雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)的全周期管理機(jī)制及安全保障技術(shù)研究

基于我國(guó)城市水管理經(jīng)驗(yàn)借鑒，立足新發(fā)展階段，結(jié)合雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)管理的形勢(shì)需求，將“全周期管理”理念融入雄安新區(qū)水系統(tǒng)管理，以閉環(huán)政策體系為路徑，探索取水—供水—用水—凈水—排水—循環(huán)利用全過(guò)程精細(xì)化管理。通過(guò)強(qiáng)化規(guī)劃引領(lǐng)、推進(jìn)體制改革、提升產(chǎn)業(yè)集中度、加強(qiáng)智慧化管理，實(shí)現(xiàn)城市水系統(tǒng)管理的要素全覆蓋、職能全集成、運(yùn)維全過(guò)程、管控全智能。同時(shí)，為提升雄安新區(qū)應(yīng)對(duì)氣候變化和急性沖擊災(zāi)害的適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)新區(qū)水系統(tǒng)的安全運(yùn)行與可持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建了基于不確定性的雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)安全保障技術(shù)。該技術(shù)包括水系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理策略三部分，分別從氣候變化、急性沖擊、安全保障機(jī)制三個(gè)方面提出應(yīng)對(duì)策略，建設(shè)高韌性高彈性的城市水系統(tǒng)。

結(jié)合雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)管理的形勢(shì)需求，引入全周期管理理念，以閉環(huán)式管理政策為基本路徑，推進(jìn)城市水系統(tǒng)的全要素管控、全流程監(jiān)督、跨區(qū)域協(xié)同、分層次治理，以水系統(tǒng)綜合規(guī)劃為抓手、以管理機(jī)構(gòu)整合為依托、以一體化運(yùn)營(yíng)為突破口、以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和智慧平臺(tái)為支撐，探索構(gòu)建雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)全周期管理機(jī)制。

近年來(lái)，多位專家表達(dá)了對(duì)雄安新區(qū)城市水安全面臨的多重嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的擔(dān)憂，但缺乏從多災(zāi)種綜合影響的角度具體評(píng)估雄安新區(qū)水系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略的研究，也缺乏對(duì)新區(qū)未來(lái)城市發(fā)展帶來(lái)的城市基礎(chǔ)設(shè)施承載能力的不確定性的風(fēng)險(xiǎn)管控機(jī)制研究。本文針對(duì)上述科技需求，重點(diǎn)關(guān)注高度不確定性的水安全保障，包括應(yīng)對(duì)氣候變化與急性沖擊情景，所述城市水系統(tǒng)安全保障區(qū)別于傳統(tǒng)的水安全保障。

01 我國(guó)城市水管理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

（1）缺乏系統(tǒng)性，規(guī)劃建設(shè)難銜接。城市內(nèi)部水管理涉及部門眾多，在執(zhí)行過(guò)程中存在部門利益為主的條塊管理，權(quán)責(zé)交叉過(guò)多，難以協(xié)調(diào)，導(dǎo)致城市水管理與流域水管理不協(xié)調(diào)、水陸管理分割、污染源環(huán)境介質(zhì)與污染物監(jiān)管難統(tǒng)一等，政府缺位、越位、錯(cuò)位的問(wèn)題較多。

（2）整體性不足，難以高效協(xié)同。水與物質(zhì)的傳輸過(guò)程及其時(shí)空分布被分割，缺乏將水質(zhì)、水量、水生態(tài)等相協(xié)調(diào)的系統(tǒng)思維，無(wú)法實(shí)現(xiàn)水治理效能的最大化。

（3）新發(fā)展階段，雄安新區(qū)水系統(tǒng)管理面臨新形勢(shì)。雄安新區(qū)地處白洋淀-大清河流域，屬于資源性缺水地區(qū)，水環(huán)境質(zhì)量較差，富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題突出，水生態(tài)空間萎縮，新區(qū)地勢(shì)低洼，洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較高。雖然雄安新區(qū)管理委員會(huì)實(shí)行扁平化管理，但目前涉水管理仍涉及多個(gè)橫向部門，有效的協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制建立。河北省水利廳大清河管理處實(shí)際未能充分發(fā)揮管理協(xié)調(diào)流域治理和開發(fā)利用職能。流域內(nèi)不同省市污染物排放限值不同，流域上下游普遍缺乏統(tǒng)籌、治水各自為政、各類措施之間缺少銜接。

