城市海绵小区雨水利用的效益分析——以固原市海绵小区建设为例

[目的]对城市海绵小区雨水利用措施的经济、环境及社会效益进行识别计算并与其成本进行对比分析,为海绵小区建设评估提供参考。[方法]以第二批试点宁夏回族自治区固原市西南新区6个海绵小区为研究对象,采用水量平衡法、替代工程法、影子工程法、市场价值法、碳税法、造林成本法等,对海绵小区产生的雨水资源利用、固碳释氧、降噪、调蓄径流、文化教育等3大类共10项效益进行定量计算并采用效益费用比进行静态和动态成本效益分析。[结果]固原市西南新区6个海绵小区的总效益为2.91×10~5元/a,其中雨水花园的效益为1.03×10~5元/a,下沉式绿地的效益为7.99×10~4元/a,植草沟的效益为6.15×10~4元/a,经济、环境和社会效益比例分别为22.84%,76.89%和0.27%。[结论]海绵小区雨水利用有较好的投资效益,固原市海绵小区的建设产生了良好的经济、环境和社会效益,值得进一步研究推广。     

北方城市海绵社区生态效益分析

[目的]分析海绵社区建设带来的经济效益、生态效益,为中国海绵城市建设提供技术参考。[方法]以北京市通州区某建筑小区为研究对象,通过增设屋顶绿化、下凹式绿地、雨水调蓄池等雨水渗蓄措施,对比增设设施前后外排量、节水量、回补地下水量、消除污染而减少的社会损失量、节电量、固碳释氧量的变化。[结果]研究区增设雨水调蓄设施后,年单位面积总效益增加量为38 566元/(hm~2·a),年单位面积节约中水量为208m3/(hm~2·a),年单位面积节电量为145(kW·h)/(hm~2·a),年单位面积回补地下水增加量为281m3/(hm~2·a),年固碳增加量为0.02t/(hm~2·a),年固氧增加量为0.01t/(hm~2·a)。[结论]采用雨水调蓄设施,在节水、节能、截污等方面均可产生具有明显的经济效益和生态效益,值得大力推广和提倡。     

海绵化改造小区调蓄池优化布局及其雨水径流控制效果——以浙江省嘉兴市烟波苑小区为例

[目的]在海绵城市建设背景下,从建筑小区尺度探究调蓄池布局对雨水径流的控制和利用,为平原河网区域城市旧城海绵化改造,增强排水防涝能力,提高雨水利用效率提供技术依据。[方法]以浙江省嘉兴市典型老旧小区烟波苑海绵化改造工程为例,基于暴雨管理模型(SWMM)软件建立排水系统数学模型,通过分析研究区不同降雨重现期和积水节点之间关系,探究最佳的积水节点控制数目;在此基础上,输入设计雨水控制条件探索调蓄池合理布局方案。[结果]①在5～15 a重现期内,研究区积水节点数量分布出现稳定期,并于9 a重现期时积水节点控制数量达到最佳;②模拟容积在20～100 m~3之间的调蓄池比例达84%,达到实际建设标准;③采用合适的"低影响开发(LID)+调蓄池"方案后,研究区雨水径流控制效果提升明显,其中径流峰值削减率达40%以上,外排径流系数降低0.2左右,杂用水供给率最高可达146.3%。[结论]老旧城区在进行海绵化改造时,应当重视调蓄池的合理布局与利用,以构建灰绿结合的径流控制系统,实现高效的雨水管理。     

智慧水箱径流调控效益研究

[目的]探究智慧水箱的径流调控效益变化规律,定量解析关键因素对其径流调控效益的综合影响,以期为智慧水箱的水文设计和径流调控效益评估提供科学参考。[方法]基于日降雨和日需水数据,构建智慧水箱水量平衡模型,采用雨水截留率、溢流率和溢流频率3个指标综合评估智慧水箱的径流调控效益,分析了智慧水箱的径流调控效益变化规律,定量解析水箱容积、水箱排放上限和降雨强度对智慧水箱径流调控效益的影响。[结果](1)智慧水箱和普通水箱雨水截留率相等,均随水箱容积的增大而增加。水箱容积为0～100 m³时,雨水截留率为0～87%;(2)智慧水箱的溢流率比同容积普通水箱低0～19%,且溢流率随水箱排放上限的增大而减小;(3)智慧水箱的溢流频率比同容积普通水箱低0～13%,且溢流频率随降雨强度的增大而增加。[结论]智慧水箱径流调控效益优于普通水箱,可以通过增加水箱容积和排放上限,降低强降雨条件对智慧水箱径流调控效益的影响。     

