雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)的全周期管理機制及安全保障技術研究

基于我國城市水管理經(jīng)驗借鑒，立足新發(fā)展階段，結合雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)管理的形勢需求，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)利用全過程精細化管理。通過強化規(guī)劃引領、推進體制改革、提升產(chǎn)業(yè)集中度、加強智慧化管理，實現(xiàn)城市水系統(tǒng)管理的要素全覆蓋、職能全集成、運維全過程、管控全智能。同時，為提升雄安新區(qū)應對氣候變化和急性沖擊災害的適應能力，實現(xiàn)新區(qū)水系統(tǒng)的安全運行與可持續(xù)發(fā)展，構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。該技術包括水系統(tǒng)的風險源識別、風險綜合評價和風險管理策略三部分，分別從氣候變化、急性沖擊、安全保障機制三個方面提出應對策略，建設高韌性高彈性的城市水系統(tǒng)。

結合雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)管理的形勢需求，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、以管理機構整合為依托、以一體化運營為突破口、以監(jiān)測數(shù)據(jù)和智慧平臺為支撐，探索構建雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)全周期管理機制。

近年來，多位專家表達了對雄安新區(qū)城市水安全面臨的多重嚴峻挑戰(zhàn)的擔憂，但缺乏從多災種綜合影響的角度具體評估雄安新區(qū)水系統(tǒng)的風險及風險應對策略的研究，也缺乏對新區(qū)未來城市發(fā)展帶來的城市基礎設施承載能力的不確定性的風險管控機制研究。本文針對上述科技需求，重點關注高度不確定性的水安全保障，包括應對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 我國城市水管理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

（1）缺乏系統(tǒng)性，規(guī)劃建設難銜接。城市內(nèi)部水管理涉及部門眾多，在執(zhí)行過程中存在部門利益為主的條塊管理，權責交叉過多，難以協(xié)調(diào)，導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)境介質與污染物監(jiān)管難統(tǒng)一等，政府缺位、越位、錯位的問題較多。

（2）整體性不足，難以高效協(xié)同。水與物質的傳輸過程及其時空分布被分割，缺乏將水質、水量、水生態(tài)等相協(xié)調(diào)的系統(tǒng)思維，無法實現(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。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)境質量較差，富營養(yǎng)化問題突出，水生態(tài)空間萎縮，新區(qū)地勢低洼，洪澇災害風險較高。雖然雄安新區(qū)管理委員會實行扁平化管理，但目前涉水管理仍涉及多個橫向部門，有效的協(xié)同聯(lián)動機制建立。河北省水利廳大清河管理處實際未能充分發(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，應統(tǒng)籌推進水安全保障、水資源節(jié)約、水生態(tài)保護修復、水環(huán)境治理(見圖1)。

02 樹立系統(tǒng)觀念推進城市水管理

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、方法的關系集合，應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性的措施，推動系統(tǒng)治理。同時，以綜合信息化平臺為支撐，重視從系統(tǒng)要素、結構功能、內(nèi)在機制與運行模式等層面全方位監(jiān)測評估，從前期監(jiān)測預警、中期處置應對到后期復盤反饋，各環(huán)節(jié)運轉順暢，深度協(xié)同(見圖2)。

雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)全周期管理，應基于新區(qū)水系統(tǒng)現(xiàn)狀，堅持人與自然和諧共生基本方略，堅持國家治水方針，運用發(fā)展、全面、系統(tǒng)思維，開展水系統(tǒng)全過程、全要素、全場景的精細管理。綜合考慮水與自然、水系統(tǒng)內(nèi)、水與人、人與人之間關系，全面推進“一個尊重，五個統(tǒng)籌”(見圖3)。

2.2 構建閉環(huán)式管理政策體系

以政策保障為抓手，構建由管理目標、供給措施、行業(yè)需求、管理環(huán)境和評估手段組成的閉環(huán)式管理政策體系，由自上而下的引領與自下而上的反饋相結合，推動實現(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 強化頂層設計

以水系統(tǒng)綜合規(guī)劃為抓手，實現(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)綜合治理的頂層設計，明確建設目標和總體策略(見圖5)。

3.2 推進體制改革

以管理機構整合為依托，實現(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，進一步整合和強化資金、用地等要素保障(見圖6)。

