碳中和目标下零碳水利风景区建设与发展路径

汤勇生，张智通，汪永禄

(1.水利部综合事业局，北京 100053； 2.华北水利水电大学建筑学院，河南 郑州 450046；3.中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟院重点实验室，北京 100101；4.中国科学院大学资源与环境学院，北京 100049)

气候变化严重威胁到地球生物的生存，全球温度上升已成为全人类亟待解决的重大问题。工业时代以来的长期环境影响，全球二氧化碳排放量急增，由此导致气温逐步上升、冰川融化加剧、海平面出现上升、极端天气频发等问题。1997年，英国未来森林公司最早提出碳中和(carbon neutral)作为商业策划概念，随之英国标准协会(BSI)在产品层面将碳中和定义为标的物产品(或服务)全生命周期内并未导致排放到大气中的温室气体产生净增量[1]。我国科学家丁仲礼院士认为碳中和是人为排放的二氧化碳(化石燃料利用和土地利用)，被人为努力(木材蓄积量、土壤有机碳、工程封存等)和自然过程(海洋吸收、侵蚀-沉积过程的碳埋藏、碱性土壤的固碳等)所吸收[2]。

碳达峰、碳中和是人类社会发展的新的历史时期的重要目标，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，2030年和2060年如期实现双碳目标，这是我国对全球作出的郑重承诺，也是我国经济社会发展的重要选择。水利风景区发展20年来，一直坚持低碳发展和绿色发展理念，积极融入生态文明建设，取得了显著成效。零碳水利风景区是一个全新的概念，也是一个新的理念。目前，尚未有明确的定义。笔者认为，零碳水利风景区是通过碳减排、替代、封存、循环等方式，实现二氧化碳零排放的水利风景区。零碳水利风景区建设，旨在控制水利风景区人为活动中不得已产生的废弃物排放，将其减少趋于零。将不得已排放的废弃物充分利用，即将一种产业生产过程中排放的废弃物变为另一种产业的原料或燃料，从而通过循环利用使相关产业形成产业生态系统。零碳水利风景区通过在区域内发展低碳经济，创新低碳技术，改变生活方式，最大限度减少城市的温室气体排放，彻底摆脱以往大量生产、大量消费和大量废弃的运行模式，形成结构优化、循环利用、节能高效的物质循环体系，形成健康、节约、低碳的生活方式和消费模式，最终实现城市社区零能量消耗、零需水量及零排放等多项指标，实现水利风景区清洁发展、高效发展和可持续发展。进入新发展阶段，零碳水利风景区建设已具备良好的基础条件和可行性。

1 零碳水利风景区建设的必要性

1.1 碳中和国家建设已形成国际普遍共识

2008年联合国副秘书长阿萨姆·施泰纳提出碳中和国家概念。2018年联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布《Special report:Global warming of 1.5℃》指出各国自主减排贡献承诺严重不足，预计2100年全球气温上升2.9～3.4℃[1,3-4]。为限制全球气温上升，避免潜在的灾难性威胁，各国应尽早实现碳中和，推动人类社会的可持续发展。目前，德国、瑞典已立法在2045年实现碳中和，欧盟、英国、法国、西班牙、丹麦、新西兰、匈牙利等已明确立法要在2050年实现碳中和；韩国、奥尔兰、智利、斐济拟立法于2050年实现碳中和；另有14个国家将碳中和纳入政策议程[5]。已有占世界GDP总量75%和碳排放65%的国家都提出了各自碳中和的远景目标[6]。

1.2 我国积极响应和组织开展碳中和国家建设

2021年4月，习近平主席在“领导人气候峰会”视频会议中指出，中国正在制定碳达峰计划，支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达峰[7]。自21世纪以来，我国多次在国内外重要会议上发表节能减排主张，不断提高国家自主减排贡献度，中国碳中和目标演变过程如表1所示[8]。统计表明，2019年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年分别下降约48.1%，已超过了中国对国际社会承诺的2020年下降40%～45%的目标。2020年我国可再生能源总消费量占世界比重从2005年的2.3%上升至2020年的24.6%[9]。在发展与减排的双重压力下，我国实现碳中和的战略目标面临很大的挑战。

1.3 水利风景区是水利事业落实碳中和目标任务的基础单元和基层单位

碳中和国家建设需要各行各业、各个部门、各个经济社会单元沟通行动，需要坚定不移贯彻新发展理念，坚持系统观念，以经济社会发展全面绿色转型为引领，以能源绿色低碳发展为关键，加快形成节约资源和保护环境的产业结构、生产方式、生活方式、空间格局，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路[10]。双碳目标背景下，推进零碳水利风景区建设发展是服务碳中和国家建设的有益探索，是新时代生态水利建设的创新实践。

