海绵城市低影响开发措施综合评价体系及应用

　　摘要：为对低影响开发(LID)综合效益进行量化评价，综合考虑生态、经济及社会等因素选取径流量削减率、污染物削减率、成本投资、运行效益、雨水利用、生态价值等十六项LID措施评价指标，采用层次分析法和熵权法确定指标权重，基于云模型构建了LID措施评价体系用于LID措施的综合效益评价。将评价体系应用于南京某住宅小区的4个LID措施初步设计方案量化评价，评价结果显示功效最大型方案截污减排效益最优，社会效益良好，对于“较优”的隶属度最大，为最优方案。

　　关键词：LID措施;云模型;熵权法;综合效益评价

　　随着我国经济的发展，城镇化发展迅速。人们在享受城镇化红利的同时，也给城市水资源、环境与生态系统带来了巨大压力。快速城市化导致了不透水面显著增加，破坏了原有的自然水文循环过程，引起了一系列水文效应[1]，导致了城市内涝日益严重、降雨径流污染加重和水资源短缺等诸多城市水问题。

　　海绵城市论文范例：海绵城市在城市规划中的实践

　　我国以低影响开发(lowimpactdevelopment，LID)为核心理念，提出了海绵城市这一新型城市雨洪管理概念[2]。低影响开发是20世纪90年代末期，由美国马里兰州、西雅图和波特兰市共同提出的一种雨洪管理概念[3]，主张在场地开发过程中采用分散式、经济、本土化的源头控制措施使区域水文特征趋近开发前，也称为低影响设计。LID技术的功能主要包括渗透、径流调蓄和输送、过滤、保护性设计、低影响景观等方面，具体采用的有透水铺装、雨水花园、植草沟、绿色屋顶、渗渠、生物蓄留设施等各种小型措施[4]。

　　国内外对LID的研究主要集中在径流削减、洪峰延迟及径流污染削减几方面，部分学者开展了针对LID在环境生态、经济、社会等各个方面的综合效益评价研究。仇士恺[5]建立了一个雨水管理措施优化模型，以成本投入最小为目标函数，利用动态设计优选模式进行求解，并以翡翠水库为例，进行了模拟优化;钟沂玻[6]利用AGNPS模型对研究区域内的三种不同LID措施的效能进行模拟，并分别对其进行了径流削减、面源污染削减以及成本因素3个方面的综合评价;褚筱文[7]利用DSS模拟了城市雨水管理措施对年均径流量的削减效能，并进行了成本—效益评价;贾海峰等[8]选择广东佛山某学校为研究区域，基于SUSTAIN系统对4个LIDBMPs方案的截污减排效果进行模拟分析，并综合成本和效益因素给出了最佳情景方案;王锋[9]定量识别LID方案的多项效益，采用层次分析法和加权求和法，构建了一种LID方案运行效果评价方法。

　　穆聪[10]通过对环境、经济和社会指标货币化后的效益值进行加权求和，获得综合效益值，建立海绵城市LID措施综合效益评价体系。上述研究主要关注LID措施的成本效益比较，对生态效益、社会效益等综合评价大多采用定性描述，缺乏一套可以定量评价LID措施效益的理论体系[11]。为此本文提出了一种可量化的LID综合效益评价方法并应用于南京市某住宅小区LID初步设计方案量化评价，以期为海绵城市建设提供参考。

　　1评价体系构建与评价方法

　　1.1评价指标体系构建

　　LID措施的根本设计目标是实现区域开发后的径流大小、峰现时间等水文特征与天然状态下基本一致。大量研究与实践证明，LID措施不仅可以有效调控径流与污染物，还具有广泛的环境、经济、美学和社会效益，是一种实现低碳、生态、可持续的高效的雨水管理理念[12]。本文综合考虑环境、经济和社会3方面因素，构建能综合反映径流状态，且与城市生态环境有直接联系，同时考虑成本投入等情况的LID综合效益评价指标体系。

