气候变化对城市建设的影响与应对策略研究<br/>——以沈阳为例

气候变化对城市建设的影响与应对策略研究
——以沈阳为例

2024-02-18王磊WANGLei王晓颖WANGXiaoying武滨洋WUBinyang

价值工程 2024年1期

王磊 WANG Lei；王晓颖 WANG Xiao-ying；武滨洋 WU Bin-yang

（沈阳市规划设计研究院有限公司，沈阳 110004）

0 引言

气候是生态系统和人类赖以生存的基本条件，从古至今、从内到外，开疆扩土、营城筑舍，都与考虑气候适宜和规避气候风险密不可分。伴随全球气候变暖，气候要素的变率增加，我国极端天气气候事件多发频发，强度明显增强，气象灾害及其引发的次生、衍生灾害对人民生命财产和经济社会发展造成严重影响，气候条件对社会经济活动的约束性不断提高。2020 年9 月《市级国土空间总体规划编制指南》中明确提出，要加强“气候变化及水土资源、洪涝等自然灾害等因素对空间开发保护的影响和对策”等重大专题研究。为更好应对气候变化对城市发展产生的负面影响，走遵循气候禀赋及适应其变化的可持续发展道路，实现“一优三高”（生态优先，高质量发展、高品质生活、高效能治理）国土空间规划、开发与治理，对气候变化对城市建设的影响与应对策略开展研究具有重要意义。

1 总体思路

对城市气候特征进行全面分析，从气温、降水、风速、相对湿度、日照、气压六个方面对总体情况及年际、月际、日际变化情况展开分析，明确每个周期内平均水平、变化趋势以及极端天气发生的频率和程度。

对高影响天气和主要气象灾害进行分析。高影响天气是气候特征分析结果中频率高、影响大的极端天气类型，高影响天气将会直接导致气象灾害，一般包括的气象灾害类型主要为暴雨洪涝、雪灾、大风、冰雹、大雾、雷电、干旱、龙卷、冰冻、高温热浪、沙尘暴等。对每类气象灾害的发生时间进行进一步总结分析，并对未来重现期进行预估。

对重点气象灾害的特征与风险进行分析，通过国内各城市历史时期内的典型案例以及研究城市对象导致的灾害风险进行研究，明确可能对城市建设导致的不良影响。

对气象灾害应对策略开展研究，从保护气候环境和提升防灾救灾能力两方面，明确在城市建设中，如何通过空间格局、设施建设减缓对气候造成的不良影响，提高气象灾害的应对能力。

2 高影响天气分析

对于城市建设和安全运营有高影响的天气很可能导致发生灾害。气象灾害是自然灾害中的原生灾害之一，一般包括天气、气候灾害和气象次生、衍生灾害。

以沈阳市为例，对沈阳市近40 年上述高影响天气每年发生概率、年内平均发生日数和极值进行分析，可以看出，暴雨、雪、高温时发生频率较高、危害较大的天气类型。

2.1 暴雨洪涝

暴雨洪涝是指由于暴雨引发洪水和积涝，使工农业生产和人民生命财产等受到明显影响的灾害。

2.1.1 极端降水

1980-2022 年，日最大降水量极值为126.7mm，出现在1998 年，累年平均日最大降水量为70.3mm。过程最大降水量极值为320.1mm，出现在2019 年，累年平均过程最大降水量为105.0mm。1980-2020 年，最大小时降水量极值为63.2mm，出现在2017 年，累年平均小时最大降水量为31.7mm。

2.1.2 重现期评估

近40 年（1980-2020 年）小时最大降水量、一日最大降水量和过程最大降水量历史极值分别为63.2mm（2019 年7月10 日）、126.7mm（1998 年7 月14 日）和320.1mm（2019年8 月）。利用历年最大降水量数据拟合分析，可得100 年一遇的小时最大降水量为67.6mm，一日最大降水量为140.9mm；50 年一遇的分别为62.3mm、131.1mm，10 年一遇的分别为48.7mm、105.3mm，2 年一遇为30.2mm、68.2mm。

2.2 雪

2.2.1 降雪变化情况

1980-2022 年，多年平均雪日为24.6 天，2010 年雪日数最多，为45 天，2011 年雪日数最少，为10 天。1980-2020 年，年最大积雪深度呈较弱的减小趋势，其中2007年3 月积雪深度最大，达40cm；2018 年、2019 年积雪深度为历年最小，仅4cm。5～9 月基本不存在积雪。

2.2.2 最大积雪深度重现期预测

根据历年最大积雪深度数据，结合《建筑结构荷载规范》中东北地区的积雪平均密度（0.15t/m3），得到各重现期的雪压值。历史最大积雪深度40cm，出现在2007 年，这一积雪深度对应雪压已突破《建筑结构荷载规范》沈阳市中100 年一遇的雪压标准值。

2021 年11 月7 日史罕见特大暴雪过程中，沈阳最大积雪深度虽然未突破2007 年的最大积雪深度值，但沈阳局部地区最大积雪深度为41cm，对应雪压为0.603kN/m2，突破了历史极值。

