北京市生態安全格局戰略研究

以北京市突出的水生態、水環境問題為切入點來探討未來城市生態安全的保障、城市生態用地的管理，旨在引導城市未來的可持續發展。本文主要介紹北京市綜合水安全格局構建的技術方法以及水生態基礎設施規劃成果在城市規劃和管理中的應用方向。 

（1） 北京市自然環境概況

地貌：北京市位于華北平原西北隅，北緯39°26 - 41°03ˊ，東經115°25ˊ- 117°30ˊ，面積為16410km2。地勢西北高，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“左環滄海，右擁太行，北枕居庸，南襟河濟”的地理形勢（霍亞貞，1989）。

氣候：北京市的氣候為典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均氣溫10~12℃，全年無霜期180~200天。年平均降雨量600mm左右，降水季節分配不均，全年降水的75%集中在夏季（北京市水務局，2008）。

水資源：北京屬重度缺水地區，人均水資源占有量不足300m3，是世界人均水資源量的1/30、全國人均水資源量的1/8，遠遠低于國際人均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，當地自產一次水資源總量37.39億m3。境內有五大水系永定河水系、拒馬河水系、北運河水系、潮白河水系、薊運河水系，多年平均入境水量16.06億m3，出境水量14.52億m3（北京市水務局，2008）。

（2）問題與挑戰：如何綜合解決大城市綜合水問題？

我國大部分城市的形成和發展都與水有不解之緣，恰恰因為這個原因，由于不合理的土地利用和水資源開發利用方式，導致水生態系統功能全面退化，從而引發以水為骨架的區域生態系統的全面惡化，水安全格局成為生態安全格局中的核心。因此，水生態基礎設施的構建可以成為綜合解決城市生態問題的一個關鍵途徑。

北京市即為一個典型案例。在過去30年中，北京市總人口翻了一番，根據第六次人口普查統計2010年末已達到1961萬；伴隨人口的增長北京城區面積已經拓展了700%。蔓延式、攤大餅式的城市擴展使得城市沒有為生物和水預留科學合理的空間，彈性的生態網絡缺失。城市水系的結構發生了巨大的改變，濕地面積大幅減少；河流斷流、水庫干涸；河流廊道內硬化地表面積不斷增加。水系結構的變化直接導致其功能的衰退，水體自凈能力、地下水回補能力、洪澇的調蓄能力都隨之下降，從而引發河流污染、城區內澇頻發、生物棲息地喪失、地下水位下降等生態問題；也因此導致一系列的資源（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；公園綠地與區域水系統割裂，導致雨澇時，公園的雨水排往城市雨水管道，白白浪費也增加了市政排水系統的壓力，而干旱時，綠地又需要澆灌，與城市用水競爭；非生態化的河道建設方式不但不但沒有使其成為日常通勤和游憩通道，反而成為市民活動的障礙。

因此，如何留住雨水并回補地下水，如何將這些留在地表的水與生物保護相結合，如何與文化遺產相結合，如何與游憩系統、慢行系統相結合，均是急需通過水生態基礎設施的構建系統地解決的城市生態問題。同時，水生態基礎設施對于這個還在繼續發展龐大的特大城市而言，其更大的意義在于它構成了城市增長的“底線”，不僅僅是空間意義上的邊界，也是生態質量上的保障，維系了核心的生態過程和區域生態系統的骨架結構，北京市還可以承載更多容納更多。

（3）對策：水生態基礎設施綜合解決城市水問題

a.雨洪安全格局

洪澇調蓄是區域水安全格局所承載的一項重要生態系統服務。北京市雨洪安全格局分析中，首先通過徑流過程模擬、雨洪淹沒分析和歷史洪澇情況分析，確定區域的雨洪安全格局：

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

（ii）以北京城市防洪標準達到防御200年一遇洪水能力為目標，并通過SCS模型和GIS技術，估算不同降雨強度下的徑流量和淹沒范圍，確定了不同降雨重現期（20年、50年、200年一遇）下的雨洪可能淹沒范圍（圖1）。

