北方城市海綿社區(qū)生態(tài)效益分析

李 晨, 王桂鋒, 張傳杰, 趙冰清, 牛 勇

(1.山東農(nóng)業(yè)大學 林學院, 山東 泰安 271018; 2.北京奧特美克科技股份有限公司, 北京 100085； 3.北京市懷柔區(qū)水務局， 北京 101400)

北方城市海綿社區(qū)生態(tài)效益分析

李 晨1,2, 王桂鋒3, 張傳杰1, 趙冰清1,2, 牛 勇1

(1.山東農(nóng)業(yè)大學 林學院, 山東 泰安 271018; 2.北京奧特美克科技股份有限公司, 北京 100085； 3.北京市懷柔區(qū)水務局， 北京 101400)

[目的] 分析海綿社區(qū)建設帶來的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益，為中國海綿城市建設提供技術(shù)參考。[方法] 以北京市通州區(qū)某建筑小區(qū)為研究對象，通過增設屋頂綠化、下凹式綠地、雨水調(diào)蓄池等雨水滲蓄措施，對比增設設施前后外排量、節(jié)水量、回補地下水量、消除污染而減少的社會損失量、節(jié)電量、固碳釋氧量的變化。[結(jié)果] 研究區(qū)增設雨水調(diào)蓄設施后，年單位面積總效益增加量為38 566元/(hm2·a)，年單位面積節(jié)約中水量為208 m3/(hm2·a)，年單位面積節(jié)電量為145 (kW·h)/(hm2·a)，年單位面積回補地下水增加量為281 m3/(hm2·a)，年固碳增加量為0.02 t/(hm2·a)，年固氧增加量為0.01 t/(hm2·a)。[結(jié)論] 采用雨水調(diào)蓄設施，在節(jié)水、節(jié)能、截污等方面均可產(chǎn)生具有明顯的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，值得大力推廣和提倡。

海綿社區(qū); 雨水利用; 效益分析; 調(diào)蓄

文獻參數(shù)： 李晨, 王桂鋒, 張傳杰, 等.北方城市海綿社區(qū)生態(tài)效益分析[J].水土保持通報，2017,37(3)：119-124.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.021； Li Chen, Wang Guifeng, Zhang Chuanjie, et al. Analysis on ecological benefits of sponge community in northern cities[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(3)：119-124.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.021

隨著城市化進程加快，以及全球氣候變暖不斷加劇，城市的水文環(huán)境也發(fā)生了巨大變化。城市建設造成了大量不透水下墊面，打破了原有自然條件下的水文過程，例如地表徑流增加、匯水時長縮短、洪峰提前、峰量加大，并由此導致城市內(nèi)澇問題嚴重[1]。在中國，城市缺水困境與內(nèi)澇風險并存[2]。據(jù)住建部資料顯示，2007—2015年，全國超過360個城市遭遇內(nèi)澇，其中1/6單次內(nèi)澇淹水時間超過12 h，淹水深度超過0.5 m，與此同時全國約有1 100個城市嚴重缺水，水資源時空分布嚴重錯位[3]。在此背景下，國內(nèi)開始了對城市雨水調(diào)蓄技術(shù)的討論與專題研究。2012年4月，在深圳《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》上，“海綿城市”的概念首次提出；2013年12月，在《中央城鎮(zhèn)化》會議中，政府領導層正式提出要建設海綿城市，將城市雨水作滲蓄利用；2014年12月，住建部、財政部等聯(lián)合發(fā)文支持海綿城市建設試點工作；2015年初，全國遴選出16個海綿城市建設試點城市，至此海綿城市建設工作全面展開[4]。北京市作為全國首批海綿城市建設試點城市之一，在雨水調(diào)蓄技術(shù)規(guī)范制訂、雨水調(diào)控設施建設等方面處于全國領先位置[5]。近年，隨著北京市雨水調(diào)控設施建設的推廣力度不斷加大，北京市多數(shù)新建建筑小區(qū)已配建雨水調(diào)控設施。建筑小區(qū)作為城市的重要單元，其對城市水文過程具有重要的影響。但在建筑小區(qū)尺度上，有關(guān)雨水調(diào)蓄設施效益計算和評價的研究鮮有報道，無法滿足海綿城市建設深入推進的需要。本研究擬以北京市某建筑小區(qū)為例，對其雨水調(diào)控措施所帶來的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益進行計算與評價，相關(guān)成果可以為推動中國海綿城市技術(shù)在城市開發(fā)建設中的發(fā)展和應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本文以北京市某典型建筑小區(qū)作為研究區(qū)，研究區(qū)位于北京市通州區(qū)梨園鎮(zhèn)，為居住類社區(qū)。屬暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)，多年平均降水量525 mm，無霜期208 d，年均氣溫11.5 ℃，年均日照時數(shù)2 730 h，大于10 ℃積溫4 200 ℃，最大凍土深度80 cm。研究區(qū)處于暖溫帶落葉闊葉林帶，植被類型主要以人工植物類型為主，主要植物資源中喬木有毛白楊、龍爪槐、國槐、垂柳、棗樹、果樹等；灌木有冬青、紫穗槐、小葉黃楊等；草本有狗尾草、針茅、高羊茅、紫花地丁等。土壤質(zhì)地多為潮黃土，質(zhì)地適中。