2.3 高温

高温灾害指日最高气温连续突破一定数值，给工农业生产和人们生活等带来显著影响的灾害。通常高温热浪使人体感到不适，工作效率低，中暑、患肠道疾病和心脑血管等病症的发病率增多。因此，施工期出现高温热浪时，应采取有效的应对措施，做好预防中暑和其他疾病相关的工作。同时，高温也易加剧火灾风险。

2.3.1 极端高温

1980-2020 年，日最高气温≥35℃的累计日数为34天，其中，2018 年出现最多，为11 天，其次是2017 年，为6天；最高气温≥37℃的日数为7 天，其中，2018 年出现最多，为6 天。1980-2020 年，出现的历史极端最高气温为38.8℃，发生在2018 年8 月，极端最高气温以0.85℃/10a的速度呈显著升高趋势。

2.3.2 极端最高气温重现期预测

轻度高温：33℃≤日最高气温＜35℃；中度高温：35℃≤日最高气温＜37℃；重度高温：日最高气温≥37℃。根据历年极端高温数据，可知100 年一遇极端高温为39.9℃，50 年一遇为38.9℃，10 年一遇为36.5℃，5 年一遇为35.5℃。

3 重点气象灾害风险与评估

气象灾害对农业、城市、交通、基础设施、大型线性工程、电网等能源设施的不利影响更加明显，导致水安全、生态安全、粮食安全、能源安全等问题进一步加剧。气候变化和极端气候事件加剧城市脆弱性，产生城市洪涝和高温热浪风险、导致城市运输系统中断、加剧水资源供需矛盾、引发居民健康问题等问题。在高影响天气分析基础之上，结合实际，进一步对暴雨、高温、积雪情况进行影响评估。

3.1 暴雨灾害风险评估

3.1.1 暴雨灾害典型案例

1995 年7 月21-31 日：7 月末沈阳市连续遭受暴雨袭击，暴雨加上上游超大泄洪的共同影响，境内浑河、蒲河、辽河水位猛涨，造成百年不遇的特大洪涝灾害。

2010 年7 月19-21 日：7 月19 日傍晚-21 日，沈阳市普降暴雨到大暴雨，局部出现特大暴雨。21 日0 时20 分左右，于洪区南阳湖街道杨士村的细河河段发生决口，当地近200 户居民的住宅很快被洪水包围。黄河北大街三环桥下大面积积水，造成二环到三环间大堵车，近4000m 长的路面堵塞了近万辆机动车；怒江街与白山路交叉路口，15m 路面形成一个湖，仅能容大货车和公交车通过；黄河北大街新乐遗址附近马路塌陷一个3m 长2m 宽1.5m 深的大坑。

3.1.2 暴雨灾害风险

暴雨洪涝是指由于暴雨引发洪水和积涝，使工农业生产和人民生命财产等受到明显影响的灾害。

沈阳大雨、暴雨或长期降雨量过于集中而产生大量的积水和径流，排水不及时，均可对土地、水利工程、交通、电力等城市基础设施，建筑等渍水、受淹，从而造成灾害。内涝发生时，受影响最大的是城区交通。当积水深度达到20cm 时，步行困难；积水超过30cm 时，则自行车、小汽车行进困难；积水超过80cm 时，则交通完全中断。

3.2 积雪灾害风险与评估

3.2.1 最大积雪灾害典型案例

根据历年最大积雪深度数据，最大积雪深度40cm，出现在2007 年，极值大于100 年一遇的推算值。

3.2.2 积雪灾害风险

导致企业厂房、库房垮塌，需关注建筑物受雪压的影响。道路交通受阻。积雪短时间内难以清除，堆雪场地不足。

3.3 高温灾害风险与评估

3.3.1 高温灾害典型案例

1994 年夏季：持续性高温，年最高温度35.0℃。高温使花粉生育能力下降，作物结实率普遍降低，玉米秃尖、空棒现象，水稻千粒重下降；高温诱发病虫害大面积发生是导致农作物减产的又一因素。

3.3.2 高温灾害风险

高温危害可分为直接危害和间接危害，直接危害包括高温引起的人体不适、中暑甚至死亡，自燃性火灾等，间接危害包括导致农业干旱，重、特大火灾集中发生，拉闸限电，爆胎及车祸等。持续高温影响城区正常生产活动。某些易燃的化学物品受高温影响易自燃，甚至爆炸，引发城市火灾等灾难事故。持续高温对城区内工人健康造成不利影响，体弱者容易出现中暑等情况。高温高湿的闷热天气对粮食贮藏、食品、物资的贮运也带来危害。高温天气可能引发城区货运车辆在行驶过程中自燃，引发安全事故。高温使城区的火险等级增加，容易引发安全事故。

4 应对策略

4.1 优化城市空间布局，保护气候环境

4.1.1 加强绿色基础设施建设

推进沈阳都市圈生态统筹保护。加强对沈阳都市圈生态环境的整体保护，强化东部丘陵生态涵养功能区在应对气候问题方面的重要作用，维护好沈阳市周边地区气候环境。都市圈规划生态格局包括：三区（自然本底），即东部丘陵生态涵养功能区，中部平原现代城镇-农业功能区，西部丘陵生态安全屏障区。三带（生态通道），即辽河生态公园带、浑河生态文化带、太子河生态旅游带。

