氣變項目研究系列 | 國際大城市適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理經(jīng)驗-以荷蘭鹿特丹市為例
在全球氣候變化的大背景下,近年來氣候相關(guān)自然災(zāi)害頻發(fā),對人民生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展造成的影響日益加劇。2021年7月,河南遭遇特大暴雨災(zāi)害以來,由老?;饡c壹基金共同發(fā)起“氣候變化背景下自然災(zāi)害應(yīng)對策略研究與實踐”項目,通過與中國農(nóng)科院環(huán)發(fā)所、北師大風(fēng)創(chuàng)中心等合作,開展河南受災(zāi)社區(qū)應(yīng)急能力建設(shè),探索適應(yīng)氣候變化下社會組織參與應(yīng)對突發(fā)氣候災(zāi)害事件的行動策略。
本項目將陸續(xù)分享以下課題研究成果,包括:
鄭州“7.20”暴雨災(zāi)害的氣候成因及與氣候變化的聯(lián)系
國際大城市適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理經(jīng)驗
適應(yīng)氣候變化的城市洪水災(zāi)害應(yīng)對策略
本文以荷蘭鹿特丹市為案例,分享“國際大城市適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理經(jīng)驗”,以供參考。
國際大城市適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理經(jīng)驗-以荷蘭鹿特丹市為例
摘要
鹿特丹位于三角洲地區(qū),面臨暴雨加劇、河流泛濫、海平面上升、人口和財富高度密集的挑戰(zhàn),對氣候變化特別脆弱。2013年,鹿特丹發(fā)布了適應(yīng)氣候變化的戰(zhàn)略,旨在保障居民的生命財產(chǎn)安全,盡最大可能地減少洪水災(zāi)害損失;鹿特丹適應(yīng)戰(zhàn)略的目標(biāo)是在2025年建成100%免受洪水風(fēng)險威脅的氣候韌性城市。鹿特丹市采取的適應(yīng)氣候變化的洪水管理措施包括:
科學(xué)評估氣候變化條件下鹿特丹市的洪水淹沒風(fēng)險
針對堤外和堤內(nèi)城區(qū)面臨的不同氣候風(fēng)險,構(gòu)建完整智慧的防洪排澇系統(tǒng)
針對居住建筑設(shè)施面臨的洪水風(fēng)險,加強(qiáng)防洪設(shè)計、提升建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)
針對不斷加劇的城市內(nèi)澇問題,做好適應(yīng)氣候變化的城市空間發(fā)展規(guī)劃,千方百計挖掘城市蓄滯洪水的潛力
針對不同城區(qū)面臨的洪水淹沒風(fēng)險,因地制宜采取適應(yīng)措施減輕洪水風(fēng)險
鹿特丹市總結(jié)出一套完整的適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理方法,這套方法可以分為四個部分:
鹿特丹市的洪水風(fēng)險管理基于已經(jīng)建立的堅實的、智慧的洪水防護(hù)系統(tǒng);
在已經(jīng)建立的防洪系統(tǒng)基礎(chǔ)上,采取有針對性的適應(yīng)措施--特別強(qiáng)調(diào)適應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新;
加強(qiáng)適應(yīng)行動的協(xié)調(diào),促進(jìn)公眾參與;開發(fā)手機(jī)用戶端的Apps溝通氣候風(fēng)險和采取適應(yīng)措施減輕氣候風(fēng)險的效果;
實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)、環(huán)境和諧與可持續(xù)發(fā)展,尤其強(qiáng)調(diào)發(fā)揮生態(tài)協(xié)同服務(wù)功能提升洪水調(diào)節(jié)能力,同時促進(jìn)資產(chǎn)增值。
氣候變化下鹿特丹市面臨的洪水
風(fēng)險管理挑戰(zhàn)與適應(yīng)目標(biāo)
鹿特丹是荷蘭第二大城市,歐洲第一大港口,亞歐大陸橋的西橋頭堡,位于萊茵河和馬斯河匯合處,西依北海(圖1)。鹿特丹市分為防護(hù)堤外(Out-dike)和防護(hù)堤內(nèi)(Inner-dike)兩大部分(圖2、圖3),堤外區(qū)域高程高于堤內(nèi)區(qū)域。鹿特丹市大部分區(qū)域在堤外,而堤內(nèi)區(qū)域低于海平面,最低洼處低于海平面6.67米。堤外區(qū)域直接受河水泛濫和風(fēng)暴潮的影響,而堤內(nèi)區(qū)域(即所謂的內(nèi)城)所面臨的洪水威脅,一是暴雨加劇,二是防護(hù)堤壩的安全,一旦堤壩潰決,對內(nèi)城的影響是災(zāi)難性的。
2013年,鹿特丹發(fā)布了適應(yīng)氣候變化的戰(zhàn)略,旨在保障居民的生命財產(chǎn)安全,盡最大可能地減少洪水災(zāi)害損失;其洪水風(fēng)險管理目標(biāo)是:在2025年建成100%免受洪水風(fēng)險威脅的氣候韌性城市。鹿特丹適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理決策,基于以下的科學(xué)認(rèn)知:
氣候變暖在加速,極端強(qiáng)降水事件的頻次在增加、強(qiáng)度在加??;
盡管對未來的氣候變化預(yù)測存在不確定性,但不能以此作為不行動的理由;
氣候變化的后果是災(zāi)難性的,特別是對位于三角洲的巨大城市;而采取適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理行動,既可以降低洪水的淹沒風(fēng)險,還可以改善營商環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