雄安新區(qū)水管理，應(yīng)統(tǒng)籌推進(jìn)水安全保障、水資源節(jié)約、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)、水環(huán)境治理(見圖1)。

02 樹立系統(tǒng)觀念推進(jìn)城市水管理

2.1 城市水系統(tǒng)“全周期管理”

“全周期管理”涉及理念、制度、資源、方法的關(guān)系集合，應(yīng)將其作為城市水系統(tǒng)管理的方向指引，遵循內(nèi)在規(guī)律，把握整體性和周期性，采取與全局相一致又具有針對(duì)性的措施，推動(dòng)系統(tǒng)治理。同時(shí)，以綜合信息化平臺(tái)為支撐，重視從系統(tǒng)要素、結(jié)構(gòu)功能、內(nèi)在機(jī)制與運(yùn)行模式等層面全方位監(jiān)測(cè)評(píng)估，從前期監(jiān)測(cè)預(yù)警、中期處置應(yīng)對(duì)到后期復(fù)盤反饋，各環(huán)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢，深度協(xié)同(見圖2)。

雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)全周期管理，應(yīng)基于新區(qū)水系統(tǒng)現(xiàn)狀，堅(jiān)持人與自然和諧共生基本方略，堅(jiān)持國(guó)家治水方針，運(yùn)用發(fā)展、全面、系統(tǒng)思維，開展水系統(tǒng)全過(guò)程、全要素、全場(chǎng)景的精細(xì)管理。綜合考慮水與自然、水系統(tǒng)內(nèi)、水與人、人與人之間關(guān)系，全面推進(jìn)“一個(gè)尊重，五個(gè)統(tǒng)籌”(見圖3)。

2.2 構(gòu)建閉環(huán)式管理政策體系

以政策保障為抓手，構(gòu)建由管理目標(biāo)、供給措施、行業(yè)需求、管理環(huán)境和評(píng)估手段組成的閉環(huán)式管理政策體系，由自上而下的引領(lǐng)與自下而上的反饋相結(jié)合，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)“全周期管理”(見圖4)。

03 雄安新區(qū)水系統(tǒng)全周期管理措施探索

3.1 強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)

以水系統(tǒng)綜合規(guī)劃為抓手，實(shí)現(xiàn)管理要素“全覆蓋”。編制涵蓋供水、污水處理及再生利用和雨水等子系統(tǒng)，覆蓋取水、供水、用水、凈水、排水、循環(huán)利用等要素的城市水系統(tǒng)綜合規(guī)劃，將其作為城市水系統(tǒng)綜合治理的頂層設(shè)計(jì)，明確建設(shè)目標(biāo)和總體策略(見圖5)。

3.2 推進(jìn)體制改革

以管理機(jī)構(gòu)整合為依托，實(shí)現(xiàn)管理職能“全集成”。消除管理盲區(qū)，解困“條塊分割”管理格局。同時(shí)，進(jìn)一步整合和強(qiáng)化資金、用地等要素保障(見圖6)。

3.3 提升產(chǎn)業(yè)集中度

以一體化運(yùn)營(yíng)為突破口，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理“全流程”。逐步探索供排水一體化運(yùn)營(yíng)模式，降低全過(guò)程運(yùn)行成本，提升全系統(tǒng)運(yùn)行效率。推動(dòng)由政府單一治理向政府、企業(yè)和社會(huì)共治轉(zhuǎn)變。探索建立運(yùn)營(yíng)服務(wù)費(fèi)與供水水質(zhì)、污水收集率、進(jìn)水污染物濃度、污染物削減量等掛鉤的按效付費(fèi)機(jī)制(見圖7)。