2 零碳水利风景区建设的可行性

2.1 零碳水利风景区建设具有前沿性的理论依据

实现碳中和目标具有一定的理论基础作为引领。零碳行业、零碳产业、零碳区域和零碳水利风景区建设有理可循。维基百科对碳中和(carbon neutrality)定义为国家、企业、产品、活动或个人在一定 时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过使用低碳能源取代化石燃料、植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。零碳排放，不是没有二氧化碳排放，而是使用植树等自然方式补充等量的氧气与人们排放的二氧化碳相抵达到平衡。零碳排放，是无限地减少污染物排放直至零的活动。水利风景区评价标准(表2)[11-14]对环境保护质量做了明确要求。

2.2 零碳水利风景区建设具有很坚实的实践基础

零碳水利风景区具有强有力的基础支撑条件。二氧化碳排放增加的主要来源于化石能源消费，我国2019年煤炭占所有能源消耗中的占比达58%左右[6]。水的比热容大，流动性好，具有良好的降温增湿效应，利于改善区域微气候降低能耗；水利风景区以建成水利工程、河湖水域及其岸线为依托，可以发展绿色水电，优化能源结构，减少化石能源使用，且消耗能源多为电能，煤油气等化石燃料消耗较少。水利风景区基础设施基本完善，不涉及大工程量的基础工程，能源消耗及基础工程建设产生的碳排放并非水利风景区碳排放的主要途径，水利风景区的主要碳源集中于景区内外交通、居民及游人日常碳排放、废弃物碳排放。

表1 中国碳中和目标演变过程

表2 水利风景区评价标准(环境保护评价)

水利风景区持续的低碳发展实践日益趋近零碳。陆地生态系统碳汇及水域生态系统碳汇是水利风景区碳汇的主要方式，以水利风景区为例，截至2020年12月，全国共有878家国家水利风景区，总面积约19.9万km2，其中水域面积约3.9万km2，近485家国家水利风景区林草覆盖率超过90%，使用公式C=∑SiTi(其中Si为第i中土地利用类型的面积，Ti为第i种土地利用类型的碳汇系数)，以13.696 t/(hm2·a)为林地碳汇系数，以0.56 t/(hm2·a)为河湖碳汇系数[15-16]，估算水利风景区碳汇总量为21 419.8万t。

2.3 零碳水利风景区建设具有较先进的技术支撑

经过实践探索，碳减排技术方面已形成包括零碳储能、先进能源互联网、零碳非电能源、零碳工业流程再造、碳节能、碳捕集、清洁能源替代、零碳原料(燃料)替代等技术。碳吸收技术方面已有包括技术固碳、生态固碳、低碳能源技术、增加碳汇等技术。碳循环技术方面的CCUS技术、搭建人工碳循环、取代碳捕捉与存储(CCS) 等碳循环技术。这些技术为零碳水利风景区建设提供了有力技术创新源泉和基础。

3 零碳水利风景区建设框架构建

3.1 精准对标碳中和目标总体原则

a.坚持系统设计思路。建设“零碳水利风景区”应坚持系统设计的原则，坚持全国水利风景区行业一盘棋，系统研究水利风景区行业碳中和实施路径，在详细调查不同地区、不同类型水利风景区自然资源本底的基础上，统筹考虑水利风景区碳源及碳汇，处理好发展与节能减排、短期和中长期的关系，协调好与周边区域的关系。

b.坚持因地制宜原则。水利风景区类型多样，广泛分布于全国城镇及乡村，建设“零碳水利风景区”应承认地区差异性和发展不平衡性，郊野区域的水利风景区，应依靠其自然禀赋，增强固碳作用，开发利用绿色能源，减少化石能源使用；城镇区域的水利风景区应充分发挥经济区位优势，引进碳汇技术，减少碳排放，各景区应结合自身特点，发挥自身优势，因地制宜实现水利风景区总体碳中和目标。

c.坚持可持续发展理念。绿色可持续发展是景区发展始终秉持的初心，水利风景区应始终坚持创新、协调、绿色、发展、共享的新发展理念，节能减排不是一朝一夕，建设“零碳水利风景区”是迫切而持久的系统工程，应遵循事物发展的客观规律，科学谋划，精准施策，持续性开展节能减排。

3.2 搭建零碳水利风景区的主体框架

a.实现达标碳排放。“碳排放峰值”，是我国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去。碳中和目标就是指到2060年，针对排放的二氧化碳，要采取植树、节能减排等各种方式全部抵消掉。零碳水利风景区建设首先就是要减少碳排放，实现碳排放达标。碳排放主要方法包括能源消耗、基础工程建设、景区内外交通、居民及游人日常碳排放、废弃物碳排放等。

b.有效增加碳吸收。碳吸收是通过技术手段将游离的二氧化碳等温室气体固化，并储存起来。碳吸收就是要设法减少大气中的碳存量，要通过技术手段将游离的二氧化碳等温室气体固化，并储存起来。碳吸收主要方法包括陆地生态系统碳汇(耕地碳汇、林地碳汇、草地碳汇)、水域生态系统碳汇(河湖碳汇等)、CCUS等。

c.保障畅通碳循环。碳循环是碳元素在自然界的循环状态，生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为葡萄糖，并放出氧气(O2)。碳循环主要方法包括涉及气候变化对水生生物群落和物种的空间分布影响、组成结构的变化、水生生物的生理生态响应和生物生产力的变化、水生态系统的碳汇作用和碳平衡等。零碳水利风景区建设指标体系与技术方法见表3[15-16]。