研究區(qū)總用地面積約27.54 hm2，其中建設用地面積18.61 hm2，代征道路面積為7.89 hm2，代征綠地面積為1.04 hm2。代征用地代征不代建。本研究僅針對建設用地范圍內(nèi)的雨水利用進行效益分析研究，不包含代征用地。建設用地可分為5個地塊，分別為A,B,C,D,E區(qū)，其中A區(qū)占地面積4.02 hm2，B區(qū)占地3.40 hm2，C區(qū)占地3.40 hm2，D區(qū)占地3.96 hm2，E區(qū)占地2.76 hm2?？偨ㄖ娣e4.52×105m2，其中地上建筑面積3.52×105m2，地下建筑面積9.98×104m2，建筑密度17.83%，容積率1.89，綠化率33.15%。

1.2 雨水調(diào)蓄工程方案設計

1.2.1 雨水調(diào)蓄設施設計方案 雨水調(diào)蓄設施基于“滲、滯、蓄、凈、用、排”的海綿城市生態(tài)排水理念[6]，利用地形、地貌等條件，設計為屋頂綠化、下凹式綠地、透水鋪裝、調(diào)蓄池等調(diào)蓄設施。具體設施設計及參數(shù)如下。

(1) 屋頂綠化。共設計屋頂綠化0.08 hm2，位于D區(qū)配套公建屋頂，屋頂綠化形式采用簡單式屋頂綠化。屋頂綠化的剖面結(jié)構(gòu)從下往上依次為普通防水層、防水保護層、耐根穿刺層、排蓄水層、過濾層、基質(zhì)層、植被層。防水層采用SBS改性瀝青防水卷材和M15水泥砂漿，耐根穿刺層采用聚氯乙烯防水卷材，蓄排水層采用高密度聚乙烯排蓄水板，過濾層采用200～250 g/m2的土工布，基質(zhì)層采用商用綠化種植土，覆土厚度為0.8 m，植被以佛甲草為主。

(2) 下凹式綠地。共設置下凹式綠地面積5.59 hm2，主要位于綠化工程區(qū)，可以承接道路、屋頂匯水。下凹式綠地與廣場、路面等相連接時，低于路面100 mm；綠地內(nèi)設置雨水口時，雨水口頂面標高高于綠地50 mm，有效儲水深度為50 mm。

(3) 透水鋪裝。共設計透水磚鋪裝面積2.82 hm2，主要布設在道路管線工程區(qū)和內(nèi)部廣場。結(jié)構(gòu)方面自上而下采用20 cm×10 cm×6 cm透水磚鋪裝，100 mm厚無砂混凝土墊層，150 mm厚單級配碎石墊層和地基素土夯實，該設計利于地表雨水下滲。

