北京市生態(tài)安全格局戰(zhàn)略研究

以北京市突出的水生態(tài)、水環(huán)境問(wèn)題為切入點(diǎn)來(lái)探討未來(lái)城市生態(tài)安全的保障、城市生態(tài)用地的管理，旨在引導(dǎo)城市未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展。本文主要介紹北京市綜合水安全格局構(gòu)建的技術(shù)方法以及水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃成果在城市規(guī)劃和管理中的應(yīng)用方向。 

（1） 北京市自然環(huán)境概況

地貌：北京市位于華北平原西北隅，北緯39°26 - 41°03ˊ，東經(jīng)115°25ˊ- 117°30ˊ，面積為16410km2。地勢(shì)西北高，東南低，海拔高度最高處2303米，最低處僅為4米。西部山地屬太行山脈；北部山地屬燕山山脈，北部與內(nèi)蒙古高原相連；東南面向華北平原，距渤海僅約150公里，形成“左環(huán)滄海，右擁太行，北枕居庸，南襟河濟(jì)”的地理形勢(shì)（霍亞貞，1989）。

氣候：北京市的氣候?yàn)榈湫偷呐瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均氣溫10~12℃，全年無(wú)霜期180~200天。年平均降雨量600mm左右，降水季節(jié)分配不均，全年降水的75%集中在夏季（北京市水務(wù)局，2008）。

水資源：北京屬重度缺水地區(qū)，人均水資源占有量不足300m3，是世界人均水資源量的1/30、全國(guó)人均水資源量的1/8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際人均1000 m3的缺水下限。北京市年均降水總量98.28億m3，形成地表徑流17.72億m3，地下水資源25.59億m3，當(dāng)?shù)刈援a(chǎn)一次水資源總量37.39億m3。境內(nèi)有五大水系永定河水系、拒馬河水系、北運(yùn)河水系、潮白河水系、薊運(yùn)河水系，多年平均入境水量16.06億m3，出境水量14.52億m3（北京市水務(wù)局，2008）。

（2）問(wèn)題與挑戰(zhàn)：如何綜合解決大城市綜合水問(wèn)題？

我國(guó)大部分城市的形成和發(fā)展都與水有不解之緣，恰恰因?yàn)檫@個(gè)原因，由于不合理的土地利用和水資源開(kāi)發(fā)利用方式，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)功能全面退化，從而引發(fā)以水為骨架的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的全面惡化，水安全格局成為生態(tài)安全格局中的核心。因此，水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建可以成為綜合解決城市生態(tài)問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵途徑。

北京市即為一個(gè)典型案例。在過(guò)去30年中，北京市總?cè)丝诜艘环鶕?jù)第六次人口普查統(tǒng)計(jì)2010年末已達(dá)到1961萬(wàn)；伴隨人口的增長(zhǎng)北京城區(qū)面積已經(jīng)拓展了700%。蔓延式、攤大餅式的城市擴(kuò)展使得城市沒(méi)有為生物和水預(yù)留科學(xué)合理的空間，彈性的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)缺失。城市水系的結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的改變，濕地面積大幅減少；河流斷流、水庫(kù)干涸；河流廊道內(nèi)硬化地表面積不斷增加。水系結(jié)構(gòu)的變化直接導(dǎo)致其功能的衰退，水體自凈能力、地下水回補(bǔ)能力、洪澇的調(diào)蓄能力都隨之下降，從而引發(fā)河流污染、城區(qū)內(nèi)澇頻發(fā)、生物棲息地喪失、地下水位下降等生態(tài)問(wèn)題；也因此導(dǎo)致一系列的資源（土地資源、水資源）利用矛盾，如雨澇頻繁與河流湖泊干涸并存；公園綠地與區(qū)域水系統(tǒng)割裂，導(dǎo)致雨澇時(shí)，公園的雨水排往城市雨水管道，白白浪費(fèi)也增加了市政排水系統(tǒng)的壓力，而干旱時(shí)，綠地又需要澆灌，與城市用水競(jìng)爭(zhēng)；非生態(tài)化的河道建設(shè)方式不但不但沒(méi)有使其成為日常通勤和游憩通道，反而成為市民活動(dòng)的障礙。

因此，如何留住雨水并回補(bǔ)地下水，如何將這些留在地表的水與生物保護(hù)相結(jié)合，如何與文化遺產(chǎn)相結(jié)合，如何與游憩系統(tǒng)、慢行系統(tǒng)相結(jié)合，均是急需通過(guò)水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建系統(tǒng)地解決的城市生態(tài)問(wèn)題。同時(shí)，水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)于這個(gè)還在繼續(xù)發(fā)展龐大的特大城市而言，其更大的意義在于它構(gòu)成了城市增長(zhǎng)的“底線”，不僅僅是空間意義上的邊界，也是生態(tài)質(zhì)量上的保障，維系了核心的生態(tài)過(guò)程和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的骨架結(jié)構(gòu)，北京市還可以承載更多容納更多。

