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【摘要】滨海低地城市鹿特丹自诞生起便开始了与自然灾害的相处，在工程防洪防灾领域取得了巨大的成果。在荷兰国家三角洲计划的框架下，鹿特丹针对本市地形地貌和水文地质条件制定了整体性的气候变化适应性策略和设计导则，由此成为全球应对气候变化灾害领域的领导者。本文对鹿特丹案例深入研究，以期为我国滨海低地城市应对气候变化灾害风险提供借鉴。
荷兰有悠久的填海造陆历史，其国土面积的20%靠填海造陆而来；荷兰约有27%的土地低于海平面，55%的国土面临被淹没的风险。针对全球气候变化，荷兰政府启动了三角洲计划（The Delta Programme），旨在通过政府和各类组织机构合作，采取综合的气候适应性策略增加城市韧性，防备气候变化可能带来的风险。鹿特丹在三角洲计划框架下制定了“灾害风险评估—分类应对策略—分区实施导则”路线图，建立了切实可行的实施路径。
1 鹿特丹市气候变化灾害的风险评估
鹿特丹市对气候变化灾害的风险评估建立在数据模型的基础上，突破了依据历史经验数据的传统预测法，从而保证了其科学性。该评估方法采用荷兰皇家气象局（KNMI: Royal Meteorological Institute of the Netherlands）建立的预测未来气候变化场景（以下简称KNMI’06场景）的模型，计算气候变化将引起的海平面上升、极端降雨气候、极端干旱气候、极端高温气候，此四类灾害发生的机率，评估其对城市基础设施、洪涝灾害、水文地质、城市生活等方面带来的风险。
1.1 气候变化灾害风险评估模型
荷兰气象局的气候变化灾害风险评估模型采用两个核心要素：全球气候变化和西欧气流变化。前者采用广泛认可的全球气候模型（GCM）计算，并将其转变成荷兰的温度、降水、蒸发、风和海平面等气候要素；后者采用欧洲气候模型及荷兰历史检测数据。全球气候变化使用在2050年相对1990年气温升高1℃和2℃作为两个参数值；西欧气流采用“变化”和“不变化”两个参数值；由此得到气候变化程度由低到高（图1）的四种KNMI’06场景：G、G+、W、W+。评估气候变化灾害的风险时，采用变化较为极端的W+场景，即全球气温在2050年相对1990年升高2℃，海平面于2100年相对1990年上升35~85cm，洛比特河的流量由2006年的16000m³/s上升到18000m³/s。
海平面上升是全球气候变化的直接后果之一，在W+场景下，2100年的海平面将比1990年上升35~85cm，造成风险如下。
（1）防洪提溃败的风险评估
鹿特丹是目前世界上防洪标准最高的城市：莱茵河南岸防洪堤的设计防洪标准为4000年一遇，其他均为10000年一遇。2100年，海平面可能上升35~85cm；同时莱茵河及支流流量会增加，加之西欧气流变化，风浪条件下的海面最高水位可能上涨高达1m。这导致现有防洪堤无法满足设计防洪标准，海浪可能越过防波堤造成洪灾或溃堤。海平面上升还造成风暴面上升以及风暴频率的增加，均造成更高的溃堤可能性。一旦决堤，将造成巨大的财产损失和人员伤亡，特别是城市建设、人口密度和经济密度比较大的地区（图2）。为满足设计防洪标准，部分防洪堤需要加高20~60cm，少数地区需加高150cm（图3）。
图2 海平面上升致防洪堤溃败造成的损失评估
图3 海平面上升造成的防洪堤缺差高度图
（2）堤外地区的洪灾风险评估
