健康水平衡构建与国土高质量保护利用战略
城镇化水平衡效应与城市水安全韧性提升研究
- 城镇化水平衡效应与城市水安全韧性提升研究
Water Balance Effect of Urbanization and Countermeasures for Enhancing Urban Water Security Resilience
- Qingfang Hu 1, 2, 3 ,
- Jianyun Zhang 1, 2, 3 ,
- Junliang Jin 1, 2, 3 ,
- Xiumin Chen 4 ,
- Xing Su 1, 2
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摘要
我国快速城镇化进程与全球气候变化影响叠加，对城市及毗邻区的水平衡状态产生了直接且重要的影响，带来了洪涝灾害、水资源短缺、水环境污染等城市水问题，威胁着城市健康发展和社会公共安全。本文从降水、蒸散发、地表径流、地下水、水质、水资源供需平衡6个方面出发，较为全面地阐述了快速城镇化带来的水平衡综合效应；基于城镇化进程中城市水安全风险分析，提出了“以水定城、量水发展，系统治理、统筹协同，主动适应、平战结合，科技引领、创新驱动”的总体思路和相应的发展策略。研究认为，前瞻研判城市水安全风险、实施风险科学评估和有效预防，优化城市开发利用方式、促进城市精明增长，强化城市与流域统筹治理、提升城市水系统承载力，应对超标准气象水文事件冲击、提升应急管理能力，推进城市水安全风险社会化管理、增强适应和恢复能力，依托科技创新突破城市水安全保障重大关键问题，据此全面提升城市水安全韧性。
Abstract
Over the past four decades, the rapid urbanization process in China, coupled with the impact of global climate change, has significantly affected the water balance in urban areas and their adjacent regions. This has led to prominent urban water issues such as floods, water scarcity, and water pollution, posing severe threats to the healthy development of cities. To address this, this study elaborates on the comprehensive effects of urbanization on water balance from six aspects: precipitation, evapotranspiration, runoff, groundwater, water quality, and water supply-demand balance. It analyzes the risks and challenges faced by urban water security in China under a changing environment and proposes basic principles, main ideas, and key strategies for achieving a healthy urban water balance and enhancing urban water security resilience. The study argues that to promote China's new urbanization, we should adhere to the principle of developing cities based on water availability and planning development according to water resources, proactively assess urban water security risks and their evolutionary trends, and strengthen proactive risk prevention. Additionally, it is necessary to actively optimize urban development and utilization patterns to promote smart urban growth, and strengthen coordinated governance of urban and watershed water issues to enhance the carrying capacity of urban water systems. Efforts should also be made to significantly improve urban emergency management capabilities to effectively respond to the impact of extreme meteorological and hydrological events, and actively promote the socialized management of urban water security risks to enhance adaptability and resilience. Finally, it is crucial to accelerate the resolution of key scientific and technological challenges in the field of urban water security.
