中国城市规划学会官方网站

您当前的位置: 中国城市规划网> 资讯 >深度报道 > 正文

城市洪涝防治的流域统筹与韧性提升

2024-05-13 14:57 来源:中国城市规划网

导读

今年5月12日是第16个全国防灾减灾日,主题是“人人讲安全、个个会应急——着力提升基层防灾避险能力”。

本文为中国水利水电科学研究院教授级高工程晓陶于2023年9月24日在2022/2023中国城市规划年会之专题会议十七“打造人与自然和谐共生的韧性空间”上所作题为《城市洪涝防治的流域统筹与韧性提升》的主题报告。报告总结了海绵城市建设推进十周年来认识的深化与进展,指出城市洪涝防治需走流域统筹的综合治水之路,并给出了发展中国家韧性提升的基本策略。

1.png

程晓陶 中国水利水电科学研究院教授级高工、水利学报主编

1 高质量发展对城市洪涝防治的要求

(1)洪水灾害形势严峻

全球气候持续增暖与人类活动加剧,明显加大了灾害性天气事件发生的可能性及其后果的不确定性,“灰犀牛”“黑天鹅”接踵而来,既有的灾害防治系统和应急处置体系为应对异常灾害风险,不得不面临更大的压力和空前的挑战。

2023年7月29日至8月1日,台风“杜苏芮”残余环流携丰沛水汽北上,受到华北北部“高压坝”拦截,加上太行山和燕山山脉地形抬升等共同作用,京津冀地区出现1963年以来最大场次降雨过程,部分地区洪涝灾害严重。

2.png

海河“23·7”流域性特大洪水京津冀降水实况

海河流域有22条河流发生超警以上洪水,8条河流发生有实测资料以来最大洪水,大清河、永定河发生特大洪水,子牙河发生大洪水,海河流域发生流域性特大洪水。海河“23·7”流域性特大洪水中,海河流域28处蓄滞洪区中先后有8处启用。

3.png

海河“23.7”流域性特大洪水蓄滞洪区启用情况

(2)统筹发展与安全面临更大的压力

从全球范围来看,发达国家的人口城镇化率平均已超过80%,据预测,其城市人口总数从21世纪初的9亿至2050年将达到11亿,已经基本处于平衡态了。而发展中国家的城市人口,将从25亿翻番至52亿,前期基础设施建设欠账较多,后期压力还将持续增大。2020年中国城市人口增至9.02亿,人口城镇化率达到63.89%,21世纪前20年,中国新增的城市人口4.43亿,已相当于欧盟国家人口的总和。

根据联合国减少灾害风险办公室的统计数据,2000-2019年间全球灾害事件最多的10个国家中,有8个是发展中国家,有8个在亚洲。我国是亚洲最大的发展中国家,自然灾害列在全球首位 ,中国是自然灾害最为严重的国家之一。

4.png

全球灾害事件最多的国家(来源:灾害的人类成本:过去20年(2000-2019)的概述。联合国减少灾害风险办公室,2020年)

据统计,2022年我国一线城市首次集体出现人口减少,除北京、上海、广州人口分别减少4.3万人、13.54万人和7.65万人之外,深圳人口也减少1.98万人。城镇化进程减速标志着我国从追求高速度发展进入了谋求高质量均衡发展的新阶段。由于我国城市化进程的多样性,在洪涝防治模式上不存在所谓的“最佳模式”,也加大了治理方略抉择的复杂性。

(3)水利是实现高质量发展的基础性支撑和重要带动力量

党的十八大以来,习近平总书记多次对完善治水管水体制机制法治提出要求、作出部署,强调要完善流域管理体系,完善跨区域管理协调机制;健全湖泊执法监管机制;加强流域内水生态环境保护修复联合防治、联合执法。

水利部党组书记、部长李国英指出,要强化流域治理管理,坚持流域系统观念,强化流域统一规划、统一治理、统一调度、统一管理,健全流域规划体系,推进流域协同保护治理,实施流域控制性水工程联合调度、统一调度,推进上下游、左右岸、干支流联防联控联治。

习近平总书记在党的二十大报告中指出,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务,明确提出优化基础设施布局、结构、功能和系统集成,构建现代化基础设施体系。因此,适度超前开展水利基础设施建设,不仅能为经济社会发展提供有力的水安全保障,而且可以有效释放内需潜力,发挥投资乘数效应,增强国内大循环内生动力和可靠性,具有稳增长、调结构、惠民生、促发展的重要作用。

2 海绵城市建设推进十周年来认识的深化与进展

(1)海绵城市的提出

2013年12月12日,习近平总书记在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调:“提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”。其要旨有两点,一是应统筹考虑水多水少水脏的问题,二是治理中要顺其自然,要将人的力量与自然的力量相结合。

随后,住建部开始推动海绵城市建设,编制了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》,目标是小雨不积水,大雨不内涝,水体不黑臭,热岛有缓解。应该指出,海绵城市建设应统筹低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统,以上三个系统相互补充、相互依存,是海绵城市建设的重要基础元素。