鹿特丹適應(yīng)氣候變化戰(zhàn)略的制定,其遵循的原則是:提高公眾意識,采取最佳工程措施、發(fā)揮城市生態(tài)服務(wù)功能,將氣候變化的影響降到最小,創(chuàng)建免受氣候變化威脅的城市樣板,保障居民人身和財產(chǎn)安全,增加居民健康福祉,保障港口安全運行;通過實施適應(yīng)戰(zhàn)略建造安全舒適的城市環(huán)境,吸引投資,增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)活力。從適應(yīng)氣候變化的行動中獲取最大效益,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
鹿特丹市制定適應(yīng)氣候變化
行動方案的戰(zhàn)略思路
建立堅實的洪水防護(hù)系統(tǒng)。依托當(dāng)前風(fēng)暴潮屏障、堤壩、運河和湖泊、出水口、下水道管網(wǎng)和泵站系統(tǒng)等,加強(qiáng)維護(hù)、改善當(dāng)前系統(tǒng),建立堅實的、智慧的洪水防護(hù)系統(tǒng),使鹿特丹免于洪水威脅。
充分發(fā)揮城市環(huán)境調(diào)節(jié)功能,“藍(lán)-綠-灰”設(shè)施結(jié)合最大限度地發(fā)揮城市防洪功能。在鹿特丹的堤外區(qū)域,優(yōu)化升級當(dāng)前的風(fēng)暴潮屏障體系,針對洪水風(fēng)險開展提升氣候適應(yīng)性的規(guī)劃設(shè)計,構(gòu)建多層次的洪水防護(hù)體系,如提升防洪建筑標(biāo)準(zhǔn)、擴(kuò)展公共空間防洪潛力、建設(shè)漂浮社區(qū)等。防護(hù)堤是保障堤內(nèi)區(qū)域洪水安全的關(guān)鍵,對關(guān)鍵堤壩進(jìn)行加固,與休閑步道、自然堤岸等無縫銜接。在堤岸內(nèi)的內(nèi)城區(qū)域,發(fā)揮城市“海綿功能”,疏通城市“毛細(xì)血管”,在人口密集區(qū)域加強(qiáng)捕獲、儲存雨洪水的設(shè)計,延遲洪水排泄。具體措施包括建設(shè)綠色集水屋頂、水廣場等樣板工程,在步道和社區(qū)增加綠植、擴(kuò)充儲水綠地和滲水區(qū)域,構(gòu)建藍(lán)-綠聯(lián)通廊道,增加儲水能力和河道湖泊的行洪能力,使城市的水循環(huán)與變化了的氣候匹配。在完善城市防洪系統(tǒng)的過程中,開展了一系列的適應(yīng)氣候變化洪水風(fēng)險管理技術(shù)創(chuàng)新,如漂浮社區(qū)設(shè)計、城市蓄水設(shè)計、可吸水綠色墻面屋頂設(shè)計等。
大力加強(qiáng)適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理協(xié)調(diào)合作機(jī)制。適應(yīng)氣候變化,鹿特丹市政府負(fù)有主體責(zé)任,須要統(tǒng)籌規(guī)劃適應(yīng)框架,協(xié)調(diào)和促進(jìn)項目的實施。水利部門、中央政府也負(fù)有重要的責(zé)任,如鹿特丹市的洪水風(fēng)險管理與國家三角洲項目的銜接。氣候變化適應(yīng),需要全社會廣泛的合作參與,一個典型的例子就是“Green Team”(綠色團(tuán)隊)倡議,鼓勵社區(qū)居民將他們的花園進(jìn)一步地綠化。另外,適應(yīng)措施與城市空間發(fā)展規(guī)劃的結(jié)合,共同分擔(dān)適應(yīng)氣候變化的責(zé)任、實現(xiàn)共贏的發(fā)展目標(biāo)。公眾參與是適應(yīng)行動成功實施的基礎(chǔ)。為提升公眾意識,鹿特丹市繪制數(shù)字化的氣候風(fēng)險圖、開發(fā)手機(jī)用戶端的Apps,市民可以登錄“氣候游戲/Climate Game”)交互式地了解鹿特丹的氣候風(fēng)險和采取適應(yīng)措施的效果。
促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)、環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。適應(yīng)氣候變化是實現(xiàn)城市和港口經(jīng)濟(jì)發(fā)展的機(jī)遇、促進(jìn)居住環(huán)境的改善、增加生物多樣性的機(jī)遇,改善生態(tài)可以有效降低城市對于暴雨的脆弱性。“綠色適應(yīng)”也使城市營商環(huán)境更具吸引力、促進(jìn)城市綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展、通過適應(yīng)項目與減緩的協(xié)同效應(yīng)降低溫室氣體的排放。鹿特丹市適應(yīng)氣候變化行動創(chuàng)造了3600個就業(yè)崗位,給海洋運輸業(yè)、水利工程設(shè)計、三角洲治理技術(shù)發(fā)展帶來很好的發(fā)展前景,保障了鹿特丹經(jīng)濟(jì)、社會各方面發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)。
鹿特丹市適應(yīng)氣候變化的
洪水風(fēng)險管理舉措
舉措一:科學(xué)評估氣候變化條件下鹿特丹市的洪水淹沒風(fēng)險
首先對鹿特丹市氣候變化導(dǎo)致的洪水風(fēng)險進(jìn)行了系統(tǒng)全面的科學(xué)評估(堤外區(qū)域洪水風(fēng)險圖繪于圖1,防護(hù)堤損毀導(dǎo)致的洪水淹沒風(fēng)險圖與后果繪于圖2,內(nèi)城的洪水淹沒風(fēng)險與脆弱性繪于圖3),并評估水存儲能力區(qū)域(當(dāng)前水儲存能力不足區(qū)域圖略,未來水存儲能力不足區(qū)域如圖4所示),在此基礎(chǔ)上制定切實可行的、有效的適應(yīng)性洪水管理措施。