关键词
城市水平衡 / 新型城镇化 / 水安全 / 韧性提升 / 极端事件 / 以水定城
Keywords
urban water balance / new-type urbanization / water security / resilience enhancement / extreme events / city planning based on water availability
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胡庆芳, 张建云, 金君良. 城镇化水平衡效应与城市水安全韧性提升研究. 中国工程科学. 2024, 26(6): 131-139 https://doi.org/10.15302/J-SSCAE-2024.06.010
一 前言
改革开放以来，我国城镇化快速发展，实现由“乡土中国”到“城市中国”的巨大转变[1]。快速城镇化在促进人口和产业集聚、提高国土空间利用效率、改善居民生活品质的同时，也显著增加了自然资源消耗和物质代谢强度；对国土空间结构和气候、土壤、水文、植被等生态环境要素构成剧烈扰动，带来高温热浪、大气和水土污染、生态破坏等资源环境问题[2~4]。在此背景下，对我国城镇化路径和模式的思考趋于深入[5~8]。
城镇发展与水资源密不可分。构建健康的城市水平衡，高品质、高标准地保障水安全，是推进以人为本的新型城镇化的应有之义。不可忽视的是，快速城镇化进程是水平衡失调、人水矛盾集中爆发的过程，如暴雨洪涝、干旱缺水、水环境污染、地下水漏斗等水问题制约了城市可持续发展能力，降低了居民生活的幸福感。我国自20世纪90年代开始探索城市雨水利用，2010年以来积极推进“海绵城市”建设，近年来着手开展韧性城市、气候适应型城市建设，相关举措在一定程度上减少了城市水务建设与管理的“历史欠账”，降低了城市区域高强度经济社会活动对水循环系统的压力。然而，2021年历史性大暴雨引发城市重大洪涝灾害[9]、2022年长江全流域特大气象干旱、河口咸潮入侵导致上海等大中城市供水困难[10]等事件均表现出我国城市水问题的复杂性。此外，城市水体新污染物、大规模虚拟水流入、水能耦合等也是城镇水安全方面的关注热点。总体而言，水安全仍是我国新型城镇化进程中的重大风险挑战，也面临着若干新形势、新变化和新问题。
城市水安全关乎居民生命财产安全和经济社会稳定发展，是影响社会公共安全和城市高质量发展的关键因素。鉴于此，本文关注降水、蒸散发、地表径流、地下水、水质、水资源供需平衡，系统阐述快速城镇化带来的水平衡综合效应；结合我国城市与区域发展态势，阐明变化环境下城市水安全面临的风险与挑战；进一步面向新型城镇化发展需求，提出实现健康水平衡，增强城市水安全韧性的总体思路和主要策略，为科学落实以水定城、构建和谐的“人水城”关系提供研究参考。
二 城镇化的水平衡综合效应
水平衡指在自然 ‒ 人类活动因素耦合作用下，水循环系统及其中各圈层水分的存储分布状态、收支交换关系、转化响应特征[11]。区域水平衡对水循环状况具有重要的指示作用，可用于解释洪涝、干旱、水资源短缺、水污染、生态退化等水文现象或问题。快速城镇化进程中下垫面急剧演替，进而引起城市局部地区乃至更大范围内大气圈、水圈的物质与能量运动状态变化；由于城市人口和产业聚集、城市与外界形成复杂的互馈关系，城市水资源开发利用方式和供需平衡特征也出现显著变化。因此，城市各种水问题的主要成因概括为：快速城镇化会影响城市及毗邻区的降水、蒸散发、地表径流、地下水、水质等水循环要素特征以及水资源供需平衡关系，在自然、社会层面上形成显著的水平衡综合效应。
（一） 城镇化降水效应