3.3 提升產(chǎn)業(yè)集中度

以一體化運營為突破口，實現(xiàn)運行管理“全流程”。逐步探索供排水一體化運營模式，降低全過程運行成本，提升全系統(tǒng)運行效率。推動由政府單一治理向政府、企業(yè)和社會共治轉變。探索建立運營服務費與供水水質、污水收集率、進水污染物濃度、污染物削減量等掛鉤的按效付費機制(見圖7)。

3.4 推行智慧化管理

以監(jiān)測數(shù)據(jù)和智慧平臺為支撐，實現(xiàn)管控方式“全智能”。建立“用數(shù)據(jù)說話、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，不斷深化智慧管理平臺功能，充分發(fā)揮平臺在城市體檢、智能建造、智慧市政、智慧社區(qū)、城市綜合管理，以及政務服務、公共衛(wèi)生等領域的應用支撐。

04 水系統(tǒng)安全保障總體技術框架

本研究的范圍是雄安新區(qū)的城市建設區(qū)，即新區(qū)起步區(qū)，規(guī)劃范圍約為200 km2，其中建設用地約100km2。設定城市水系統(tǒng)安全保障的目標為：控制災害源、減輕易損性、提高適應性、增強恢復力。確定城市水系統(tǒng)安全保障的原則為：以人為本，預防為主；統(tǒng)一領導，分級處置；綜合評估，科學決策；快速響應，協(xié)同應對。

城市水系統(tǒng)安全保障技術總體框架如圖8所示，主要包括水系統(tǒng)的風險源識別、風險綜合評價和風險管理策略三部分。風險源識別需要對氣候變化和急性沖擊的各種風險源進行識別。風險綜合評價從危險性、暴露性、脆弱性及減災能力等角度，對風險進行量化評估。風險管理策略包括工程性措施和非工程性措施，并應有相應的風險管理機制作為保障。

05 城市水系統(tǒng)應對氣候變化

5.1 氣候變化對城市水系統(tǒng)的影響路徑分析

氣候變化對城市水系統(tǒng)的影響及應對，可從流域水循環(huán)系統(tǒng)和城市水循環(huán)系統(tǒng)這兩個尺度進行分析。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)合構成了城市水循環(huán)系統(tǒng)，每個要素都對這個循環(huán)系統(tǒng)起著一定的促進或制約作用。氣候變化對城市水系統(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城市水系統(tǒng)的影響對象。氣候變化對供水和用水子系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在氣溫變化對城市用水量的影響上，進而影響供水管網(wǎng)的性能。在城市水系統(tǒng)中，城市排水子系統(tǒng)對氣候變化最為敏感。一方面，氣候變化引起的暴雨強度的變化會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)澇災害的頻率和危害程度。特別對于沿海城市，氣候變化帶來的海平面上升會加劇風暴潮和洪澇災害的頻率和強度。另一方面，氣候變化通過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，對城市排水的受納水體水質產(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)在對管網(wǎng)性能的影響上，這是流域水文、水質模型模擬所不能解決的，因此需要用城市水系統(tǒng)的相關模型進行模擬。研究方法可采用通過建模的方法預測未來不同氣候變化情景下水系統(tǒng)的響應，模型可選擇氣候模式與水文、水資源或水質模型相結合的方式進行。

5.2 氣候變化對城市水系統(tǒng)的影響與風險分析框架

構建的氣候變化對城市水系統(tǒng)影響與風險分析的“氣候變化模擬預估—氣候變化增量分析—水系統(tǒng)影響風險分析”的技術框架如圖10所示，運用全球氣候模式，借助降尺度方法，驅動區(qū)域氣候模式，根據(jù)設定的氣候變化情景，對未來的氣候變化進行預估。通過對氣候模式預估結果的科學分析，得到未來氣候變化增量。根據(jù)氣候變化增量，借助相關模型與指標，結合所研究城市及其水系統(tǒng)的實際情況，系統(tǒng)分析氣候變化對城市水系統(tǒng)的水資源、水環(huán)境與排水防澇安全等可能產(chǎn)生的影響與風險。

從水資源分析、排水防澇風險分析、水環(huán)境影響分析三個方面，構建的分層級城市水系統(tǒng)風險分析方法。

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

分析結果表明：雄安新區(qū)未來受氣候變化影響的排水防澇風險較高，水環(huán)境風險中等，水資源風險較低。因此，雄安新區(qū)應重點關注較高風險的排水防澇安全及中等風險的水環(huán)境安全，適當關注較低風險的水資源安全。