　　1.1.1环境效益LID措施

　　通过对雨水的入渗、存储，削减径流总量;通过植物根系对雨水的拦截作用，降低径流流速，延缓径流峰现时间，从而缓解城市排水系统的压力，减少管道溢流污染，具有显著的环境效益[13]。考虑LID对于径流量和降雨径流污染物的控制削减效能，选取径流总量削减率、径流峰值削减率、峰现时间滞后、总悬浮物(TSS)削减率、总氮(TN)削减率、总磷(TP)削减率、化学需氧量(COD)削减率等7项指标反映LID措施的环境效益。

　　1.1.2经济效益

　　LID措施能通过减少大量的管道、道路等高能耗基础设施的使用，降低政府对公共基础设施的投入和维护费用[14]。本文主要考虑方案的成本投资和建成后的运行经济效益。成本投资是LID措施开发建设的重要关注点，主要包括：基建费、管理维护费和运行效果等。建成后的运行效益主要考虑节水效益和渗透补充地下水[15]产生的效益。

　　a.基建费。基建费用是LID措施开发建设的一次性投资成本，包括土方填挖、设施安装放置和表面植被种植铺设等内容。b.管理维护费。管理维护费是确保LID措施在后期运行中正常发挥功效的投入费用，包括植被修剪、沉积物和垃圾清扫、底部排水设施维护等人力和资金的投入。c.运行效果。LID措施的运行效果主要由运行稳定性和工程影响性反映。运行稳定性表示LID措施在正常维护管理的情况下，出现失效、故障的风险;工程影响性用于描述LID措施施工期间对场地的破坏程度以及对公众出行的影响程度。根据国内外相关实践研究，用“优、较优、良好、较差、差”5个等级进行分类评价。

　　2实例应用

　　2.1研究区概况

　　研究区为南京亚东国际公寓片，位于南京市雨花台区，北纬32°00′00″、东经118°45′36″，属亚热带季风气候，四季分明，雨量丰沛，多年平均降水量为1061.3mm。年内降水分布不均，主要集中在6—8月。研究区整体地势平坦，平均坡度2.69%，高程在5.26~10.95m，最大高差5.69m，总面积约9.94hm2，其内约有44栋住宅楼。研究区为不透水区和透水区混合区域，主要以住宅建筑群、小区道路、停车场等不透水硬质下垫面为主，不透水面积占总面积的78.9%。研究区内部建设有比较完备的给水管网、污水管网和雨水管网，无天然或人工水系发挥雨水调蓄作用，遭遇暴雨时仍采用快放快排模式，未有效解决内涝问题，也造成了雨水资源的大量流失。

　　2.2LID措施方案设置

　　研究区用地规划都已完成，对空间需求较大的LID措施有所限制，因此本文暂不考虑微型湿地、景观水体等所需空间较大的LID措施。同时经实地勘察，进行研究区场地条件分析，初步选取适用于研究区的LID措施为：绿色屋顶、生物滞留池、雨水花园、植草沟、渗渠、透水铺装和雨水桶。在实际项目中，为了避免雨水管理措施过于单一，往往通过LID措施的组合使用，形成多种规划设计方案。本文利用以上7种措施进行组合，并按照模型得到的排水管网运行情况，在管网负荷较大及节点发生溢流的汇水区加大LID措施布置比例，规划了4种情景方案。

　　a.方案1：基础型方案。本方案按照最基本的LID措施布置方式，布置最常见、建设简单、成本较低的植草沟、渗渠，以及收集利用雨水的雨水桶。大体设计方案为：小区内道路两边的雨水沟采用植草沟或渗渠来传输、调蓄雨水;适宜的建筑周边使用雨水桶收集屋面雨水。

