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规划科技进步奖三等奖 | 山地城市水资源、水生态、水安全协同规划关键技术

2023-11-16 09:25 来源:中国城市规划网

导读

中国城市规划学会科技奖是规划领域首个专享的社会科技奖,专门奖励规划领域的科学技术成果和规划科技人才,是学会的最高科技奖励。2022年度中国城市规划学会科技进步奖授奖项目共31项,其中一等奖4项,二等奖9项,三等奖18项。“中国城市规划”微信公众号将陆续介绍授奖项目。

重庆市规划设计研究院刘亚丽团队凭借山地城市水资源特色评价—优化配置—供水网一体化布局集成关键技术、水环境评价—功能区划—复合空间规划管控集成关键技术、水安全评价—体系构建—立体弹性防控集成关键技术等获得2022年度中国城市规划学会科技进步奖三等奖。

项目名称:跨界融合视角下的水安全规划关键技术研究

主要完成人:刘亚丽,曹春霞,孟庆,陈治刚,张臻,陈敏,吴芳芳,邓丽,曹颖,龚浩,徐旭,莫宣艳,冷炳荣,熊雄,胡茂韬

主要完成单位:重庆市规划设计研究院

一、技术研发背景

“水能载舟,亦能覆舟”,具有利害双面性。水资源危机、水环境污染、水生态恶化、水灾害频发等水安全问题,已经成为世界性难题。兴水利、除水害,事关人类生存、经济发展、社会进步,历来是治国安邦的大事。山地城市因地形、地貌、气候、水文复杂多变,往往水资源分布不均、生态功能重要、生态环境脆弱、洪涝灾害频发,面临着更多的水安全问题。积极融合水资源、水环境、水生态、水灾害等各学科、各领域,开展山地城市水安全规划研究,事关我国长远发展,事关国家战略安全。

国内外水安全相关研究较多,但基于跨界融合视角,以山地城市为研究对象进行的水安全规划关键技术研究,尚未开展。必须基于山地特色,开展全域全周期水资源、水环境、水生态、水灾害安全评价,找出危害水安全的主要问题,通过构建水资源安全供给格局、协调山水人居环境治理、推进水岸复合空间生态管控、综合预防水灾害风险,推进水土联用、水陆联保、水岸联控、水害联防,实现水问题标本兼治、水系统正本清源。

重庆地处长江上游和三峡库区腹心地带,是长江上游生态屏障的最后一道关口,也是我国中西部地区唯一直辖市,肩负着安全与发展的多重使命,对水安全规划提出更高要求。本研究基于典型山地城市重庆水安全评价,提出“安全格局—分区治理—复合管控—综合防控”四位一体的山地城市水安全规划方法和关键技术,为我国山地城市水安全规划提供强有力的技术支撑。

二、科学技术内容和创新点

(一)科学技术内容

本研究基于跨界融合视角,从顶层设计着手,立足山地城市水资源、水环境、水生态、水灾害安全评价,积极探索山地城市水安全规划方法;结合山地特色,针对重点水问题,进行跨界融合视角下的水安全规划关键技术攻关;以典型山地城市为例,积极探索水资源利用、水环境治理、水生态管控、水灾害防治等空间规划实践,并提出若干创新举措,推进靶向治疗,助力精准施策,提升规划成效。

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图1  本研究主要科学技术内容

1.摸清家底,优化配置,提出山地城市水资源供给安全格局构建方法

1)总结山地特性,开展水资源安全评价

一是基于典型山地城市重庆长时间序列水资源及利用调查分析,摸清特性与问题;二是开展水资源利用绩效评估,判别水资源利用主要影响因素,明确指标与权重,提出山地城市水资源安全评价方法;三是分析水资源承载力主客体,明确山地城市水资源安全承载力评判准则,建立山地城市水资源多因子安全承载定量模型。

2)科学预测需求,提出山地城市水资源优化配置方法

一是根据山地城市水资源利用特征与规律,提出基于多年用水序列和主要影响因子的多元回归分析预测法与分部门指标预测法的水资源需求预测组合模型;二是进行山地城市水资源供需平衡分析,准确查找水资源安全供给差距;三是统筹发展与安全,提出山地特色的水资源优化配置方法。