堤外地区（主要是港口及其服务区），地势高出海平面3~5.5m，由于和外海直接相连，易受海浪风暴侵袭。鹿特丹于1997年在距离入海口6km处建成开启式马仕朗防风暴大坝（Maeslantkering）——当水面高于海平面3m时关闭大坝，减少海洪侵袭。未来海洋和河流水面均上升，堤外地区发生洪灾的可能性、洪灾频率和洪水深度都将增加。堤外地区的地势由东向西逐步垫高抬升，洪灾风险逐步递减。东中部的历史地区则相对脆弱，若海平面上升60cm，洪灾的频率将会由当前的50年一遇变成每年一遇，且受灾面积扩大。西部新区则相对安全，若海平面上升60cm，洪灾的频率将会由当前的10000年一遇增加到1000年一遇，港口服务区受灾几率会大大增加。堤外地区遭受洪灾的直接对象是生命线系统（图4），包括高速公路、跌路、电站、变电站、电力传输系统、燃气站、水净化站、污水处理站等。虽以上设施分布在地势较高地段，但部分设施仍位于地势较低的历史城区，且由于基础设施的网络化，各设施间相互依存，部分设施受灾将导致系统瘫痪，需数周或数月恢复，影响城市经济稳定运行，进而影响城市吸引力和竞争力。
图4 生命线系统受洪灾影响评估
1.2.2 W+场景下极端降雨带来的灾害风险评估
气候变化将引起更频繁和更大强度的降雨。KNMI模型预测，气温每升高一度，降雨量会增加14%；到2050年，当前每5年一遇的暴雨将变为每年一遇，这将增加雨洪系统的压力以及洪灾的可能性。强降雨带来的长时间侵泡还会导致泥煤土壤承载力降低，地基下陷，造成城市公共空间和建筑物损毁。强降雨对不同地势产生的灾害影响程度不同。堤外地区地势高，降雨易排到就近水体，洪灾影响最小；二战后建设区保有大量自然水体和绿化空间，地表和地下吸纳雨水能力强，也不易受灾；19世纪城区建设密度高、硬质不透水铺地面积大，地表水体和绿化空间更少，更易受洪灾；内城地区建设密度更大，公共空间也被高度城市化地使用，植被更少，最易受灾。强降雨还会导致隧道不能通行、铁路中断、地面道路损毁，间接造成重大损失，如商店关闭、商业活动停止等。
1.2.3 W+场景下极端干旱气候的灾害风险评估
W+场景下极端干旱天气出现的频率大大增加，由当前的10年一遇增加到2年一遇。降雨减少会直接导致地表水体水量减少、水位下降，河流的通航能力降低。同时，会导致地表下渗减少，进而导致潜水层收缩、承载力降低、地基沉降，破坏道路及下水道系统，甚至致使建筑物坍塌。极端干旱天气会导致生态灾害。干旱天气加速蒸发，水体内的营养物质浓度增加，蓝藻爆发、消耗氧气，造成鱼虾死亡；极端干旱天气与海平面上升的叠加导致海水入侵内河水体，淡水含盐量增加，品质下降，影响淡水植物和鱼类生存（图5）。
图5 极端干旱下的海水入侵评估
1.2.4 W+场景下极端高温的灾害风险评估
KNMI模型预测，鹿特丹极端高温天气将会更多，持续时间也更长。夏季（气温高于20℃）天数和高温（气温高于30℃）天气也将增加，并形成袭人的热浪，而城市热岛效应的存在将更加剧这一过程。极端高温导致健康问题增加、空气质量下降，对老人和患有呼吸道疾病的人更加危险；高温天气影响人的热感舒适度，无论室内室外，降低工作效率。高温天气也影响植物群落、动物群落和水质的变化，如蚊子和蜱虫等害虫增加；蓝藻和肉毒杆菌蓬勃发展，进而导致水质下降、鱼类死亡。高温天气致沥青融化和道路或桥梁关闭；在高密度的商业区，热岛效应叠加，市民健康受到影响，公园内的水体或游泳池也受到波及，整个城市的生活受到严重影响（图6）。
图6 极端高温的灾害风险评估
2 鹿特丹市气候变化灾害的分类应对策略
鹿特丹市采取积极的灾害防御理念，从过去的刚性防御转变到韧性适应，即通过提升城市韧性以提升城市适应未来多灾气候环境的能力。韧性适应涵盖两个层面的意义：第一，城市在面对气候灾害时具有对灾害的吸纳能力——遭受适度的灾害时城市可以正常运行，遭受重大灾害时人员、财物、经济等灾害损失能降到最低；第二，城市遭受自然灾害后具备较快的恢复能力。不仅如此，鹿特丹市对气候灾害进行分类，针对不同类型的灾害风险制定了因地因时的气候变化适应性策略和行动计划。以下简短摘录各项策略的主要内容。
2.1 应对洪水灾害的气候适应性策略