城镇化降水效应导致城市及毗邻区的降水异于乡村区域，主要源于城市环境下大气热力、动力条件、物质成分等的变化。这些变化又可归结于城市热岛效应、下垫面调整、气溶胶排放等机制及其交织作用[12]，也与区域的地理、气候等背景因素叠加。
在综合城市化引起的热力作用，城市结构、冠层效应的动力作用，植被减少、下垫面硬化引起小尺度水循环过程作用下，未来城市可能面临更加频繁、更为极端的强降水事件冲击[13]，也会加剧洪涝灾害的影响。联合国政府间气候变化专门委员会第六次评估报告同样支持上述观点。我国东部地区降水量呈现小雨减少、暴雨增加的“不对称”变化已获证实，而城市化进程进一步增强了东部地区城市群降水变化的不对称性[14,15]。例如，1990年以来我国城市群所在流域的强降雨事件（历时≤3 d）的发生频次及降水量均呈上升态势[16]；北京1 h最大降水量（20年一遇）由1961—1990年的50~60 mm增加到1991—2019年的60~70 mm，日最大降水量由1961—1990年的100~150 mm增大到1991—2019年的150~200 mm[17]。可见，我国大城市和城市群防御未来暴雨洪涝冲击的难度将进一步增大，潜在的洪涝灾害风险不容忽视。
（二） 城镇化蒸散发效应
蒸散发是地表水分和能量平衡的重要组成部分。在城镇化进程中，大量的植被、土壤、水域等天然地表被道路、广场、房屋等人工地表替代，地表蒸散发特征随之调整，改变了降水再分配特性和水平衡关系。城市区域一般仍有20%以上的降水以蒸散发形式返回大气，而在植被覆盖率较高的城市这一比例可达61%[18]。尽管城市区域显热通量超过潜热通量并成为能量平衡的主要支出形式，但蒸散发消耗的能量仍是能量收支的重要组成部分，相应占比超过25%。
干旱指数是影响城镇化蒸散发效应的关键因素[19]。在多数气候类型下，城市蒸散发量低于非城市地区，这是产生城市热岛效应的部分原因。在干旱气候条件下，市政用水量和灌溉量增加，城市蒸散发反而高于非城市地区；在寒冷气候条件下，城市微气候因人类活动增加了能量供应，故冬季蒸散量高于其周边非城市地区。此外，城市土地利用特征、人口密度也是影响蒸散发的重要因素。因此，调整城市绿地布局和植被灌溉方式，可以改变城市蒸散发，进而实现城市能量过程的分配调节，将在一定程度上减缓城市高温热浪的不利影响。
（三） 城镇化径流效应
城镇化改变了土地利用类型、冠层结构等下垫面条件，导致地表产汇流特性变化，此即城镇化的径流效应。通常，在地表大量硬化、城市不透水或弱透水比例持续提高后，地表直接产水量、径流系数随之加大；次降雨条件下的地表径流响应加快、过程尖瘦化、冲击性增强[20,21]，增加了排水防涝压力和洪涝灾害风险。例如，深圳市龙岗河流域的集水面积为364.4 km2，硬化地表占比由1992年的8.6%增长至2019年的35.2%，导致3 h暴雨（20~100年一遇）的洪峰流量相应提高26%~39%、峰现时间提前约1 h。此外，城市不透水面积的空间分布、几何特征等，对地表径流过程也具有重要的影响[22]。
城市水系结构变化、排水管渠及河湖闸站等水利设施建设，也会影响城市及毗邻区的产汇流特性，改变洪涝形成与演进规律。许多城市在发展过程中出现了天然水域空间衰减、洪涝调蓄能力降低的情况，且在城市河道整治过程中大量实施了河道渠化、裁弯取直、泵站抽排等措施，进一步加快了地表雨水径流向河道的汇集和归槽速度。这些因素也在一定程度上改变了原有的排水行洪格局。
（四） 城镇化地下水效应
