文章导读
许多城市实施了严格的排水法规以保护河流和湖泊的水质；然而，这些措施可能会无意中加剧城市内涝。位于中国西南地区的大理市面临着类似的挑战，并正在通过实施绿色基础设施探索治理方案。本研究考察了水管理系统中各参与者的行为，并模拟了大理绿色基础设施干预措施的有效性。研究基于SWMM和PCSWMM开展洪水模拟实验，证实了绿色基础设施在协调水质保护和洪水管理目标方面的潜力。研究发现，71% 的绿色基础设施部署率与灰色基础设施的结合有助于实现超过 94% 的体积捕获率和超过 60% 的污染物减排率。然而，不同尺度的情景分析表明，过大的绿色基础设施会降低实现这两个目标的协同效率。具体而言，在典型降雨条件下达到85%的体积捕获率后，每增加1%的绿色基础设施覆盖率，就需要至少1200万元人民币的投资，这不具有成本效益。最佳解决方案是提高绿色基础设施的覆盖率，同时优先考虑其与灰色基础设施的整合。研究结果强调了平衡技术设计与制度协调的必要性，并提出了一个整合水文和社会过程以增强政策协同的治理框架，基于中国规划体系的案例为其他快速城镇化地区提供了可借鉴的见解。
研究结果
1. 大理水治理体系
大理市的水治理长期处于“水质优先、洪涝滞后”的制度格局。从1992年至今，大理治理路径大致经历三阶段：1992–2015年：城市扩张加剧水污染，当地逐步强化污染治理，水质改善，但洪涝风险已初露端倪。2015–2019年：中央强力推动水质标准，环境治理显著，但排水基础设施滞后，城市内涝频发。2019年出现最高1.4米的严重洪灾。2020年至今：城市更新强化灰色基础设施，但洪灾仍反复发生。2023年，暴雨导致居民区平均15小时、72厘米的淹水，生活垃圾、化学物质与泥沙混入，造成房屋破损和社会脆弱群体受损。整体来看，洱海水质治理已取得显著成效，但洪灾治理长期被边缘化，部门间协调缺失、职责重叠和政策权衡的不平衡加剧了风险。大理的案例揭示了中国城市水治理在环境保护与防灾减灾之间的深层张力，也提示未来亟需推动综合性、平衡性的治理转型。
图1 与水有关灾害的演变和政策干预
在大理水治理过程中，不同层级政府展现出明显分化的逻辑。中央政府虽同时关注水污染和洪水管理，但更重视洱海的生态价值，将资源和压力集中于水质保护，而对突发性、局部性的城市洪灾重视不足。地方政府既要执行上级政策，又要回应基层关切。尽管响应迅速，但在“洱海优先”的政策导向下，其防洪能力受限。居民普遍期待政府承担安全责任，然而超八成受访者对防洪治理表示不满，认为相关措施停滞不前。现有以灰色基础设施为主的治理成效有限，反而洱海生态廊道等生态工程获得了积极评价，却引发资源分配不公的质疑。在政策缺位与责任不清的背景下，居民更多依靠自救与社会资本应对灾害。例如，FH小区居民自筹资金购置水泵与沙袋，局部减轻了洪水，却加剧了外围居民的风险，进一步放大了社会不平等。下图总结了各行为主体之间的行为互动。
图2 参与者、他们在治理体系中的行为和影响
2. 大理绿色基础设施水文建模
洪水模拟实验得到的各情景雨水收集率、收集水量和每立方米雨水管理成本如下图所示。这些模拟基于典型的降雨条件。情景S1作为基准，所有指标均设为零。实施25%的GI（S2）可实现大理市85%的雨水收集率目标。然而，情景S3、S4和S5分别需要比S2额外投资4.79亿元、10.54亿元和14.19亿元人民币，而雨水收集率仅略有提高，分别比S2高6.71%、10.57%和11.97%。虽然GI在污染物减少和洪灾风险缓解方面被证明是有效的，但为了超过85%的雨水收集率而进行大量投资并不划算。超过这个阈值，每增加1%的改进将至少花费1200万元人民币。
图3 降雨控制和SS减少模拟结果
图4 降雨情景下最大洪水深度为1年、2年、3年重现期
