随着城镇化发展越来越快,城市生态环境被破坏,大面积的硬化路面造成城市内涝严重,热岛效应加剧,地下水失衡等诸多问题。海绵城市建设是缓解城市内涝的重要举措之一,能够有效应对内涝防治设计重现期以内的强降雨,使城市在适应气候变化、抵御暴雨灾害等方面具有良好弹性和韧性[1]。1乌鲁木齐海绵城市建设的现状从2015年至今,乌鲁木齐市推进水磨河、和平渠的生态修复工程,促进绿洲生态修复及城市蓝绿空间建设,消除了85%以上的城市管网冒溢点,建成了长度约40.3 km的地下综合管廊。2019年通过国家节水型城市的复查工作,成功申报2019年城市黑臭水体治理示范城市。2021年入围全国首批系统化全域推进海绵城市建设示范城市。乌鲁木齐预计建设52个海绵城市示范项目,并明确到2023年最终实现乌鲁木齐市西北绿洲海绵示范城市总体目标[2]。2乌鲁木齐海绵城市建设对碳减排作用海绵城市的理想目标是将海绵城市建设成为新兴的青山绿水,实现和谐共生的绿色低碳发展模式,使得城市经系统建设后回归为自然生态的组成部分。双碳目标的实现和海绵城市建设息息相关,持续推进全域建设海绵城市,是实现双碳目标的重要措施和路径[3]。海绵城市概念示意图如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.037.F001图1海绵城市概念示意图基于海绵城市蓄水、本地污水本地治理、蓄水重复高效利用、区块尽量满足用水需求等特点,海绵城市建设能够有效地实现碳减排。系统建设内容主要表现为:提供碳汇空间直接减排;低影响开发(LID)降低能源消耗间接减排[4]。(1)海绵城市提供碳汇空间直接减排。据测算,100 m2绿地对CO2的吸收能力约为325 kg/d。研究表明,空气中CO2浓度与绿化面积存在密切关系,当绿化面积小于区域面积的10%时,空气中CO2浓度会比绿化覆盖率为40%的区域超出接近一倍;前者区域由绿色植物产生的O2比后者减少一半以上。乌鲁木齐结合地域特点,推进生态修复工程,促进绿洲生态修复及城市蓝绿空间建设,发挥生态区碳汇作用,实现直接减排,美化和改善环境,发挥生态、社会、经济、文化功能和效益。(2)海绵城市低影响开发,降低能源消耗,间接减少二氧化碳排放。在乌鲁木齐尚源贝阁、秀城等小区,道路、广场、居民社区采用透水铺装、绿色屋顶、墙体绿化、蓄水屋面,有效减轻了城市微环境的热岛效应[5],改善了社区气候条件,减少空调使用后节约的每度电可减少0.71~1.25 kg碳排放[6]。植草沟、下沉式绿地、雨水花园等设施可以存蓄部分雨水,可有效提升土壤保湿性,减少附近绿化浇灌的自来水用量,降低雨水中污染物浓度,减少径流总量,使雨水资源化。据统计,每节约1 t自来水可减少碳排放约0.91 kg[7],全国依据海绵城市理念所建成的项目超4万个,可实现约3.5 亿t的雨水资源化,减少3.2 亿t碳排放。3探索对乌鲁木齐海绵城市建设效益评价的方法与国内其他城市相比,乌鲁木齐属于干旱缺水型城市,年降水量约300 mm,因此,需要探索乌鲁木齐海绵城市低影响开发措施应用效果,为客观评价海绵城市低影响开发综合效益,科学选取评价指标,构建涵盖经济、社会和环境效益的指标体系,为量化LID措施综合效益评价提供指导[8]。3.1构建LID措施综合效益评价LID措施综合效益评价是评判海绵城市的低影响开发措施是否能够真正实现对区域生态的低影响效益,有助于为其他地区的雨洪控制和利用方案提供优化指导依据。在评价过程中,要构建多层次综合效益评价系统,设立各指标评价标准。针对公共建筑、市政道路、园林绿化等项目,采用LID措施雨水利用系统已成为一项雨水调节、综合利用的项目,各区域LID雨水利用模式与雨水利用量存在差别,结合项目自身特点,建立综合效益评价标准尤为重要。3.2建立效益评价体系思路方法探索依据AHP和综合效益评价体系构建原则[9],借此完善可量化的LID措施综合效益评价体系,评价层级分为目标层、准则层以及指标层。目标层为体系最高层次,确定以LID措施综合效益评价为目标层,用来判定多个LID组合措施综合效益大小。