(4) 雨水調(diào)蓄池。共設置雨水調(diào)蓄池有效容積1 000 m3，主要位于建筑物工程區(qū)，其中A區(qū)共2座，調(diào)蓄總量為100 m3，每座蓄水量為50 m3；B區(qū)共2座雨水調(diào)蓄池，調(diào)蓄總量為220 m3，每座蓄水量110 m3，C區(qū)3座雨水調(diào)蓄池，調(diào)蓄總量為320 m3，其中2座為110 m3，1座為100 m3；D區(qū)共2座雨水調(diào)蓄池，調(diào)蓄總量為200 m3，每座調(diào)蓄池大小為100 m3；E區(qū)共設置2座調(diào)蓄池，每座調(diào)蓄量為80 m3。

調(diào)蓄池末端分別與市政道路雨水管線相連，可以承接道路、屋頂、綠地的匯水。雨水調(diào)蓄池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用水泵提升雨水。以上工程的設計雨水重現(xiàn)期均為3 a一遇。

1.2.2 雨水調(diào)蓄設施達標情況 按照《北京市房地產(chǎn)建設項目水土保持方案技術(shù)導則》(2009.7)和《雨水控制與利用工程設計規(guī)范》(DB11/685-2013)，新建小區(qū)年徑流總量控制率不低于90%；新建工程硬化面積達2 000 m2以上的項目，應配建雨水調(diào)蓄設施，具體配建標準為：每1 000 m2硬化面積配建容積不小于30 m3的雨水調(diào)蓄池。對于居住類項目，硬化面積指屋頂硬化面積，按屋頂(不包括實現(xiàn)綠化的屋頂)的投影面積計；凡涉及綠地指標要求的建設項目，綠地中至少應有50%為下凹式綠地；人行道、自行車道和廣場的透水鋪裝率不小于70%。

(1) 年徑流控制率。設計降雨量為40.8 mm/場(對應的年徑流總量控制率為90%)，建成后年徑流總量為3 789 m3，因此研究區(qū)雨水調(diào)蓄量應不小于3 789 m3。下凹式綠地共設置5.59 hm2，下凹深度為10 cm，有效蓄水深度為5 cm，可儲水2 796 m2；設置雨水調(diào)蓄池1 000 m3，共可調(diào)蓄雨水量為3 796 m3，滿足新建小區(qū)年徑流總量控制率不低于90%的要求。

(2) 配建雨水調(diào)蓄池達標情況。建設類型為居住類建設項目，硬化面積為屋頂硬化投影面積2.24 hm2。根據(jù)每1 000 m2硬化面積配建調(diào)蓄容積不小于30 m3的雨水調(diào)蓄池，研究區(qū)需配建不小于972 m3的雨水調(diào)蓄池。雨水調(diào)蓄池為1 000 m3，滿足相關(guān)標準。

(3) 透水鋪裝率達標情況。人行道、自行車停車場和廣場共占地面積2.82 hm2，全部采用透水鋪裝，透水鋪裝率為100%，滿足北京市規(guī)定的透水鋪裝率不小于70%的要求。

(4) 下凹式綠地率達標情況。研究區(qū)對集中綠地均采用下凹式綠地，下凹式綠地面積為5.59 hm2，綠地總面積為7.99 hm2，下凹式綠地率為70%，滿足北京市規(guī)定的綠地中至少應有50%為下凹式綠地的要求。

(5) 屋頂綠化達標情況。北京市目前沒有對屋頂綠化進行強制要求，本研究區(qū)屋頂共設置0.08 hm2屋頂綠化。

從以上分析可知，研究區(qū)設置的雨水調(diào)蓄設施均滿足北京市相關(guān)標準的要求。

1.3 效益計算方法

通過對比研究區(qū)有無雨水調(diào)蓄設施對研究區(qū)減少雨水外排量、節(jié)約中水量、回補地下水量、消除污染物量、節(jié)電量、固碳釋氧量的影響，并對其所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益進行計算與分析。其中，經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在節(jié)約城市排水設施運行費用、節(jié)約中水費用、節(jié)水效益、節(jié)電效益、回補地下水收益、消除污染而減少的社會損失、固碳釋氧效益。生態(tài)效益主要體現(xiàn)在節(jié)水量、節(jié)電量、回補地下水量、固碳釋氧量。