（3）對(duì)策：水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施綜合解決城市水問(wèn)題

a.雨洪安全格局

洪澇調(diào)蓄是區(qū)域水安全格局所承載的一項(xiàng)重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。北京市雨洪安全格局分析中，首先通過(guò)徑流過(guò)程模擬、雨洪淹沒(méi)分析和歷史洪澇情況分析，確定區(qū)域的雨洪安全格局：

（i）通過(guò)徑流過(guò)程分析，確定北京市具有調(diào)蓄洪水功能的潛在區(qū)域包括河流（永定、潮白、北運(yùn)、大清、薊運(yùn)河五大河道水系）、湖泊（玉淵潭、蓮花池、昆明湖等湖泊）、水庫(kù)（官?gòu)d、密云、懷柔等大型水庫(kù)，以及數(shù)量眾多的中小型水庫(kù)），它們位于河流和主要城市建成區(qū)的上游，對(duì)城市防洪具有非常重要的意義。

（ii）以北京城市防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到防御200年一遇洪水能力為目標(biāo)，并通過(guò)SCS模型和GIS技術(shù)，估算不同降雨強(qiáng)度下的徑流量和淹沒(méi)范圍，確定了不同降雨重現(xiàn)期（20年、50年、200年一遇）下的雨洪可能淹沒(méi)范圍（圖1）。

（iii）通過(guò)對(duì)北京市歷史上洪澇發(fā)生情況的分析，得知豐臺(tái)區(qū)東部，朝陽(yáng)區(qū)溫榆河下游老河灣地區(qū)，通州區(qū)東南部，大興區(qū)南部，房山區(qū)的東南部以及延慶盆地官?gòu)d水庫(kù)周邊等是易受洪澇影響的區(qū)域。將上述各種淹沒(méi)范圍進(jìn)行疊加，可以看到，雨洪淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域主要分布在東南部平原地勢(shì)平坦或低洼的地區(qū)，包括豐臺(tái)區(qū)、溫榆河下游老河灣、通州東南部、大興南部、房山區(qū)的東南部等地區(qū)（圖2）。

在這些區(qū)域建立連續(xù)完整的水系網(wǎng)絡(luò)和多層次的滯洪濕地系統(tǒng)，就形成了不同安全水平下的雨洪安全格局（圖3）。這個(gè)安全格局可以有效維護(hù)降雨徑流的自然過(guò)程，通過(guò)恢復(fù)水系的調(diào)洪蓄澇能力，使城市免受雨洪災(zāi)害的威脅。

圖 1北京市模擬雨洪淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)分析圖

圖 2北京市歷史洪澇淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)分析圖

圖 3北京市雨洪安全格局

b. 水源保護(hù)安全格局

對(duì)于北京市這樣一個(gè)缺水城市而言，地表及地下水源保護(hù)是區(qū)域水安全格局的另一個(gè)重要功能。地表飲用水源保護(hù)的重要性主要根據(jù)評(píng)價(jià)地區(qū)在流域所處的地理位置，對(duì)整個(gè)流域水資源的貢獻(xiàn)以及《北京市海河流域水污染防治規(guī)劃》來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。選擇北京市區(qū)以及其它區(qū)縣生活飲用水的主要水源地作為水源保護(hù)的“源”。然后根據(jù)自然屬性、開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀以及生態(tài)和社會(huì)功能確定地表水源地及緩沖區(qū)的保護(hù)級(jí)別。如密云水庫(kù)、懷柔水庫(kù)以及官?gòu)d水庫(kù)是北京市區(qū)的最重要地表水源地，它們對(duì)于北京市的水安全具有重要影響。在本研究中，根據(jù)正式頒布的《北京市密云水庫(kù)、懷柔水庫(kù)和京密引水渠水源保護(hù)管理?xiàng)l例》來(lái)確定地表水源保護(hù)的重要地區(qū)（圖4）。