准则层是综合效益指标的下层指标,体现LID措施效益各维度,从社会、环境和经济共3个维度总述效益,是综合效益的具体体现。指标层为最底层,关联着各维度下具体的影响因素,属性包括定性和定量。评价体系中各指标遵循层次性原则,应进行数值化处理,若定性指标量化困难,则按照相应量化标准处理。如基建费用、维护费用、污染物削减率等定量指标,可以直接获得指标数据。对于运行稳定性、工程影响性、生态景观价值、公众满意度和雨水资源利用这5种定性指标,需要借助文字描述说明,通过建立分级评分标准进行量化。(1)环境效益量化处理。通过布设植草沟、绿色屋顶、下凹式绿地等LID措施,控制雨水下渗,增加开发区域下垫面透水性,对雨水收集实现降雨再利用,削减降雨径流总量;通过植物根系拦截和吸附部分降雨,减缓径流速度,滞后峰现时间,进而缓解管网排水压力,减少雨水管网溢流污染。同时,LID措施的应用提升了开发区域整体生态面貌,充分表现规划设计中注重生态循环以及可持续的特点,环境效益增加明显。对于降雨径流和面源控制两个方面,选择径流总量削减率、总悬浮物(TSS)削减率、总磷(TP)削减率、总氮(TN)削减率、化学需氧量(COD)削减率、径流峰值削减率、峰现滞后时间等7项主要指标,充分表现海绵建设的环境效益。(2)经济效益量化处理。LID措施配合雨水系统管道铺设,以减少灰色设施修建和高能耗基础设施使用,减少基建费用和运维成本投入,考虑建设成本投入和后期运行经济效益。成本投资作为海绵建设的重点,选取基建费用、维护费用、运行稳定性和工程影响性等4项指标定量评价;运行经济效益选取节水效益和渗透补充地下水产生的效益。(3)社会效益量化处理。将LID措施融入园区景观设计,在植物种植方面注重美观搭配,提升园区美学效益,充分开发区域生态景观价值;在园区景观设计方面,以尊重原始自然生态系统为原则,布设分散的小规模源头控制措施,利用降雨入渗、存蓄、净化方面的性能,发挥控制径流量和面源污染效力,最大限度地保持开发前自然水循环状况。低影响开发措施中包含大量植被,利用植物的蒸腾、雨水的蒸发,调节局部湿度和温度,可有效改善小规模自然环境,为区域内生态链提供优质的自然环境。LID措施可以在经济、除涝、景观环境等诸多方面体现效益,定性和定量指标之间存在着随机性和模糊性特征。为客观准确且能够解决无法避免的不确定性问题,采用模糊综合分析方法对低影响开发措施综合效益进行定量评估,将其划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个等级,从Ⅰ至Ⅴ依次递减,Ⅰ级综合效益最高,V级表示综合效益最低。选择适应的评价指标后,计算各指标在评价体系中所占比重,即可确定各指标综合权重,能够有效衡量各因素相对重要性以及影响评估结果的合理性。评估体系受定性指标影响具有较强的主观性,量化指标侧重客观性制约,在综合评价中需要采取定性与定量相结合的方式,确保能够得到准确客观的评价结果,避免决策者受主观思维影响而对指标实际的重要程度解读产生偏差,采用嫡权法求解指标的客观权重,将主观直觉、经验与客观规律相结合,使整个体系结构层次化,提升计算结果可信度。4结语文章结合LID措施综合效益评价的目的、思路和总体框架,利用综合分析法和Delphi法,从社会、环境和经济效益等3个角度进行指标初选,并优选2个过程,结合Swmm软件特性,建立了包含3个准则与16个指标的LID措施综合效益评价体系。实际应用时可参考文章研究内容,具体划分为径流控制、污染控制、成本投资、运行效益、雨水利用、景观和教育7个一级指标,并对评价指标进行定量处理。可对指标进一步细化,以涵盖各个层面。通过参阅文献以及参考相关标准、规范和技术文件,利用专家评价方式,确定指标评价准则和标准值,细分评价等级,为低影响开发效益量化评价提供思路。采用AHP对各评价指标进行相对程度赋值,生成各级指标判断矩阵,借助Matlab求解各矩阵特征值和特征向量,对各层次指标进行一致性验证,计算各层次指标主观权重,并依照嫡权法计算步骤求解各指标客观权重,以减少人为因素的影响,使评价结果更准确。
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