引言:
这个哥本哈根的海绵城市相关规划，聚焦于投资效益方面情况。丹麦首都哥本哈根中心区域在最新一轮的雨洪（排涝）规划中应用了海绵城市的理念。在哥本哈根遭受过一系列洪涝灾害后，城市对于极端气候自身的弹性适应能力愈发显得重要。多学科的设计团队除了为本规划提供水文分析和风景园林规划设计外，还运用了成本效益分析的方法研究、得出了规划实施后经济回报将远超过投资的利好结论，并详细分析了海绵城市设计手段在其中所起到的关键作用。城市的宜居性与绿色基础设施的投资成功地实现了紧密的结合。本项目在探讨如何扩大城市雨洪管理效益方面是一个适宜的国际相关案例。
（一） 项目背景
“Cloudburst”（丹麦语：Skybrud）是用来形容强暴雨的丹麦语词汇。近年来，丹麦越来越多地受到强暴雨引发的城市水涝的威胁。在2011年7月2日哥本哈根发生的“Cloudburst”中，两小时内150毫米雨量倾盆而泻，相当于当地千年一遇的暴雨级别。城市遭受了严重的破坏，许多办公、商业、市政设施和公寓被淹。同时，市政的污水到处漫溢，来自海港的风暴潮进一步加剧了灾害的破坏性（图1）。据官方统计，这场暴雨带来的财产损失在八亿欧元左右。2010年8月和2011年8月哥本哈根也发生了大面积的水涝。随着全球气候的变化，2110年港口海平面估计上升大约1米，哥本哈根面临的防洪形式会更加严峻。根据预测分析，如果不做任何改变，一百年后年洪涝带来的经济损失将增加到当前值的近三倍。
图1：2011年7月2日哥本哈根市中心洪涝灾害（网络）
为了应对更大的危机和升级城市排水防涝体系，哥本哈根市政府从2011年开始制定相关的新政策[1]。在2012年颁布的初步战略规划中[2]，城市区域被划成独立于行政边界的12个流域分区，运用洪涝风险量化分析确定设计标准和各流域的优先级。大约10平方公里的中心流域被确定为高风险重点区域，并作为第一个进行详细防涝规划的地区（图2）。Ramboll公司负责的中心区排水防涝总体规划于2012年12月开始执行并于2013年4月完成。针对该规划的社会经济成本效益分析工作在2013年10月完成。 中心流域大部分属于老城区，已开发场地密度大，雨污合流系统比例大。在规划早期，对此规划实施可能投入的大额市政开支存在着反对的声音，担心在未确定风险的情况下实际的需求和效益并不明显 。这实际上对规划提出了更高的要求。Ramboll提出应用蓝绿结合的海绵城市设计策略来保障规划实施的可行性和效益最大化。单单依靠改造地下管渠设施的方法应对未来气候的变化的方法是不灵活的，尤其在老城区中造成的前期建设和后期改造投入巨大，效益和效率却较低。而海绵城市的设计策略则超越传统的防洪减灾方法，在打造宜居城市的框架内，结合绿色空间与灰色基础设施，共同创造多元的社会经济效益，不仅带来环境附加值，而且后期改造和维护的难度也更小。
图2: 10平方公里哥本哈根中心流域区(红色部分) （版权丹麦ramboll所有）
（二） 规划方法
基于三个并行和交互的方法:水文分析、海绵城市和风景园林设计和成本效益分析。整个过程都贯穿着城市利益相关者的合作讨论会（包括政府业主、水务公司、公众和跨学科的项目团队（风景园林设计师、城市规划，水利工程师和交通设计师等）），大家从各自的着眼点和专业角度对规划方案提供建议和意见。
（三） 水文分析
