气候变化背景下基于自然解决方案的雄安新区雨洪管理模式

2023-05-21 03:45邢开成贾桂梅刘咪咪等
中国人口·资源与环境 2023年4期
关键词:雄安新区气候变化

邢开成 贾桂梅 刘咪咪等

关键词 气候变化;雄安新区;雨洪管理;自然解决方案

中图分类号 X43 文献标志码 A 文章编号 1002-2104(2023)04-0013-10 DOI:10. 12062/cpre. 20230204

在气候变化背景下极端气候事件频发,尤其是城市经济社会快速发展放大了汛期强降水的影响,比如2012年以来北京“7·21”暴雨、河北“7·19”、河南“7·20”暴雨造成的经济损失和人员伤亡触目惊心,城市雨洪管理模式遭遇新挑战。新加坡碧山宏茂桥公园、哥伦比亚绿色走廊、墨西哥大运河公园等国外城市设计和建设项目,为城市生态空间重构和功能修复等生态系统可持续管理,以减污提质应对环境挑战创造了样板,成为广受关注的热点。中国一些城市也积极应用基于自然的解决方案的理念开展有益的探索和实践。比如在重庆城市更新和盐城生态岛试验区建设过程中,应用基于自然的解决方案的理念,尊重自然,保护自然,构筑点线面多维生态景观格局,充分发挥生态基础设施的多功能性,推动了城市高质量可持续发展,起到了较好的示范作用。

雄安新区规划建设是“千年大计、国家大事”,高标准规划建设的雄安新区极端气候事件应对和雨洪管理受到越来越广泛的关注与重视。雄安新区地处大清河流域中游,历史上水旱灾害频繁,旱涝急转的情況时常发生,水资源供需紧张的矛盾突出。雄安新区三县(雄县、容城、安新)近三十年气象观测数据统计结果显示,年降水量平均430 mm,新区全年有效降水的70% 以上出现在6—9月,尤其是“七下八上”(七月下旬和8月上旬)是决定全年旱涝的关键时期。绝大部分年份需要从周边水库调水和引蓄南水北调的生态用水来维持水平衡,社会经济快速发展导致的水资源供需紧张的形势十分严峻,面临着抗旱防汛双重压力,防汛抗旱两手抓是雄安新区乃至河北全域汛期涉农部门最基本的工作原则。

雄安新区境内白洋淀处在大清河中游突出的防洪节点以及独特的生态类型和防洪抗旱调蓄洪水的作用,使得雄安气候类型、地形地貌和独特的水系条件对于雨洪管理提出了更高的标准和要求。规划建设和安全运行的气候风险管理,尤其是雨洪资源的利用和洪涝灾害的防御与应对,对于“国际视野,国家标准”的宜居宜业新城成为需要重点关注的安全问题。

结合雄安新区的区位和气象灾害特征以及规划建设目标与方向,根据雄安新区雨洪管理和应对极端降水面临的形势,实践基于自然的解决方案(NbS)的理念,提出雨洪管理模式,对于强化雄安新区气候风险管理,最大程度发挥流域统筹和城淀一体的环境优势,趋利避害,降低极端降水影响,保障城市稳定运行和人民生命财产安全具有重要的现实意义。

1 基于自然解决方案的理念及其在雨洪管理中的应用

1. 1 基于自然解决方案的概念与发展历程

1997年,学者Benyus基于仿生学理论提出基于自然的解决方案(Nature?based Solutions,NbS)的概念。基于自然的解决方案的核心思想是,气候变化背景下,基于尊重自然规律、顺应自然法则的理念,应对人类社会所面临的气候风险与挑战,构建科学规范的管理体系和高效绿色的社会经济体系,以实现可持续的高质量发展目标。基于自然的解决方案要求系统地理解人与自然和谐共生的关系,提倡构建节能高效和低排放的生活经济结构,增强社会经济和生态系统韧性,依靠自然的力量应对自然灾害、水资源和气候风险,通过对生态系统的保护、恢复和生态资源管理,为应对气候变化提供创新解决方案[1]。

