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气变项目研究系列 | 国际大城市适应气候变化的洪水风险管理经验-以荷兰鹿特丹市为例

媒体:原创  作者:老牛基金会
专业号:老牛基金会 2023/1/18 12:02:57

在全球气候变化的大背景下,近年来气候相关自然灾害频发,对人民生命财产安全和经济社会发展造成的影响日益加剧。2021年7月,河南遭遇特大暴雨灾害以来,由老牛基金会与壹基金共同发起“气候变化背景下自然灾害应对策略研究与实践”项目,通过与中国农科院环发所、北师大风创中心等合作,开展河南受灾社区应急能力建设,探索适应气候变化下社会组织参与应对突发气候灾害事件的行动策略。

本项目将陆续分享以下课题研究成果,包括:

郑州“7.20”暴雨灾害的气候成因及与气候变化的联系

国际大城市适应气候变化的洪水风险管理经验

适应气候变化的城市洪水灾害应对策略

本文以荷兰鹿特丹市为案例,分享“国际大城市适应气候变化的洪水风险管理经验”,以供参考。

国际大城市适应气候变化的洪水风险管理经验-以荷兰鹿特丹市为例

摘要

鹿特丹位于三角洲地区,面临暴雨加剧、河流泛滥、海平面上升、人口和财富高度密集的挑战,对气候变化特别脆弱。2013年,鹿特丹发布了适应气候变化的战略,旨在保障居民的生命财产安全,尽最大可能地减少洪水灾害损失;鹿特丹适应战略的目标是在2025年建成100%免受洪水风险威胁的气候韧性城市。鹿特丹市采取的适应气候变化的洪水管理措施包括:

科学评估气候变化条件下鹿特丹市的洪水淹没风险

针对堤外和堤内城区面临的不同气候风险,构建完整智慧的防洪排涝系统

针对居住建筑设施面临的洪水风险,加强防洪设计、提升建设标准

针对不断加剧的城市内涝问题,做好适应气候变化的城市空间发展规划,千方百计挖掘城市蓄滞洪水的潜力

针对不同城区面临的洪水淹没风险,因地制宜采取适应措施减轻洪水风险

鹿特丹市总结出一套完整的适应气候变化的洪水风险管理方法,这套方法可以分为四个部分:

鹿特丹市的洪水风险管理基于已经建立的坚实的、智慧的洪水防护系统;

在已经建立的防洪系统基础上,采取有针对性的适应措施--特别强调适应的技术创新;

加强适应行动的协调,促进公众参与;开发手机用户端的Apps沟通气候风险和采取适应措施减轻气候风险的效果;

实现经济、社会、生态、环境和谐与可持续发展,尤其强调发挥生态协同服务功能提升洪水调节能力,同时促进资产增值。

气候变化下鹿特丹市面临的洪水

风险管理挑战与适应目标

鹿特丹是荷兰第二大城市,欧洲第一大港口,亚欧大陆桥的西桥头堡,位于莱茵河和马斯河汇合处,西依北海(图1)。鹿特丹市分为防护堤外(Out-dike)和防护堤内(Inner-dike)两大部分(图2、图3),堤外区域高程高于堤内区域。鹿特丹市大部分区域在堤外,而堤内区域低于海平面,最低洼处低于海平面6.67米。堤外区域直接受河水泛滥和风暴潮的影响,而堤内区域(即所谓的内城)所面临的洪水威胁,一是暴雨加剧,二是防护堤坝的安全,一旦堤坝溃决,对内城的影响是灾难性的。

2013年,鹿特丹发布了适应气候变化的战略,旨在保障居民的生命财产安全,尽最大可能地减少洪水灾害损失;其洪水风险管理目标是:在2025年建成100%免受洪水风险威胁的气候韧性城市。鹿特丹适应气候变化的洪水风险管理决策,基于以下的科学认知:

气候变暖在加速,极端强降水事件的频次在增加、强度在加剧;

尽管对未来的气候变化预测存在不确定性,但不能以此作为不行动的理由;

气候变化的后果是灾难性的,特别是对位于三角洲的巨大城市;而采取适应气候变化的洪水风险管理行动,既可以降低洪水的淹没风险,还可以改善营商环境、促进经济发展。

鹿特丹适应气候变化战略的制定,其遵循的原则是:提高公众意识,采取最佳工程措施、发挥城市生态服务功能,将气候变化的影响降到最小,创建免受气候变化威胁的城市样板,保障居民人身和财产安全,增加居民健康福祉,保障港口安全运行;通过实施适应战略建造安全舒适的城市环境,吸引投资,增强经济活力。从适应气候变化的行动中获取最大效益,促进经济发展。

鹿特丹市制定适应气候变化

行动方案的战略思路

建立坚实的洪水防护系统。依托当前风暴潮屏障、堤坝、运河和湖泊、出水口、下水道管网和泵站系统等,加强维护、改善当前系统,建立坚实的、智慧的洪水防护系统,使鹿特丹免于洪水威胁。