规划团队基于哥本哈根大区整体下水道和河网系统进行水文模型的模拟分析（图3）。合流制管网排水能力采用十年一遇标准设计，并考虑通过就地渗透减少30%的排入量。内涝计算模拟的暴雨数据采用百年一遇重现期水平，并乘以1.4的气候变化系数。二维地表淹没模拟采用的地形文件精度达到了街道级别的1m*1m，并与GIS系统的地理信息相互衔接，要求在新的设计标准中街道和广场的淹没水位不超过10厘米。水文模型的校核利用了2011年7月2日洪水的记录，修正和改善了模型的精度（图4）。根据模拟结果对风险进行分析，制定了涵盖城市各点的洪涝管理风险地图(图5)，从而可以针对性地为特定的洪水广场、公园、水体和街道的排水能力提出改善措施。水文分析中另外一个重要的方面是对雨污水质的指标进行了检验以保证排水对水体水质环境的安全。
图3: 水文模型（版权丹麦ramboll所有）
图4: 水文模型的校核和分析（版权丹麦ramboll所有）
图5: 洪涝管理风险地图（版权丹麦ramboll所有）
（四 ）海绵城市和风景园林设计
哥本哈根老区的发展形态一直沿袭了“五指形”的结构（图6），交通大道构成了五指形的骨架。水文分析揭示了雨洪径流的流向和积聚基本沿袭了已经被暗埋管道替代的旧河道的位置，位置较高的交通大道则洪涝风险较小。平行于这些繁忙大道的是交通负荷较低的次级街道，它们与当地社区的联系更为密切，而且有着足够宽阔的空间，能够引入洪涝管理功能。因此，对应于次级道路的“绿色雨洪道路”的措施被制定出来。这些“海绵道路”以及在指状结构之间比较低的汇流处布局的“海绵”公园措施，成为了哥本哈根海绵城市设计的主要结构。加上地块内就地渗透蓄水的要素，比如透水铺装、洼池等，构成了多样化、多层次和多功能的海绵生态空间（图7，图8）。
图6: 海绵城市结构框架（版权丹麦ramboll所有）
图7: 洪涝淹没的城市地区（版权丹麦ramboll所有）
图8: 绿色街道，提升城市环境和排水功能（版权丹麦ramboll所有）
（五 ）成本-效益分析
海绵城市设计的关键一环是检验其财务上的可行性。一般说来，收益如果大大超过成本，规划实施起来会更加公平和有力度。总体说来，本次防涝规划实施的费用和其他大型的社会投资相比甚至可以忽略不计，如哥本哈根市每年的医疗支出为15亿欧元（OECD 2013），排水防涝的投资成本按5亿欧元估计（在未来20年的时间内），则为年度医疗投资的1／60。更详细的论证则依赖于严谨的成本效益分析和整个项目周期的净现值（NPV）计算。本项目的成本效益分析建立在两种不同规划方案上，并作出最后的对比。
表1：成本效益分析的方法
采用一系列假设条件作为成本效益分析的前提。首先，所有价格都以2013年水平作为基准。以其他价格指数年度计算的价格以2% 的通货膨胀率被转化为2013年价格。项目周期预计为50年，因此所有的成本和效益计算都依照每年现金流量进行描述。假设投资成本发生在最初实施期的五年。所有的运营成本和收益都在五年之后发生。根据官方数据，税收扭曲率值取20%。净税收扭曲率取17%，贴现率为3%（表2）。
表2：成本效益分析假设
分项
假设数据
价格基准年
2013年
通货膨胀率
2 %
项目周期
50 年
税收扭曲
20 %
税收扭曲净值17 %
贴现率3 %
来源：丹麦环境部，环境经济委员会
社会经济分析的各个方面包括建设成本、融资成本、运营和维护成本、空气污染收益、住房价格收益、税收成本与效益，以及损害的成本。首先，对蓝绿海绵系统降低城市空气污染的效益进行了研究。地被、灌木和树木均通过吸收和过滤不同的污染物（如二氧化碳、氮氧化物、臭氧、二氧化硫）为市民提供清洁的空气[3]。通过对由特定污染物引起的医疗花费（比如呼吸系统疾病）等相关费用进行总结，实现效益的货币转化。如表3所示海绵系统对每吨污染物的去除对应有不同的经济价值。
