城市住宅区低影响开发模式及其评价研究

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在社会经济的高速发展,城镇化程度不断加深,以及生态大环境及气候变化的背景下,城市雨水问题也不断显现,“一场暴雨就看海”的现象在当前城市发生的现象并不少见。2014年我国开展中央财政支持的海绵城市建设试点工作,其核心思想是专注于雨水管理和面源污染控制的低影响开发理念(Low Impact Development,LID),其目的在于建设自然存积、自然渗透、自然净化的水弹性城市。在绝大部分城市中,城市住宅区占据城市中较大部分的体量,是人与城市交互最为频繁和密切的空间,完善城市中城市住宅区的雨水系统对城市雨洪管理具有十分重要的意义,也是建设水弹性城市的关键所在。本文在借鉴国内外的低影响开发理念及措施的基础上,从我国城市住宅区的特点、LID应用适宜性、建设要求、雨水功能、经济性、景观效果等方面进行横向对比,选取适合我国城市住宅区的低影响开发设施及组合模式,同时提出“点、线、面消解单元”的住宅区低影响开发布局模式并将其运用到三亚某小区低影响开发措施的布设中,通过SWMM5.1建立雨水模型探究LID的雨洪管理效能。同时根据我国低影响开发建设的要求及实际情况确定城市住宅区低影响开发综合评价系统及评价方法,从雨洪管理效益、经济效益、社会及景观效益、技术性能及可持续性效益4个方面构建评价体系,运用IEM法获得各指标的权重。根据研究区的实际情况进行综合评价,构建评价标准以期为我国城市住宅区的低影响开发建设提供科学参考及雨水管理方向。本文针对城市住宅区的低影响开发进行以下研究:(1)我国城市住宅区的雨水问题主要集中在政策、管理、公众意识等非结构性措施层面及源头管控、路径管控、末端管控等结构性措施层面。适用于我国城市住宅区的单项低影响开发设施主要有透水铺装、下凹式绿地、绿色屋顶、雨水花园以及雨水管等。依据雨洪管控方案需遵循的设计原则和我国住宅区特点,将住宅区分为行列式、周边式、点群式和混合式,从整体设计、绿地设计、硬质路面上的具体布施方面提出“点、线、面消解单元”的布局模式,并提供单项设施的平面图、立面图、养护方式及适宜的植物配置。(2)将芝加哥雨型与三亚的暴雨强度公式合成0.5yr、1yr、3yr、5yr、10yr,r=0.4的降雨过程线,利用SWMM5.1分析三亚某小区采用“点、线、面消解单元”的低影响开发措施布局方式前、后的水文及水质的控制情况:在五种不同的重现期下,LID措施对雨水系统径流总量的削减量分别为11.28mm、13.79mm、16.8mm、17.64mm和18.01mm,削减率分别为 42.18%、42.04%、39.53%、37.53%和33.86%,随着重现期的不断增大,径流消减总量相应的增大,消减率则逐渐降低;随着降雨重现期的增大,峰值流量逐渐增大,洪峰削减率分别为43.53%、41.90%、40.15%、39.87%及 35.26%,削减率逐渐降低;随着降雨重现期的增加,LID措施对总悬浮颗粒物(TSS)和总氮(TN)排放总负荷的削减有明显效果。(3)研究构建以雨洪管理效益(径流消减、洪峰消减、洪峰延迟、污染物去除能力、绿化率增加、雨水收集与利用)、经济效益(建设成本、运营维护成本、全生命周期成本、场地附加经济价值)、社会及景观效益(公众满意度、社区参与、景观空间布局合理性、景观层次丰富度、LID措施与其他景观衔接性、生态环境优化)、技术性能及可持续性效益(技术推广性、技术总体运行效果、技术成熟程度、技术可操作性、技术适用性、长期效益监测机制)4个指标层、22个准则层的评价体系。(4)结合Vague集理论对该住宅区进行综合评价分析,设置较差、尚可、一般、良好、优秀五个评价等级:研究区综合评价为良好,良好和优秀的隶属度超过75%,表明住宅区“点、线、面消解单元”的LID布局方式效果良好。进一步分析可知研究区雨水系统的雨水效益评价为良好,经济效益评价为一般,社会及景观效益评价为优秀,技术性能及可持续性效益评价为良好。研究区在径流消减、洪峰消减及水质管理方面作用明显,同时能够提高社区居民在健康水循环中的参与度,但由于建设初期的投资成本较高、植被生长缓慢等因素使得场地附加的经济价值、洪峰延迟能力以及长期监测能力不突出。(5)根据对研究区的研究、相关法规政策及案例分析,将各个指标的五级标准进行细化描述,为城市住宅区的建设提供一定的科学参考,避免了低影响开发的盲目性,为设计人员提供可行的、精准的设计方向,进一步提升城市住宅区的雨水管理效能。
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