2008年,世界银行首次正式提出基于自然的解决方案。2009年世界自然保护联盟(IUCN)联合国气候变化框架公约第15届缔约方大会报告对基于自然的解决方案给出的定义是,“通过保护、可持续管理和修复自然或改良的生态系统,从而有效和适应性地应对社会挑战,并为人类福祉和生物多样性带来益处的行动”[2];欧盟委员会将基于自然的解决方案定义为“受自然启发、由自然支持并利用自然的动态的解决方案,能高效利用资源,以尊重自然的适应性方式应对社会挑战,提升经济、社会和环境收益”[3]。基于自然的解决方案的两个定义都与中国传统的天人合一、道法自然的哲学理念,新时期习近平生态文明思想、山水林田湖草生命共同体观念高度契合,在中国有着推广和应用的天然土壤。基于自然的解决方案的两个定义基本上都包含三类行动:一是生态系统保护,保护生态功能优越和生态质量良好的生态系统;二是生态系统修复,应用于已退化的生态系统的恢复或重塑;三是生态系统管理,综合管理以改善生态系统供人类可持续利用。也包括尊重自然规律的原则在农业实践、粮食安全和水资源管理方面的应用,目的都是可以应对一个或多个挑战,满足一个或多个社会需求,同时带来多种经济、社会和环境的协同效益。前者相对较多地侧重通过人类的积极参与提升环境质量和承载力以及适应能力;后者相对更多地侧重自然系统资源的科学评估与高效开发利用,以应对多种自然和社会挑战,同时能提高经济、社会和生态综合收益。

2015年11月,在法国巴黎召开的第21届联合国气候变化大会上,基于自然的解决方案有了进一步突破,最后与会各国达成了富有成果的《巴黎协定》,其环境和社会经济的协同效益,为《巴黎协定》目标的实现,尤其是贡献减排量方面得到国际社会的高度关注[4]。

2016年,世界自然保护联盟(IUCN)发布题为《利用基于自然的解决方案应对全球社会挑战》的报告,提出了以生物多样性和人类福祉为核心的基于自然的解决方案框架,系统阐述了基于自然的解决方案的概念与内涵,以及适应和减缓气候变化、防御自然灾害、应对水资源危机等各类自然和社会挑战中的重要作用。

2019年,在纽约召开的联合国气候行动峰会上,基于自然的解决方案作为9个相互关联的气候行动领域之一,由中国和新西兰共同牵头构建联盟,形成政策主张和案例汇编,受到国内外各界越来越多的重视,有力推动了基于自然的解决方案的实践。

2020年2月,世界自然保护联盟(IUCN)第98次会议通过了基于自然的解决方案的全球标准,进一步明确基于自然的解决方案的系统性、综合性、动态性以及权衡协同性的内涵,对于应对气候变化背景下极端气候事件给人类社会带来的挑战以及自然资源保护、合理利用及生态修复工作的启示,提供了组织保障,奠定了制度基础[5]。

1. 2 基于自然的解决方案的原则与实施途径

对于气候变化与影响及其应对政策和措施,基于自然的解决方案宗旨是通过对自然生态系统的保护、恢复和高效利用,以适应和减缓气候变化影响,同时利用自然生态系统生态功能与服务价值,提高人类社会应对气候变化风险和挑战的能力,并促进生态质量的改善和提升。《联合国气候变化框架公约》第23—25次缔约方会议和联合国秘书长气候峰会以及《欧洲绿色交易》迅速采用基于自然的解决方案,并受到应对气候变化各领域广泛关注。

基于自然的解决方案本着保护有效、节约有力、利用有度的原则,注重依靠科学发展和技术进步,探索自然规律,利用自然资源和环境条件,通过提高管理的科学性和规范化,应对社会-经济-环境三者耦合产生的对可持续发展的挑战[6]。基于自然的解决方案的关键是人力与自然力的有效结合,强调尊重自然规律并运用价值规律,体现为通过自然与技术的结合,以环境友好型的方式,统筹发挥生态系统的功能,通过提高生态系统服務功能和服务价值,保持其生态产品及功能多样性,解决生态系统利用与培育的矛盾,应对全球变暖为重要特征的气候变化以及所导致的粮食安全、生态安全、气象灾害和气候风险加剧等一系列自然与社会挑战的路径,以实现适应和减缓气候变化、改善生态质量、提升风险管理能力和可持续高质量发展等目标[7]。

2020年2月,世界自然保护联盟(IUCN)理事会第98次会议通过了基于自然的解决方案全球标准,其核心部分包括基本准则和相应指标。基于自然的解决方案全球标准包括8项基本准则和28项指标,准则1明确了基于自然的解决方案针对的问题,准则2界定了基于自然的解决方案的尺度,准则3确定了关键目标,准则4明确了基于社会实际考虑的经济可行性,准则5说明了制度的合理性,准则6确定了上述系列利益的权衡,准则7约定了进行基于自然的解决方案的适应性管理,准则8阐明了促进基于自然的解决方案的主流化并推动可持续发展等目标的实现的必要性。8个准则环环相扣,相辅相成,充分体现了基于自然的解决方案的系统性、综合性、动态性和各方权衡的特征,有利于解决人类面临的全球自然灾害和社会挑战,实现可持续的高质量发展[8]。