城市地区不透水面积扩大、地下水取用规模增加、地表和地下空间开发利用等对水文地质结构产生扰动，改变了水文地质条件和地下水补排关系，导致地下水平衡状态出现异变。① 在地下水补给方面，城镇化的影响具有两面性：一方面，地表不透水率的增大，阻断了大气与土壤包气带之间的天然联系，减少了降水对含水层的自然补给，如天然状态下有50%的大气降水经土壤下渗补给地下水，而当不透水面占城市面积的35%~50%时，仅有35%的降水下渗；另一方面，城市供水系统渗漏、实施人工补给、降水量增加、蒸散发减少等因素也会增加地下水补给[23]。② 在地下水排泄方面，城镇化进程中通常存在大规模开采地下水的情况，导致地下水排泄量的激增。在世界范围内，20世纪80年代中期的地下水开采总量约为5.5×1011 t/a，到20世纪末期已超过7.5×1011 t/a。我国利用地下水的城市超过400座，华北、西北地区利用地下水的城市占比分别为72%、66%[24]。此外，在地表建筑、地下交通、商业设施的建设过程中采取了地下水疏干措施，增加了地下水排泄量。
城市对地下水补排存在双向影响，城市化对地下水文过程的影响主要分为两类：下渗补给量减少、地下水超采导致人工排泄量增多，引起地下水位显著下降；市政供排水网络渗漏、实施绿地灌溉和人工回补、蒸发作用减弱等因素，造成地下水位上升。在华北地区的城市，长期和大规模的地下水开采量远超补给量，导致地下水位区域性下降并形成较大规模的降落漏斗，进而引发地表沉降、裂缝、塌陷等地质灾害，出现海水入侵、河湖干涸、湿地退化等问题。例如，全国有50多个城市发生过地面沉降和地裂缝灾害，沉降面积峰值为9.4×104 km2[25]。
（五） 城镇化水质效应
快速城镇化进程中人口和产业高度集聚，出现了污染物大规模、集中性排放，生态系统调节能力降低的情况，使许多城市面临水质劣化的严峻挑战。发达国家的历史发展经验表明，城镇化率达到50%后将进入水污染事件的高发期。传统形式的城市水污染主要来自排放的工业和生活污水。随着产业结构的调整、城镇污水收集处理能力的提升，我国河湖的点源污染物排放量得到有效削减。2017年，全国范围内的SO2、化学需氧量、NO x 等污染物排放量较2007年分别下降了72%、46%、34%[26]。相应地，非点源污染源逐渐成为影响我国河湖水质的主要因素[27]。
城镇化进程驱动非点源污染的来源及迁移过程均发生变化。城市垃圾不当处理、管网溢流、大气污染干湿沉降等，均会产生大量的污染物。大气沉降在本质上是空气净化的过程，但大量的霾颗粒沉降可能引起S、N等物质输入量超出地表环境的承受范围，导致土壤酸化和水体富营养化。我国华北地区曾是全球大气污染物沉降量最高的区域之一，雾 ‒ 霾高发的长江三角洲、珠江三角洲地区的大气污染物沉降量也较高，如巢湖2022年的大气总氮沉降量约占年总氮输入量的18%[28]。城镇化进程增大了地表不透水面积，这是导致河湖污染的另一个重要原因。不透水面积占比的提高，加快了地表产汇流，增大了洪峰流量，降低了陆域滞留和吸收污染物的能力；暴雨径流中含有的营养物、病菌、石油、油脂、重金属等污染物，成为河湖水质恶化的重要原因。可见，城市地表不透水面积的增加，不仅易引发洪涝灾害，而且可加重非点源污染物迁移的风险。此外，城镇化进程中水域空间减少、河湖人工化改造后水文连通性降低等因素，降低了水体自净能力，加剧了地表水污染。
城镇化还会造成地下水污染。① 土地利用类型、植被覆盖等下垫面条件的变化，直接影响地下水的水质运移。例如，珠江三角洲地区地下水的水化学特征、硝酸盐污染水平等与土地利用类型密切相关，土地利用类型、城市化进程对地下水的影响程度甚至超过当地含水层岩性[29]。② 大规模开采地下水增加了含水层的污染负荷输入量及聚集性，在沿海地区还会造成海水入侵。③ 城市地表雨水径流渗入地下、污水管网漏损、固体废弃物淋滤渗漏等，也是造成地下水污染的重要原因。
（六） 城镇化的水资源供需平衡效应