3)构建安全格局,建立山地城市水资源安全保障体系

一是以水资源科学配置为导向,优化城镇空间和产业布局,构建融合生态优先、以人为本、绿色发展理念的山地城市供水安全格局;二是构建重点区域水资源支撑保障体系,指导重大水源设施布局和落地;三是建立水资源高效利用体系,推进集约管理,确保山地城市水资源安全。

2.把握规律,划定分区,提出山水人居环境分区分级治理规划关键技术

1)掌握发展规律,开展山水人居环境安全评价

一是基于典型山地城市重庆长时间序列水环境调查分析,总结水环境时空变化规律和主要问题;二是建立时间指数与空间指数耦合的山地城市水环境承载力定量模型;三是从山地特色、水环境质量、人口用地、城市发展的内在关系出发,提出山水人居环境安全评价方法。

2)建立目标体系,提出全覆盖、分区域、多层级的山水人居环境功能分区划定方法

一是构建全覆盖、分区域、多层级的山水人居环境治理目标体系;二是对接治理目标,准确查找山水人居环境治理中存在的差距;三是结合行政区划、水功能布局与未来发展需求,提出山水人居环境功能分区划定方法。

3)立足山水人居,提出分区治理、分级施策的关键技术

一是针对未达标的水功能区,提出水环境监控、水源地达标建设、集水区综合治理关键技术;二是针对污废水收集处理不完善的生活区与生产区,探索入河污染源大数据排查、入河排污口布局优化、污废水全收集全处理的精准治理关键技术;三是针对面源污染严重的行政辖区交界处,提出跨界断面动态监测监控、跨界乡村面源污染整治、跨界小流域联防联控的接驳顺畅、高效融合的关键治理技术。

3.安全评价,优化格局,提出山地城市水岸复合空间生态管控规划关键技术

1)摸清生态本底,探讨水岸复合空间生态安全评价方法

一是基于自然资源本底调查,总结山地城市水生态特性与问题;二是基于“以人为本、社会公平、绿色发展、生态安全”四个维度,构建山地城市水岸复合空间生态安全评价指标体系;三是基于雷达图分析,提出基于B/S架构的山地城市水岸复合空间生态安全评价方法。

2)提出管控目标,构建复合型、立体化、网络化的水岸复合空间生态安全格局

一是提出山地城市水岸复合空间生态管控目标体系;二是对接管控目标,查找水岸复合空间生态建设中存在的差距;三是立足重要生态功能区、水源涵养重要区、水土保持重要区、干支流影响区,探索以上游山系为水生态屏障、以江河湖库为水生态廊道、以水岸复合空间为水生态网络的立体化、网络化、复合型水生态安全格局构建方法。

3)立足山地格局,提出水岸复合空间分类管控的关键技术

一是针对上游水土流失重点区域,提出森林质量精准提升、大江大河源头管控等关键技术;二是针对河段生态脆弱重点区域,提出保证生态基流、增加水域面积、平衡湿地生态资源、河湖水系连通等关键技术;三是针对水岸复合空间,分类型、分区段制定生态岸线、生产岸线、生活岸线管控细则,提出沿岸生态林带保护、生态护岸优化、支流口生态湿地修复、滨水空间品质提升等关键技术。

4.综合研判,防范风险,提出山地城市立体弹性防洪排涝规划方法

1)总结灾害特性,开展山地城市水灾害安全评价

一是基于山地城市长时间序列洪涝灾害调查,总结灾害特性、成因与影响因素;二是基于上下游调峰蓄洪、城内外立体防涝、干支流弹性行泄,分析山地城市防洪排涝基础条件;三是选取暴雨强度、地形坡度、汇水强度、入渗能力、土地利用、设施建设六大关键因子,提出山地城市水灾害安全多因子分级加权评价方法。