基于自然的解决方案提倡的“基于自然”的理念及一系列生态友好的方法、工具和措施,与党的十八届五中全会明确提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念和“绿水青山就是金山银山”的生态文明建设的思想高度一致。特别是气候变化背景下,在中国特色社会主义新发展阶段,贯彻新发展理念,服务新发展格局,对于2030年前碳达峰、2060年前碳中和承诺,尤其与雄安新区“千年大计、国家大事”,践行“世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位”的高质量发展思路完全契合。

1. 3 基于自然的解决方案的雨洪管理中的NbS实践

总结基于自然的解决方案的理念在保护生物多样性、减缓和适应气候变化、推进可持续发展相关领域实践的国际案例,基于自然的解决方案具有五方面特点:①注重社会经济可持续发展和生态保护双赢;②涉及经济、生态和环境等多领域;③注重多维时空尺度系统性有机融合;④注重创新和跨学科协同与前瞻性治理;⑤因地制宜与传统管理手段结合且便于推广。

应对气候变化的基于自然的解决方案实施途径很多、涵盖范围很广,根据生态系统类型、现状和功能需求,基于自然的解决方案的主旨大致可分为三类,一是保护生态功能优越和生态质量良好的生态系统;二是恢复或重塑退化的生态系统;三是综合管理改善生态系统质量供人类可持续利用。

在城市形态诸多可量化的因素中,城市土地利用类型和不透水下垫面对城市水文变化的影响尤为显著。城市建设发展和经济活动能力的提高,造成城市土地利用强度的增加,加剧了自然水循环系统失衡,放大了强降水导致的城市内涝、雨洪资源流失、水生态安全的影响,洪涝和缺水共存的流域性问题更加凸显。城市水系是人与自然交互关系最为集中的体现,气候变化背景下城市化快速发展对自然水循环造成难以置信的影响,同时引发内涝、洪灾、污染等一系列城市水问题,城市治水更多地体现为河流的综合治理。基于自然的解决方案理念下雨洪管理模式在城市规划建设过程中的重要性日益显现,与传统的防灾减灾救灾理念最大的不同集中表现在,需要针对城市快速发展所导致的城市区域扩大、人口密度增加和社会经济活动加剧形成的城市形态改变,尤其是下垫面改变使得极端降水带来的城市内涝、交通拥堵对城市人类活动造成的财产损失甚至人员伤亡等问题,应用基于自然的解决方案理念进行系统修复与治理,可以最大程度存蓄雨洪资源,改善人居气候环境,降低极端气候事件的影响,达到趋利避害的目的。

2018年联合国教科文组织世界水发展报告《基于自然的水资源解决方案》称,基于自然的解决方案从与自然对抗转换至顺应自然的能力,其超越寻常方式的实践以及获得的关注显著增加的趋势表明,基于自然的解决方案可以通过改进的自然生态系统或人工生态系统,促进对水资源管理的优化,在支持绿色增长或绿色经济发展,实现可持续粮食安全和水生态安全、改善人居环境以及应对气候变化风险等方面表现出巨大潜力,有效提高了水资源管理中的社会、经济和环境协同效益,并有力支持了基于自然的解决方案投资决策[9]。

基于自然的解决方案的绿色(水)基础设施可有效提高常规灰色(建造/实物)水基础设施的性能,增强水资源规划和管理中的恢复力。绿色植物墙、屋顶花园和覆植渗滤池等城市绿色基础设施可提供蓄水空间,包括通过渗透和坡面漫流管理最大程度减少雨水径流,发挥显著的风险削减功能,改善人居环境,降低内涝隐患和污水治理费用。其关键特征在于可提高整体系统恢复力,同时应对多个生态系统的水量、渗透和输水、地下水补给、水质和安全风险问题,解决城市水资源可利用量,也能增强农业景观中的生态系统服务,提高整体水安全,是可持续发展的关键途径[10]。