充分发挥城市环境调节功能,“蓝-绿-灰”设施结合最大限度地发挥城市防洪功能。在鹿特丹的堤外区域,优化升级当前的风暴潮屏障体系,针对洪水风险开展提升气候适应性的规划设计,构建多层次的洪水防护体系,如提升防洪建筑标准、扩展公共空间防洪潜力、建设漂浮社区等。防护堤是保障堤内区域洪水安全的关键,对关键堤坝进行加固,与休闲步道、自然堤岸等无缝衔接。在堤岸内的内城区域,发挥城市“海绵功能”,疏通城市“毛细血管”,在人口密集区域加强捕获、储存雨洪水的设计,延迟洪水排泄。具体措施包括建设绿色集水屋顶、水广场等样板工程,在步道和社区增加绿植、扩充储水绿地和渗水区域,构建蓝-绿联通廊道,增加储水能力和河道湖泊的行洪能力,使城市的水循环与变化了的气候匹配。在完善城市防洪系统的过程中,开展了一系列的适应气候变化洪水风险管理技术创新,如漂浮社区设计、城市蓄水设计、可吸水绿色墙面屋顶设计等。

大力加强适应气候变化的洪水风险管理协调合作机制。适应气候变化,鹿特丹市政府负有主体责任,须要统筹规划适应框架,协调和促进项目的实施。水利部门、中央政府也负有重要的责任,如鹿特丹市的洪水风险管理与国家三角洲项目的衔接。气候变化适应,需要全社会广泛的合作参与,一个典型的例子就是“Green Team”(绿色团队)倡议,鼓励社区居民将他们的花园进一步地绿化。另外,适应措施与城市空间发展规划的结合,共同分担适应气候变化的责任、实现共赢的发展目标。公众参与是适应行动成功实施的基础。为提升公众意识,鹿特丹市绘制数字化的气候风险图、开发手机用户端的Apps,市民可以登录“气候游戏/Climate Game”)交互式地了解鹿特丹的气候风险和采取适应措施的效果。

促进经济、社会、生态、环境的协调可持续发展。适应气候变化是实现城市和港口经济发展的机遇、促进居住环境的改善、增加生物多样性的机遇,改善生态可以有效降低城市对于暴雨的脆弱性。“绿色适应”也使城市营商环境更具吸引力、促进城市绿色经济发展、通过适应项目与减缓的协同效应降低温室气体的排放。鹿特丹市适应气候变化行动创造了3600个就业岗位,给海洋运输业、水利工程设计、三角洲治理技术发展带来很好的发展前景,保障了鹿特丹经济、社会各方面发展目标的实现。

鹿特丹市适应气候变化的

洪水风险管理举措

举措一:科学评估气候变化条件下鹿特丹市的洪水淹没风险

首先对鹿特丹市气候变化导致的洪水风险进行了系统全面的科学评估(堤外区域洪水风险图绘于图1,防护堤损毁导致的洪水淹没风险图与后果绘于图2,内城的洪水淹没风险与脆弱性绘于图3),并评估水存储能力区域(当前水储存能力不足区域图略,未来水存储能力不足区域如图4所示),在此基础上制定切实可行的、有效的适应性洪水管理措施。

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图1 鹿特丹堤外(Outer-dike)区域洪水风险图*

*该图中绿色线条标识的是防护堤,其中绿线所包围的部分既是鹿特丹市的堤外区域,而灰色部分就是鹿特丹市的内城部分(即所谓的堤内区域);蓝颜色标识的是至2100年堤外市区部分遭遇千年一遇的洪水可能淹没的区域(淹没深度可达5米以上);红颜色标识的是受洪水威胁的关键基础设施;粉红色标识的是Maeslant风暴潮屏障系统(依目前的设计,当风暴潮高度超过3米时该闸关闭,避免堤外部分受洪水淹没)。该图中深红色的虚线显示的是图5示意图的剖面(该深红色虚线的上端对应图5的左侧、下端对应图5的右侧)。

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图2 鹿特丹防护堤损毁导致的洪水淹没风险与后果*

*该图紫颜色标识的是当前需要加固的堤坝;红颜色标识的是针对图1所示的2100年洪水风险,堤坝需要加固的高度;黄颜色标识的是如果堤坝在某个部位损毁,人员与经济损失后果;蓝颜色标识的是内城区域洪水淹没风险(淹没水深和淹没历时)

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图3 鹿特丹内城区域面临的洪水淹没风险图与脆弱区域*

*该图黑色圆圈标识的是受洪水威胁的关键下水道设施,圆点标识的是受地下水威胁的关键部位;红颜色标识的是洪水淹没脆弱区域,其脆弱性不单取决于洪水的淹没水平,也与密集的人口和经济活动高度相关;黑实线标识的是受洪水淹没威胁的低洼地的基础设施;蓝颜色标识的是由于地面沉降导致的内城水存储赤字区域

