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2020年，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上向國際社會作出碳達峰、碳中和“3060”目標的承諾。雙碳目標隨后也被寫入“十四五”系列規劃中，如何實現雙碳目標也成為國家、行業、企業發展的必選思考題。除去能源、建材、化工等工業領域外，城鎮空間作為碳減排的重要部分與碳匯載體，如何耦合基礎設施建設運維和雙碳目標要求，成為難題挑戰與新生機遇。
2022年8月3日上午，在“2022(第二十屆)水業戰略論壇”上，中國市政工程華北設計研究總院有限公司總工程師鄭興燦，圍繞“雙碳戰略下市政基礎設施的發展理念與路徑探討”，以團隊多年研究進展為基礎，系統闡述了市政基礎設施建設運維的碳減排、碳中和技術路徑及發展方向。
鄭興燦
城鄉市政基礎設施碳減排的必要性
鄭興燦表示，在碳減排發展中，城鎮是“雙碳”目標的主陣地之一，城鎮碳排量占比高達60%以上，要實現城鎮碳減排、碳中和的目標，就需要打造藍綠空間、低碳空間以及相應的綠色低碳高質量基礎設施。
在以往的城鎮碳減排概念中，對城鎮的空間限定在設市城市和建制鎮，其實具有局限性。以住建部發布《關于推進開發性金融支持縣域生活垃圾污水處理設施建設的通知》等系列文件中，都以“城鄉”稱呼城鎮和鄉村空間。因此，要打造城鎮藍綠、低碳空間，首先要將空間的范圍進一步擴大，讓城鎮空間延伸并覆蓋鄉村空間，統稱為城鄉空間，讓市政基礎設施服務于全社會、全體民眾。
在城鄉一體的空間體系中推進碳減排工作的核心目標是在內外部互聯空間中打造舒適、宜居、優美的整體環境。因此，要實現城鄉的碳減排目標，就離不開在空間上對生產、生活、生態環境要素的規劃，而空間規劃的落地實施則依賴于多樣化且具有創新驅動力的城鄉設計，接續的工作是各類設施的大規模建設和運維服務。正因如此，如何在碳減排的需求下，展開城鄉空間規劃成為難點。
鄭興燦解釋，城鎮居民是市政環境的受體，除去環境外，能源、交通、建筑等也是龐大城鎮基礎設施系統的重要組成部分。城鄉建設發生于多樣又復雜的基礎設施系統及服務網絡中，容易造成大量資源、能源的消耗。其過程基本表現為：城鄉生產生活基礎設施通過環境介質跟大氣、水、土壤交互，進行質量、動量和熱量的傳遞，能源資源的聚集性輸入與消耗，必然會產生大量的排泄物與廢棄物、有毒有害污染物等，流入或者滲透到水體、土壤以及大氣中，污染自然環境，影響生態系統，并且產生諸如洪災、澇災、旱災、霧霾、極端氣候等問題等。
在城鄉生產生活基礎設施消耗資源能源的過程中，除了二氧化碳直排帶來的碳排放問題外，市政系統還會帶來非二氧化碳溫室氣體排放的碳排放問題。其中包括城鄉生產生活設施在生產制造過程中資源能源的聚集性輸入帶來的直接污染物、甲烷散逸排放、氧化二氮排放以及熱量排放。
因此，在城鄉市政基礎設施中開展碳減排工作是雙碳目標逐步達成的主戰場之一，是城鄉實現綠色低碳高質量發展的生命線和重要載體。
綠色市政背景下低碳高質量發展的基本理念
在總結國際和國內先進經驗的基礎上，鄭興燦表示，2017年我們提出市政基礎設施綠色低碳高質量發展理念，圍繞工程設計、建設、運維以及管理，梳理出市政基礎設施綠色低碳高質量發展理念中包含的五個基本定位：
1. 安全：安全是最基礎的保障，沒有安全也就失去意義。近幾年連續高發的燃氣爆炸、下水道氣體中毒、水源污染飲用水停供、城市嚴重內澇等事故與災害，都凸顯市政系統中安全的重要性；
2. 高效：高效在一定程度上意味著市場競爭力，高效也是企業生存的必要；
3. 低碳：低碳代表著國家30·60戰略目標要求，踐行社會與國際責任；