2)基于安全目标,提出山地城市防洪排涝安全格局构建方法

一是统筹发展与安全,提出山地城市“外涵、内敛、安全”的防洪排涝安全目标;二是对接安全目标,查找水灾害防控差距;三提出山地城市防洪排涝安全格局构建方法,形成“上下游调峰蓄洪,城内外立体减涝,干支流弹性行泄”的“协调、立体、弹性”防洪排涝安全体系。

3)基于韧性城市与海绵城市耦合视角,提出山地城市防洪排涝分区规划和分类管控方法

一是“上下游调峰蓄洪”,提出山地集水区、蓄滞洪区规划管控方法,促进上下游、左右岸、干支流联防联控;二是“城内外立体防涝”,提出蓝绿空间复合利用、灰绿设施有机结合的规划方法,建成源头减排、蓄排结合、弹性预留的防洪排涝体系;三是“严格用地保安全”,提出有利于山地城市调蓄洪水、防治内涝的空间规划方法,严格山洪区、易涝区用地控制,规避高风险建设行为。

5.融合数据资源,建立综合平台,明确责任清单,确保空间落地与项目实施

一是融合水资源、水环境、水生态、水灾害安全规划,建立集成山地城市水资源、水环境、水生态、水设施全域综合数据信息平台,推进智慧水务融合;二是立足山地城市重庆“四级河长体系+市级和区县级河长办公室”的“河长制”,划定各级河长水安全责任范围,分区域、分层级、分年度、分部门制定水安全目标和责任清单;三是针对重点难点问题,从预防—优化—治理—管控四个环节分类施策,出台工作清单,推动各司其职,各负其责,协同配合,保障空间落地与项目实施。

(二)科技创新点

本研究既是水系统规划跨界融合的率先探索,又是空间规划理念与水系统规划方法的有机融合,实现国内4个“首个”:一是首个典型山地城市水资源可持续利用规划研究课题;二是首个将水环境安全融入山水人居环境分区分级治理的关键技术集成;三是首个将水生态安全融入水岸复合空间管控的关键技术集成;四是首个典型山地城市立体弹性防洪排涝研究课题。

1.首次创建融合指标权重与潜力分析的山地城市水资源安全评价方法

基于水资源利用特性、问题、成因、影响因素,融合资源、社会、经济、人口、用地五大维度,基于指标权重与潜力分析,提出山地城市水资源安全评价方法;基于水资源承载力主客体,利用组件库创建以可利用水资源、用水标准、人口和城镇化率为主要因子的山地城市水资源安全承载力模型,为构建山地城市供水安全格局提供基础依据。

2.首次创建融合主成分分析法和秩相关系数法的山水人居环境安全评价模型

基于CWQI水质指数评价法,从指标、权重、极值多因素出发,通过优化、筛选、分配,建立山地城市水环境质量多重改进评价模型,建立时间指数与空间指数耦合的山地城市水环境承载力模型;基于主成分分析和秩相关系数法,提出山水人居环境定量评价模型,通过综合得分再分析,预判山水人居环境时空变化趋势,为空间治理分类施策提供有力支撑。

3.首次搭建多维度、多因素、多层级的山地城市水岸复合空间生态安全评价平台

基于生态本底大数据调查,总结山地城市水岸复合空间生态特性;结合山地城市特有的水岸空间矛盾问题,建立水岸复合空间多维度、多因素生态安全评价指标体系;运用雷达图分析,提出山地城市水岸复合空间生态安全评价方法,搭建基于B/S架构、涵盖数据层—功能层—服务层—展示层的水岸复合空间评价平台,为空间管控精准施策提供重要依据。

4.首次提出融合大数据与三维地图服务的立体弹性防洪排涝规划关键技术

基于“外涵、内敛、安全”目标,提出山地城市防洪排涝空间格局构建方法,提出“上下游调峰蓄洪、城内外立体减涝、干支流弹性行泄”“协调、立体、弹性”的防洪排涝安全规划关键技术,为山地城市立体弹性防洪排涝提供有力支撑。