圖1 鹿特丹堤外(Outer-dike)區(qū)域洪水風(fēng)險圖*
*該圖中綠色線條標(biāo)識的是防護(hù)堤,其中綠線所包圍的部分既是鹿特丹市的堤外區(qū)域,而灰色部分就是鹿特丹市的內(nèi)城部分(即所謂的堤內(nèi)區(qū)域);藍(lán)顏色標(biāo)識的是至2100年堤外市區(qū)部分遭遇千年一遇的洪水可能淹沒的區(qū)域(淹沒深度可達(dá)5米以上);紅顏色標(biāo)識的是受洪水威脅的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施;粉紅色標(biāo)識的是Maeslant風(fēng)暴潮屏障系統(tǒng)(依目前的設(shè)計,當(dāng)風(fēng)暴潮高度超過3米時該閘關(guān)閉,避免堤外部分受洪水淹沒)。該圖中深紅色的虛線顯示的是圖5示意圖的剖面(該深紅色虛線的上端對應(yīng)圖5的左側(cè)、下端對應(yīng)圖5的右側(cè))。

圖2 鹿特丹防護(hù)堤損毀導(dǎo)致的洪水淹沒風(fēng)險與后果*
*該圖紫顏色標(biāo)識的是當(dāng)前需要加固的堤壩;紅顏色標(biāo)識的是針對圖1所示的2100年洪水風(fēng)險,堤壩需要加固的高度;黃顏色標(biāo)識的是如果堤壩在某個部位損毀,人員與經(jīng)濟(jì)損失后果;藍(lán)顏色標(biāo)識的是內(nèi)城區(qū)域洪水淹沒風(fēng)險(淹沒水深和淹沒歷時)