2 雄安新区雨洪管理的形势与气候风险预估

雄安新区设立之前,雄县、容城、安新三个县经济欠发达,基础设施薄弱,城镇化率不高,雄安新区高标准规划建设承载着绿色高质量发展的厚望与寄托,为基于自然的解决方案理念下雨洪管理模式的示范性应用提供了丰厚土壤和政策环境。在全球变暖极端天气气候事件多发频发的背景下,雄安新区作为新发展理念的创新发展示范区,务必贯彻落实好习近平提出的“以防为主、防抗救相结合”的原则,坚持常态减灾和非常态救灾相统一、注重灾后救助向注重灾前预防转变的理念,从应对单一灾种向综合减灾转变、减少灾害损失向减轻灾害风险转变的工作思路,全面提高全社会抵御自然灾害的综合防范能力等重要指示,高度关注极端气候事件影响评估与预评估,强化气候风险管理,确保新区建设、运行安全和社会经济高质量发展[11]。

2. 1 雄安新区的基本防洪形势

根据雄安新区所辖雄县、容城、安新三个国家地面气象观测站最近10年的数据统计,雄安新区年平均降水量430 mm,6—9 月的降水量占全年降水总量的78%,强降水过程主要出现在7月下旬到8月下旬。雄安新区年暴雨日数最多年达4. 3天(1994年),连续降水日数最长年达12天(1977年),最大日降水量为263. 4 mm(1991年7月28日,雄县),最长连续降水过程量为306. 7 mm(1963年,安新)。小时最大雨强有增大趋势,平均每10年增加1. 5 mm,不同重现期极端强降水强度增幅在16%~28%[12]。

雄安新区地处大清河中游防洪抗洪的重要节点,距离上游山区主要河道径流汇集区只有100多千米,“源短流急”是大清河流域山洪的显著特点,区域内地势低平,西北高、东南低,但坡度很小,地理环境条件所造成的防洪压力更加突出[13]。20世纪60年代之后上游建设的大中型水库,使得平水年和枯水年上游河道河水只在上游发生较强降水后短暂出现。大部分时段干涸的河道,人类活动导致河道淤积,上游出现极端降水时行洪不畅。雄安新区城市建设形成的不透水下垫面占比增加以后,势必提高城市内涝风险。上述各方面的条件导致雄安新区一方面面临水资源短缺、供需矛盾突出的现实,而上游强降水发生后又造成很高的洪涝风险。抗旱防汛形势严峻的形势下,宝贵的雨洪资源不仅得不到有效存蓄利用,还会导致内涝或给下游带来防洪压力,所以雄安新区雨洪管理面临着多重压力和挑战。

2. 2 雄安新区历史上洪涝灾害频发

雄安新区上游河网密集,9条河流在白洋淀交汇。年平均降水量只有430 mm,但年际变化幅度大,且降水主要集中在盛汛期的7月份和8月份,一次强降水过程往往决定一年的旱涝走势,干旱与洪涝常常交替出现,“十年九旱”又洪涝频繁,具有发生频率高、破坏性大、经济损失严重且社会影响广泛等特点[14]。

史料记载,在20世纪60年代之前的300年间,雄县、容城、安新三县共发生洪涝灾害139 次,平均2~3 年一次。其中造成严重损失的特大洪涝灾害4次,分别出现在1738、1801、1892 和1954 年,平均每76 年发生一次。1796—1827年、1886—1898年和1948—1965年3个时期年代际尺度上洪涝灾害发生频繁且灾情严重。容城地势相对较高,安新和雄县滨临河湖、地势低洼地段容易被淹没的村镇占全区面积的20%~30%,特大洪涝年份雄安新区80% 以上面积被淹。1949年后雄安新区重要暴雨过程灾情见表1。

2. 3 歷史径流特征分析与内涝风险

雄安新区上游汇入白洋淀的河流历年径流量变化情况分析结果是,丰水和枯水年水情变率剧烈,周期变短,年代际内扰动增加,虽然上游水库的拦蓄作用使得洪峰变小,但历时变短,所以致灾性更强[15]。

根据山洪普查数据统计,白洋淀上游河道洪水发生频率最高的是磁河、唐河、大沙河、拒马河,白洋淀上游的山洪发生频率最高的主要在涞源县山区,主要山洪年份是1963、1977、1988、1989、1991和2012年[16]。

依据基于影响的气象灾害风险预警业务标准,将内涝淹没深度按照影响程度分为四个等级标准(图2)。

(1)低风险。四个重现期下,内涝有极低影响(淹没水深低于5 cm)或发生概率较低(50年和100年一遇),且影响低(淹没水深5~20 cm)。

(2)中风险。发生概率高(20年和10年一遇),但影响低(淹没水深5~20 cm);发生概率较低(50年和100年一遇),但影响高(淹没水深20~60 cm);或发生概率极低(100年一遇),但影响极高(>60 cm)。