水资源供需平衡是区域水平衡的重要组成部分之一。城市水资源需求和开发利用方式的变化导致城市水资源供需关系出现改变，即为城镇化的水资源供需平衡效应。在水资源需求方面，城市常住人口和基础设施规模增长、居民生活水平提高等因素会提高用水的刚性需求，园林绿化、河湖保护等活动也会“诱发”用水需求[30]。然而，传统产业升级、服务业占比提高等对水资源需求具有负效应，城镇化可促进节水技术应用、强化用水监管，也将抑制用水需求。可见，城镇化与水资源需求之间的关系不是单向的，而是与城镇化所处阶段及质量密切相关。例如，我国上海市、美国圣安东尼奥市的城市人口、经济增长与用水量之间甚至表现出一定的“脱钩”特征[31,32]。
在水资源供给方面，城镇化对供水方式、水源构成等均产生显著影响。快速城镇化进程也是区域性供水网络加快完善、城市供水系统大规模建设、家庭用水设备迅速普及的过程。而在供水水源方面，城镇化的“虹吸”作用凸显，许多城市形成了本地水与外地水（含过境水、域外调水）共同满足当地用水需求的格局。例如，北京、天津、深圳等超大城市较为依赖跨流域调水，上海市、杭州市的水源地也分别持续地向长江、新安江上游拓展，事实上形成了流域 ‒ 城市联动供水的格局。同时，再生水、淡化海水、雨水等非常规水源在供水格局中的比重在持续提升。虚拟水的大规模净流入也是城镇化水资源供需平衡效应的重要表现之一，如本地农业水足迹下降、居民膳食结构总体呈现增加高耗水的动物性食物消费的趋势 [33]，导致城镇化进程中虚拟水净流入显著增加。北京、天津、上海、重庆、广州、深圳6个城市的外部水足迹（虚拟水输入）合计占总水足迹的80.7%，接近实体水供应的两倍[34]。整体来看，虚拟水流入降低了城市水资源的短缺程度，但增加了对外部的依赖性。
三 城镇化进程中的城市水安全风险
在过去的40年中，我国人口城镇化率年均增加1个百分点以上，而土地城镇化速度明显超过人口城镇化速度。2000—2023年，全国城市建成区面积年均增长5.42%，城市辐射区域中下垫面变化剧烈。与此同时，大城市的密集型、高强度开发活动突出，显著加大了城市水安全保障压力。然而，长期以来有关城市水安全风险的科学认知不足、重视程度不够，城市水安全保障能力明显滞后于城市发展需求。近年来，尽管城市水务基础设施体系及管理能力稳步提升，但暴雨洪涝、干旱缺水、水环境灾害风险依然构成新型城镇化进程中亟待有效应对的重大挑战，且在全球气候变化、我国城市群发展等因素的作用下出现了一些新情况。
（一） 极端暴雨洪涝事件威胁持续且外溢效应增强
我国正在持续推进“海绵城市”建设，但城市排水防涝体系依然难以稳健应对极端暴雨和洪涝事件的侵袭。加之受到全球气候变化、局部地区环境的共同影响，城市极端暴雨事件有增多趋势，同时在雨量级上频繁突破历史记录。位于沿海、河口地区的一些城市还面临因海平面上升、水沙情势变化产生的风暴潮威胁加剧等问题。在大城市规模持续扩张、城市群发展和区域一体化进程加快的背景下，城市与城市之间、城市与所在流域之间的互馈作用表现得更为强烈和更加复杂，城镇化进程对洪涝影响的外溢效应及次生效应更加明显。例如，在2015年和2016年汛期，太湖流域内的苏州、无锡、常州等城市防洪包围圈及高标准圩区集中排涝，对京杭大运河、太浦河等流域内骨干河道洪水位造成了重要影响，出现了显著的洪涝灾害风险转移，一度加剧了太湖流域的洪涝情势；在2020年长江流域大洪水期间，武汉等沿线城市集中排涝，也在一定程度上雍高了长江关键节点的洪水位。
（二） 大中型城市水量和水质型缺水风险并存