同时,水利部出台了《推进海绵城市建设水利工作的指导意见》,指出海绵城市是以低影响开发建设模式为基础,以防洪排涝体系为支撑,充分发挥绿地、土壤、河湖水系等对雨水径流的自然积存、渗透、净化和缓释作用,实现城市雨水径流源头减排、分散蓄滞、缓释慢排和合理利用,使城市像海绵一样,能够减缓和降低自然灾害和环境变化的影响,保护和改善水生态环境。

(2)海绵城市建设的本质追求与阶段特征

海绵城市是将城市排水思路由传统“快排”思路转变为“缓释”,措施为“渗、滞、蓄、净、用、排”。建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市,其本质是谋求道法自然、天人合一的发展模式与综合治理模式,是将生态理念融入到城市发展规划与综合治水规划之中。

道法自然,就是按规律办事。在发展中既要遵循自然的规律,也要遵循经济社会的发展规律;天人合一就是要保护、利用以致增强自然的力量,以综合治理手段形成人与自然间的合力,在流域、城市、社区三重尺度上统筹考虑防洪排水治涝、径流污染防治、水资源利用与生态环境保护的需求,走出经济社会发展新常态下符合自身国情水情的综合治水之路。

传统雨水管网、最佳管理实践(BMPs)以及低影响度开发(LID)在目标、管理方式、流量控制、水质控制、工程措施、所需空间、对场地的干扰、与景观的结合、对自然资源的保护、维护与成本等方面都存在不同,是个渐进的过程。

5.png

6.png

美国二战之后也经历了加速城镇化的阶段,按“先地下、后地上”原则修建排水系统,由于雨水通过管网尽快排向河道,加之经济发展后污染加重,出现了雨洪峰值增大与初雨污染的问题。为滞洪削峰与减轻污染,1970年代起推进最佳雨洪管理实践,主要靠集中的大型设施。至1990年代,为恢复自然的水文特征,才推行起低影响度开发模式。我国快速城镇化阶段,一度存在“先地上、后地下”,顾面子不要里子的问题,有些地方直接就想以LID方式靠短期高投入一举实现整套治水的高指标,结果往往是得不偿失。

需要指出的是,一味延伸传统,或简单照搬他国先进模式,都可能付出高昂代价。因此,综合治水需从基本国情出发,因地制宜、因势利导。

(3)海绵城市认识的深化与发展

随着近些年的研究与实践,对海绵城市建设的现实需求更加明确,即到底优先要解决什么问题:是城市看海与水体黑臭!另外,对拟解决问题的复杂性与艰巨性有了更深入的理解。同时,对决策者与社会公众都需要说明,由于问题的复杂性和艰巨性,城市看海与水体黑臭,不是靠短期高投入就可能立竿见影彻底解决的。

任南琪院士关于我国海绵城市建设的发展历程—城市水循环系统1.0版至4.0版,体现了对治水系统工程认识的深化。城市治水是项系统工程,海绵城市建设不能碎片化,要统筹考虑,由于不同区域洪水特性各异,治水对策要因地制宜;同一区域随经济社会发展,洪水风险与治水需求变化,要因势利导。

3 城市洪涝防治需走流域统筹的综合治水之路

城市水利是以城市所处的河湖水系及城市水循环为主要对象,在水利基础设施规划、设计、建设、运营、维护、监测与管理及人类涉水活动监管的全过程中,统筹运用工程、法律、行政、经济、科研、教育、技术等手段,为满足城市日益提高的水安全保障需求和支撑城乡协调发展而进行的一系列综合治水与涉水管理活动。

这些活动的主要作用是防洪治涝、供水保障、雨水资源利用、水环境治理、水景观构建、水生态修复、水土保持、水运交通、水文化传承和水务综合管理等。城市水利具有综合性、基础性、延续性、公益性、资金密集性和管理复杂性等基本特征,需要大力促进部门协作、信息共享与社会参与。

7.png

(1)在综合治水中要变“失度”为“适度”,必须奉行生态文明的理念

在生态文明理念指引下,以谋求人水和谐的可持续发展为目标,依靠科技与管理的进步,统筹规划,综合治理,道法自然,天人合一,构建生态环境友好的水利工程体系,趋利避害,化害为利,减轻风险,保障安全。

8.png

(2)加强部门间与区域间的协作已成综合治水的必然要求

综合治水需要加强各相关部门的密切协作,比如2014年,浙江就已经开始了五水共治,统筹考虑治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水。再如2015年出台的水10条,需要统筹环境保护部、发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部、国土资源部、住房城乡建设部、交通运输部、水利部、农业部、卫生计生委、海洋局等多个部门。然而,目前压力仍然巨大,综合治水还面临着严峻的挑战,部门协作还存在不协调的问题,河长制仍存在亟待完善的问题。

4 发展中国家韧性提升的基本策略

(1)灾害风险的内涵

以区域为对象,灾害风险指在一定时空间范围内,由自然或人为原因导致不同类型不同规模灾害事件的发生概率,及其对人类生命、财产以及社会经济活动造成损失的可能性,即风险的大小涉及致灾因子的危险性H、承灾体的暴露度E与脆弱性V。