3.4 推行智慧化管理

以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和智慧平臺(tái)為支撐，實(shí)現(xiàn)管控方式“全智能”。建立“用數(shù)據(jù)說(shuō)話、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)監(jiān)管模式。同時(shí)，不斷深化智慧管理平臺(tái)功能，充分發(fā)揮平臺(tái)在城市體檢、智能建造、智慧市政、智慧社區(qū)、城市綜合管理，以及政務(wù)服務(wù)、公共衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用支撐。

04 水系統(tǒng)安全保障總體技術(shù)框架

本研究的范圍是雄安新區(qū)的城市建設(shè)區(qū)，即新區(qū)起步區(qū)，規(guī)劃范圍約為200 km2，其中建設(shè)用地約100km2。設(shè)定城市水系統(tǒng)安全保障的目標(biāo)為：控制災(zāi)害源、減輕易損性、提高適應(yīng)性、增強(qiáng)恢復(fù)力。確定城市水系統(tǒng)安全保障的原則為：以人為本，預(yù)防為主；統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，分級(jí)處置；綜合評(píng)估，科學(xué)決策；快速響應(yīng)，協(xié)同應(yīng)對(duì)。

城市水系統(tǒng)安全保障技術(shù)總體框架如圖8所示，主要包括水系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理策略三部分。風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別需要對(duì)氣候變化和急性沖擊的各種風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別。風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)從危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性及減災(zāi)能力等角度，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估。風(fēng)險(xiǎn)管理策略包括工程性措施和非工程性措施，并應(yīng)有相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制作為保障。

05 城市水系統(tǒng)應(yīng)對(duì)氣候變化

5.1 氣候變化對(duì)城市水系統(tǒng)的影響路徑分析

氣候變化對(duì)城市水系統(tǒng)的影響及應(yīng)對(duì)，可從流域水循環(huán)系統(tǒng)和城市水循環(huán)系統(tǒng)這兩個(gè)尺度進(jìn)行分析。流域水循環(huán)系統(tǒng)空間范圍更大，更多地表現(xiàn)出自然屬性。城市水循環(huán)系統(tǒng)空間范圍相對(duì)要小一些，更多地表現(xiàn)為人工屬性。

城市水系統(tǒng)是由城市的水源、供水、用水和排水等四大要素組成的。這四大要素的相互聯(lián)合構(gòu)成了城市水循環(huán)系統(tǒng)，每個(gè)要素都對(duì)這個(gè)循環(huán)系統(tǒng)起著一定的促進(jìn)或制約作用。氣候變化對(duì)城市水系統(tǒng)的影響路徑如圖9所示。這四大要素都可能成為氣候變化對(duì)城市水系統(tǒng)的影響對(duì)象。氣候變化對(duì)供水和用水子系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在氣溫變化對(duì)城市用水量的影響上，進(jìn)而影響供水管網(wǎng)的性能。在城市水系統(tǒng)中，城市排水子系統(tǒng)對(duì)氣候變化最為敏感。一方面，氣候變化引起的暴雨強(qiáng)度的變化會(huì)改變城市地表徑流產(chǎn)生量，可能增大城市排水管網(wǎng)壓力，甚至增大城市內(nèi)澇災(zāi)害的頻率和危害程度。特別對(duì)于沿海城市，氣候變化帶來(lái)的海平面上升會(huì)加劇風(fēng)暴潮和洪澇災(zāi)害的頻率和強(qiáng)度。另一方面，氣候變化通過(guò)影響城市的降雨徑流，影響徑流污染及合流制溢流污染量，再疊加氣溫的變化，對(duì)城市排水的受納水體水質(zhì)產(chǎn)生影響。

城市水循環(huán)系統(tǒng)與流域水循環(huán)系統(tǒng)的一大區(qū)別在于擁有管網(wǎng)系統(tǒng)。氣候變化對(duì)城市水系統(tǒng)的影響除了體現(xiàn)在降水和地表徑流之外，更多體現(xiàn)在對(duì)管網(wǎng)性能的影響上，這是流域水文、水質(zhì)模型模擬所不能解決的，因此需要用城市水系統(tǒng)的相關(guān)模型進(jìn)行模擬。研究方法可采用通過(guò)建模的方法預(yù)測(cè)未來(lái)不同氣候變化情景下水系統(tǒng)的響應(yīng)，模型可選擇氣候模式與水文、水資源或水質(zhì)模型相結(jié)合的方式進(jìn)行。