表3 零碳水利风景区建设指标体系与技术方法

4 零碳水利风景区发展路径探讨

4.1 政府主导编制专项规划

加强顶层碳中和战略规划设计，制定科学有效的碳中和总体实施路径，统筹落实技术、投资、规划等方面政策措施，制定碳中和相关法律法规，设立统一有效的协调机制。明确各部门职责，协调跨部门、跨区域管理；完善生态补偿机制，对发挥固碳效能的行业及地区予以财政支持。发挥媒体的强大动员优势，加大“碳中和”相关知识的宣传普及，进行积极的舆论引导。

4.2 景区主体组织落地实施

a.制定行业碳中和行动方案。《国家适应气候变化战略2035》等方案正在编制，水利风景区应结合国家零碳路线图，编制科学有效可行的行业碳中和行动方案，系统谋划，统筹协调，整体布局，指导景区尽早完成碳中和战略目标。

b.积极融入碳排放权交易市场。我国早在2011年就开始了碳排放权交易试点，截至2020年底累计配额成交量约为4.3亿t二氧化碳当量，累计成交额近100亿元人民币[17]，成效显著，水利风景区完成碳中和战略目标离不开资金支持，积极融入碳排放交易市场，融入绿色金融，反哺水利风景区低碳、绿色发展，形成资金投入良性循环。

c.节能减污降碳，提升绿色能源占比。水利风景区应将节能、减污、降碳结合起来，提高能源使用效率，适时引用降碳技术，结合景区实际，大力发展绿色能源，因地制宜的使用水能、风能、热能、太阳能等可再生能源，减少化石能源消耗。

d.构建景区内外低碳交通网络。水利风景区交通碳排放是景区的主要碳源之一，构建低碳交通网络，倡议低碳出行方式至关重要。景区应增加低碳交通工具使用，出台激励措施，鼓励游人乘坐公共交通。

e.宣传推广碳中和理念。景区应大力宣传碳中和相关知识，在景区内建立完整碳排放主题标识标牌，全方位、多层次展示碳中和理念。结合中国水日、世界水周等节日，利用水文化科普设施，将碳中和理念融入水文化、水科普教育当中去，合理引导景区居民及游人改变生活方式，从激励性到自愿性的参与碳中和行动中。

f.维持提高景区碳汇能力。加强对水利风景区内现有河湖水域及其岸线、林木草地的保护，因地制宜调整景区土地利用结构，增加水域、森林、草地等面积，改良土壤，丰富植被层次，提高生物多样性，提升水域、陆地生态系统碳汇量。关注CCUS技术发展情况，适时引入新的负排放技术，形成多样的固碳途径。

4.3 受众互动响应零碳行动

实现碳中和，景区应鼓励引导游客融入景区碳中和行动中，不断提高节能减排意识，积极转变出行方式。一方面引导游客树立零碳游憩意识，景区通过减免门票或发放奖品等奖励措施，鼓励游客游前乘坐绿色交通，游中参与景区减碳活动，游后积极消除碳足迹，力争全周期零碳游；另一方面教育引导游客在日常生活中养成节水、节能、节约粮食等习惯，积极参与绿色出行、植树造林等节能减排活动，实现日常零碳生活。零碳水利风景区实现路径见图1。

图1 零碳水利风景区实现路径

我国碳达峰、碳中和目标是基于我国实际情况提出的。就水利风景区而言，“零碳水利风景区”建设是水利风景区在碳中和背景下的长期任务，更重要的是发挥水利风景区资源优势，率先实现碳中和、负碳排。立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局，转变传统发展观念、思维和模式，率先推进水利风景区实现碳中和、甚至是负碳排，促进地区结构平衡与高质量发展。这是推动新时代水利风景区高质量发展的创新探索，也是促进不同地区结合自身特点统筹推进实现碳中和的重要组成。

我国节能减排已经取得了巨大成就，相关制度体制机制正在建立，碳排放交易市场参与度、覆盖度仍需进一步扩大。由于国内尚未形成统一适用的碳测算体系，水利风景区生态补偿资金投入机制探索实践仍有不足。零碳水利风景区发展在水生态休闲游览、水文化科普教育、激发全民节水节能等具有特殊优势，有利于传播碳中和理念，推动广泛的节能减排低碳行为，为其他重点行业或周边区域实现碳中和提供碳排放配额，助力实现我国碳中和目标。