　　b.方案2：功效最大型方案。功效指的是径流量和径流污染控制功效。由于植草沟与渗渠功效较低，本方案考虑采用雨水桶、雨水花园、生物滞留设施、绿色屋顶、透水铺装这五种低影响开发措施，这一方案的布置如下：小区内道路周边绿地设置生物滞留设施;在景观水体或其他水系以及地势低洼处可考虑建设雨水花园或生物滞留设施;在未设置雨水桶的住宅建筑的屋面采用绿色屋顶;停车场、人行道等载重负荷较小的小区道路布设透水铺装。为提高功效，本方案中的五种措施的比例要适当高些。

　　c.方案3：示范型方案。这一方案重点突出海绵城市雨水资源利用的示范意义，扩大对公众的教育影响力度，使低影响开发理念更加深入人心;故本方案选用全部7种措施，展示各单项措施的工程做法和效果，为LID措施的大力推广提供借鉴。其布置如下：小区内道路两边的雨水沟采用植草沟来转输、调蓄雨水，并搭配渗渠共同发挥作用;其他几类低影响开发措施的布置形式与方案二大致相同;同时为了强化教育示范意义，突出景观生态价值，适当提高雨水花园、生物滞留设施和绿色屋顶的所占比例。

　　d.方案4：综合型方案。由于透水铺装建造时需要破坏原有道路，给居民通行造成不便。因此，此方案中透水铺装不予考虑，选用剩余六项措施。这一方案的布置可大致参照示范型方案，为兼顾成本和效益，各单项措施的布置比例视实际情况而定，不宜过高;同时考虑施工难度，布置适量的绿色屋顶即可。

　　3结语

　　本文在借鉴和调研国内外典型雨水管理工程实践、发展研究及雨洪模型应用的基础上，结合我国城市发展的具体情况，基于生态、经济及社会效益构建了LID措施综合效益评价指标体系。在量化评价中，利用AHP-熵权法赋予指标组合权重，并基于云模型求解隶属度，综合考虑主客观因素对方案综合效益进行评价，降低了使用单一方法进行评价的主观性。

　　将研究结果应用于南京市某住宅小区，对4个LID措施初步方案进行综合评价，其中功效最大型方案截污减排效益最优，社会效益良好，对于“较优”的隶属度最大，表现出最佳的综合效能。本文从理论研究和工程实践两方面加强对LID措施在环境、经济、社会等多方面效益的理解，以期为国家海绵城市建设和雨洪管理提供借鉴，具有一定的参考价值。LID措施的综合效益评价是一个复杂的过程，在以后的研究中可考虑LID措施促进土地升值、降低机动和交通燃料的消耗等因素深入探究。

　　参考文献：

　　[1]张建云,宋晓猛,王国庆,等.变化环境下城市水文学的发展与挑战：城市水文效应[J].水科学进展,2014,25(4):594-605.(ZHANGJianyun,SONGXiaomeng,WANGGuoqing,etal.Developmentandchallengesofurbanhydrologyinachangingenvironment:I:Hydrologicalresponsetourbanization[J].AdvancesinWaterScience,2014,25(4):594-605.(inChinese))

　　[2]黄绵松,杨少雄,齐文超,等.固原海绵城市内涝削减效果数值模拟[J].水资源保护,2019,35(5):13-18.(HUANGMiansong,YANGShaoxiong,QIWenchao,etal.NumericalsimulationofurbanwaterloggingreductioneffectinGuyuanspongecity[J].WaterResourcesProtection,2019,35(5):13-18.(inChinese))

　　[3]刘文,陈卫平,彭驰.城市雨洪管理低影响开发技术研究与利用进展[J].应用生态学报,2015,26(6):1901-1912.(LIUWen,CHENWeiping,PENGChi.Advancesinlowimpactdevelopmenttechnologyforurbanstormwatermanagement[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2015,26(6):1901-1912.(inChinese))

　　[4]LIT,ZHAGNW,HUANGJ.Development,assessmentandimplementationofintegratedstormwatermanagementplan:acasestudyinShanghai[J].JournalofSoutheastUniversity(EnglishEdition),2014,30(2):206-211.

　　作者：高玉琴1，陈佳慧1，王冬冬1，张振兴2，赵晨程1