雄安新區新型城市水系統構建的模式和標準研究
針對新區面臨的多重水約束，結合新區未來發展的定位目標，在充分認識系統性及維持自然水循環重要意義的基礎上，提出了“節水優先、灰綠結合”雙循環結構的新型城市水系統模式，其次，建立了資源-環境-安全-經濟-社會/管理-技術六維度的綜合評估指標體系，通過模型對子系統模式及過程進行模擬和綜合評估，提出了空間布局模式的優化方案。
基于新型城市水系統的雙循環模式，從維持健康自然水循環、發揮城市水系統各項社會功能兩個層面，水資源、水環境、水生態和水安全4個維度，研究提出了“四水統籌、人水和諧”的新型城市水系統建設標準（控制指標），包括城市水系統構建標準、城市水設施建設標準和韌性城市水系統構建標準3項；以落實新發展理念引領雄安新區城市水系統高標準的規劃建設。
基于認識的深入和理念的變革，不同的城市水系統構建模式被提出，也將帶來解決問題的整體思路、總體目標以及規劃建設方案策略的變革。建設標準（控制目標指標體系）是城市建設理念與發展戰略的具體體現，發展目標的量化也是引導規劃設計建設運行的重要抓手。圍繞著如何落實新時代高質量發展的要求，落實“世界眼光、國際標準、中國特色、高點定位”的新區建設理念，破解新區面臨的多重水約束、構建安全韌性的水系統，研究提出了新區城市水系統建設的模式和標準，以期引導新區城市水系統實現健康良性循環。
01 新型城市水系統構建模式的提出
雄安新區城市水系統的建設面臨著多重水約束：水資源短缺、城市供水主要依賴外調水；地勢低洼、洪澇風險突出；入淀河流水質長期處于劣Ⅴ類，下游白洋淀生態系統退化嚴重；同時隨著人類活動對自然影響日益深刻，新區未來發展還面臨著氣候變化、急性沖擊等諸多不確定影響因素，這些都對城市水系統的構建提出了更高的要求和新的挑戰。
基于城市水系統最新理念和國內外案例借鑒，在充分認識城市供排水系統性及維持自然水循環重要意義的基礎上，課題打破了傳統供水與排水專業分割、工程主導的模式（見圖1），深化和拓展了自然循環與社會循環耦合形成城市水系統的理念雛形（見圖2和圖3），構建了雙循環結構的新型城市水系統模式，即城市水系統是自然水循環和社會水循環耦合的復雜系統（見圖4和圖5），前者以“降水-入滲-產匯流（徑流）-蒸發（運移）”為基本過程，后者以“取水-供水-用水-排水”為主要過程；城市水系統是由多要素組成的、有序排列的有機整體。
對比不同城市水系統的模式圖，雄安新區新型城市水系統模式具有以下特點：
（1）系統具有自然水循環和社會水循雙循環結構。
（2）自然水循環過程涉及流域范圍，社會水循環涉及城市范圍，兩個水循環過程在不同空間尺度上通過各種要素各種過程相互聯系和銜接，既體現在流域、城市層面，也包括片區和地塊層面；
（3）組成要素既包括灰色設施，也包括綠色設施，并由兩層級結構（見圖3）拓展到三個層級（見圖5）；
（4）除水資源、水環境兩個維度外，還增加了水安全和水生態維度的考量。
02 城市水系統的總體目標及優化調控路徑
結合雄安新區城市發展的定位和總體目標，從城市水系統雙循環模式的視角梳理新區城市水系統的總體目標：其總體目標是實現高品質飲用水供應、高質量水環境維系、高標準水設施建設、高韌性彈性的水系統構建。
基于系統新模式，通過對系統全要素、全過程的調控來實現城市水系統的總體目標，調控對象為灰綠相結合的基礎設施體系，既包括傳統的工程設施，也包括具有一定復合功能的藍綠空間。優化調控的思路與途徑主要包括（見圖4）：
（1）落實節水優先的理念，降低社會水循環的通量；
（2）通過強化污水再生利用和雨水資源化利用等子過程，優化系統的循環模式，促進資源的多級利用；
