固原市玫瑰苑小区低影响开发措施改造对降雨径流的调控效益

[目的]计算住宅小区海绵改造后对降雨径流的调控效益,旨在为海绵城市建设提供技术参考。[方法]结合宁夏回族自治区固原市某住宅小区各低影响开发(low impact development, LID)设施的布设情况,计算不同设计降雨量下LID设施对降雨径流的截蓄量与各LID设施截蓄容积的利用率;再结合固原市2004—2014年的降雨资料,计算出该小区年均降雨径流总截蓄量与各LID措施对降雨径流的截蓄量。基于计算出的小区LID设施对降雨径流的截蓄数据,结合资源环境经济学原理,计算小区降雨径流年调控效益、单方降雨径流调控效益与各LID措施年均降雨径流调控效益。[结果]小区海绵改建后,年均降雨径流调蓄量增加11 568 m~3,产生的效益为111 302元/a,单方降雨径流调控效益为9.62元/m~3;各LID设施年均效益分别为:雨水花园45 273元/a,下沉式绿地27 103元/a,雨水桶6 654元/a,雨水池32 272元/a。[结论]住宅小区海绵改建能够有效控制小区降雨径流的外排量,提高小区年径流总量控制率,具有明显的经济、环境和社会效益。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

国外低影响开发雨水资源利用对中国海绵城市建设的启示

[目的]研究美国、英国、德国、日本、新加坡和澳大利亚的低影响开发雨水资源利用情况,为中国海绵城市建设在管理、技术等方面提供一定依据。[方法]通过调查研究,从政策法规、应用技术、管理体系、公众意识等方面系统地梳理国外低影响开发雨水资源利用经验,并结合国内实际,探讨促进中国海绵城市建设发展的建议。[结果]针对目前中国海绵城市建设遇到的城市内涝、缺水及生态环境问题,可从制定和完善相关政策法规,加强先进技术的研发和应用,创新融资渠道、优化管理体系,提升公众意识等方面进行改进。[结论]合理借鉴国外已经成熟的低影响开发雨水资源利用经验,能够更好地推进中国海绵城市建设。     

嘉悦江庭小区海绵城市建设实践与探索

在国家海绵城市建设首批试点的16个城市和地区中,重庆市是唯一的典型山地城市。以重庆市悦来新城嘉悦江庭小区海绵城市建设为例,对小区绿地在海绵城市建设中的功能提升和关键作用展开论述。嘉悦江庭小区海绵城市构建策略为:(1)顺应小区地形地势,构建雨水回用体系;(2)结合小区实际,选择可移动式模块化屋顶绿化;(3)优化原有绿地为下沉式绿地;(4)与周边地块海绵城市建设进行通盘考虑,增强海绵城市建设的整体性和系统性。通过模拟数据结果分析,整个嘉悦江庭小区的污染物负荷去除率为25.1%,达到《海绵总规》中对该区域污染物负荷控制率≥25.0%的要求。年径流排放率为42.49%,达到《海绵总规》中对该区域年径流排放率≤45.5%的要求。年径流总量控制率62%,达到《海绵总规》中的要求。雨水资源化利用量为14926 m3,占总降雨量的8.07%。     

黄土高原湿地生态系统服务功能价值评估——以陕西省千湖国家湿地公园为例

[目的]对黄土高原湿地生态系统服务价值进行科学估算,以保障该区域湿地的生态服务功能,为制定区域生态保护和生态补偿政策提供科学支撑。[方法]以陕西省千湖国家湿地公园为研究对象,结合千湖湿地基本数据和其他相关资料,将千湖国家湿地公园生态系统服务功能价值分为直接使用价值和间接使用价值,包括物质生产,气体调节和水源涵养等7项具体的生态系统服务价值;采用市场价值法、影子工程法和碳税法等方法,对各项生态系统服务价值进行估算。[结果]在千湖湿地各项生态功能服务价值中,气体调节服务价值最高,为2.90×10~8元/a,占总价值的87.5%,其次为科研文化服务价值为1.90×10~7元/a,占总价值的5.73%,而水质净化价值最低为3.00×10~5元/a,占总价值的0.09%,单位面积生态服务价值约为7.90×10~5元/hm~2,小于同样位于陕西省的洽川湿地单位面积生态服务价值量。[结论]陕西省千湖国家湿地公园生态系统服务功能总价值约为3.30×10~8元,间接服务价值约为总价值的90.5%,直接服务价值约为总价值的9.5%。     