5.3 應對策略

城市水系統(tǒng)應對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，應堅持開源與節(jié)流相結合、集中與分散相結合、灰色與綠色相結合、剛性與柔性相結合的原則，進行系統(tǒng)的分析，構建健康而有韌性的城市水循環(huán)系統(tǒng)。

雄安新區(qū)應采用綠色與灰色基礎設施相結合等各種措施，減緩氣候變化給雄安新區(qū)的排水防澇安全和水環(huán)境安全增加的負面沖擊。

06 城市水系統(tǒng)應對急性沖擊

6.1 風險分析

城市水系統(tǒng)急性沖擊風險分析可分為風險源識別和風險綜合評估2個步驟。風險源識別是找出可能對城市水系統(tǒng)產(chǎn)生影響的各種急性沖擊風險類型。風險綜合評估是結合區(qū)域實際情況以及利益相關者的討論，定量評估城市水系統(tǒng)應對各類急性沖擊的危險性、暴露性、脆弱性和減災能力等因素的過程。

城市水系統(tǒng)脆弱性評估包括供水、污水、雨水及涉水空間4個子系統(tǒng)，采用定性與定量結合的方式，分為高、較高、中、較低、低5個等級，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 應對策略

區(qū)別于傳統(tǒng)的防災減災和災害風險管理，主要注重控制災害源和采取相應的技術措施降低風險和減輕設施的損耗。韌性城市框架下的城市水系統(tǒng)應對急性沖擊的策略旨在韌性城市的全生命周期內(nèi)進行彈性干預和控制，將水系統(tǒng)風險始終控制在設定的可接受風險范圍之內(nèi)，實現(xiàn)“風險可控制、巨災能適應、損失可降低”的綜合安全目標。

面對急性沖擊帶來的挑戰(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、關鍵水設施安全韌性保障、城市水系統(tǒng)災后恢復能力提升和對接智能防災減災應急管理平臺4個方面進行應對。

07 城市水系統(tǒng)安全保障機制

7.1 城市水系統(tǒng)應急預案體系

雄安新區(qū)應按照“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險種類，制定城市水系統(tǒng)應急預案體系?！缎郯残聟^(qū)突發(fā)事件總體預案》設置了四級應急響應等級：一級、二級、三級、四級，應急響應等級視事態(tài)發(fā)展升級、降級或終止?；诳傮w預案，雄安應盡快建立城市水系統(tǒng)應急預案體系。應從供水安全保障應急預案、排水安全保障應急預案和水源和水體安全保障應急預案三個方面來分類涵蓋（見圖11）。

7.2 城市水系統(tǒng)風險管控機制

按照“多級保障和多渠道兼容，單位自救與社會救援相結合”的原則，制定“城市-組團-社區(qū)”三級風險管控機制，包括區(qū)域協(xié)同機制、綜合應對機制、專業(yè)負責機制和網(wǎng)格化管理機制。

區(qū)域協(xié)同機制指雄安新區(qū)應在京津冀協(xié)同發(fā)展領導小組統(tǒng)籌指導下，在領導小組辦公室綜合協(xié)調(diào)下，在國家有關部委和北京、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)動京津冀。

08 小結

新時期，科學的城市水系統(tǒng)管理，應摒棄“條塊分割”“碎片化”管理方式，貫徹“全周期管理”理念，堅持以人民為中心，堅持系統(tǒng)觀念，運用發(fā)展、全面、系統(tǒng)思維，構建城市水系統(tǒng)全周期閉環(huán)管理政策體系，做好城市水系統(tǒng)頂層設計，突破條塊分割式傳統(tǒng)管理格局，創(chuàng)新一體化運營模式，在融合多源涉水信息基礎上，依托智慧管理平臺實施閉環(huán)管理，打造城市水系統(tǒng)全周期管理機制，為強化城市水系統(tǒng)整體效能、健全城市有機生命體、構建流域生命共同體提供支撐。

同時主動應對氣候變化和急性沖擊，建立雄安新區(qū)城市水系統(tǒng)應急預案體系，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)構建的模式和標準研究