在城镇化进程中，全国用水总量得到有效控制，但生活用水量持续增长，2023年占用水总量的15.4%，已接近工业用水量[35]。相关研究[36]表明，2016年我国居住在水资源短缺区域中城市的居民为1.6亿人，约占全球相应人口总量的17.2%；全国668座建制市中缺水城市超过400个，其中严重缺水城市有110个。同时，城市发展对水质的要求越来越高，突出表现在居民生活用水质量要求提高，半导体制造、医药卫生等行业生产用水的水质要求十分严格，明显加大了优质水资源需求。此外，气候变化不仅影响水资源总量及其时空分布，而且会因干旱和咸潮上溯影响河流型水源地供水的可靠性，进而加大藻类水华暴发概率和湖库水源地脆弱性。例如，2016年8月，浙江省富春江水库蓝藻水华曾一度威胁G20杭州峰会等重大公共活动相关的水环境质量保障任务以及居民饮用水安全；2022年，长江遭遇历史罕见的汛期反枯事件，上海市和长江下游其他城市的供水安全受到了严重威胁。因此，综合未来城市水资源的量、质需求提升以及水资源条件变化来看，我国城市水资源短缺风险不容忽视。
（三） 城市新污染物的环境健康风险显现
近年来，我国城市水环境质量整体呈现稳中向好态势，但是与新型污染物相关的环境、生物、人体健康风险开始有所显现。国内外重点关注的新污染物主要包括持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素、微塑料4类，主要源自有毒有害化学物质的生产和使用。新污染物的危害性强、风险隐蔽、环境持久性强、来源广泛、产业链长、治理难度偏大，而传统水处理系统对新污染物的去除能力相对有限。长江三角洲、珠江三角洲等地区的水体中已检测出较高含量的内分泌干扰物、抗生素、微塑料等新污染物，相关危害风险不容忽视。以抗生素为例，我国既是生产大国，也是使用大国，尤其是畜禽养殖业、医药行业使用量很大。抗生素进入水体后，会诱导病原微生物产生抗药性，存在引发“超级细菌”的风险，甚至可能改变水生生物的物种组成，进一步危害水生态系统功能。而微塑料的颗粒直径小于5 mm，可通过污水处理厂排水、地表径流、合流制溢流、塑料设施老化释放、大气沉降等方式进入城市水环境；微塑料与其他类型的污染物产生协同效应，可能危害水生生物，最终进入食物链而危害人体健康。
四 城市水安全韧性提升策略
（一） 总体思路
在推进新型城镇化的过程中，为了有效保障城市公共安全，亟需顺应韧性城市建设的潮流，从鲁棒性、可恢复性、适应性、智慧性等方面以及工程、技术、管理、社会等维度出发进行综合施策，科学推进水安全风险集成管理，稳健恢复并维系健康的城市水平衡状态，增强有效防御和应对各种水安全风险冲击的能力。精准把握城市的自然 ‒ 社会复合水循环规律，深化认识城镇化水平衡综合效应和城市水安全风险演化趋向，结合新型城镇化、城乡一体化、全球气候变化等新形势，明确城市水安全韧性提升的目标要求。因地制宜运用国际韧性城市建设理念与实践经验，推进我国城市水安全风险集成管理与调控，追求实现健康的城市水平衡，形成良性和谐的人水城关系，为建设安全、宜居、创新、绿色的现代城市，提升居民生活幸福感提供坚实的水安全保障。
可按照“以水定城、量水发展，系统治理、统筹协同，主动适应、平战结合，科技引领、创新驱动”的总体思路和相应的发展策略，全面提升我国城市水安全韧性。① “以水定城、量水发展”是推动城市健康发展、有效治理水问题的首要原则。遵循水循环系统的更新代谢规律，合理确定城市开发边界和承载人口规模，据此优化国土空间布局和开发利用方式。② “系统治理、统筹协同”指兼顾城市水系统承载力提升、低影响开发并减小压力负荷两方面要求，推进城市水问题综合治理；立足城市实际，与区域、流域联动，统筹包含治水、减污、降碳在内的综合目标，对应施策并精准治理。③ “主动适应、平战结合”指开展城市的市政基础设施动态评估、健全城市应急管理体系，以及时提高鲁棒性、做好风险主动预防，避免超标准暴雨、洪涝、干旱、突发性水污染事件引发灾难性后果。④ “科技引领、创新驱动”指注重监测变化环境下的城市水平衡状态与水安全风险，深化水安全风险及其发展趋向的科学认知，突破极端暴雨洪涝精细化预报预警、新污染物治理、废污水经济安全再生利用、城市空间多目标协同等难题，在城市水安全保障建设中融合新一代信息技术，实现城市人水作用的透彻认知、精细模拟、智慧化管理。