5.2 氣候變化對(duì)城市水系統(tǒng)的影響與風(fēng)險(xiǎn)分析框架

構(gòu)建的氣候變化對(duì)城市水系統(tǒng)影響與風(fēng)險(xiǎn)分析的“氣候變化模擬預(yù)估—?dú)夂蜃兓隽糠治觥到y(tǒng)影響風(fēng)險(xiǎn)分析”的技術(shù)框架如圖10所示，運(yùn)用全球氣候模式，借助降尺度方法，驅(qū)動(dòng)區(qū)域氣候模式，根據(jù)設(shè)定的氣候變化情景，對(duì)未來(lái)的氣候變化進(jìn)行預(yù)估。通過(guò)對(duì)氣候模式預(yù)估結(jié)果的科學(xué)分析，得到未來(lái)氣候變化增量。根據(jù)氣候變化增量，借助相關(guān)模型與指標(biāo)，結(jié)合所研究城市及其水系統(tǒng)的實(shí)際情況，系統(tǒng)分析氣候變化對(duì)城市水系統(tǒng)的水資源、水環(huán)境與排水防澇安全等可能產(chǎn)生的影響與風(fēng)險(xiǎn)。

從水資源分析、排水防澇風(fēng)險(xiǎn)分析、水環(huán)境影響分析三個(gè)方面，構(gòu)建的分層級(jí)城市水系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析方法。

水資源風(fēng)險(xiǎn)分析宜考察全年的水資源量。排水防澇風(fēng)險(xiǎn)分析的模擬情景，宜采用100年一遇短歷時(shí)和100年一遇長(zhǎng)歷時(shí)。水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析的模擬情景，宜采用平水年全年、100年一遇短歷時(shí)和100年一遇長(zhǎng)歷時(shí)。

分析結(jié)果表明：雄安新區(qū)未來(lái)受氣候變化影響的排水防澇風(fēng)險(xiǎn)較高，水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)中等，水資源風(fēng)險(xiǎn)較低。因此，雄安新區(qū)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注較高風(fēng)險(xiǎn)的排水防澇安全及中等風(fēng)險(xiǎn)的水環(huán)境安全，適當(dāng)關(guān)注較低風(fēng)險(xiǎn)的水資源安全。

5.3 應(yīng)對(duì)策略

城市水系統(tǒng)應(yīng)對(duì)氣候變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，應(yīng)堅(jiān)持開源與節(jié)流相結(jié)合、集中與分散相結(jié)合、灰色與綠色相結(jié)合、剛性與柔性相結(jié)合的原則，進(jìn)行系統(tǒng)的分析，構(gòu)建健康而有韌性的城市水循環(huán)系統(tǒng)。

雄安新區(qū)應(yīng)采用綠色與灰色基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合等各種措施，減緩氣候變化給雄安新區(qū)的排水防澇安全和水環(huán)境安全增加的負(fù)面沖擊。

06 城市水系統(tǒng)應(yīng)對(duì)急性沖擊

6.1 風(fēng)險(xiǎn)分析

城市水系統(tǒng)急性沖擊風(fēng)險(xiǎn)分析可分為風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估2個(gè)步驟。風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別是找出可能對(duì)城市水系統(tǒng)產(chǎn)生影響的各種急性沖擊風(fēng)險(xiǎn)類型。風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估是結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況以及利益相關(guān)者的討論，定量評(píng)估城市水系統(tǒng)應(yīng)對(duì)各類急性沖擊的危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性和減災(zāi)能力等因素的過(guò)程。

城市水系統(tǒng)脆弱性評(píng)估包括供水、污水、雨水及涉水空間4個(gè)子系統(tǒng)，采用定性與定量結(jié)合的方式，分為高、較高、中、較低、低5個(gè)等級(jí)，成果列于表1。