三、与国内外同类技术比较

水安全规划研究国内外已见报道。本项目所述基于指标权重与潜力分析融合五大维度的山地城市水资源安全评价方法、基于主成分分析和秩相关系数法的山水人居环境定量评价模型、涵盖数据层—功能层—服务层—展示层的水岸复合空间评价平台以及立体、弹性、协调的防洪排涝规划关键技术,在所检文献以及时限范围内,国内外未见相同文献报道。

四、推广应用情况和应用前景

1.已应用于山地城市重庆各级规划实践,为构筑长江上游水安全提供技术保障

本研究已应用于重庆市规划和自然资源系统,为《重庆市国土空间总体规划(2021-2035)》、《重庆市市域重大基础设施整合专项规划》等6项省市级规划提供了强有力的技术支撑。

2.通过政策文件吸纳研究成果,获重庆市委常委批示,促进条例出台和示范创建

本研究健全和完善了长江经济带生态保护补偿长效机制,《龙河“一河一策”综合整治系统方案》专报获市委常委李静同志批示,助推保障龙河(丰都段)成为水利部首批(17个)示范的河湖之一。

3.推动多个市级部门数据库研发与应用,为行政管理提供信息化支撑

本研究助力重庆市规划和自然资源系统建立了三峡库区河湖空间信息数据库,实现水系统信息空间化;助力研发了重庆市河长制管理信息系统,助推“重庆河长制”APP投入使用。

4.衍生30余篇学术论文,获媒体报道40次,发布文章超过50篇,形成良好的社会反响

本研究宣传广泛,衍生2本专著、发表30余篇学术论文,新华网、央视网等国家级媒体,市委统战部、市水利局等市级部门已对本研究河湖示范项目进行40余次报道,发布文章超过50篇。

5.本成果建立的跨界融合视角下的水安全规划方法,进行的山地城市水资源特色评价—优化配置—供水网一体化布局、水环境评价—功能区划—复合空间规划管控、水安全评价—体系构建—立体弹性防控关键技术集成,不仅具有较强的山地特色和山地适用性,而且具有强大的方法创新优势和技术引领优势,不仅符合当代生态优先、绿色发展、韧性安全需求,而且技术方法可复制、可应用、可推广,在水资源利用、水环境治理、水生态管控、水灾害防治等空间规划和研究领域具有广阔的应用前景。

五、经济社会效益

(一)经济效益

1.推动水资源安全规划领域的重大创新,有效推进了渝西水资源配置工程等一批重大方案编制和实施

本项目有效支撑和推进了《重庆市国土空间总体规划(2021-2035)》、《重庆市市域重大基础设施整合专项规划》等重大规划编制,落实了渝西水资源配置工程等一批重大水利项目建设实施,在保障山地生态环境的前提下,通过合理配置水资源年均新增城乡生活用水20亿立方米,不仅有效解决全市生活、生产以及生态环境用水的巨大缺口,还有效促进经济社会可持续发展。其中,渝西水资源配置工程已于2020年全线开工,总投资128亿元,预计新增水量11.35亿立方米,经济内部收益率为10.30%,各项经济评价指标均优于国家规定的标准,社会、环境、生态、经济效益巨大。

2.推动生态环境领域制度创新,健全了流域横向生态保护补偿机制

本项目健全和完善了长江经济带生态保护补偿长效机制,推动健全以市级统筹、区县补偿两种方式为主的流域横向生态保护补偿机制,共涉及琼江、临江河、壁南河、御临河、渠溪河、龙河、澎溪河、梅溪河、磨刀溪、大宁河、梁滩河、酉水河、蒲河、阿蓬江、大溪河、龙溪河、綦江河、濑溪河共19个次级河流流域,2018~2021年市级横向补偿资金拨付超过34699万元。

3.以水安全为导向,推动“河长制”项目库重大项目落地实施

本项目以建立水岸复合空间信息平台为抓手,引导重庆市分年度制定2018~2020年重点水安全工程项目库,共策划重大项目72项,截至2020年5月底,已实施完成57项,完成率近8成,其它项也在陆续实施过程中,成效显著,预计年均经济收益超过10亿元。