应对洪水灾害，采取增加基础设施刚性和提升城市韧性相结合的策略，主要包括如下措施。（1）刚性防御策略的延续。马仕朗开启式防风暴大坝是保护堤外地区免遭海浪风暴潮侵袭的重要屏障。近期策略是优化改善其日常管理运行以减少工作操作失败；长期策略是探讨更新改建或增建的可能性。（2）建筑及城市设计的适应性策略。建筑上采用免遭洪水冲击的建筑或漂浮式建筑，加固防洪墙；保留更多的自然湿地或绿色海湾，吸纳潮汐侵蚀；重要基础设施如医院、公共设施和化学工厂，采取更高等级的设防标准。（3）强化生命线系统的适应性策略。生命线系统是堤外地区，特别是港口的基础保障，包括电站和变电所。为保障在洪灾期间港口仍可正常运行，须确保排洪渠道畅通，并提高所有生命线系统设施的地势，采用更高的设防标准。
2.2 应对极端降雨灾害的气候适应性策略
应对极端降雨灾害的核心策略是增加城市吸纳洪水的能力，提高城市应对暴雨的韧性。（1）增加公共空间雨水存储能力。对现有公共空间进行评估，适度更新替代原有硬质铺装，增加绿化面积，以乔灌木替代草坪，增加植物量，提升雨水滞洪和下渗能力。可采用功能复合雨水公园（图7）提升公共空间滞洪和雨水存储能力。一些综合型广场不仅具备存储雨水的能力，还整合了包括大学、社区、青年剧团、运动学校及在地市民的功能需求，满足了游戏、演艺、水上运动、滑板运动等多种功能。
图7 具备雨水储存渗透功能的综合广场
（2）增加私有建筑雨水存储滞洪能力。绿色屋顶和垂直绿化在鹿特丹已行之数年，并将继续得以推广。同时，政府将在全市范围内推广“蓝色屋顶”计划，将雨水收集并储存在屋顶，减少雨洪冲击。在社区中将推广“铺装换绿”计划，最大化社区公园、街头公园等的绿化量（图8）。
图8 提高社区城市韧性措施
（3）修建城市地下雨水储存库。在堤内地区，鹿特丹已有修建地下雨水库的先例。在雨水排除特别困难的地区，特别是在地势较低的高密度历史城区，没有空地进行相关的韧性提升或雨水排放工程设施的更新，建设地下雨水库即是应对暴雨的最好措施。
2.3 应对极端干旱灾害的气候适应性策略
应对极端干旱天气的核心策略是提高自然沟渠、河流、湖泊及人工运河等的雨水存储容量。（1）修建城市地面雨水存储设施。结合低影响开发策略，在市内尽可能多地修建雨水滞留设施，用来收集并存储小流域范围内的雨水作为应对极端干旱天气的备用绿化及道路用水；保存并适当开辟河流；结合绿地系统建设雨水滞留池和修建人工湖。（2）提升各空间滞洪潜力。在私人社区推广绿化屋顶和立体绿化，修建雨水花园；在公共空间开发上，政府规划建设滞洪效果好的滨水绿地、城市公园、社区公园和街头公园系统，与河流水体共同组成蓝绿网络以构建“气候缓冲廊道”。
2.4 应对极端高温灾害的气候适应性策略
应对极端高温的核心策略是建设更多的绿化植物以改善微气候，主要包括以下措施。（1）通过水蒸发量改善局部热环境。在私有领域中鼓励绿色屋顶、垂直绿化、私人花园和私人庭院等的建设；在公共领域规划建设更多的城市绿廊、绿色运动场、绿色街道、林荫大道、绿色自行车道和绿色步行道等，形成点、线、面综合布局的绿化体系。同时，结合雨水收集利用，建设适度的水体、地面雨水池、小型自然湖泊等，增加水蒸气从而降温。（2）通过建筑设计改善建筑热效能。通过建筑设计改善室内热舒适度，例如采用绿化屋顶或具备高反光率的浅色屋顶，采用隔热性能更高的建筑材料，采用遮阳设备等。同时可通过数字化建筑热性能评估模型对建筑的整体热性能进行评估，以制定出有利于通风避热的设计方案。
3 城市韧性分区建设导则
为使气候适应性策略具有可实施性，鹿特丹市依据不同地势条件、城市功能及开发强度将城市划分为6个区域（即港口区、港口服务区、堤外城市区、堤内城市区、高强度中心区和战后新区及近郊区）（图9），针对每个区域分别制定了综合性气候适应性设计导则。
图9 城市韧性建设区划
3.1 港口区气候变化灾害应对策略的实施导则
区域特质：港口区绵延四十几公里，约占鹿特丹城市面积1/3，在鹿特丹城市经济和就业中发挥举足轻重的作用，是集装箱、散货、有毒化合物的临时储存地。这里存在许多对区域功能具有重大影响的基础设施，如电站和水处理厂。港口位于堤外区，并直接与河流和北海相连，使得其易遭受海平面上升和风暴潮的影响，特别是老港口。在建造新港区之时，海平面上升问题已被考虑，意味着它在未来仍能够安全运行。设计导则：在老港口仓储建筑下建设防渗地垫、区划间隔型防洪堤、防旱及防水的墙体等设施，确保在极端气候条件下有毒化学物质不泄露。改造电力系统和重要的交通道路，抬高地势以保障在极端条件下正常工作。地下输送管道采用生态化结构，应对灾害的同时形成具有吸引力的观光路径（图10左）。