以特定系统如基础设施为对象,其灾害风险可定义为由事故或灾害事件导致不期望后果的可能性,即风险是威胁T、脆弱性V和后果C的函数。这个后果包括了由于基础设施系统破坏所导致的其他一系列不利事件。

9.png

(2)基础设施韧性提升基本概念的再认识

单一承灾体/系统的洪水韧性示意图如下图所示。作为正经历快速城镇化进程的发展中国家,“先地上、后地下”“重面子、轻里子”现象普遍存在,图中点划线①表明我国城市基础设施建设起点较低,且往往处于明显滞后状态,补短板的压力很大,遭遇大洪水时系统并未进入平衡态。

10.png

而大灾之后,人们不仅希望快速恢复重建,而且希望系统能够达到更高、更安全的水平,以满足经济社会发展和安全保障的需求,如图中点划线②所示,以免下次暴雨来临,又会重蹈覆辙。

显然,对于尚处在快速爬坡进程中的发展中国家,韧性提升需求,不是仅仅为了应对未来气候变化带来的潜在风险,而是要在现实中统筹好发展与安全。

(3)城市水利基础设施韧性提升策略与措施

结合我国的国情,城市水利基础设施韧性提升策略与措施可以从以下环节着手:

11.png

1)风险辨识:

针对变化环境,增强辨识灾害链及超标准洪水等对水利工程构成重大威胁的能力,识别最大可能与最不利情景下的薄弱点,判别工程失事或失效可能危及的范围及其造成的后果。

2)危险感知:

改进监测、预报、预警系统,熟悉不同等级危险临近的前兆;具备对多源信息及工程险情进行快速、综合研判与推演的能力;明确分级预警信息发布的范围、对象与送达方式。

3)抗灾抢险:

提升根据险情类别、等级与紧迫性制定抢险方案并组织实施的能力;对超标洪水,制定防洪工程体系的优化调度方案,滞洪削峰,减势消能,尽力降低洪水危害性。

4)应急处置:

为应对工程失事或水库转入紧急泄洪的保坝运行状态、蓄滞洪区分洪运用等极端情况,编制针对性强的应急预案,推进预案实施的能力建设与物资准备。

5)灾损承受:

针对最大可能的灾难情景积极采取减轻风险、减少损失的防范性措施。针对最不利情景建立水利工程体系的保险机制,使巨灾风险在时空上得以分担。

6)韧性重建:

综合研判灾难成因、薄弱环节与短板,重建中吸取教训,探讨可行的、有助于提升系统韧性的改进措施,分轻重缓急,统筹兼顾,避免盲目转移风险。

(4)综合治水、韧性提升适宜方案的评估与抉择

首先要做好规划,规划的失误是最大的失误。其次要进行可行方案的优化比选,实施顺序的优化安排。对于规划方案的选择,要有需求分析、约束条件分析、成本效能分析以及风险分析。

12.png

(5)发展中国家复杂城市水问题的解决,需走“中西医结合”诊断和综合治理之路

中国的水问题,总体来说是延续数千年的慢性病,但在人口倍增与快速城镇化的背景下,也显现出急性病的新特征。中医通过长期临床经验的总结,经望闻问切,了解患者整体状态,强调身心一体,辩证调理施治;西医基于解剖、病理医学知识和仪器检查来诊断病情,对症下药、刀至病除。

在基础信息不完备、难共享的现实条件下,单纯依靠建立完善的指标体系进行风险、安全、韧性等方面的评价,尚难以得到可靠的结果。以需求为引领、问题为导向,结合情景分析等技术手段,也可以做出综合研判。城市复杂水问题的解决,需因地制宜,形成合力,统筹用好蓝、绿、灰手段,以非工程措施来推动有利于整体与可持续发展的工程措施。

5 结    语

河湖水系的连通性,决定了流域内各城市间及城乡间在综合治水上加强沟通协调的必然需求。

只有大力推动城市洪涝防治的流域统筹,才能为城市/区域的高质量发展提供更为坚实的基础支撑与水安全保障。

标准适度、布局合理、维护良好、更具韧性、调度科学的防洪排涝工程体系,是人水和谐与可持续发展的基本依托。

洪涝综合防治涉及更新观念、改进机制、创新技术与健全保障体系。有利于流域整体和可持续发展的工程措施需以法规、经济、行政等非工程措施来推动。

规划失误是最大的失误。蓝绿灰结合,以流域为单元的城市综合治水规划,尤需重视实施目标的优化分解、实施步骤的优化安排与实施力量的优化整合。

城市洪涝防治的流域统筹与韧性提升,必然对决策科学化提出更高的要求,数字孪生流域/城市的发展,将为决策科学化提供有力的工具,并成为倒逼信息共享的动力。

供稿单位:中国城市规划学会城市安全与防灾规划专业委员会

相关新闻

学会声音

更多

规划动态

更多

规划会客厅

更多

潘芳:城市更新要以人为核心,精准满足