合肥市建筑小区雨水利用设计方法

[目的]探讨建筑小区雨水利用设计方法,为建筑小区雨水利用设计提供理论参考。[方法]以安徽省合肥市滨湖假日F-3居住小区为例,根据小区雨水设计目标,计算小区所需雨水利用强度;结合小区具体条件、各种雨水利用设施雨水利用强度与基本规模、成本与效益,确定小区雨水利用设施组成。[结果]提出了小区雨水利用设计方法,解决了雨水利用设计中规模与组成这2个关键问题。滨湖假日F-3居住小区雨水利用设施:景观水体1 742.1m3,储水池1 500m3,下凹式绿地12 200.5m2,透水铺装10 672m2,能满足雨水径流总量控制率为85%,重现期2a对外排流量径流系数的要求。[结论]建筑小区雨水利用设计应以外排径流系数为主要目标,结合小区具体条件,兼顾雨水利用的经济、环境与社会效益,并满足相关规定,合理确定雨水利用设施规模及构成。     

建筑小区海绵城市建设中雨水系统设计方案的优化研究

[目的] 研究建筑小区海绵城市优化设计模型,为建筑小区海绵城市设计与建设提供有益支撑。[方法] 在探讨外排径流系数、径流污染与海绵设施基础上,以年费用最小和径流污染削减率最大为目标函数,应用非线性规划建立建筑小区海绵城市双层耦合优化模型,并以合肥市某区域海绵城市建设为例,分析验证该模型有效性。[结果] 优化后,A小区、B小区与C小区的外排径流分别为0.257,0.268,0.303;总成本为1.11×10⁷元,年费用为9.87×10⁵元;径流污染削减率为70.06%,与原设计方案相比,其经济效益和环境效益均有明显提高。[结论] 双层耦合优化模型应用于建筑小区海绵城市设计,能有效降低年费用,提高径流污染削减率,使海绵城市设计与建设更加合理。     

宁南半干旱山区雨水资源高效利用技术研究

计算了宁南半干旱山区上黄示范区的雨水就地利用和径流资源量雨水就地入渗集蓄量95.23×10⁴m³,占雨水资源理论潜力29.65%。雨水径流资源量为15.85×10⁴m³,占雨水资源理论潜力的5.85%,而目前示范区对降雨径流的集蓄能力仅为径流资源总量的17.35%,开发潜力较大。开展了多年的雨水资源就地利用和异地利用技术系统研究,总结出了适宜本地区提高雨水资源利用效率和经济效益的综合技术。     

不同绿化屋面对雨水调蓄能力的影响

[目的]为了分析不同基质层厚度的绿化屋面对雨水的调蓄作用。[方法]通过搭建绿化屋面装置,采用人工降雨模拟器开展试验,在不同基质层厚度和降雨条件下,对绿化屋面的降雨—径流过程、持蓄雨水和减滞洪峰能力进行了研究。[结果]基质层厚度在一定的范围内时,绿化屋面出水的洪峰过程具有很高的相似性;绿化屋面基质层厚度与降雨持蓄率呈指数函数的关系;洪峰削减率与降雨强度无明显关系,主要由基质层厚度决定。[结论]绿化屋面能在一定程度上降低雨水的径流峰值,减少总的径流量,延缓产流时间,且随着基质层厚度的增加,绿化屋面对雨水的调蓄能力越好。     

基于典型年法的海绵城市建设控制指标研究

[目的]探讨海绵城市控制指标年径流总量控制率的确定方法,为海绵城市建设控制指标的合理确定提供新的思路。[方法]结合中国目前海绵城市建设相关规范及研究成果,分析关于年径流总量控制目标确定方法的合理性。以合肥市为例,分别采用长序列法、典型年法、外排径流系数法、逐日水量平衡法对相关问题进行研究,探讨不同年径流总量控制率对外排径流系数的影响及不同规模雨水调蓄设施的实际控制效果。[结果]提出控制指标的典型年计算法,并总结了外排径流系数随年径流总量控制率变大不能无限减小的规律,提出采用雨水利用有效容积这一指标来校核年径流总量控制率提高的适宜范围。[结论]典型年计算方法与雨水系统设计重现期相对应。结合对实际雨水总量控制率的研究,可为海绵城市建设中径流总量控制目标的确定提供新的思路。     