1.3.1 徑流量計算 根據(jù)《雨水控制與利用工程設計規(guī)范》(DB11/685-2013)，本研究的建筑小區(qū)的徑流量計算參照公式(1)進行計算：

W=10×φZC·hy·F

(1)

式中：W——徑流總量(m3)；φZC——雨量綜合徑流系數(shù)；hy——設計雨量(mm)；F——匯水面積(hm2)。

研究區(qū)內(nèi)建筑物硬化屋頂面積為3.24 hm2，屋頂綠化面積為0.08 hm2，綠地面積為7.99 hm2，硬化道路面積為4.48 hm2，透水鋪裝面積為2.82 hm2。根據(jù)《雨水控制與利用工程設計規(guī)范》(DB11/685-2013)，本研究建筑物硬化屋頂徑流系數(shù)取0.9；屋頂綠化徑流系數(shù)取0.15；綠地徑流系數(shù)取0.15；硬化道路徑流系數(shù)取0.9；透水鋪裝徑流系數(shù)取0.4。下凹式綠地共設置5.59 hm2，下凹深度為10 cm，有效蓄水深度為5 cm，可儲水2 796 m2；設置雨水調(diào)蓄池1 000 m3。

1.3.2 效益計算公式 本研究經(jīng)濟效益主要包括在節(jié)約城市排水設施運行費用、節(jié)約中水費用、節(jié)水效益、消除污染而減少的社會損失。具體計算方法如下，見公式(2)—(10)。

A1=M1·V1

(2)

式中：A1——節(jié)約城市排水設施的費用(元)；M1——1 m2水的管網(wǎng)運行費用(元/m3)。通過各種雨水調(diào)蓄設施，入滲或蓄滯利用后，等量減少這些雨水通過向市政排水設施排放，減少了管網(wǎng)的運行費用，根據(jù)鄔揚善等人的研究[7]，每方水排入雨水管網(wǎng)運行費用為0.08元。本研究M1取0.08元/m3。V1——減少外排量(m3)。本研究減少的外排量為采用屋頂綠化后相對于硬質(zhì)屋面減少的徑流量、透水鋪裝相對于硬質(zhì)鋪裝減少的徑流量、下凹式綠地相比非下凹綠地增加的蓄滲量及雨水調(diào)蓄池的調(diào)蓄量之和。

A2=M2·V2

(3)

式中：A2——節(jié)約中水的費用(元)；M2——雨水的回用量(m3)。雨水的回用量為雨水調(diào)蓄池調(diào)蓄水量。V2——中水價格(元/m3)。中水的水價采用2014年調(diào)整后的水價，根據(jù)《關(guān)于調(diào)整北京市再生水價格的通知》京發(fā)改[2014]885號，每1 m3中水價格不超過3.5元。本研究中水價格取3.5元/m3。

A3=M3·V3

(4)

式中：A3——節(jié)約用水產(chǎn)生的效益(元)；M3——每缺1 m3水造成的經(jīng)濟損失(元/m3)。由于經(jīng)濟系統(tǒng)各部門之間的復雜聯(lián)系，精確統(tǒng)計出經(jīng)濟損失比較困難，韓宇平等研究[8]，利用水資源投入產(chǎn)出宏觀經(jīng)濟模型，對水資源的影子價格進行分析計算，可得到水資源短缺的經(jīng)濟損失，北京市每缺水1 m3造成的經(jīng)濟損失為14.70元。本研究M3取14.8元/m3。V3——節(jié)水量(m3)。本研究V3取值與減少雨水外排量V1相等。

(5)