4. 生態：生態是社會發展的需求，美麗中國、美麗城市、美麗鄉村的基礎；
5. 智慧：智慧能夠為用戶提供優質、便捷的服務，是安全、高效、低碳和生態的有力保障與強力支撐，是各類運維服務企業的軟實力標志。
在復雜關聯的市政基礎設施體系中，環境、能源和交通設施是核心的板塊，需要進行有效的關聯，其關聯不僅是內部關聯，還包括外部關聯。
1.外部關聯是從城市或城鄉整體角度出發，以空間為基本載體，景觀作為基本紐帶，智慧作為聯絡過程，形成藍-綠-灰的密切結合及動態融合(綠指綠色基礎設施，其中包括海綿、綠地；藍指藍色基礎設施，其中包括水體、水系、濕地；灰指灰色基礎設施，其中包括廠站、管線、終端)的體系。
在外部關聯上，鄭興燦強調以往認知誤區下的關聯體系構建中，要么過度強調灰色設施、忽視與藍-綠設施的融合，要么過度強調藍-綠設施的作用，相應減少灰色設施的增量。但其本質并非如此，在藍-綠設施及功能增強的過程中，灰色設施也要相應增加，而不是弱化。因為灰色基礎設施是廠站、管線、服務終端，這些設施的核心功能是切實保障城鄉生產生活的正常、穩定與安全；
2.內部關聯需要從不同設施之間的內部聯系角度加以考慮，當前探討的主要問題是空間、設施、環境資源的共享，綠-藍-灰基礎設施之間的數字孿生體系及構成方式。綠-藍-灰基礎設施及數字孿生體系構建的核心指標及功能屬性，是如何切實確保市政基礎設施及運維服務的安全、高效、低碳、生態、智慧。
其中，與安全、高效密切關聯是如何具備行業引領作用，企業在行業引領過程中能夠提供高效、智慧化的服務，通過設施功能保障、功能提升和工程彈性韌性的提升，充分體現安全前提下的高效；而高效運維與經濟社會發展、市場競爭力提升是密切關聯的。
如下圖所示，安全指標的另一端連接低碳，意味著實現節約循環和低碳低耗，但低碳不意味系統效率降低，相反地，低碳能夠促使系統效率和相應功能的提升。對于生態指標，不僅意味著只保護生態環境，改善人居環境，更多的是從生態保護出發，提倡自然共生，進行基于生態的價值創造，只有實現價值創造才能真正實現綠色高質量發展，才能得到廣泛一致的認可與支持。
鄭興燦表示，綠色市政基礎設施的發展理念是“藍-綠-灰融合”，即以智慧為聯絡、空間為脈絡、景觀為紐帶，通過綠色基礎設施(海綿、濕地)、景觀基礎設施(綠地)、藍色基礎設施(水體、濕地)、市政基礎設施(灰色)、智能數字孿生系統的有效融合，實現綠色低碳高質量發展。
綠色市政理念引領下，城鄉水環境體系的碳減排、碳中和路徑
鄭興燦表示，綠色低碳高質量城鄉水環境建設中，需要匹配優質的供水系統、雨水系統、污水系統、水體系統、環衛系統、土壤系統等。各個系統融合的基礎是空間、管線、景觀、資源四大要素，四個要素相互影響和干預，構成城鄉環境影響要素，實現低碳高質量發展就要考慮以下問題：
就空間要素出發，要考慮空間集約、設施共享共建問題，其中設施的共享共建較為困難，但是后續仍要加大力度持續推進；
就管線要素出發，管線帶來問題直指共享共建，管線中出現共享共建的概率較大，需要考慮的問題是管線交錯、管線共享中的空間沖突、鄰避效應以及高效轉輸等問題；
就資源要素出發，要考慮資源能源的高效利用與回收問題，例如污水資源化、雨水綜合利用、水源熱泵技術應用、新能源與多能互補等；
就景觀要素出發，要考慮的問題是如何保障市政基礎設施功能屬性的同時(例如河道泄洪排澇、水體調蓄)，保障景觀美學并具備生態提升功能。
在厘清綠色低碳高質量發展的城鄉水環境需要面臨的問題后，圍繞水資源高效開發與循環利用，可以明確飲用水、雨水、污水是實現城鄉水環境綠色低碳高質量發展的關鍵切入點。