填料及降雨特征对雨水花园削减径流及实现海绵城市建设目标的影响

为了应对城市化对区域水环境的不利影响,我国各地都在积极倡导城市低影响开发(LID),鼓励建设海绵城市。城市雨水花园是目前国际上广泛推崇的一项措施,通过对雨洪的拦蓄,增加入渗,削减污染物的输出。为了研究填充介质以及降雨特征对雨水花园效果的影响,以砂、土分层以及均质黄土2种不同填料雨水花园2a的监测数据,研究了花园对雨水径流总量和洪峰的削减效果,并分析了雨水花园在海绵城市建设中的积极作用。结果表明:在2a监测期内,分层填料雨水花园对14场降雨的水量的削减范围为12.0%~85.9%,平均为44.3%;对径流峰值削减范围为11.2%~93.3%,平均为55.8%;均质黄土填料的花园水量削减范围为9.8%~79.8%,平均39.2%;峰值削减范围为20.3%~89.8%,平均50.5%,分层填料雨水花园对峰值和水量削减均都高于均质黄土填料雨水花园。2个雨水花园的水量削减均与降雨量呈负相关关系,对中小型降雨的水量削减效果更为显著。西安市年内降雨多以中、小型降雨为主,两者之和占总降雨量的69.8%。如果以目前研究区海绵城市建设目标中年径流总量消减80%为控制目标,分层雨水花园和均质雨水花园对小雨的海绵城市完成率分别为98.5%和92.5%;对于中雨,分层和均质填料雨水花园的海绵城市完成率分别为69.0%和62.3%。研究还发现,雨水花园对雨水径流的削减能力与降雨前期的干旱天数呈正相关关系;鉴于研究区——西安雨热同期,雨水花园内土壤水分疏干较快,且降雨间隔天数平均4.25d,此类气候特点有利于雨水花园在该地区高效运行。     

吉林省森林涵养水源经济价值核算

[目的]分析吉林省各植被类型的森林涵养水源能力及森林生态系统总的涵养水源价值量,为森林可持续经营和管理提供依据。[方法]以吉林省森林生态系统降水截留率和降水量的测定数据为基础,应用降水截留率与森林林冠、降水量的关系得到森林涵养水源实物量,利用影子工程法得到森林生态系统涵养水源的经济价值。[结果](1)吉林省年均降水量为1 179.9mm,各植被类型的森林涵养水源能力为:天然林人工林乔木林经济林;(2)每年森林涵养水源总量为7.24×1010 m3,森林涵养水源的价值量为1.81×1011元。[结论](1)吉林省水资源流出量大于流入量,属于人口与生态双重缺水的省份;(2)森林植被类型虽然丰富,但森林资源存在区域分布不均,人工林树种单一且有着过伐林的资源结构特征等问题。     

竺山湾湖滨缓冲带生态工程综合效益评价——以江苏省宜兴市周铁镇为例

[目的]对江苏省竺山湾地区宜兴市周铁镇湖滨缓冲带生态工程的综合效益进行评价,定量分析生态工程建设的价值,为太湖及其他流域湖滨缓冲带生态工程建设效益评价提供借鉴和参考。[方法]在长期定点观测周铁镇竺山湾湖滨缓冲带生态工程建设和运行基础上,从生态、社会、经济3层面构建包括水质净化、涵养水源、保护生物多样性、大气调节、提供就业、科研教育、社会稳定、旅游休闲、提供水产品等内容的综合效益评价指标体系,运用成果参照法、影子工程法、旅行费用法、条件价值法、替代法、直接市场法等对各项指标价值进行评价。[结果]周铁镇湖滨缓冲带生态工程综合效益价值约为176.66万元/a,生态效益、社会效益、经济效益的价值分别为125.55,33.61和17.5万元/a,表现为:生态效益社会效益经济效益。单项指标价值对比发现,水质净化价值最大,达60.52万元/a,大气调节价值次之,为47.15万元/a。[结论]周铁镇湖滨缓冲带生态工程建设有效改善了湖泊水环境,生态效益最为显著,符合生态工程建设的生态效益优先原则。     

