不同LID规划情景下南京金陵小学雨洪调控效益评价

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快速城镇化的发展伴随着城市人口和建设规模的不断扩张,对城市水文效应产生一系列不利影响,以快排为主的传统城市排水系统已不能满足现代城市发展要求。因而,经过长期的研究,国内外学者提出了能够将“雨洪转化为资源”的新型城市雨洪管理模式,其中低影响开发(Low Impact Development,LID)逐渐得到广泛关注并成为了我国海绵城市建设的重要内容。目前关于LID的研究主要集中于单项或组合式LID措施的雨洪调控效应分析,而针对场地尺度(Lot Scale)层面的LID规划布局及其雨洪调控效益评价方面的研究较少,导致项目开发者在设置LID措施时缺乏依据与借鉴,进而盲目投入成本却无法有效提升项目的雨洪调控能力。因此,如何构建场地尺度层面上成本-效益最优的LID规划方案是目前亟待解决的问题。同时,“海绵校园”作为城市海绵体的子系统,能让师生更亲近自然,实现“海绵校园”的科普和实践效果,对海绵城市建设亦有一定的指导意义。本文以南京金陵小学为研究对象,基于SWMM模型的LID模块,在5种不同降雨情景下,对比分析了基于不同地表径流特征视角的现状方案和7种LID规划方案的雨洪调控效应。同时,根据生命周期评价方法(Life Cycle Assessment,LCA),借助STEP-LID-TOOL工具对7种LID规划方案的生命周期成本进行定量计算,进而综合分析LID规划方案30年生命周期的成本-效率及费效比,最终得到适合研究区的雨洪调控成本-效益(Cost-Benefit)最优的LID规划方案,并为南京和其他城市场地尺度上的LID规划建设及“海绵校园”建设提供一定的借鉴。研究结果如下:1)设置不同的降雨情景进行雨洪调控分析将有利于提高实验模拟的科学性及合理性。从LID措施雨洪调控效应与降雨特征的关系来看,LID措施的雨洪调控效果受降雨特征变化的影响。2)实现研究区雨洪调控成本-效益的最优化,需要因地制宜对研究区进行合理的LID规划,强化本土性、生态性、可持续性及经济性等因素,统筹考虑LID措施技术与景观规划、建筑布局及基础设施建设的关系。3)在不同降雨情景下,7种LID规划方案的雨洪调控效果均优于现状方案,且不同LID规划方案的雨洪调控效应存在显著差异。对比分析发现,在5种降雨情景下基于总径流量削减效果的雨洪调控效应最优方案均为方案S7(绿色屋顶+雨水花园+雨水桶)。4)综合LID规划方案30年生命周期成本-效率及费效比可得,方案S1(绿色屋顶)为适用于研究区基于总径流削减效果的成本-效益最佳方案。在不同降雨情景下,基于总径流削减效果对不同的LID规划方案进行生命周期成本分析,并根据研究区一年的真实降雨数据推算出不同LID规划方案30年的总径流削减量,得到不同LID规划方案30年生命周期成本-效率。同时,通过估算传统灰色基础设施的建设费用,得到不同LID规划方案30年生命周期费效比。由于不同LID措施的功能特性具有一定差异,因此本研究区适宜以布设绿色屋顶为主,考虑入渗、储水及削减洪峰流量等雨洪调控效果,可适当配置少部分其他类别的LID措施,有利于研究区较好地实现不同的雨洪调控作用。此外,综合考虑以上因素,此雨洪调控效益评价方法在其他城市场地尺度区域推广时,需注意是否具备径流控制的空间条件或经济条件,在一定情况下可选择较低的径流总量控制目标。同时,过高的径流总量控制目标可能会影响水系统的良性循环并造成LID措施规模过大、投资浪费等问题。本研究也为其他城市场地尺度区域的LID措施具体布局、雨洪调控效应分析、LID规划方案(包括单项LID措施)生命周期成本计算、雨洪调控成本-效益评价及“海绵校园”建设提供一种较好的分析思路与研究方法。
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