（二） 主要策略
1 前瞻研判城市水安全风险，实施风险科学评估和有效预防
主动适应变化的环境、提高城市水安全风险防范能力，需要统筹考虑城市气候风险类型、自然地理条件、功能与规模等因素，系统评估不利影响，加强水安全风险综合防控能力。① 开展气候变化对城市水安全影响的风险评估。地球将进入“沸腾时代”，气候变化产生极端天气和气候事件以及各类缓发的不利影响，将持续威胁我国城市水安全。针对气候变暖、海平面上升耦合极端气象事件等对城市洪涝、供水水质安全、湖库富营养化的影响，建立跨部门的联合评估工作机制，开展精细监测、定量评估和归因分析。② 加强城市人文因素对水安全风险的动态评估和有效预防，前移防御关口。汲取历次暴雨洪涝事件的经验教训，在城市规划设计、运行管理等环节中有效落实水安全风险防御的治理措施。排查城市水安全风险隐患，完善城市水务基础设施条件，保障重大“生命线”工程安全，充分测试城市基础设施防御能力。
2 优化城市开发利用方式，促进城市精明增长
全面考虑水的刚性约束和承载能力，协调城镇化进程与水的关系，改变城市规模外延扩张模式，促进城市精明增长，有效控减城市发展对水循环的不利影响。统筹水土资源和经济社会条件，优化城市发展定位和目标，更充分地考虑水安全因素并管控城镇开发边界，科学确定城市承载人口规模并引导人口有序流动。分区域、分阶段控制城市开发建设规模及进度，落实水土资源消耗总量与强度“双控”要求，合理设置不透水地表面积占比阈值，保障水域空间的占补平衡。
在国土空间规划编制及实施过程中，探索量水发展的城市空间布局。加强土地开发利用管理，尊重水循环的自然规律，形成疏密有序、水陆两宜的城市开发利用格局。优化“蓝绿灰”空间配置，统筹城市地上和地下空间综合利用，预留雨洪调蓄空间，划定城市洪涝风险控制线。推行城市低影响开发，将透水性地表保护与布局优化的要求融入城市用地详细规划和相关专项规划。深化节水、防污、低碳城市建设，加快形成水资源节约和集约利用的经济社会发展模式。对于水资源短缺和超载地区的城市，限制发展高耗水产业，推动工业企业向园区集聚，大力推行梯级用水和循环用水，坚决抑制不合理、奢侈性用水需求。通过产业、技术、管理创新，挖掘节水减排潜力，降低城市蓝水和灰水的足迹强度；对水体中的重点新污染物实行包含源头禁限、过程减排、末端治理在内的全过程管控。
3 强化城市与流域统筹治理，提升城市水系统承载力
加强城市下垫面管理，优化河湖水系布局，强化水系连通并促进水体有序流动，充分发挥并维系自然环境对洪涝的缓冲调节功能、对水污染的自净作用。依托水处理和新能源技术进步，降低再生水利用和海水淡化的成本；构建集散结合的城市污水再生利用系统，增加城市可用水量，优化水资源开发利用格局，降低灰水足迹并有效控减水污染压力。综合开展再生水、雨水、海水等非常规水资源利用，支持城市水安全韧性提升。
基于城市与所在流域的互馈关系，开展城市水问题的多层次统筹治理。在城镇化进程中，城市和城市群对所在流域表现出明显的“虹吸效应”“溢出效应”，城市水循环过程受到所在流域水文情势变化的影响。加强城市与流域水安全统筹治理，采取城乡一体化供水、外洪内涝协同治理、跨界水污染防控等措施，建立针对洪涝、干旱缺水、突发水污染等事件的城市 ‒ 流域联防联控联调机制。
4 应对超标准气象水文事件冲击，提升应急管理能力
城市水务基础设施体系更为完善、调度管理水平进一步提升，可增强暴雨、洪水等灾害事件的防御能力。但城市灾害防御标准不可能无限制提升，发生超标准气象水文事件不可能完全避免。完善城市应急管理体系，建立应急、住建、水利、气象、生态环境等部门联动协调机制，形成全链条、闭环式、规范化应急模式，提高针对洪涝、干旱、突发性水污染事件的应对能力。