(3)高风险。发生概率高(20年和10年一遇),且影响高(淹没水深20~60 cm);或发生概率较高(20年和50年一遇),且影响极高(淹没水深>60 cm)。

(4)极高风险。发生概率极高(10年一遇),且影响极高(淹没水深>60 cm)。

安新、容城和雄县城区多处于内涝风险低的区域,部分建成区内涝风险可达中等风险。内涝风险高的区域多位于新区北部和东南部。对比雄安新区规划图,起步区所处区域局部内涝风险较低,但大部位于内涝风险中高等级区域,且有部分区域处于内涝风险极高的区域。雄安新区地处多条河流流域下游,如果综合上游洪水的叠加和放大效应,城市内涝灾害风险会更加严重(图3)。

2. 4 未来降水预估

2. 4. 1 预估方法

基于国家气候中心RegCM4区域气候模式进行的中等温室气体排放情景(RCP4. 5)下,25 km水平分辨率的1980—2099年数值模拟结果,通过统计降尺度和集合平均得到京津冀区域6. 25 km水平分辨率的预估数据,以1986—2005年为基准期,进行了雄安新区未来气候变化预估分析。

2. 4. 2 降水未来变化预估

到2035年前后,新区年降水量将增加7. 4%,其中夏季增加5. 5%,而冬季减少10. 2%。雄安新区21世纪近期(2026—2045 年)夏季和年平均降水相对于1986—2005年以增加为主,冬季主要是减少。具体来看,夏季平均降水增加5%~10%,冬季降水减少10% 以上,因夏季降水对年降水总量贡献较大,所以年平均降水与夏季降水变化一致,年平均降水的年代际变化特征明显。

2. 4. 3 极端降水事件预估

基于动力和统计联合降尺度得到的6. 25 km分辨率的气候变化预估数据,计算极端降水事件指数结果,到21世纪近期(2026—2045年),雄安新区极端降水事件增加幅度值在10%~25%之间;到21世纪末(2006—2098年)的长期变化趋势显示,新区极端降水事件有明显的年代际变化特征,线性趋势不显著。

2. 4. 4 极端降水风险预估

与气候平均态的分析类似,将21 世纪近期(2026—2045年)的多年平均值与1986—2005年的多年平均值相减,作为中等温室气体排放情景下21世纪近期的气候要素变化。采用吴绍洪等[17]使用的研究方法,以致灾危险度指标和承灾体易损度指标估算未来灾害风险度。

灾害风险= 致灾危险度×承灾体易损度(1)

式(1)中,致灾危险度以极端气候事件指数表示,承灾体易损度则使用人口密度和经济量计算。针对不同的灾害风险,根据专家打分法,分别建立承灾体易损度评估模型。

(1)暴雨承灾体易损度。参考吴绍洪等[17]的研究,暴雨承灾体易损度的评估模型为:

VF = 0.5 × DPOP+ 0.5 × DGDP(2)

式(2)中,两要素表现为类似的空间分布,因此基准期内易损度高值区主要分布在人口稠密、经济较为发达的地区。根据2019年国务院批复的《河北雄安新区总体规划(2018—2035年)》,雄安新区主体将在2035年建设完毕。从人口规模上看,通过雄安新区用地规模测算的远期人口在300万人~500万人,属于“Ⅰ型大城市”。在中等排放情景下,随着雄安新区的大规模建设,经济快速发展、人口迅速增长,2035年前后(2026—2045年),雄安新区人口密度不超过1万人/km2,但起步区及几个外围组团人口相对比较集中,承灾体易损度会明显增加。

(2)暴雨致灾危险度。专家打分法是目前应用较多的权重确定方法。暴雨致灾危险度采用专家打分法进行计算,考虑到地形和下垫面对致灾危险度的影响,根据暴雨发生历史情况,综合考虑Rx5day(最大五日降水量)和R20(极端降水)作为致灾因子指标,地形高度、地形标准差和到河湖距离作为孕灾环境指标[18]。将各项指标的权重打分表分别提交给暴雨灾害、自然灾害防御、人口资源与环境的相关10位专家进行打分,每位专家对上述五项指标的总分为100分,根据各自的专业经验对各项指标分别打分,收齐各项指标10位专家的打分值进行平均,将平均值除以100分即得到对应的权重值,如下式(3),对这些指标分别进行归一化并加权求和:

HF= 0.35 × Rx5day + 0.25 × R20 + 0.06 × E +0.12 × S + 0.22 × B (3)