（3）對各要素各過程的控制，從而提高系統的整體運行效率，降低資源能源消耗。
03 城市水系統的空間布局模式
基于水資源、水環境、水安全、水生態多維度目標，同時兼顧到規模效應對技術經濟性、運行管理及可操作性等的影響，結合起步區地勢平坦、組團式的城市空間布局，對起步區采用分散或分布式的、多層次循環的、功能復合的空間布局模式進行了深入的探討。
3.1 模式評估的技術流程及方法
課題建立了模式評估的技術流程及綜合評估方法以實現對不同模式方案的優選。
首先，基于國內外城市水系統的實踐探索，結合起步區的現有條件和布局特點，針對性提出了系統及子系統推薦的多種布局模式（情景）方案（見圖6）；其次，城市水系統的不同模式將帶來水和其他特征物質的不同分布特征及循環狀態，劃分子系統邊界，并應用各專業模型對供水、雨水、污水、水系濕地子系統分別建模并相互關聯，對各過程進行水量水質等特征參數的模擬；第三，為滿足城市水系統自身復雜性及可持續性的要求，亟需在傳統技術經濟性評估的基礎上，建立包括資源-環境-安全-社會/管理-經濟-技術等六維度定量與定性相結合的評估指標體系（見表1），通過綜合評估選出最優方案。系統模式優化是下一步確定目標、耦合過程、系統優化形成雄安方案的基礎。
3.2 子系統布局模式
3.2.1 供水子系統
起步區供水子系統采用區塊化的環網布局模式（見圖7），將整個區域逐級分區，各區相對獨立供水；將主干管或干管與支管的功能分離，主干管連接水源水廠和各區，保持各區之間的聯絡；支管承擔配水功能。
3.2.2 污水處理及再生回用子系統
起步區污水及再生回用子系統的目標是實現城市污水的全收集全處理全回用，并采用完全的雨污分流制。考慮到污水及再生水廠的合理分區和分散布局，有利于再生水的回用，提高系統整體的靈活性和彈性，更好地適應新區的人口增長，推薦采用分區循環式的空間布局模式。
3.2.3 雨水子系統
雨水子系統綜合管理的目標是，在基本維持開發前后水文條件不變的基礎上，同步實現雨水集蓄利用、徑流污染控制與峰值削減等目標。
子系統實現對不同重現期降雨有組織地控制和安全排除；建設雨洪應急管理平臺，實現雨情預警、在線監控及應急調度等功能（見圖8）。
3.2.3.1 源頭LID設施的布局模式
依據片區/地塊和道路的雨水收集處理、利用方式的不同，選擇：模式①地塊與道路均分散收集處理后就地利用、模式②地塊分散收集處理后就地利用，道路分散收集、集中處理后利用；這兩種均為分散控制的類型。不同建設區域在選取雨水LID設施時，應因地制宜，根據地塊和道路的現實條件進行選取，并靈活應用滲透和集蓄措施，宜滲則滲，宜用則用。
3.2.3.2 雨水管渠及水系排澇空間的布局模式
起步區地勢北高南低、地形平坦，南北向坡度略大于東西向。河道水系以北南向水系為主、東西向水系為輔。豎向設計對于平原地區的城市排水至關重要。結合組團式用地布局設置劃分排水分區，采用“中間高、兩邊低”的龜背式豎向設計；雨水主干管沿東西方向布局，就近排入北南方向河道水系，形成“魚骨式”布局。設置一定的調蓄空間及南部藍綠空間（利用原有的大溵古淀）有效降低城市整體洪澇風險，并調蓄利用雨水資源。
起步區防澇設計校核標準為100年一遇，排澇空間的計算需統籌考慮本地澇水和上游匯流范圍排澇的需要，以及大清河北支、南支洪水的威脅。通過內澇模擬分析，構建起步區縱橫交織、主次分級的水系通道實現雨水調蓄、景觀補水及安全排放等功能，并按其功能定位分為流域排澇通道、城市排澇通道、景觀配水通道三大類，東西向水系，以連接南北向水系、配水功能為主，兼顧景觀功能。