提升全域生态空间规模与质量。拓展市域范围内林地空间，加强三北防护林对沙尘防治方面的作用，扩大自然资源对提高碳汇能力、改善大气环境的作用，推进山水林田湖草沙一体化生态修复，加强生态空间对维持气候稳定的服务功能。

加强城市公园绿地建设。构建“三环、三带、四楔”，形成生态安全格局的重要骨架，防止城市无序蔓延，改善城市周边气候环境。三环即环状生态空间，主要承担主副城结构性隔离、生态防护及景观游憩等功能。三带即带状生态空间，主要承担滨水景观、居民游憩、水源涵养等功能。四楔即由每个宽度约5 公里，楔入城市内部生态绿楔，主要承担隔离主副城，控制城市蔓延，衔接内外环境等功能。增加绿地规模，加强公园体系建设，提高公园绿地网络化、均衡布局，加强公园绿地、防护绿地建设，促进对城市微气候的调节与改善。

4.1.2 构建城市通风廊道系统

通风廊道在促进城市空气循环、降低空气污染、缓解热岛效应、改善高温天气、减低冬季雾霾发生的频率方面具有积极作用。结合河流、铁路、道路、绿地，规划控制6 条通风廊道。通风廊道范围新开发建设需要降低建筑密度、高度、强度，优化布局形式、形态、植物种植等内容。

4.1.3 改善用地结构

加强各类用地合理均衡布局。加强城市各组团内的职住平衡。采用功能混合的建设方式，减少出行需求和交通能耗，有利于资源节约利用，减少对大气环境的负面影响。延续一主三副的空间结构，加强副城建设；加强产业用地分散化集中式布局，加强职住平衡；合理均衡布局各级公共服务设施，构建社区生活圈。疏解二环内过密人口。沈阳市二环快速路以内地区是城市的核心发展区，过密人口对城市内部气候环境、空间品质带了负面影响。规划二环内严格控制居住用地供给，限制大容量、高强度的土地开发。二环外地区是未来人口增长的重点，应吸引人口向外围转移。

4.2 完善基础设施建设，加强灾害应对能力

4.2.1 完善极端天气下区域应急防灾救援复合通道

构建复合交通走廊。围绕都市圈空间布局，建设完善沈大、沈盘、沈哈、沈丹、沈抚、沈康、沈彰七大复合交通走廊，统筹干线铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道建设，打造互联互通、便捷通勤的轨道交通运输体系。探索都市圈轨道交通运营管理“一张网”，打造1 小时交通圈。

建设多中心综合交通枢纽。按照“站城融合、交通一体”的综合开发理念，推动轨道交通枢纽与城市有机融合，打造“多层次、多方式、一体化、立体化”综合枢纽。结合综合交通枢纽建设应急物资储备库及综合防灾设施形成网络化布局，提高交通运输在灾害天气下适应、抗冲击、自我调整恢复功能。

4.2.2 提升道路排水防涝能力

强化道路安全设计。建立完善的交通基础设施规划、设计、施工、运营、维护养护全生命周期的安全管理体系，完善风险台账。完善城市排水防涝系统，逐步实施雨污混摘与老旧管网更新工程，保障雨水管道重现期3-5 年一遇，对易发生水毁区域的道路、隧道等高风险节点，雨水管道重现期30-50 年一遇，进一步完善灾害防治措施，持续提升防灾能力。结合排水防涝开站海绵建设，对人行道、非机动车道透水铺装，对绿化带设置生态树池、下凹绿地、雨水花园，对高架桥下硬质铺装设置雨水模块。

4.2.3 完善市政基础设施

加快防洪排涝工程体系建设。实施辽河、浑河等大中型河流防洪提升工程；对市管中型以上河流进行防洪治理，防洪标准全部达标；对重点小型河流进行防洪治理，努力消除薄弱环节，进一步提高防洪能力。实施南沟水库除险加固、三台子水库报废及综合治理等工程，彻底解决水库历史遗留问题，完成现有病险水库除险加固任务。积极争取各级投资，开展好水库岁修。

优化供热设施布局，提升调峰能力。在外围建设大型热电厂向内部供热，新建华润异地等热电厂，提高热电联产供热能力；加强供热设施互联互通，实现多热源联合运行，保障供热安全。有序推进农村地区建筑节能改造，因地制宜发展生物质可再生能源供热或天然气、电能等清洁能源供热。

构建健全、现代化、多功能的消防安全保障体系。优化消防救援布局，搭建全方位消防救援体系，搭建“陆地—水上—空中”全方位消防救援体系，消防站的布局以接到出动指令后5 分钟内消防队可以到达辖区边缘确定，中心城区形成消防站115 座，新建消防站共68 座。在消防安全风险评估确定有必要设置的区域，积极发掘城市存量空间，结合现状建筑条件规划设置小型消防站。增强抗御特种灾害能力，加强高层建筑、轨道交通、大型城市综合体的灭火能力，提升消防救援装备配备。