(二)社会效益

跨界融合视角下的山地城市水安全规划关键技术研究对于山地城市水资源安全、水环境安全、水生态安全、水灾害安全意义重大,对于改善山水人居环境、提升山地国土空间、防范山地灾害风险作用显著,在推动科学技术进步、保护自然资源和生态环境、保障国家和社会安全等方面作用突出,其社会效益、环境效益显著。

《重庆市水资源可持续规划和利用研究》、《三峡库区次级河流生态空间管控与协同治理关键技术及应用》等系列课题,推进了长江上游重庆段水资源安全供给格局构建、山水人居环境协调治理、水岸复合空间绿色发展、水灾害风险预防预控,强化了水土联用、水陆联保、水岸联控、水害联防,促进水问题标本兼治、水系统正本清源。

《重庆市主城区次级河流污染及治理规划策略研究》、《龙河“一河一策”综合整治系统方案》等项目研究与实施,推进了重庆沿江沿河绿化和生态管控,开展沿河河岸、环湖绿道防护林建设,河岸景观品质明显提升;科学修复库塘湿地消落区,维护稳定优质的水源地及优良的野生动物繁殖栖息地;建立长江流域库塘湿地保护利用示范基地,改善三峡库区水生态、水环境状况,完善长江湿地保护网络。

依托本项目,培养博士后1名,博士1名,为水安全领域培养创新型人才10余人,有效推动人才培养和科学技术进步。

六、知识产权情况及他人评价

(一)知识产权情况

本研究基于15年科研积累,完成了《重庆市水资源可持续规划和利用研究》、《重庆市水环境污染及其防治对策研究》、《三峡库区次级河流生态空间管控与协同治理关键技术及应用》、《山地城市防涝规划研究》等15项课题研究并进行关键技术集成,基于四大研究领域提出四项水安全规划关键技术。四大研究领域:“水资源可持续利用”、“水环境分区治理”、“水生态空间复合管控”、“水灾害综合防治”;四项关键技术:“山地城市水资源安全评价与供给格局构建方法”、“山水人居环境安全评价及分区分级治理路径”、“山地城市水岸复合空间生态安全评价及管控策略”、“山地城市洪涝灾害风险评价及立体弹性防治规划关键技术”。本研究成果获自然资源部或重庆市科技局科技成果登记15项,衍生专著2本,在国内外正式期刊或会议发表学术论文30余篇,编制完成国家标准2项和地方标准3项,获国家级奖励2项、重庆市级奖励5项。

(二)相关评价

(1)自然资源部:课题组提交的成果符合结题要求,空间复合廊道规划理论、规划技术和规划标准上均有创新,具有技术、经济、社会和环境应用价值。

(2)住房和城乡建设部:研究目的明确、分析研究深入、成果内容完善,空间复合廊道规划具有技术创新,对国土空间规划编制和管理起到了有力的技术支撑作用。

(3)重庆市科学技术协会:该项目对推进长江经济带生态补偿与保护机制建设起到了关键支撑作用,成果通过专家委员会评审和重庆市科学技术协会审批。

(4)重庆市规划和自然资源局:该项目具有一定创新性和应用效益,对水资源可持续规划管理起到了有效的技术支撑作用。

(5)重庆市城乡建设委员会:该项目在提出山地城市地面透水规划对策、制定相应规划标准建议方面有所创新,对制定重庆山地城市透水规划具有较强的指导意义。

(6)原重庆市规划局:课题意义重要,提出的山地城市水系空间优化关键技术具有一定创新性,对于优化水系和滨水空间具有较好的规划指导意义。

(7)重庆大学环境与生态学院副教授、水科学与工程系副主任姜文超:研究意义重要,对重庆国土空间规划及相关专项规划编制、次级河流水生态、两江四岸城市品质提升具有较好的指导作用。

(8)重庆市市政设计研究院总工程师程吉建:项目组提出基于全过程控制理念的防涝规划策略、措施和建议,对于提高山地城市防涝减灾能力具有指导意义。

供稿人:刘亚丽,重庆市规划设计研究院高级工程师


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