开展城市灾害性气象水文事件监测预警，完善极端事件预警预报与应急响应联动机制，提升应急响应决策的科学性和精准性。加强包含城市洪涝在内的重大灾害事件应急演练，实现应急预案动态管理和智能化应用。扩充建设应急抢险基地，加大应急物资储备力度，优化应急抢险救灾物资储备库布局。扩充应急救援队伍能力及规模，强化专业应急救援装备力量部署。加强水灾害事件复盘分析，科学制定灾后恢复重建规划和方案。
5 推进城市水安全风险社会化管理，增强适应和恢复能力
充分发挥传统媒体和新型媒体的传播作用，面向全社会广泛开展水灾害防治相关的宣传活动，增强城市居民防范水安全风险的警觉性和自救与互救能力。借鉴发达国家经验，将城市水安全灾害防御和风险管理课程列入基础教育范围，使相关教育进教材、进校园、进社区、进职业培训。丰富实践演练活动形式，建设各层次的城市水安全应急管理教育培训和科普基地。依托基层社区建立熟人网络，增强理性和沉着应对重大水安全危机事件的社会韧性。
商业保险作为一种重要的金融工具，经过市场检验且行之有效，同样适用于城市水安全风险社会化管理。国际上保险行业在洪水灾害损失中的平均承担比例为30%~40%，而我国保险行业在水旱、灾害等风险管理和损失补偿方面发挥的作用极为有限。为了缓解国家财政负担、提高居民主动规避风险的意愿，需加大灾害保险普及度，更多发挥商业保险在城市水安全风险管理方面的重要作用，通过风险分散、经济补偿等方式，增强社会对水安全风险的适应性和可恢复性。完善巨灾保险相关的法律规章和政策体系，构建以政府灾害救助体系为基础、政策性保险为保障、商业保险为补充的城市水安全重特大风险管理体系。
6 依托科技创新突破城市水安全保障重大关键问题
开展变化环境条件下城市水循环过程与水平衡状态的立体化精细监测，建设城市综合气象水文监测感知体系，深化城市水安全风险及其演变趋势的科学认知。针对城市极端水旱灾害精细化模拟预报、水旱灾害及其次生灾害的动态评估、再生水安全经济利用等难题，集中优势力量开展联合攻关。研究城市新污染物治理相关新理论和新技术，深化认识抗生素、微塑料等生态环境危害机理，完善新污染物环境监测、环境风险评估与管控技术体系。建立具有自主知识产权的巨灾风险模型，强化城市洪涝灾害风险隐患的动态监测、识别、预警和联动处置，提供巨灾风险减量亟需的科技支撑。推动云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术与城市水安全保障的深度融合，增强城市水安全风险的智慧化管控能力。
五 结语
快速城镇化对城市及毗邻区的水平衡产生多方面的复杂影响，带来了洪涝灾害、水资源短缺、水环境污染等城市水问题，威胁着城市健康发展和社会公共安全。本文主要从降水、蒸散发、地表径流、地下水、水质、水资源供需平衡等方面出发，阐述了城镇化的水平衡效应，提出了把握城市的自然 ‒ 社会复合水循环规律，按照“以水定城、量水发展，系统治理、统筹协同，主动适应、平战结合，科技引领、创新驱动”的总体思路，全面构建健康水平衡，提升城市水安全韧性，实现和谐的“人水城”关系的发展策略。
我国城镇化进入了“后半程”，尽管面临人口开始负增长等不利条件，但新型城镇化仍将持续推进。在此背景下，强化治水与营城的有机结合，长效提升城市水安全韧性，仍十分必要和迫切。结合新型城镇化、城乡一体化、全球气候变化等新形势，城镇化的生态效应、城市实体 ‒ 虚拟水二元流动等重要问题仍待深入研究，城市公共安全和韧性城市建设总体框架下的城市水安全风险与应对也可细化展开。
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基金
中国工程院咨询项目“健康水平衡构建与国土高质量保护利用战略（一期）”(2022-PP-04); 广西重点研发计划项目(桂科AB22080093)