根據(jù)地下水資源補(bǔ)給能力分析，確定各大水系的沖積扇以及沖積平原是北京市補(bǔ)給地下水的重點(diǎn)區(qū)域，它們包括：（i）永定河的沖積平原，由三家店向東南呈扇狀展開(kāi)，面積范圍廣大，包括中心城西部的大部分區(qū)域，如海淀、石景山、豐臺(tái)區(qū)；（ii）潮白河沖積平原，潮白河出密云山前后呈條帶狀南北延伸，面積也較大，主要包括密云縣南寨鎮(zhèn)、十里堡鎮(zhèn)和西田各莊境，懷柔區(qū)的東部和順義區(qū)的北部；（iii）泃錯(cuò)河沖積平原，展布于平谷與二十里長(zhǎng)山之間，主要包括平谷區(qū)的王辛莊鎮(zhèn)、峪口地區(qū)、大興莊鎮(zhèn)、金海湖地區(qū)、南獨(dú)樂(lè)鎮(zhèn)、夏各莊鎮(zhèn)、馬坊地區(qū)和東高村鎮(zhèn)；（iv）拒馬河沖積平原，由大石河等支流作用形成，主要包括房山區(qū)的竇店鎮(zhèn)、石樓鎮(zhèn)和城關(guān)街道；（v）南口沖積扇，主要包括昌平區(qū)南口鎮(zhèn)。上述區(qū)域主要由砂卵石、砂礫等物質(zhì)構(gòu)成，透水性好，水文地質(zhì)條件十分有利。受山區(qū)側(cè)向徑流和垂直降水入滲補(bǔ)給，年補(bǔ)給能力在50萬(wàn)m3/km2以上，是回補(bǔ)地下水的理想天然場(chǎng)所。在這些區(qū)域的周邊，沖積扇和沖積平原的中下部，也是地下水回補(bǔ)的理想場(chǎng)所，年補(bǔ)給能力在30-50萬(wàn)m3/km2之間（圖5）。

圖4 北京市地表水系分布圖

圖5 北京市地下水補(bǔ)給模數(shù)分布圖

c. 區(qū)域水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃

雨洪安全格局與水源保護(hù)安全格局相疊加形成北京市綜合水安全格局（圖6）。在國(guó)土尺度，水生態(tài)安全格局即水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，但是在區(qū)域尺度，水生態(tài)安全格局只是水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的基礎(chǔ)。區(qū)域尺度水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)調(diào)空間結(jié)構(gòu)的完整性和生態(tài)服務(wù)功能的綜合性。它將生態(tài)系統(tǒng)的各種服務(wù)功能，包括旱澇調(diào)節(jié)、水源保護(hù)、生物多樣性保護(hù)、休憩與審美啟智，以及遺產(chǎn)保護(hù)等整合在一個(gè)完整的景觀格局中，在安全格局的科學(xué)分析基礎(chǔ)上通過(guò)與相應(yīng)尺度的城市總體規(guī)劃（或土地利用總體規(guī)劃）相結(jié)合落實(shí)在土地上，構(gòu)成禁止建設(shè)區(qū)和限制建設(shè)區(qū)的核心網(wǎng)絡(luò)，成為引導(dǎo)城市空間有序擴(kuò)展的剛性骨架。它是維系生態(tài)系統(tǒng)健康完整和維護(hù)基本生態(tài)過(guò)程的關(guān)鍵區(qū)域，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)和管制，與之功能相沖突的土地利用類型須嚴(yán)格按照生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的原則和內(nèi)容盡快進(jìn)行調(diào)整。生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施和城市總體規(guī)劃相沖突的區(qū)域，是規(guī)劃調(diào)整的重點(diǎn)區(qū)域，應(yīng)對(duì)該沖突區(qū)地塊的城市規(guī)劃建設(shè)提出相應(yīng)的土地利用管理導(dǎo)則，并結(jié)合下一級(jí)或微觀尺度的土地利用規(guī)劃、生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃進(jìn)一步落實(shí)。北京市朝陽(yáng)區(qū)東三鄉(xiāng)地區(qū)水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃是一個(gè)很好的規(guī)劃實(shí)例，以溫榆河河流廊道為核心的水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施在土地利用總體規(guī)劃中被劃定為禁止建設(shè)區(qū)，同時(shí)它進(jìn)一步引導(dǎo)了其他土地利用類型的規(guī)模和布局的規(guī)劃（圖7）。

圖6 北京市綜合水生態(tài)安全格局 

圖7 北京市朝陽(yáng)區(qū)東三鄉(xiāng)地區(qū)土地利用總體規(guī)劃，以水為核心的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施落實(shí)為城市未來(lái)發(fā)展的禁止建設(shè)區(qū)，成為區(qū)域擴(kuò)張的生態(tài)底線，同時(shí)也引導(dǎo)著其他土地利用類型的布局

