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碳中和背景下城市水系统减碳途径思考
更新时间:2021-03-23 来源:市政规划交流 作者:蔡婳婳 汤钟

在城市的发展过程中,需统筹考虑生态和经济协调发展,使其更具可持续性。气候资源是全球公共资源,应对气候变化需要全人类的集体行动。为践行全球气候治理的大国责任,我国由此提出碳达峰和碳中和目标。低碳时代,传统的规划理念将面临一定程度的挑战,特别是在市政基础设施规划方面,需要从单一的消纳处理方式转变为集资源利用和环境保护为一体的综合开发模式。

在城市的发展过程中,需统筹考虑生态和经济协调发展,使其更具可持续性。气候资源是全球公共资源,应对气候变化需要全人类的集体行动。为践行全球气候治理的大国责任,我国由此提出碳达峰和碳中和目标。低碳时代,传统的规划理念将面临一定程度的挑战,特别是在市政基础设施规划方面,需要从单一的消纳处理方式转变为集资源利用和环境保护为一体的综合开发模式。

一、研究背景

1 概念及意义

2015年11月,超150个国家领导人于法国巴黎参加了第二十一届联合国气候变化大会,会上就如何应对全球气候变化作出讨论,最终各缔约方达成一致并签署了《巴黎协定》,该协定设定了尽早实现碳达峰并于本世纪后半叶实现净零排放的目标。2020年9月,在第75届联合国大会一般性辩论上,中国向全世界宣布将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,争于2030年前达到峰值,努力于2060年前实现碳中和。中国积极践行《巴黎协定》承诺的行动体现了大国的担当,也为中国下一阶段的能源转型和绿色发展指明了方向。目标提出后,引起全球研究者和政策制定者对碳中和目标范围及内涵的广泛讨论和关注。所谓碳中和是指企业、团体或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳排放总量,通过植树造林、节能减排等形式全部抵消产生量,实现二氧化碳的“零排放”。目前各国的长期目标中提出了碳中和及气候中和等多个相关概念,其目标日期汇总如下:

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2 城市水系统的碳排放

在气候变化和迅速城镇化的过程中,水系统的重要性被日益彰显,从不可或缺的基础性资源到至关重要的环境载体,人类对水资源的需求上升的同时,水环境也受到了不同程度的影响,进而导致能源的进一步消耗。在对城市水系统的管理中,若依旧将供需水矛盾、雨洪管理、水环境治理作为唯一侧重点,而不去关注城市水系统在运维过程中产生的碳排,会让社会发展进入不可持续的不利境地。城市不仅要发展,更应注重绿色发展,在城市水系统的规划与管理过程中,应在已有的设计基础上以绿色低碳发展为方向,增加能源节约和碳减排目标,以更好地应对碳减排压力,为城市绿色发展提供源源不断的动力。下图为水系统循环过程中的碳排放路径。

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二、水系统的碳中和

1 给水系统

现有的城市给水系统设计主要是以保障城市用水为目标。随着城镇化步伐的不断加快,城市给水系统运行将会面临更严峻的挑战,不仅需要消耗更多的水资源,还会造成碳排放的持续增加。城市给水系统如下图所示,根据给水系统从制水到用水的全过程碳排放路径来作出相应的减碳措施。下图为给水系统的减碳途径建议。

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2 污水系统

联合国数据显示,全球污水处理碳排放量大约占全球碳排放量2%左右。污水处理过程中碳排放主要来源于处理过程中因投放药剂和氧化过程中产生的二氧化碳与水泵耗能。因此,为了减少碳排放,降低污水处理能耗和物耗是行业升级的必然目标。城市污水系统循环过程主要分为污水收集系统、污水处理系统以及再生水及资源回收利用系统,根据各系统不同阶段可提出相应减碳举措。下图为污水系统的减碳途径建议。

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3 雨水系统

城市雨水系统主要包括雨水管网系统和低影响开发雨水系统两部分。传统的雨水管网收集排放系统对城市有加速雨水径流、净化雨水等功能。低影响开发雨水系统是一种强调通过源头分散的小型控制设施,维持和保护场地自然水文功能、有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重的城市雨水管理理念,主要通过生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟、雨水利用等措施来维持开发前原有水文条件,控制径流污染,减少污染排放,实现开发区域可持续水循环。低影响开发末端调蓄系统合理利用景观空间和采取相应措施对暴雨径流进行控制,减少城镇面源污染同时实现了雨水资源回用。下图为雨水系统的减碳途径建议。

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三、系统建议

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四、展望

城市水系统碳排放是城市碳排放的重要组成部分,开展城市水系统碳排放研究有助了解城市水系统碳排放的机理,这对于城市水系统实现减碳目标方案的制定具有重要的意义。为更好地推动碳达峰及碳中和的目标达成,还应加强城市的顶层设计和试点示范,充分发挥“以评促建、评建结合”的考核评价作用,建立完善城市能源和碳排放的统计核算体系,量化碳排量,支撑城市的绿色低碳转型。


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