图10 港口区和港口服务区气候适应性设计导则
3.2 港口服务区气候变化灾害应对策略的实施导则
区域特质：港口服务区包含新区和老港区两部分。新港区的一部分位于堤外港口，直接与河流和北海相连，另一部分则位于堤外堤内的连接地带。鹿特丹市计划在新港区内建立城市与港口之间的连接，以确保港口服务区形成具有经济活力和重大吸引力的经济试验区，成为新一代港口、交通运输公司、创新企业、科研机构、文化机构和高端社区的集中地。老港区则地势较低，具备大量人工铺装，易受洪灾威胁。设计导则：结合港口服务区的转型，加高加固位于河流和内城之间的防洪大堤，在加强堤外地区防洪能力的同时有助于减轻堤内区域的防洪压力。在老港区以绿化替代原有铺装、引入更多的植被，有利于增强城市韧性和提升景观环境，亦有利于堤内地区增加雨水下渗、降低热岛效应（图10右）。
3.3 堤外城市区气候变化灾害应对策略的实施导则
区域特质：堤外城市区是鹿特丹最具吸引力的地区之一，位于马斯河中间。这里地势较低，易受洪水与风暴侵袭；空间有限且多历史建筑，因而改造困难；人工铺装较多，热岛效应明显。设计导则：此区的核心任务是加强防洪设施。首先要建设防洪墙，建设滨河公园，引入更多的植物和树木，利于雨水收集、下渗、降温消暑及增加生物多样性。其次要建设漂浮式码头以维持地面与水面的较小差距，保持码头的亲水性。同时，采用台地、缓坡和防洪式门槛来保护住宅和停车场（图11左）。
图11 堤外城市区和堤内城市区气候适应性设计导则
3.4 堤内城市区气候适应性设计导则
区域特质：堤内城市区紧邻城市中心，建设密度较高，只可进行小规模的更新改造，特别是在二战前建设的地区。此区地势较低，易遭受洪灾和热浪的侵袭；仍存在着许多以木质管道供水的喷泉，更易于遭受干旱的影响。设计导则：规划建设更多的水体；鼓励私人及公共广场的绿化改造和垂直绿化；将社区及街边广场改造成“都市农场”；鼓励建设雨水收集装置；以自然堤岸替代运河原有的硬质驳岸，在增加水体容量的同时改善水陆生物生境，改善水质；引入更多的植被、树木以提升城市韧性（图11右）。区域特质：高强度城区的一部分位于防洪堤内，一部分位于堤外，另一部分则直接建筑在防洪堤上，对防洪堤加固并将防洪、交通、景观、生态、活动功能复合化地用于一体显得尤为重要。该区主要由现代高层建筑组成，并附属大量的开敞空间。该地区建筑量大，人口密集，人工铺装多，交通繁忙，热岛效应明显，抗洪压力大。设计导则：该中心区核心目标是绿色、友好，更加适合休闲娱乐活动，同时具备更强的城市韧性。这需要政府和私人机构公共努力。私人开发项目尽可能地增加绿化空间，包括社区公园、垂直绿化、院落绿地等；城市公共开发项目则应规划更多堤岸绿化、滨水公园、城市公园、林荫大道，种植更多植被和树木（图12左）。
图12 高强度中心区和战后新区及近郊区气候适应性设计导则
3.6 战后新区及近郊区气候适应性设计导则
区域特质：战后新区是核心区外围地势较低的地区，部分在强降雨中已经遭受洪灾；该区内的池塘和周边大面积的绿地均需要淡水河流的灌溉补给，局部已有严重干旱问题。设计导则：该地区正在经历改造重塑，为开拓更多的绿化空间提供了机遇。抬高部分河流的河床，拓宽并整理河道，保留并拓展现有池塘，与主要河流连接形成互联互通的水体网络。创造更长、更多的滨水空间，引入更加丰富的植被树种，形成蓝绿网络；在近郊区开发小规模农场，保留更多的湿地，共同提升城市韧性（图12右）。UPI
作者：李磊，天津大学建筑学院，博士研究生，魏玛包豪斯大学青年访问学者陈天，博士，天津大学建筑学院，教授，博士生导师，城市空间与设计研究所，所长
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