高用水效率、鼓勵節約用水和降低需求，其中有些效果良好，也有些收效甚微，具體包括以下幾個方面：
①減少管網漏損。新加坡已實現自來水的全覆蓋，並長期致力于輸水管網和配水管線的翻修和監測，目前漏損率僅4.6%，是世界上最低的地區之一。
②用水效率標簽計劃。爲推廣節水型産品、提高用水效率，新加坡公用事業局對生活中用水設備的耗水情況進行評級，給居民的購買決策提供參考。2006年該項目開展初期，制造商和供應商自願參加，項目效果並不明顯，因爲基本只有節水型産品才被送來參評。2009年公用事業局將用水設備分爲兩類——需強制或自願參加節水評級，並將結果全部公開：
https://app.pub.gov.sg/wels/Pages/ListOfProducts.aspx。
③制定合理水價。繼二十年水價保持不變之後，新加坡從2017年分兩期將水價上調並調整了水價結構。調整後的水價由基礎水價、水資源保護稅和汙水處理費三部分構成。基礎水價反映的是水的生産和供應成本；水資源保護稅按基礎水價的百分比計算，反映的是尋找替代水源的代價；汙水處理費産生于後續的汙水處理和汙水系統管理。以居民家庭生活用水爲例，調整後每月40m³以內的價格爲新幣2.74元/m³，超出40m³後爲新幣3.69元/m³。
④節水宣傳和教育。爲提高居民的節水意識，新加坡開展了一系列不同主題、不同形式的宣傳教育活動和倡議，比如1971年起每年一次、持續了十余年的“水是寶貴的”運動，80年代“讓我們不要浪費寶貴的水資源”運動，90年代“聰明地用水”、“關閉水龍頭”等倡議，2003年“高效用水家庭計劃”等等。通常，在這些活動進行中人們都有很高的積極性，而活動結束不久，節約用水可能就又被抛諸腦後。但新加坡始終在堅持，並將節水教育引入學校，使節約用水成爲居民從小培養的日常習慣。
05
以“新”爲鑒
曆年《北京市水資源公報》在陳列諸多統計數據與分析之後都會以“人多水少是北京的基本市情水情”作爲結語。“人多水少”，這也是新加坡的基本國情水情。雖然兩地的規模較爲懸殊、發展情勢各有異同，人水矛盾卻是兩地發展中共同面臨的挑戰。下表給出了兩地的基本情況，在此需說明的是，新加坡爲城市型國家，將北京城六區與之作比更爲匹配，但有些統計數據只有北京全域可得，故此列出新加坡、北京城六區與北京市三列。
表1 新加坡與北京現狀基本指標對比1
注：
1本表根據《北京市水資源公報（2017）》《北京市水務統計年鑒2017》等文獻及公開資料整理而得，如未特殊標注，均爲2017年數據。2019年7月人民幣彙率中間價：1美元≈6.89人民幣；1新加坡元≈5.02人民幣。
2按2019年7月人民幣彙率中間價1美元≈6.89人民幣折算。
根據表中所列數據，結合上文，對解決北京的人水矛盾，我們也許可以得到些啓發：
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多水源聯合配置及應對未來風險。因本地水資源有限，新加坡積極開拓新水源，如進口淡水、循環用水、淡化海水和尋找地下水，並最終決定大力發展新生水和淡化海水，因爲這兩種水源不受氣候等因素影響。北京同樣致力于開源，目前除本地常規水源之外，外調水與再生水占比接近50%。北京不具有新加坡四面環海的優勢，故而外調水對北京的重要性無可替代。考慮到未來氣候變化，本地水資源量及水質可能遭受影響，外調水水量和水質亦可能受到不同程度的影響，因此北京仍需積極探尋新的戰略儲備水源，搭建和實施多水源優化配置。
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汙水收集與再生水的利用。新加坡已全面實現汙水收集和雨汙分流，新生水大量供給工業、少量間接供給生活。北京城六區內仍有部分地區爲雨汙合流，再生水目前主要用于河湖補給。新加坡的新生水水質標准很高，對北京來說全面推廣可能並不適用，但若再生水水質標准制定合理且完全達標、輸配水管網等配套設施建設完善且管理到位，北京完全有條件進一步增加再生水的使用量並優化使用結構，如增加沖廁、環衛綠化和工業等方面的用水比例。
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節水是北京應該長期堅持的戰略措施。節水永遠都有空間，雖然有時出于投入産出比的考慮，有些措施可能並不適用。與新加坡相比，北京的供水管網漏損率仍然較高，居民節水意識尚且不夠，總體生産用水效率仍有較大提高空間。新加坡的經驗告訴我們，節水需要獎勵與懲罰並重，更需要長期堅持、不懼往複。
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長期規劃很重要，規劃實施更重要。水資源的開發利用與管理的規劃包括而不限于以上方方面面，今天的城市與水資源管理者都意識到了長期規劃的重要性，但是規劃的實施比制定更爲重要也往往更加艱難，很多效益可能幾十年後才能顯現，可持續的水資源系統離不開管理者、專業人員和普通民衆長期不懈的堅持和努力。
新加坡國父李光耀曾說“Every policy had to bend to the knees of our water survival”（所有政策的制定都必須把水奉爲至高准則）。正是新加坡幾代人的長遠眼光、長期努力和堅定信念，才把這個曾經靠買水而生的國家，打造成水技術的世界領先者，並有望依托新生水和淡化海水來實現水的自給自足，同時在應對氣候變化方面，新加坡也已經走在前列。在理水和興水的征程上，新加坡的經驗值得北京和國內很多城市，結合我們的政治制度和管理體系進行學習借鑒。
校對：黃鵬飛
參考資料：
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[4] 新加坡公用事業局網站 https://www.pub.gov.sg
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[11] 中國氣象局氣候變化中心. 氣候變化對長江流域水資源綜合影響分析. http://www.weather.com.cn/index/lssj/05/20127.shtml
[12]《北京市水資源公報（2017）》
[13]《北京市水務統計年鑒2017》
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