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水1.0时代
当提到古罗马的供水时，我们首先会想到的是那些优雅的拱门和穿过干旱河谷把水输送到城市的高于地面的供水建筑。这些具有标志性的古罗马桥梁、拱廊和高架桥，都是古罗马工程师们在结构工程学、水力学以及测量学学科进展方面树立的非常好的范例。这些建筑结构也说明古罗马人具备了运用混凝土和砖石结构建造坚固建筑物的能力。引水渠中优雅的高架渠区段，对长距离输水必不可少，但这些高架渠区段造价昂贵且容易失败。为了让大家记住这些古罗马的成就，罗马的政府官员在引水渠进入城市的地方建了拱廊装饰，在广场建了华丽的喷泉。这些额外的建筑物，不是政府对神的称赞或者是政府无私地对城市的美化；而是政府用来提醒居民，这些都是政府为百姓做的好事。次城市水系统变革，即“水1.0”，发生在次全球工业化浪潮时期迅速崛起的欧洲城市，这些城市复制了由古罗马人首建的管道系统和排水沟。
水2.0时代
1890年，流行性伤寒席卷了美国马萨诸塞州劳伦斯市。在一年时间里，疾病在劳伦斯夺走83条生命。意识到伤寒对城市的威胁之后，市政官员向麻省理工学院的生物学教授威廉塞奇威克寻求帮助。几个月之内，塞奇威克和他的团队就准确找到了问题的症结：居民供水被污水污染了。在此背景下，饮用水的处理迅速发展。到1940年，过滤和氯化相结合的处理工艺成为水务部门为用户处理地表水的规范。通过这些努力，在美国基本上消除了伤寒和霍乱等水媒疾病。饮用水的处理作为第二次城市水系统变革，即“水2.0”，遏制了水媒疾病，为人类带来了难以想象的健康福利。
二战后期，污水的恶臭困扰着旧金山湾区。在华盛顿下游的波托马克河、明尼阿波利斯下游的密西西比河，以及费城下游的特拉华河，都遭受了水中溶解氧耗尽而引发的恶臭问题，因为这些上游城市排放了过量的污水。污水问题已经到了不能再忽视的地步。1969年被媒体广泛报道的凯霍加河大火，以及蕾切尔卡森的巨著《寂静的春天》，推动了环境保护运动。
水3.0时代
针对越来越多的公众关注，在20世纪70年代早期，美国颁布了一系列环境保护法案。在这些法案中，1972年颁布的《清洁水法案》对污水处理厂的发展具有的促进作用。该法案的颁布确保了几乎每个城市都可以修建一个既有初级处理、又有二级处理的污水处理厂。在《清洁水法案》鞭策下投资兴建的污水处理厂，使全美国的水质有了显著改善。20世纪兴建的污水处理厂，可以称为第三次城市水系统变革，即“水3.0”，避免了从城市下水管道流出的污物对下游地域造成的麻烦。
水4.0时代
当下，人口持续增长和气候异常变化使城市水系统面临氯消毒副产物、内涝、持久性有机污染物、水资源匮乏等一系列新的挑战，人类必须进行第四次城市水系统变革，即“水4.0”。作者提供的业内人士如何看待现行水系统的独到眼光，为我们在将来城市水系统变革中做出明智决定提供了帮助。
