校园人工湖作为基于自然解决方案（NbS）的水资源可持续管理策略：以ESPOL大学为例的水量平衡与水质评估研究

本文推荐一篇探讨高校校园水资源可持续管理的创新研究。该研究通过水量平衡分析、水质评估及层次分析法（AHP），系统评估了人工湖作为自然解决方案（NbS）在供水与生态保护中的潜力。研究提出校园饮用水处理厂（DWTP）的优化选址策略，并基于SWOT分析提出可持续管理方案，为高等教育机构（HEI）实现水资源自给与生态平衡提供了重要理论与实践参考。

　　

3.1 湖泊水资源可用性分析

3.1.1 水文流域划分与水库建模

通过ArcMap 10.5平台和12.5米分辨率的数字高程模型（DEM），研究团队精确划定了工程区湖泊的汇水区域，面积达90.13公顷。地形测量数据显示，该湖泊总容积为380,000立方米，表面积57,304.30平方米，最大水深12.80米。堤坝结构采用粘土防渗核心层设计，最大深度19.35米，底层为多孔砂岩和页岩地层，表层覆盖碎石以防止侵蚀。

3.1.2 气候条件与水文分析

利用1961-2019年气象数据，通过Kolmogorov-Smirnov检验确定降水数据最符合Log-Pearson III分布。计算得出2年重现期的降水量为58,619毫米，相应径流量为302,175.65立方米/年。同时采用Thornthwaite方法估算蒸发散量，2年重现期的蒸发散量为1,212.6毫米，相当于年损失水量69,486.9立方米。

3.1.3 人口分析与用水需求预测

2022年校园总人口20,096人，预计到2050年将增长49%达到30,011人。当年用水配额为51.26升/人·天，年用水总量104,974.06立方米，其中本科生群体占总用水量的70%。预测显示，到2055年用水需求将增长83%。校园绿地面积123,370.80平方米，目前87%使用湖水灌溉，年灌溉水量32,197立方米。

水质分析显示，湖泊水的化学需氧量（COD₅）和生化需氧量（BOD₅）虽超出当地标准，但与其他国际标准比较仍可作为饮用水源，经适当处理后可达标。

3.1.4 水量平衡分析

两种消费情景分析表明：情景1（完全满足校园需求）将在2042年出现缺水；情景2（部分满足）可将水资源可持续利用延长至2055年。输出水量中，人口需求占49%，农场用水26%，蒸发散21%，绿地灌溉15%。

3.2 饮用水处理厂选址研究

通过层次分析法（AHP）确定技术标准权重最高（44%），环境和经济标准各占25%，社会标准7%。一致性比率（CR）为0.02，符合要求。利克特量表评估确定选址方案4得分最高（14.1分），该位置地势较高且靠近现有高位水池，有利于重力供水。

3.3 湖泊可持续利用策略

SWOT分析识别出主要弱点包括资金限制、气候多变性和资源质量风险；优势在于学校具备开展水资源创新研究的技术与知识基础。研究提出19项策略，重点关注三个方面：

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  人工湿地作为NbS的应用，用于生态系统保护和雨水收集
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  加强公私部门合作推动创新研究
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  发展"活体实验室"能力建设，促进知识转移

这些策略与联合国教科文组织优先领域相契合，为校园水资源循环经济模式提供实施路径。

4 讨论

本研究方法支持可持续发展目标（SDG）6、11和15的实现。经济分析显示，情景1到2040年可节约252,830.51美元，情景2可节约233,216.40美元。沉积速率研究表明，未被干扰的森林覆盖可有效减少湖泊淤积，校园内的人工湿地（albarradas）在生态系统服务中发挥关键作用。

水质处理建议采用常规饮用水处理工艺（DWTP），包括混凝、絮凝和过滤过程。与瓜亚基尔市从Daule河取水的现状相比，湖泊水源质量更具优势。

5 结论

研究表明校园人工湖可满足至2054年的用水需求，服务约30,000用户。水质监测确认其作为安全水源的潜力，只需相对简单的处理工艺。提出的可持续管理策略围绕三个核心：优化水资源管理、完善基础设施和加强学术参与。未来研究需关注地下水补给、需求变化和极端气候事件的影响，同时考虑沉积效应和循环利用措施，真正实现校园水资源的长期可持续性。