式(3)中,HF是暴雨致灾危险性指数,E、S 和B 是归一化后的地形高度、地形标准差和到河湖距离指标。通过标准化将危险度取值范围限定于0~1。

按照危险度值0~0. 3、>0. 3~0. 4、>0. 4~0. 5、>0. 5~0. 6、>0. 6~1. 0將暴雨致灾危险度HF划分为5个等级(表2)。按照雄安的发展规划,人口和经济体量都将较现状有明显增加,从孕灾环境分布来看,雄安新区的暴雨危险度有一定程度增加。到2035年,受未来极端强降水增加的影响,Ⅳ和Ⅴ级危险度的面积比例都在增加,总比例从34. 62% 增加到44. 08%,起步区及几个外围组团的暴雨灾害风险等级将升高到Ⅴ级。未来致灾危险度的空间分布变化不大,相比基准期主要是高危险度的范围向周边扩张,主要河流和水库、湖泊的周边地区,孕灾环境的危险等级较高。

按照雄安的发展计划,到2035年左右,人口和经济体量都将较现状有明显增加[19],起步区及几个外围组团的暴雨灾害风险等级将升高到最高级。从孕灾环境分布来看,由于新区地势以及新区内白洋淀和密集的河道水系,雄安新区的暴雨承灾体易损度和暴雨致灾危险度异质化特征表现为,(相对于基准期)Ⅲ级区域减少、Ⅳ级区域增大,危险度的平均值高于京津冀其他平原地区。

(3)暴雨灾害风险。以标准化的致灾危险度指标和承灾体易损度指标相乘,来计算灾害风险度。按风险度值0~0. 02、>0. 02~0. 05、>0. 05~0. 10、>0. 10~0. 20、>0. 20~1. 00将暴雨灾害风险分为5级。表3给出不同时期各风险等级及雄安的面积百分比。

受承灾体易损度的较大影响,基准期雄安新区多数地区为Ⅰ级风险,县城为Ⅱ风险。到2035年,雄安起步区及几个外围组团的风险等级也将在2035年附近升高到Ⅴ级。

3 雄安新区应对极端降水基于自然的解决方案

“十三五”期间,中国海绵城市建设创新性地推动着绿色建筑建设和低碳城市发展,在海绵城市的规划建设和旧城改造以及郊野公园建设中,引入基于自然解决方案的理念,通过减少不透水路面占比、增加波状或下沉式绿地等工程设计方式,提高城区吸收并存储净化雨洪资源的能力,有效地减少城区进入市政排水系统的径流量,不仅部分解决了城市内涝问题,还能降低绿化用水量和废水净化费用,改善城区微气候环境,实现社会经济和生态综合效应的提升。在北京、上海等发达地区为贯彻落实海绵城市的理念,试点开展基于自然解决方案的实践探索,从“渗滞蓄净用排”的技术着手,促进雨水径流自然下渗,以缓慢下渗代替快速排放,缓解市政排水管网压力,减轻城市内涝现象,取得了较好的综合效益和经验[20]。但中国基于自然解决方案的实践还未成为应对气候变化的主流措施,还缺乏统一规范的技术体系和管理机制,公众的环保理念和社会参与度尚显不足,很多基层地方政府财力和治理能力建设较为薄弱。

为贯彻落实国务院办公厅关于加强城市内涝治理的相关指示精神,2021年12月,河北省人民政府办公厅印发的《关于河北省城市内涝治理实施方案的通知》要求,到2025年,河北各设区市全面落实内涝治理系统化实施方案,50%以上城区达到海绵城市建设相关技术标准,统筹推进雨洪资源利用与城市内涝治理工作,城市排水防涝工程体系应对极端降水工作取得显著成效,保障重要市政基础设施安全稳定运行的同时,有效存蓄雨洪资源,改善城区居住环境,提高居民幸福指数和获得感[21]。

在气候变化背景下,未来极端降水、干旱等气候事件的发生频次有增加的趋势,气候风险管理依然面临严峻挑战。结合雄安新区的区位条件和自然地理与气候环境,生态安全和水生态安全等问题,雄安新区的规划建设中需要深刻全面地理解和遵循人与自然和谐共生的关系,工程措施与非工程措施有机结合,发挥灵活性、兼容性和适应性优势,达成降低多重风险的协同效益,系统综合地协调管理环境、经济和社会的高质量发展的问题,城市生态空间重点关注白洋淀保护与千年秀林和城市绿地的建设。根据雄安新区“一主、五辅、多节点”城乡空间格局,以及体现“蓝绿交织、清新明亮、水城共融的生态城市”理念与建设目标[22],基于自然解决方案的雄安新区雨洪管理模式应当以综合管理改善生态系统质量供人类可持续利用为主旨,既要抵御和减轻极端气候事件风险,又要为居民提供高质量的生活的环境,承担着解决人类社会所面临的风险与挑战与提供人类福祉的双重任务[23]。基于雄安新区未来社会经济发展和生态空间关注重点以及降水趋势预估和风险分析与评估结果,依据宏观到微观的视角、由表及里的逻辑,从系统性规划、结构性设计和工程性措施三个维度,基于自然解决方案的雄安新区雨洪管理模式应该重点关注以下几点:

3. 1 坚持全流域生态保护修复总体规划,提高系统性气候治理能力科学制定并严格遵循基于自然的解决方案的生态保护修复总体规划和大清河流域系统性治理。以大清河流域尤其是上游山区主要汇水区面临的生态环境问题为导向,以千年秀林的空间布局与优化和绿色生态农业为指引,以白洋淀为核心和重要节点,开展全流域生态保护修复总体规划和山水林田湖系统治理[24]。严格按照系统性的设计要求,因地制宜,因水制宜,抓好水资源这一华北生态最关键的环境要素,在河长制、湖长制的落实过程中,坚持山水林田湖草整体思维和生态红线划定与保护的基本原则,坚持山区绿化的生态建设与当地农民致富和乡村振兴有机结合,实施全流域整治、森林生态系统修复、坡地农田水土保持及病险水库生态治理,确保各基本地理单元生态质量不下降,全流域生态功能不降低,规模不减少,确保水库安全的前提下,多蓄水、蓄好水,稳定提高上下游综合生态服务价值,为生态补偿机制的建立与完善和绿水青山就是金山银山的资本化实现提供基础保障。

强化生态气候风险评估结果应用,加强空间规划和管控。结合全流域自然山水景觀风貌专项规划编制,编制并严格落实流域河道治理和防洪设施建设管控办法,确定禁建区和严管区,基于大清河流域主汛期强降水集中的气候特点和源短流急的山洪防御形势以及水资源管理、生态安全现实,根据区域性极端降水和山洪发生演进规律,统筹大清河上下游全流域重点地区防洪安全和水资源管理。强化大清河流域上游河道坑塘整治与生态修复,以水污染源头治理和水质提升为目标,科学识别和评估优先治理范围、领域和生态治水措施,促进全流域水生态的治理水平全面提升。以自然恢复为主,并通过实施宜林地造林和封山育林、森林抚育等工程措施,改善植被状况,提升生态系统质量和水源涵养能力[25]。构建河湖生态走廊,积极营造季节性河流与人工湿地、污水净化设施等半自然化的人工形态,利用河流形态的多样性恢复改善生物群落多样性,总体提高全流域生态质量,为系统性气候治理提供支撑。

3. 2 倡导城市级多尺度竖向系统设计,提高城市韧性和生态承载能力

结合雄安新区规划建设和气候风险管理现实,综合考虑地理环境、气候特征、土地利用、道路交通、防洪排水、景观风貌和经济水平等实施条件,加强城市多尺度竖向系统设计,坚持底线思维,强调系统性和整体性,提高现有自然水体和重要生态资源的气候韧性和生态承载力,贯彻落实低碳、绿色的工程理念,将基础设施可持续运行与排水防涝、景观塑造等城市建设环节融入城市规划中。

强化雄安新区竖向规划系统设计,重点考虑蓝绿空间的合理布局,充分利用新区西北高、东南低的自然地貌和雨洪下泄坡度,以及城市基础设施系统的高效衔接及防洪排涝安全的有效保障等因素,随形就势,完善新区外围堤防沿线河道水系的整体竖向形态,科学设置生态沟,加大雨水管网南北向径流收储,提高雨水在管道内的流速。加强雨水排放及自然生态保育和雨洪资源消纳的廊道建设,合理确定公园绿地休闲活动空间的场地建设高程,不断优化蓝绿交织的宜居环境,实现对防洪排涝、土地利用、道路交通、景观风貌和市政管线等系统合理布局的有力支撑。

强化基于自然解决方案的气候适应性城市和景观策略。践行城市级多尺度生态治水理念与方法,尊重生态系统的自然过程,构建城、田、河、水、滩、林等多样性生态景观和开放式生态防洪与水资源管理的海绵系统[26],全面恢复白洋淀作为蓄滞洪区和生产性湿地的功能,缓解上下游面临的季节性旱涝矛盾,提高新区洪涝自适应性,形成水生态修复、环境保护与绿色能源生产相结合的生态产业化格局。城市组团高地与低洼水塘湿地交替分布,通过淀-库-滞洪区分散式的防洪排涝系统联防调控,有效应对极端降水对城区的威胁的同时,提高雨洪的资源化利用能力,改善水生态环境,消除城水隔离的对抗姿态,增加居民的亲水界面,提升蓝绿交织的城淀融合景观质量。