表3：去除污染气体经济效益值分析
分项社会经济效益 (欧元/吨)
CO222
NOx6.084
O36.084
SOx1.744
来源：得梅因大学, TERESA
其次，房地产价格和蓝绿空间之间存在着显著的正向对应关系。根据丹麦自然保护署的结论，每1公顷的绿色空间的增加能够带来1%的房地产价值增长（表4）。如果距离公园的距离超过500米，效果下降到大约0.5%。但距离在一千米以内两者都是正相关的。本次规划取了0.33%的保守值。
表4：房产价值评估
每增加1公顷地理距离
丹麦自然保护署1 %500 米
本次规划0.33 %500 米
来源：丹麦自然保护署数据和自己的计算
此外，由此而得以避免的保险赔偿损失也被统计在内，即每年约1~1.2亿丹麦克朗的保险费用节省值被计入分析。而某些方面则没有被列入分析之中，比如更多的蓝绿空间和慢行空间对市民运动习惯的积极改变。因此，依此方法进行的社会经济效益可以被认为是保守和被低估的。交通方面的分析显示，规划没有对交通产生显著的负面影响。最终的经济成本效益分析如表5所示。
表5：社会经济成本效益分析（净现值，百万欧元）
规划方案1
规划方案2
空气污染收益
22
21
房地产税收益
42
42
保险损失收益
320
349
房产价格收益
151150
设施更新节约收益9696
政府建设成本-75-71
水务公司建设成本-260-368
政府运营成本-96-72
水务公司运营成本-58-68
合计14278
规划方案一建设投资估计约为3亿欧元，方案二因为存在更多的地下设施建设施工，投资金额估计在4亿欧元。因为两个方案中都包括长达75km的绿色雨洪街道，在上述造价的基础上均上调约1亿欧元的投资费用。对负责地上设施的政府来说，方案一和二建设投资净现值分别是7500万欧元和7100万欧元。方案二因为具有较少的蓝绿地表的设施，成本稍低一些。然而对于水务投资公司来说，方案一和方案二建设投资分别为2.60亿欧元和3.68亿欧元。湖体溢流大型隧道造成方案二投资额更高。值得注意的是，方案一有更多的蓝绿空间，可以创造更多的社会效益。虽然空气污染具有相对较低的净现值，它仍然超过了政府建设投资的20%。而保险赔偿费用的节省和房地产价值的增加是最显著的两项经济效益，这也成为吸引房地产公司和保险公司参与工程实施的重要因素。从以上可以看出，规划一和二均为经济可行的解决方案。方案一不仅造价更低，而且能够为社会提供更大的综合利益。
评语
哥本哈根中心城区雨洪管理规划改变了直接外排的传统排水模式，以生态排水模式为导向，提出了地上和地下、蓝绿和灰色基础设施相结合的跨学科设计方法，不仅最大化地降低了洪涝的风险，而且提升了城市整体生态格局和环境效益。
成本效益分析的方法将宜居环境的红利纳入视野，成为新型城市排水工程和构建海绵城市投资、设计、建设体系的重要环节。合理、综合全面的成本效益分析不仅能够明确投入与效益的关系，而且有利于明确工程的建设时序、投资主体、建设单位和运营责任单位。哥本哈根海绵城市规划所带来的1.42亿欧元的净收益，充分表明了海绵城市设计的空间体系具有显著的社会经济效益，远远超过洪涝带来的损害和潜在的GDP损失。
可持续的海绵城市设计是国内外大中型城市应对气候变化的必由之路。哥本哈根规划从水文设计、城市规划和经济效益评估各方面均做出了可贵的研究与实践，值得类似项目借鉴，以使海绵城市设计能够更好的为社会和经济发展服务。
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