（4）水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施引導(dǎo)城市發(fā)展格局

水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施在區(qū)域尺度上，對(duì)城市的發(fā)展、建設(shè)和管理有著重要的意義，規(guī)劃成果可以持續(xù)性為城市規(guī)劃和管理提供決策參考。在2007年完成了北京市生態(tài)安全格局的主體研究之后，隨后在北京展開(kāi)的多項(xiàng)研究都以此為基礎(chǔ)。隨著城市的發(fā)展需求不斷變化，國(guó)家政策逐步調(diào)整，兼具剛性和彈性的水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃成果展現(xiàn)了蓬勃的生命力，持續(xù)影響著北京城市管理決策。

a.引導(dǎo)城市布局，保障城市生態(tài)安全

北京市水生態(tài)安全格局分為三個(gè)安全水平：底線安全格局、滿意安全格局和理想安全格局。如果按照最理想化的安全格局來(lái)構(gòu)建水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，并基于此布局北京的城市建設(shè)，那么北京市洪澇災(zāi)害頻率將大大降低，同時(shí)城市人口容量也將大大提高，人與水的用地之爭(zhēng)可以輕松化解，因?yàn)樗鷳B(tài)基礎(chǔ)設(shè)施能完全消納區(qū)域雨洪水，并有效回補(bǔ)地下水資源。而現(xiàn)在北京市的治水政策恰恰還是繼續(xù)與洪水作斗爭(zhēng)，以“排”為主導(dǎo)思想，修建更粗的管道，更大的地下儲(chǔ)水池，更大的排水泵和更多的防洪閘，這種做法只能加劇水系統(tǒng)問(wèn)題，是小決策導(dǎo)向的治水工程，無(wú)助于水問(wèn)題的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決。2007年完成的北京水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃研究，不幸在2012年得到了驗(yàn)證。北京721特大暴雨造成了77人死亡，而死亡事故的發(fā)生地點(diǎn)，正好與七年前做的雨洪安全格局吻合（圖8）。

圖 8北京市7.21暴雨人員遇難地點(diǎn)與北京水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)系

（據(jù)2012年8月4日北京市防汛辦發(fā)布的北京“7-21”特大自然災(zāi)害罹難者名單，鏈接：http://news.sohu.com/s2012/6566/s349125246/）

b.前瞻性的指引未來(lái)城市發(fā)展格局

2009年，北京市政府提出淺山區(qū)發(fā)展研究的需求。研究團(tuán)隊(duì)基于之前研究基礎(chǔ)，提出北京市的擴(kuò)張是沿高速路網(wǎng)和灰色基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行的，二環(huán)，三環(huán)，四環(huán)，五環(huán)逐圈蔓延，如果以水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施為框架，進(jìn)行北京市的城市建設(shè)可以是穿插式的，組團(tuán)式的發(fā)展。水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施甚至可以為北京市更遠(yuǎn)的未來(lái)的空間擴(kuò)展提供一個(gè)更剛性更理想的發(fā)展框架：未來(lái)的城市空間擴(kuò)展方向不是平原而是淺山區(qū)。北京市淺山區(qū)約4000km2，在滿足了生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之后依舊有足夠的土地來(lái)建設(shè)城市，至少可以建300個(gè)小城鎮(zhèn)，一方面避免城市面臨的洪澇問(wèn)題，同時(shí)節(jié)約了良田，預(yù)留了環(huán)境修復(fù)空間（圖9）。

圖 9 北京市淺山戰(zhàn)略規(guī)劃圖

c. 城市綠化布局的科學(xué)依據(jù)

2011年北京市提出開(kāi)展平原區(qū)百萬(wàn)畝造林工程。在土地資源有限，耕地、建設(shè)用地和生態(tài)用地“爭(zhēng)地“矛盾尖銳的平原區(qū)，在什么地方造林和如何造林，才能有效的發(fā)揮大規(guī)模造林的綜合功能，是核心問(wèn)題。傳統(tǒng)思路下，人們會(huì)沿環(huán)路、高速干道實(shí)施綠化，形成第一條綠化隔離帶，第二條綠化隔離帶等。這樣的綠化結(jié)果是低效的：它解決不了洪澇的滯蓄問(wèn)題，不能有效的供人使用，連動(dòng)物也無(wú)法穿行于高速路，綠地應(yīng)有的綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)缺失。所以科學(xué)的造林應(yīng)該沿著生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)布局，特別是主要是沿河流廊道實(shí)施綠化，減緩洪水的威力，同時(shí)還能把水滯蓄并滲入地下，還能通過(guò)河流廊道把造林與公園系統(tǒng)、休閑系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，把自行車和步行系統(tǒng)建立起來(lái)，為城市提供多種生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)（圖10）。

圖 10 北京市平原區(qū)百萬(wàn)畝造林規(guī)劃圖

供稿：土人設(shè)計(jì)新媒體中心

編輯：盧玉潔

設(shè)計(jì)：商正

策劃：馬哲