3. 3 坚持趋利避害的总基调,强化生态型基础设施建设

雄安新区大清河流域造林项目和“千年秀林”工程要集中体现打造高品质的生态空间。作为重要的基础设施,“千年秀林”片、廊、环相连的森林生态系统布局与优化,其生态屏障、水源涵养和优化水循环以及地下水储存和调蓄、更新功能,防御区域性洪水等生态价值不可估量。同时“千年秀林”又是风格独特的文化载体,能呈现人与自然和谐的生态画卷。基于绿化率指标、绿地空间分布以及低影响开发设施落实,构建雨水廊道贯通相邻的供需平衡的空间单元,提升城市绿地系统雨洪调节能力和生态韧性[26]。对于季节性河流滩地和临水土地,以适当增加漫滩和滨岸湿地等生态手段,加强上游流域对雨洪的积存能力,恢复增加自然水循环,降低洪峰流量及流速,推迟洪峰到达时间,减少传统硬化堤岸工程对水质水量和生态活性的不利影响。绿色基础设施与灰色工程基础设施有机结合,综合来水、蓄水、分水、泄水的水量水质,应用南水北调来水-地表水-地下水-非常规水等多水源联合调配技术,充分发挥流域防洪工程体系作用,促进雨洪资源收蓄和暴雨山洪地质灾害防御基础设施的根本优化和生态环境的持续性改善,缓解水资源供需矛盾,大幅降低流域防洪压力和气候风险。

坚持趋利避害的总基调,基础工程与水资源配置、气象灾害预报预警和应急指挥等风险管理措施有机结合,根据流域暴雨集中、河流源短流急、洪水陡涨陡落、应对时间紧迫的现实,在确保外围堤防安全和雨洪疏导功能的前提下,发挥大清河水系连通与水安全保障能力,保障上游极端性暴雨导致的山洪灾害顺利下泄,不影响新区主城区,形成基于海绵城市建设的雨水径流源头减控体系,提高主城区海绵城市的标准和城市内部河道排涝标准,规划建设并逐步完善配套的洼地、公园和城市水体等作为蓄滞洪的水生态空间,并能够与城市周边水系通畅汇流,消纳自然降水,尤其是超出排放能力的洪水,实现上蓄、中疏、下排,有效滞蓄利用雨洪,最大程度涵养自然降水资源,减少内涝风险[27]。充分考虑白洋淀的水资源承载能力和“华北之肾”的水资源调蓄功能,以生态环境改善和水生态修复为目标,工程性技术手段和管理措施相结合、生态保护与修复和水污染治理相结合、全流域治理和重要节点治理相结合,形成生态旅游和休闲康养为主要特色的可持续生态产业链,提升白洋淀流域生态保护的社会影响力和协同效应,助力雄安新區绿色高质量发展。

4 结语与展望

实践证明,在全球变暖、极端天气气候事件多发频发的背景下,对雨洪管理提出了更多挑战。随着城市群的发展和城镇化速度的加快,城市人口数量与经济活动强度不断加剧了生态-社会-技术融合的复杂性。基于自然解决方案的气候韧性城市建设,以系统性治理和流域尺度管理理念,对城市生态系统进行结构完善和功能恢复,才能缓解水资源供需紧张的矛盾,解决城市内涝的根源性问题,实现生态保护与修复和城市防洪减灾目标,代表着体现生态智慧、绿色可持续发展和生态文明建设视野下城市规划与建设的方向。

雄安新区规划建设作为新时期新理念的创新发展示范区,基于自然的解决方案为自然保护、环境改善和气候风险管理领域的创新与变革指明了方向。虽然基于自然的解决方案实践将面临技术体系、工作机制以及资金、配套政策筹措等多方面的问题,但坚信应用先进的基于自然的解决方案理念,以世界眼光和国际标准,学习借鉴国际国内应对气候变化的优秀案例,结合新区实际,在政府相关部门、社会组织、社会公众等多方力量的支持和积极参与下,坚持以防为主、防抗救相结合,突出强化雨洪资源利用和气候风险管理,全面推进基于自然的解决方案在雄安新区规模化实施,全面提高新区的自然灾害综合防范能力和生态保护与资源综合利用水平,能为新区带来良好的环境、社会和经济综合效益,助力雄安新区规划建设、运行安全和社会经济稳定高质量发展。

(责任编辑:蒋金星)

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