鄭興燦指出，水資源系統中要保證飲用水的安全，并解決雨水、污水處理和資源化問題。就目前發展趨勢來看，實現污水全收集、全處理、資源化是未來水環境治理發展的主要目標。尤其是在一些城市人口高度密集的區域，全收集、全處理以及資源化也是必然目標之一。在明確的目標下，通過生態、海綿設施等，才能實現城鄉水環境“有水，有魚，可游泳，水系連通，保安全”，這正是在《“十四五”循環經濟發展規劃》中藍綠交融、多源多級補活水的體現。
在明確城鄉水環境系統綠色低碳發展理念、問題以及目標后，鄭興燦從城市水資源、城鎮污水、城市固廢、綜合交通、綜合能源、數字市政智能管理等方面系統闡述碳減排來源和碳匯途徑，以其中的城鄉水環境系統為例：
從雨污系統出發，雨污水系統的提質增效和雙碳目標的達成具有一致性。鄭興燦表示，在自來水廠、雨水系統、海綿設施、污水設施等環節中均有甲烷、氧化亞氮、二氧化碳的排放，這是碳排的過程，實現碳減排和碳匯也需要從甲烷、氧化亞氮、二氧化碳的排放控制入手。如天然濕地系統很可能是碳排過程，如果人工干預天然濕地系統，或人工構建景觀濕地生態系統，控制屬性人為改變，就能夠形成碳匯。
從污水系統出發，污水資源化中存在不同的碳減排路徑，其核心是通過控制污水管網系統中甲烷的產生與逃逸，通過污水的深度凈化處理及工藝過程中氧化亞氮與甲烷產生量控制，以及再生水景觀環境利用、水源熱泵及太陽能利用、氮磷/礦物/有機質回收等途徑達到碳減排目的。
從環衛系統出發，實現碳減排和碳中和需要包括前端、中端以及末端三個過程，從源頭分類減量、過程資源循環、末端能源回收。在源頭分類收集過程中完成資源回收，對濕垃圾進行生物處理，形成甲烷和肥料，實現濕垃圾的資源化和能源化利用；對其他垃圾進行焚燒處理，焚燒產物形成建材材料、陶瓷等完成資源化利用，焚燒產能轉化為熱能、電能，完成能源化利用。
鄭興燦提及，綠色市政基礎建設發展理念在天津中新生態城的建設中持續實踐與提升，取得非常顯著的成效，實現了新型水環境系統建設、非常規水協同利用、景觀生態功能恢復、地表水Ⅳ類標準和濕地零損失。
綠色市政理念引領下，市政交通體系的碳減排、碳中和路徑
鄭興燦表示，綠色低碳的市政交通體系需要依靠低碳高效市政交通網絡和安全長壽基礎設施有機結合。同樣，在綠色低碳高質量的市政交通系統中，需要匹配優質的軌道交通系統、隧道系統、道路系統以及橋梁系統。
例如，以一般區域平面交叉、核心區域立體交通、地下空間綜合利用、一站出行無縫銜接系統性的布局，讓車輛、能源、交通、設施之間形成動態平衡。
對于市政能源體系中的城鎮燃氣與供熱系統，要實現碳減排和碳中和，需要讓化石能源向可再生能源過渡，改變供熱能源結構、提高低碳熱源占比，提高熱網調節性能、降低熱網回水溫度，加快基礎設施建設，從需求側高效利用天然氣， 從而推動碳減排和碳中和。
在發言臨近尾聲，鄭興燦強調，在所有的市政基礎設施管理中要充分利用數字化、信息化及智能化手段實現智慧管理等。借助智慧市政的系統架構，在信息安全體系、標準規范體系下搭建應用層、數據層以及感知層，才能讓市政系統在智慧化應用下操作更加可控、規范以及科學。通過智慧，變得更加便捷、簡單和高效，智慧是把復雜系統簡單化，而不是更加復雜化。
最后，鄭興燦提出，綠色低碳市政基礎設施理念在雄安新區的規劃與建設中也得到了應用和體現，其團隊牽頭編制的《雄安新區工程建設關鍵質量指標體系：市政公用工程》DB1331/T 025.2—2022已經發布。未來將進一步結合全國各地市政基礎設施的設計建設與運維服務提升，結合市政設施的全生命周期評價，創新融合并形成更加完整的綠色市政發展體系，希望未來綠色低碳市政理念能夠深耕拓展，并廣泛實踐，在全國各級城市都能看到綠色市政基礎設施理念的成效。
原標題：鄭興燦：城鄉市政基礎設施是實現雙碳目標的主陣地