海绵城市建设的雨水径流控制效果评估——以济南市兴隆试点区为例

为了对海绵城市的建设措施运行效果进行评估,以济南市兴隆试点区域为主要研究对象,利用SWMM雨洪管理模型,分析了研究区域海绵城市建设前后雨水径流的变化情况.研究发现:海绵城市的建设能够控制雨水径流量、改善地表径流水质;海绵城市建设后,重现期为1～10 a的2 h短历时降雨事件中,研究区域场径流总量控制率提升了41.7～4...     

基于“海绵城市”理念的城市绿地优化途径

[目的]分析城市绿地、汇水区与积水点的关系,需优化绿地与汇水区的关系,以期能够缓解城市雨水径流问题。[方法]融合"海绵城市"与国内外最新的生态雨洪管理理念,以郑州市为例,采用ArcGIS10.0软件将其划分为93个汇水区,通过水量平衡法理论计算需优化绿地面积的参数。[结果]在现状绿地与汇水区面积比值不同和单次降雨分别为50,100,200mm的情况下,得出需优化绿地与汇水区面积的不同比值,并建立相应的回归方程,且得出在绿地率为30%左右时绿地调蓄效果较好。[结论]城市绿地可以从增加城市绿地规模、合理布局城市绿地以及具体实施途径方面进行优化。     

基于生态水利的海绵城市设计原则

[目的]探索基于生态水利的海绵城市建设方法,解决城市水资源短缺、水灾害频发、水生态恶化等一系列水安全问题。[方法]概括海绵城市的科学内涵,归纳总结其传统建设方式,分析中小尺度雨水管理措施的局限性,指出当前海绵城市建设中存在的突出矛盾,分析生态水利应用在海绵城市建设中的可行性和优势。[结果]通过制定任务目标、基本原则和整体架构,围绕构建海绵城市的生态水利保障体系,提出一系列重点生态水利工程和非工程措施。[结论]生态水利理论应用于海绵城市建设是保障城市水安全、解决城市水问题的根本之道,海绵城市建设应建立以生态水利为核心的发展战略。     

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。     

城市建设用地海绵化程度对地表径流水质的影响——以浙江省嘉兴市为例

[目的]探究海绵化程度与地表径流水质的关系,为缓解当前地表径流污染的海绵设施建设提供理论依据。[方法]以国家首批海绵城市试点嘉兴市为例,选取20个不同海绵化程度的项目为研究单元,建立可表征海绵设施类型、数量和布局等海绵化程度的指标,并采用冗余分析、偏最小二乘法、Origin拟合方程等方法进行分析。[结果]①样本中居住小区和公共建筑区域的水质均未满足地表水Ⅳ类及污水排放二级标准;已改造建设用地水质普遍优于未改造建设用地。②绿地和有效不透水下垫面(effective impervious area, EIA)比例是影响径流水质的关键因素,其中悬浮物(SS),生化需氧量(BOD_5)和化学需氧量(COD)是主要受影响指标。③为使径流水质达到海绵城市建设要求,不同海绵化程度下的用地需要管控的指标阈值有差异。[结论] EIA≈0时,绿地比例应不低于31%;EIA=0.04(TIA)~(1.7)时[其中TIA(total impervious area)为总不透水下垫面]绿地比例应不低于38.5%;EIA=TIA时,绿地比例应不低于47%;若维持现行的城市绿地比例(约为35%)建设标准,EIA比例应不超过9%。     