圖3 鹿特丹內(nèi)城區(qū)域面臨的洪水淹沒風(fēng)險圖與脆弱區(qū)域*
*該圖黑色圓圈標(biāo)識的是受洪水威脅的關(guān)鍵下水道設(shè)施,圓點標(biāo)識的是受地下水威脅的關(guān)鍵部位;紅顏色標(biāo)識的是洪水淹沒脆弱區(qū)域,其脆弱性不單取決于洪水的淹沒水平,也與密集的人口和經(jīng)濟(jì)活動高度相關(guān);黑實線標(biāo)識的是受洪水淹沒威脅的低洼地的基礎(chǔ)設(shè)施;藍(lán)顏色標(biāo)識的是由于地面沉降導(dǎo)致的內(nèi)城水存儲赤字區(qū)域

圖4 鹿特丹市水存儲能力不足區(qū)域
舉措二:針對堤外和堤內(nèi)區(qū)域面臨的不同氣候風(fēng)險,構(gòu)建完整智慧的防洪排澇系統(tǒng)
由于特殊的自然地理環(huán)境和歷史淵源,鹿特丹積累了豐富的洪水治理經(jīng)驗,鹿特丹市已經(jīng)構(gòu)建了一套完整的、智慧的防洪排澇系統(tǒng),這個系統(tǒng)的示意圖如圖5所示。由于堤外外區(qū)域直接受河水泛濫和風(fēng)暴潮的影響,已經(jīng)修建攔海大壩、防護(hù)堤、風(fēng)暴潮屏障系統(tǒng)等保障安全。堤外區(qū)域的城市建筑一般建在相對較高的地基上,堤外的碼頭一般建在3米高度,當(dāng)河面水位高于3米時,Maeslant風(fēng)暴潮屏障系統(tǒng)關(guān)閉,阻擋洪水灌入。而堤內(nèi)區(qū)域所面臨的洪水威脅主要有兩個來源,一是暴雨加劇導(dǎo)致的城市積水,二是防護(hù)堤壩潰決導(dǎo)致堤外的河水淹沒。因此,內(nèi)城采取的措施包括加固堤壩、河湖聯(lián)通,建立完善的泵站抽水系統(tǒng)保持水面穩(wěn)定,以及提升建筑設(shè)計和防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、千方百計增加城市的蓄滯洪能力等。

圖5 鹿特丹防洪排澇系統(tǒng)示意圖*
*該圖展示了鹿特丹防洪排澇系統(tǒng)的工作原理。在堤外區(qū)域,通過多重堤壩體系抵御風(fēng)暴潮威脅保障城市安全;在堤內(nèi)區(qū)域,建設(shè)圩田、綠地、溝渠等形成立體排澇體系,依托泵站系統(tǒng)將堤內(nèi)的水排至堤外馬斯河,保持堤內(nèi)水面平衡,防止堤內(nèi)城區(qū)洪水淹沒
舉措三:針對居住建筑設(shè)施面臨的洪水風(fēng)險,加強(qiáng)防洪設(shè)計、提升建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)
圖6展示了漂浮于水面的建筑設(shè)施、加高地基的民居設(shè)施、底部具有水存儲空間的樓房,以及增加城市蓄滯洪能力的綠地步道建設(shè)等。