为了进一步评估 GI 的有效性，我们使用 PCSWMM 对各种降雨事件进行了二维洪水模拟。最大洪水深度如上图所示。在TJ地区当前条件（S1）下，在两年一遇的降雨事件中，会出现多个最大深度超过 2 米的积水点。扩大 GI 覆盖范围可以提高该地区管理降雨的能力，尤其是在低强度事件中。在情景 S4 和 S5 中，对于一年、两年和三年一遇的降雨事件，会消除积水点。此外，在一年一遇的情景 S3 中不会发生洪水。下图显示了基于表 6中的标准的洪水灾害分析。该分析可视化了降雨事件发生两小时后TJ地区不同计算单元的地表水深度。
图5 不同重现期降雨事件的洪涝灾害图
为了解决上图中标识的高危区域，增加了两个泵站（扬程：3米；流量：3立方米/秒），如下图（带泵的S3）中紫色圆圈所示。我们评估了这些新增泵站的典型降雨条件下污染物的削减率。虽然泵站会略微降低污染物（SS）的削减率，但其影响可以忽略不计。因此，在资金允许的情况下，建议将灰色基础设施（例如泵）与灰色基础设施相结合。
图6 S1-S5 50年重现期降雨情景下的洪涝灾害图
中央政府规定，海绵城市系统必须能够应对 50 年一遇的降雨事件，而不会发生与洪水相关的损失。为了满足这一要求，我们模拟了 50 年一遇降雨条件下所有情景下的洪水情况。这些地图表明，除 S5 外，所有情景在强降雨期间都会经历高危区域（水深 > 0.3 米）。当前情景（S1）的高危区域特别大。然而，情景 S3 与泵站相结合，有效地管理了 50 年一遇的降雨事件，只产生了低危区域（水深 < 0.17 米），没有高危区域。这凸显了灰色基础设施在补充灰色基础设施的情况下应对极端降雨的能力。
GI 与灰色设施的整合显著减少了 50 年一遇事件的洪涝灾害区域。低危、中危和高危区域面积分别从 10.05 公顷、0.2 公顷和 4.67 公顷减少到 6.41 公顷、0.1 公顷和 0 公顷，减少了 36.26%、51.25% 和 100%。根据大理市的政策目标（85% 的容积捕获率、60% 的污染物减排率以及有效管理 50 年一遇的降雨事件），最佳 GI 覆盖率计算为总面积的 71%，该覆盖率是在 S3 和 S4 情景之间进行插值的。
主要结论
本研究以大理市为例，采用水文建模与定性治理分析相结合的整合方法，探讨治理体系如何通过多功能绿色基础设施（GI）协调城市洪涝和水污染的双重挑战，并提出了一个以GI投资为核心的治理框架，揭示了缓解洪涝风险和改善水质背后的社会与水文过程。研究表明，周全的GI规划不仅能够优化资金与资源配置、提升效率和成本效益，还能促进政府与社区关系改善，减少社会不平等，增强城市生态系统和防灾韧性；在典型降雨条件下，达到85%体积捕获率后，径流控制每提升1%需额外投入至少1200万元，最优方案为71%的GI部署率结合灰色基础设施，可实现超过94%的体积捕获率和60%以上的污染物减排率，有效缓解洪涝风险，并在50年一遇强降雨下显著降低不同等级的洪涝区域。通过将技术评估置于政策冲突与治理协调的制度框架中，研究强调了治理有效性不仅取决于工程参数，更受多功能政策目标与治理条件的协调制约，丰富了关于技术与制度互动的研究视角，为全球南方快速城市化地区提供了实证参考。然而，研究也存在局限：水文模型在污染物计算上有所简化，社会与行为因素的差异性对治理实施的影响仍需进一步研究，以检验该框架在不同环境下的适用性，特别是在中国以外的比较城市治理中。
原文题目：Synergizing Flood Mitigation and Water Quality Goals through Green Infrastructure in Dali City, China.
期刊名：International Journal of Disaster Risk Reduction
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2025.105785