海绵城市建设水平评价与分区域控制策略

[目的]探讨海绵城市建设成效及其关键影响因素,为中国分区域海绵城市建设规划提供理论依据与政策导向。[方法]从水环境安全、水资源利用、水污染治理和水人居建设4个方面构建了海绵城市建设评价指标体系;根据地形地貌、气象气候、发展规模等区域特征,选取具有代表性的海绵城市建设试点——北京市、重庆市和镇江市作为研究区域;通过主成分分析法与灰色模糊综合评价模型定量分析海绵城市建设指数变化趋势,对比分析不同子目标层建设指数的变化及其差异。[结果]2006—2015年研究区域海绵城市建设指数均呈上升趋势,子目标层建设指数中仅北京市及重庆市的水资源利用指数有所下降。[结论]中国海绵城市建设已取得阶段性成效,城市化与海绵城市建设指数变化联系密切。华北地区和华东地区的海绵城市建设还应分别加强对单位面积水库容积、农业污染负荷的管控;基于地形地貌分析,山地城市的海绵城市建设还应加强对节水量及生活废水排放的管控。     

海绵城市理念在高速公路上的应用研究

以京台高速北京段某大型立交桥区的雨水收集系统为例,探讨了海绵城市建设的理念在高速公路路面雨水收集回用系统上的应用。系统主要应用了三级沉沙、旋流沉沙、全自动过滤、紫外线消毒的雨水处理技术手段,实现路面雨水净化的目的,水质达到北京市绿化用水的标准,净化后雨水用于桥区景观灌溉,整体实现了路面雨水的资源化应用,符合海绵城市建设理念,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水"释放"并加以利用,同时为道路雨水的收集回用积累数据。     

基于SWAT模型的晋江西溪流域绿水管理措施效益成本分析

[目的]计算晋江西溪流域4种绿水管理措施的效益和成本,为西溪流域生态治理提供新的参考模式,为完善水资源管理机制提供借鉴。[方法]以晋江西溪流域为研究区,运用SWAT模型对石陇、梯田、等高耕作、地表覆盖4种绿水管理措施进行了情景模拟,计算了4种措施在增加绿水、水土保持、水质保护、农业增收等方面的效益,并对每种措施进行了效益成本分析。[结果](1)石陇、梯田、等高耕作3种绿水管理措施的效益成本比分别为19.52,13.03,6.98,都远大于1,非常适合在西溪流域推广应用,3种措施的平均效益成本比为10.18。流域实施3种措施的年均成本为3.97×10~6元,年均效益为4.05×10~7元。(2)地表覆盖的效益成本比仅为0.63,目前不适合在研究区推广应用。[结论]石陇、梯田、等高耕作的环境与经济效益较好,有较好的应用前景;今后应进一步探索降低地表覆盖成本的技术,同时辅以适当的政府补贴,以利于该绿水管理措施在研究区的推广。     

塔里木河流域荒漠化的生态环境损害赔偿模式

[目的]评估塔里木河干流区域风蚀损害程度,并针对不同荒漠化地区的风蚀量,进行相应的经济赔偿计算,以期为解译塔里木河生态损害的信息及流域生态的恢复和改善提供相应参考。[方法]基于MOD13A1和MCD43A3数据,通过建立归一化植被指数(NDVI)和地表反照率(Albedo)的空间关系,构建荒漠化差值指数(DDI),并用土壤风蚀模型计算损害固沙量,再进行相应的风蚀损害赔偿计算。[结果]①2010—2015年,研究区荒漠化程度有了一定的改善,但也存在退化现象。②2010—2015年,研究区整体荒漠化状况有所缓解,中高等级的荒漠化土地面积出现不同程度的下降,主要发生"强度荒漠化"向"中度荒漠化"的转移。③2015年不同荒漠化土地的损害固沙量分别为:极度荒漠化地区4.49×10~5 t/a;强度荒漠化地区1.33×10~5 t/a;中度荒漠化地区3.72×10~4 t/a;轻度荒漠化地区2.04×10~4 t/a。[结论] 2015年,塔里木干流生态损害总经济赔偿金额为3.23×10~6元人民币,符合当地经济发展水平。     

铁瓦河典型小流域综合治理效益分析

河南省淅川县铁瓦河典型小流域综合治理工程实施期为 3a(1994— 1996年 ) ,总投资 2 .62× 10 6元 ,已完成新增治理水土流失面积 12 .5 1km2 。治理区水土流失治理程度达 91% ,土地利用率由 32 %提高到 91% ,植被覆盖度由 2 2 .9%提高到 82 .5 % ,土地生产力由 175 0元 /hm2 增加到 375 0元 /hm2 ,人均收入由 680元增加到 1710元 ,已显示出显著的经济、生态、社会效益