統籌水系與用地豎向、排水管網、調蓄空間等共同構建灰綠結合的起步區排水防澇體系；在線實時監測白洋淀水位，適時抽排城市內部澇水，最終形成“北截、中疏、南蓄、適排”的排水防澇格局。
3.2.4 水系濕地生態空間
在水生態安全評價和水生態敏感區識別的基礎上，構建“一屏、一淀、三區、多廊、多點”的流域水生態安全格局，并提出空間管控措施及水生態修復策略。構建集調蓄、凈化、回用、景觀功能為一體、分級智能調控水質-水位-水量的城市循環水系。
04 城市水系統構建標準
基于維持良性自然水循環的目標，提出了水資源、水環境、水生態和水安全4個維度的城市水系統構建的總體目標：
①以水資源承載能力為剛性約束，促進流域水資源的可持續利用；
②以水環境承受能力為剛性約束，推動流域水環境質量的持續改善；
③以排水安全為前提，踐行海綿城市理念，盡量降低城市開發對流域自然水文循環的影響；
④以水生態健康為底線，維護流域水生態安全格局結構與功能的完整性，促進流域生態系統的修復（見表2）。
單一維度目標的優化不能滿足系統的整體優化，后者應建立在四維度目標化的基礎之上。
在實現健康自然水循環的基礎上，城市水系統具有社會屬性，從社會水循環發揮功能的角度出發，對高品質飲用水、高質量水環境、高標準水設施、高韌性彈性的課題目標進行分解，提出新區城市水設施建設標準（見表3）和韌性城市水系統構建標準（見表4）兩項標準，前者從城市水資源供給、水環境治理、有效應對洪澇及水生態產品供給4個維度的服務范圍、服務水平及效率、資源環境效益、安全性及技術經濟性等方面確定總體目標,以充分體現公共服務全覆蓋、綠色低碳、資源節約、環境友好等發展理念；后者旨在從新區更長遠的可持續發展出發，針對長期氣候變化和急性沖擊影響，提出高韌性高彈性城市水系統構建的總體目標，有別于傳統意義的安全內涵。
表2 雄安新區城市水系統構建指標標準
表4 雄安新區韌性城市水系統構建標準
城市水系統韌性評價一般有定性評價、定量評價和兩者相結合的方法。定性評估基于利益相關者對城市水系統的觀察和實踐經驗的總結，描述指標可能達到的等級狀態，這一方法有利于快速評估某一地區城市水系統安全保障能力，具有較強的實用性；為確保指標具有整體性和廣泛性，設定指標具有相同的權重。
結合新區城市水系統規劃及建設現狀，基于文獻調研、專家評分、與利益相關者討論等方式，利用上述指標體系，對新區城市水系統進行安全韌性評估，每個指標按“高、較高、中等、較低、低”的5個評價等級評分，生成雷達圖（見圖9）。
05 結論
在新時代高質量發展戰略和治水思路的指導下，結合雄安新區多重水約束條件和發展目標定位，課題沿著理念-模式-目標-技術方案-機制政策的邏輯路徑，借鑒國內外研究和實踐，首先探索提出了“節水優先、灰綠結合”的雙循環新型城市水系統模式以及系統優化調控的路徑，基于新區城市水系統的雙循環結構模式、發展定位及總體目標，從水資源、水環境、水安全和水生態四維度構建了新區城市水系統構建標準和城市水設施的建設標準，為應對長期氣候變化和急性沖擊風險提出了韌性城市水系統的構建標準。
其次，提出了子系統或過程模式優化的技術流程，構建了資源-環境-安全-經濟-社會管理-技術六維度的綜合評估指標體系；進而結合起步區空間布局和用地豎向，對供水、污水及再生回用、雨水綜合管理、水系濕地等子系統的空間布局模式進行了模型模擬和綜合評估，提出了分區分散/分布式的空間布局模式優化方案。
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