表1 雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)脆弱性分析矩陣

6.2 應(yīng)對(duì)策略

區(qū)別于傳統(tǒng)的防災(zāi)減災(zāi)和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理，主要注重控制災(zāi)害源和采取相應(yīng)的技術(shù)措施降低風(fēng)險(xiǎn)和減輕設(shè)施的損耗。韌性城市框架下的城市水系統(tǒng)應(yīng)對(duì)急性沖擊的策略旨在韌性城市的全生命周期內(nèi)進(jìn)行彈性干預(yù)和控制，將水系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)始終控制在設(shè)定的可接受風(fēng)險(xiǎn)范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)“風(fēng)險(xiǎn)可控制、巨災(zāi)能適應(yīng)、損失可降低”的綜合安全目標(biāo)。

面對(duì)急性沖擊帶來(lái)的挑戰(zhàn)，雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)主要從城市洪水內(nèi)澇用地安全空間管制、關(guān)鍵水設(shè)施安全韌性保障、城市水系統(tǒng)災(zāi)后恢復(fù)能力提升和對(duì)接智能防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急管理平臺(tái)4個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

07 城市水系統(tǒng)安全保障機(jī)制

7.1 城市水系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案體系

雄安新區(qū)應(yīng)按照“橫向到邊、縱向到底”的原則，覆蓋可能發(fā)生的主要重大急性沖擊風(fēng)險(xiǎn)種類，制定城市水系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案體系。《雄安新區(qū)突發(fā)事件總體預(yù)案》設(shè)置了四級(jí)應(yīng)急響應(yīng)等級(jí)：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)，應(yīng)急響應(yīng)等級(jí)視事態(tài)發(fā)展升級(jí)、降級(jí)或終止。基于總體預(yù)案，雄安應(yīng)盡快建立城市水系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案體系。應(yīng)從供水安全保障應(yīng)急預(yù)案、排水安全保障應(yīng)急預(yù)案和水源和水體安全保障應(yīng)急預(yù)案三個(gè)方面來(lái)分類涵蓋（見圖11）。

7.2 城市水系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管控機(jī)制

按照“多級(jí)保障和多渠道兼容，單位自救與社會(huì)救援相結(jié)合”的原則，制定“城市-組團(tuán)-社區(qū)”三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管控機(jī)制，包括區(qū)域協(xié)同機(jī)制、綜合應(yīng)對(duì)機(jī)制、專業(yè)負(fù)責(zé)機(jī)制和網(wǎng)格化管理機(jī)制。

區(qū)域協(xié)同機(jī)制指雄安新區(qū)應(yīng)在京津冀協(xié)同發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組統(tǒng)籌指導(dǎo)下，在領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室綜合協(xié)調(diào)下，在國(guó)家有關(guān)部委和北京、天津市支持幫助下，按照河北省委省政府的安排部署協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)京津冀。

08 小結(jié)

新時(shí)期，科學(xué)的城市水系統(tǒng)管理，應(yīng)摒棄“條塊分割”“碎片化”管理方式，貫徹“全周期管理”理念，堅(jiān)持以人民為中心，堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，運(yùn)用發(fā)展、全面、系統(tǒng)思維，構(gòu)建城市水系統(tǒng)全周期閉環(huán)管理政策體系，做好城市水系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)，突破條塊分割式傳統(tǒng)管理格局，創(chuàng)新一體化運(yùn)營(yíng)模式，在融合多源涉水信息基礎(chǔ)上，依托智慧管理平臺(tái)實(shí)施閉環(huán)管理，打造城市水系統(tǒng)全周期管理機(jī)制，為強(qiáng)化城市水系統(tǒng)整體效能、健全城市有機(jī)生命體、構(gòu)建流域生命共同體提供支撐。

同時(shí)主動(dòng)應(yīng)對(duì)氣候變化和急性沖擊，建立雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案體系，提高城市水系統(tǒng)安全保障水平及城市韌性。

延伸閱讀：

雄安新區(qū)新型城市水系統(tǒng)構(gòu)建的模式和標(biāo)準(zhǔn)研究