（iii）通過對北京市歷史上洪澇發生情況的分析，得知豐臺區東部，朝陽區溫榆河下游老河灣地區，通州區東南部，大興區南部，房山區的東南部以及延慶盆地官廳水庫周邊等是易受洪澇影響的區域。將上述各種淹沒范圍進行疊加，可以看到，雨洪淹沒風險較高的區域主要分布在東南部平原地勢平坦或低洼的地區，包括豐臺區、溫榆河下游老河灣、通州東南部、大興南部、房山區的東南部等地區（圖2）。

在這些區域建立連續完整的水系網絡和多層次的滯洪濕地系統，就形成了不同安全水平下的雨洪安全格局（圖3）。這個安全格局可以有效維護降雨徑流的自然過程，通過恢復水系的調洪蓄澇能力，使城市免受雨洪災害的威脅。

圖 1北京市模擬雨洪淹沒風險分析圖

圖 2北京市歷史洪澇淹沒風險分析圖

圖 3北京市雨洪安全格局

b. 水源保護安全格局

對于北京市這樣一個缺水城市而言，地表及地下水源保護是區域水安全格局的另一個重要功能。地表飲用水源保護的重要性主要根據評價地區在流域所處的地理位置，對整個流域水資源的貢獻以及《北京市海河流域水污染防治規劃》來進行綜合評價。選擇北京市區以及其它區縣生活飲用水的主要水源地作為水源保護的“源”。然后根據自然屬性、開發利用現狀以及生態和社會功能確定地表水源地及緩沖區的保護級別。如密云水庫、懷柔水庫以及官廳水庫是北京市區的最重要地表水源地，它們對于北京市的水安全具有重要影響。在本研究中，根據正式頒布的《北京市密云水庫、懷柔水庫和京密引水渠水源保護管理條例》來確定地表水源保護的重要地區（圖4）。

根據地下水資源補給能力分析，確定各大水系的沖積扇以及沖積平原是北京市補給地下水的重點區域，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，面積范圍廣大，包括中心城西部的大部分區域，如海淀、石景山、豐臺區；（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、十里堡鎮和西田各莊境，懷柔區的東部和順義區的北部；（iii）泃錯河沖積平原，展布于平谷與二十里長山之間，主要包括平谷區的王辛莊鎮、峪口地區、大興莊鎮、金海湖地區、南獨樂鎮、夏各莊鎮、馬坊地區和東高村鎮；（iv）拒馬河沖積平原，由大石河等支流作用形成，主要包括房山區的竇店鎮、石樓鎮和城關街道；（v）南口沖積扇，主要包括昌平區南口鎮。上述區域主要由砂卵石、砂礫等物質構成，透水性好，水文地質條件十分有利。受山區側向徑流和垂直降水入滲補給，年補給能力在50萬m3/km2以上，是回補地下水的理想天然場所。在這些區域的周邊，沖積扇和沖積平原的中下部，也是地下水回補的理想場所，年補給能力在30-50萬m3/km2之間（圖5）。

圖4 北京市地表水系分布圖

圖5 北京市地下水補給模數分布圖

c. 區域水生態基礎設施規劃

雨洪安全格局與水源保護安全格局相疊加形成北京市綜合水安全格局（圖6）。在國土尺度，水生態安全格局即水生態基礎設施，但是在區域尺度，水生態安全格局只是水生態基礎設施構建的基礎。區域尺度水生態基礎設施強調空間結構的完整性和生態服務功能的綜合性。它將生態系統的各種服務功能，包括旱澇調節、水源保護、生物多樣性保護、休憩與審美啟智，以及遺產保護等整合在一個完整的景觀格局中，在安全格局的科學分析基礎上通過與相應尺度的城市總體規劃（或土地利用總體規劃）相結合落實在土地上，構成禁止建設區和限制建設區的核心網絡，成為引導城市空間有序擴展的剛性骨架。它是維系生態系統健康完整和維護基本生態過程的關鍵區域，應進行嚴格保護和管制，與之功能相沖突的土地利用類型須嚴格按照生態基礎設施規劃的原則和內容盡快進行調整。生態基礎設施和城市總體規劃相沖突的區域，是規劃調整的重點區域，應對該沖突區地塊的城市規劃建設提出相應的土地利用管理導則，并結合下一級或微觀尺度的土地利用規劃、生態基礎設施規劃進一步落實。北京市朝陽區東三鄉地區水生態基礎設施的規劃是一個很好的規劃實例，以溫榆河河流廊道為核心的水生態基礎設施在土地利用總體規劃中被劃定為禁止建設區，同時它進一步引導了其他土地利用類型的規模和布局的規劃（圖7）。