沙化封禁区农田生态系统服务价值变化及其影响因素——以河西走廊8县市为例

[目的]对沙化封禁区农田生态系统服务进行研究,为干旱区生态安全和农户生计可持续发展提供支持。[方法]运用生态经济学方法和多元逐步回归模型,据此揭示河西走廊沙化封禁区所在8县市农田生态系统服务价值变化以及影响因素。[结果](1)沙化封禁区农田生态系统单位面积服务价值由19 966元/hm2增长到21 511元/hm2,增加了1 545元/hm2,年均增幅0.58%,原材料生产、废物处理、土壤形成和保护服务、食物生产是主要贡献类型;(2)农田生态系统总服务价值由29.40亿元增长到42.49亿元,增长了13.09亿元,年均增幅为2.88%,基本服务价值、社会保障服务价值大于水资源消耗服务价值和环境污染服务价值,但是水资源消耗和环境污染服务价值的增长速度明显加快;(3)8县市农田生态系统单位面积服务价值变化存在空间和类型差异,主要受农业生产总值、农民人均收入、化肥使用量、经济作物面积、粮食单产的影响。[结论]生态退化逆转对大部分县市的农田生态服务价值产生积极影响,但农田水资源消耗和环境污染效应不断增大,导致沙化土地逆转的脆弱性仍然较高。     

甘肃省淤地坝水资源的利用潜力

[目的] 分析淤地坝拦泥蓄水及其水资源利用潜力,为淤地坝水资源利用及管理提供依据。[方法] 本文通过调查法对甘肃省多沙粗沙区淤地坝建设现状、拦沙数量及空间分布、水资源利用效益和利用潜力进行分析。[结果] 截至2019年底甘肃省共建成淤地坝1 600座,其中大、中、小型坝各为559,452,589座;坝控面积4 101 km²,总库容4.82×10⁸ m³,其中设计拦泥库容2.29×10⁸ m³。目前拦泥库容1.43×10⁸ m³,占设计拦泥库容的62.37%;拦泥库容中,大、中、小型坝各占80.86%,13.21%和5.93%;泾河流域、黄河干流、渭河流域、洮河流域各占71.46%,13.91%,12.72%,1.91%。由于流域产沙量减少,大型坝平均淤积17 a后（平均设计淤积年限15 a）剩余拦泥库容占设计拦泥库容的43.88%;中型坝平均淤积后（平均设计淤积年限10 a）剩余拦泥库容占设计拦泥库容的38.81%。全省淤地坝剩余拦泥库容8.62×10⁷ m³,可作为今后蓄水利用的潜在库容。目前,淤地坝蓄水主要用于应急抗旱、农业及果园高效节水灌溉、土地多种经营及经济综合开发、畜禽养殖、淤地坝田园综合开发利用等。庆阳、平凉、天水和定西市安定区今后可开发用于人饮备用水源地、提灌补灌工程水源地、水体养殖（鱼塘）的淤地坝数量共147座。[结论] 为满足当地乡村振兴与高质量发展对淤地坝的社会需求,对有蓄水用水需求的区域,应提高新建坝的设计标准,建设可长期蓄水的高标准淤地坝;对已建成的大中型淤地坝进行提质改造,保证淤地坝坝体、防洪及水资源利用的安全性,同时建立淤地坝风险管控预警机制,有效化解缺水地区淤地坝蓄水用水与防汛管理的矛盾。     

冀北山地杨桦低效林改造的效益分析

[目的]分析研究冀北山地杨桦低效林改造的成果,为该地区的森林健康经营理论提供参考。[方法]采用生态疏伐后人工林下更新的方式进行改造,并以定量计算的方式对改造后样地和未改造对照样地分别从林地生产力、固碳释氧功能、水源涵养功能3方面进行效益分析。[结果]改造后的样地较对应的对照样地在总体效益方面具备很大优势,具体高出值分别为25 008.89和14 802.17元/hm2,增长率分别为16.6%,14.6%。其中林地生产力价值分别高于对照样地44.9%,73.11%;固碳释氧价值分别高出13.4%,9.2%;涵养水源价值分别高出5.4%,2.6%。[结论]对杨桦低效林进行生态疏伐、人工林下更新改造后,林分质量得到显著改善,提高了林地生产力和林分生态功能的同时,带来了经济效益的增长。