圖6 鹿特丹市防洪建筑設(shè)計
上左:漂浮于水面的建筑設(shè)施;上右:加高地基的民居設(shè)施
下左:底部具有水存儲空間的樓房建筑;下右:綠地步道建設(shè)
舉措四:針對不斷加劇的城市內(nèi)澇問題,做好適應(yīng)氣候變化的城市空間發(fā)展規(guī)劃,千方百計挖掘城市蓄滯洪水的潛力
鹿特丹市的一個成功經(jīng)驗是,做好適應(yīng)氣候變化的城市空間發(fā)展規(guī)劃,最大限度地挖掘城市的蓄滯洪、行洪泄洪能力。這些措施包括:加固堤壩、水體擴(kuò)容、建設(shè)潮汐公園、建設(shè)綠色屋頂、建設(shè)多功能水廣場(圖8)、攔潮閘更新或建設(shè)二級防護(hù)屏障系統(tǒng),建設(shè)防洪墻、水上移動社區(qū)或移動建筑、更新電站/變電站到高處等以防護(hù)洪水淹沒。城市規(guī)劃設(shè)計原理如圖7所示,在圖8展示了一個典型的多功能水廣場樣板設(shè)計。

圖7 鹿特丹市適應(yīng)氣候變化的洪水
風(fēng)險管理城市規(guī)劃設(shè)計原理示意圖


圖8 鹿特丹市的多功能水廣場設(shè)計,
巧妙地將應(yīng)對暴雨威脅與藝術(shù)結(jié)合起來*
*水廣場有多個形狀、大小和高度各不相同的水池組成,水池間有溝渠連接。這里平時是市民休閑娛樂的廣場,一旦暴雨來臨,水廣場就變成了蓄水、儲水的防澇系統(tǒng)。水廣場與城市的防洪排澇系統(tǒng)連為一體,保障街道上不會積水。同時,水廣場的綠地還具備凈化功能,這些收集儲存的雨洪水可轉(zhuǎn)化為淡水資源
舉措五:針對不同城區(qū)面臨的洪水淹沒風(fēng)險,因地制宜地采取適應(yīng)措施減輕洪水風(fēng)險
鹿特丹市的適應(yīng)行動規(guī)劃,將鹿特丹市劃分為港口區(qū)、碼頭區(qū)、堤外城區(qū)、堤內(nèi)城區(qū)、緊湊城區(qū)(中心城區(qū))和郊區(qū)6個部分。每個城區(qū)的適應(yīng)都各具特色,以下按照這6個部分介紹采取的適應(yīng)措施(見圖9-14)。對于每一部分,都標(biāo)識了其在鹿特丹市所在的位置。從圖9-14可以看出,6個區(qū)域采取的適應(yīng)措施,不但消除洪水風(fēng)險,還有效改善城市生態(tài)和生活條件,還營造良好的營商環(huán)境,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)、環(huán)境的和諧與可持續(xù)發(fā)展。


圖9 港口區(qū)采取的適應(yīng)措施


圖10 碼頭區(qū)采取的適應(yīng)措施


圖11 堤外城區(qū)采取的適應(yīng)措施


圖12堤內(nèi)城區(qū)采取的適應(yīng)措施


圖13 緊湊城區(qū)(城市中心區(qū)域)采取的適應(yīng)措施


圖14郊區(qū)采取的適應(yīng)措施
盡管鹿特丹在適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理方面已經(jīng)開展了相當(dāng)完善的工作,仍然認(rèn)為在適應(yīng)能力建設(shè)方面還有大量的工作要做,如發(fā)展交互式的洪水風(fēng)險地圖、適應(yīng)工具包和經(jīng)濟(jì)效益評估工具等。
本項目已經(jīng)分享“鄭州‘7.20’暴雨災(zāi)害的氣候成因及與氣候變化的聯(lián)系”、“國際大城市適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理經(jīng)驗-以紐約市為例”的成果。本文以荷蘭鹿特丹市為案例,分享“國際大城市適應(yīng)氣候變化的洪水風(fēng)險管理經(jīng)驗”,此后會持續(xù)分享更多的研究成果。

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