圖6 北京市綜合水生態安全格局 

圖7 北京市朝陽區東三鄉地區土地利用總體規劃，以水為核心的生態基礎設施落實為城市未來發展的禁止建設區，成為區域擴張的生態底線，同時也引導著其他土地利用類型的布局

（4）水生態基礎設施引導城市發展格局

水生態基礎設施在區域尺度上，對城市的發展、建設和管理有著重要的意義，規劃成果可以持續性為城市規劃和管理提供決策參考。在2007年完成了北京市生態安全格局的主體研究之后，隨后在北京展開的多項研究都以此為基礎。隨著城市的發展需求不斷變化，國家政策逐步調整，兼具剛性和彈性的水生態基礎設施規劃成果展現了蓬勃的生命力，持續影響著北京城市管理決策。

a.引導城市布局，保障城市生態安全

北京市水生態安全格局分為三個安全水平：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構建水生態基礎設施，并基于此布局北京的城市建設，那么北京市洪澇災害頻率將大大降低，同時城市人口容量也將大大提高，人與水的用地之爭可以輕松化解，因為水生態基礎設施能完全消納區域雨洪水，并有效回補地下水資源。而現在北京市的治水政策恰恰還是繼續與洪水作斗爭，以“排”為主導思想，修建更粗的管道，更大的地下儲水池，更大的排水泵和更多的防洪閘，這種做法只能加劇水系統問題，是小決策導向的治水工程，無助于水問題的長遠解決。2007年完成的北京水生態基礎設施規劃研究，不幸在2012年得到了驗證。北京721特大暴雨造成了77人死亡，而死亡事故的發生地點，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暴雨人員遇難地點與北京水生態基礎設施關系

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

b.前瞻性的指引未來城市發展格局

2009年，北京市政府提出淺山區發展研究的需求。研究團隊基于之前研究基礎，提出北京市的擴張是沿高速路網和灰色基礎設施進行的，二環，三環，四環，五環逐圈蔓延，如果以水生態基礎設施為框架，進行北京市的城市建設可以是穿插式的，組團式的發展。水生態基礎設施甚至可以為北京市更遠的未來的空間擴展提供一個更剛性更理想的發展框架：未來的城市空間擴展方向不是平原而是淺山區。北京市淺山區約4000km2，在滿足了生態基礎設施建設之后依舊有足夠的土地來建設城市，至少可以建300個小城鎮，一方面避免城市面臨的洪澇問題，同時節約了良田，預留了環境修復空間（圖9）。

圖 9 北京市淺山戰略規劃圖

c. 城市綠化布局的科學依據

2011年北京市提出開展平原區百萬畝造林工程。在土地資源有限，耕地、建設用地和生態用地“爭地“矛盾尖銳的平原區，在什么地方造林和如何造林，才能有效的發揮大規模造林的綜合功能，是核心問題。傳統思路下，人們會沿環路、高速干道實施綠化，形成第一條綠化隔離帶，第二條綠化隔離帶等。這樣的綠化結果是低效的：它解決不了洪澇的滯蓄問題，不能有效的供人使用，連動物也無法穿行于高速路，綠地應有的綜合生態系統服務缺失。所以科學的造林應該沿著生態基礎設施系統布局，特別是主要是沿河流廊道實施綠化，減緩洪水的威力，同時還能把水滯蓄并滲入地下，還能通過河流廊道把造林與公園系統、休閑系統聯系起來，把自行車和步行系統建立起來，為城市提供多種生態系統的服務（圖10）。

圖 10 北京市平原區百萬畝造林規劃圖

供稿：土人設計新媒體中心

編輯：盧玉潔

設計：商正

策劃：馬哲