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图4 鹿特丹市水存储能力不足区域

举措二:针对堤外和堤内区域面临的不同气候风险,构建完整智慧的防洪排涝系统

由于特殊的自然地理环境和历史渊源,鹿特丹积累了丰富的洪水治理经验,鹿特丹市已经构建了一套完整的、智慧的防洪排涝系统,这个系统的示意图如图5所示。由于堤外外区域直接受河水泛滥和风暴潮的影响,已经修建拦海大坝、防护堤、风暴潮屏障系统等保障安全。堤外区域的城市建筑一般建在相对较高的地基上,堤外的码头一般建在3米高度,当河面水位高于3米时,Maeslant风暴潮屏障系统关闭,阻挡洪水灌入。而堤内区域所面临的洪水威胁主要有两个来源,一是暴雨加剧导致的城市积水,二是防护堤坝溃决导致堤外的河水淹没。因此,内城采取的措施包括加固堤坝、河湖联通,建立完善的泵站抽水系统保持水面稳定,以及提升建筑设计和防护标准、千方百计增加城市的蓄滞洪能力等。

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图5 鹿特丹防洪排涝系统示意图*

*该图展示了鹿特丹防洪排涝系统的工作原理。在堤外区域,通过多重堤坝体系抵御风暴潮威胁保障城市安全;在堤内区域,建设圩田、绿地、沟渠等形成立体排涝体系,依托泵站系统将堤内的水排至堤外马斯河,保持堤内水面平衡,防止堤内城区洪水淹没

举措三:针对居住建筑设施面临的洪水风险,加强防洪设计、提升建设标准

图6展示了漂浮于水面的建筑设施、加高地基的民居设施、底部具有水存储空间的楼房,以及增加城市蓄滞洪能力的绿地步道建设等。

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图6 鹿特丹市防洪建筑设计

上左:漂浮于水面的建筑设施;上右:加高地基的民居设施

下左:底部具有水存储空间的楼房建筑;下右:绿地步道建设

举措四:针对不断加剧的城市内涝问题,做好适应气候变化的城市空间发展规划,千方百计挖掘城市蓄滞洪水的潜力

鹿特丹市的一个成功经验是,做好适应气候变化的城市空间发展规划,最大限度地挖掘城市的蓄滞洪、行洪泄洪能力。这些措施包括:加固堤坝、水体扩容、建设潮汐公园、建设绿色屋顶、建设多功能水广场(图8)、拦潮闸更新或建设二级防护屏障系统,建设防洪墙、水上移动社区或移动建筑、更新电站/变电站到高处等以防护洪水淹没。城市规划设计原理如图7所示,在图8展示了一个典型的多功能水广场样板设计。

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图7 鹿特丹市适应气候变化的洪水

风险管理城市规划设计原理示意图

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图8 鹿特丹市的多功能水广场设计,

巧妙地将应对暴雨威胁与艺术结合起来*

*水广场有多个形状、大小和高度各不相同的水池组成,水池间有沟渠连接。这里平时是市民休闲娱乐的广场,一旦暴雨来临,水广场就变成了蓄水、储水的防涝系统。水广场与城市的防洪排涝系统连为一体,保障街道上不会积水。同时,水广场的绿地还具备净化功能,这些收集储存的雨洪水可转化为淡水资源

举措五:针对不同城区面临的洪水淹没风险,因地制宜地采取适应措施减轻洪水风险

鹿特丹市的适应行动规划,将鹿特丹市划分为港口区、码头区、堤外城区、堤内城区、紧凑城区(中心城区)和郊区6个部分。每个城区的适应都各具特色,以下按照这6个部分介绍采取的适应措施(见图9-14)。对于每一部分,都标识了其在鹿特丹市所在的位置。从图9-14可以看出,6个区域采取的适应措施,不但消除洪水风险,还有效改善城市生态和生活条件,还营造良好的营商环境,促进经济、社会、生态、环境的和谐与可持续发展。

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图9 港口区采取的适应措施

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图10 码头区采取的适应措施

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图11 堤外城区采取的适应措施

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图12堤内城区采取的适应措施

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图13 紧凑城区(城市中心区域)采取的适应措施

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图14郊区采取的适应措施

尽管鹿特丹在适应气候变化的洪水风险管理方面已经开展了相当完善的工作,仍然认为在适应能力建设方面还有大量的工作要做,如发展交互式的洪水风险地图、适应工具包和经济效益评估工具等。

本项目已经分享“郑州‘7.20’暴雨灾害的气候成因及与气候变化的联系”、“国际大城市适应气候变化的洪水风险管理经验-以纽约市为例”的成果。本文以荷兰鹿特丹市为案例,分享“国际大城市适应气候变化的洪水风险管理经验”,此后会持续分享更多的研究成果。

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