式中：E——年節(jié)電效益(元)； C——水的比熱容，本次取4.2kJ/(kg·℃)； F——屋頂綠化面積(hm2)； H——草坪年耗水量(mm)。根據(jù)程維新等[9]的研究，北京地區(qū)草坪全年的耗水量772mm。ΔT——降低室內(nèi)溫度的幅度(℃)。根據(jù)梁偉杰等[10]的研究，夏季屋頂綠化可最大降低屋頂表面溫度18～20 ℃，最大可降低室內(nèi)溫度5 ℃左右。本研究ΔT取5 ℃。e——電價〔元/(kW·h)〕。根據(jù)《關(guān)于降低本市燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價等有關(guān)問題的通知》京發(fā)改[2016]6號，按照0.49元/(kW·h)計算。T1——綠地進行光合作用的有效日數(shù)(d)；本研究T1取130d。T2——夏季需開空調(diào)天數(shù)(d)。北京地區(qū)夏季長達105d，本研究T2取100d。n——空調(diào)個數(shù)(個)； K——每個空調(diào)成本(元/個)。本研究K取3 000元/個。T3——空調(diào)可使用年限(a)。每臺空調(diào)使用期10a，本研究T3取10a。

A4=βM4·V4

(6)

式中：A4——回補地下水的收益(元)；β——降雨入滲回補地下水系數(shù)，根據(jù)有關(guān)研究[11]，北京市降雨地下水回補系數(shù)為0.1～0.3，本研究取0.2；M4——雨水下滲量(m3)。本研究雨水下滲量為下凹式綠地蓄水量減去蒸發(fā)量的差值、透水鋪裝的下滲量之和。北京市汛期為6—9月，汛期雨水占到全年總降雨量的80%左右，因此根據(jù)劉熙明等[12]的研究，北京市7月，8月份日平均蒸發(fā)量為6 mm/d。本次蒸發(fā)量取6 mm/d。V4——地下水水資源費(元/m3)。按照《關(guān)于北京市居民用水實行階梯水價的通知》京發(fā)改[2014]865號，地下水資源費為1.57元/m3。本研究V3取1.57元/m3。

A5=αM5·V5

(7)

式中：A5——消除污染而減少的社會損失(元)；α——投入產(chǎn)出系數(shù)。據(jù)分析[7-8]，消除污染每投入1元可減少環(huán)境資源損失是3元，因此投入產(chǎn)出比為1∶3。本研究 取3。M5——排污費(元/m3)。按照《關(guān)于北京市居民用水實行階梯水價的通知》京發(fā)改[2014]865號，居民污水處理費1.36元/m3。V5——排污量(m3)。城市小區(qū)的雨水匯流介質(zhì)主要有屋面、綠地、道路。據(jù)孟立剛等[13-14]研究，降雨初期10 min內(nèi)屋面雨水的COD，SS，TN，TP均超標，未達到地表水Ⅳ類標準，因此屋面雨水利用時應棄流2 mm左右；降雨10～20 min的屋面雨水水質(zhì)好轉(zhuǎn)，經(jīng)簡單處理后可直接利用；降雨20 min以后的降雨可直接回收利用。根據(jù)HILLIGES等[15-17]的研究，城市道路主要污染物為TSS和COD，其次為TN，TP、重金屬等，初期30 min或3～5 mm徑流為初期徑流，初期徑流為道路雨水污染最嚴重的部分，后期雨水逐漸好轉(zhuǎn)。本研究通過屋頂綠化、透水鋪裝、下凹式綠地將雨水蓄滯，減少污染物的排放。因此根據(jù)屋頂綠化、透水鋪裝、下凹式綠地的蓄滯量計算排污量。

C碳=Q碳·T·A

(8)

式中：C碳——年吸碳量經(jīng)濟效益(元)；Q碳——年吸碳量(t/hm2)；T——碳稅率，采用瑞典碳稅0.15美元/kg，按照當前人民幣匯率——6.90元，則碳稅率為1.04元/kg；A——屋頂綠化面積(hm2)。

C氧=Q氧·I·A

(9)

式中：C氧——年釋氧量經(jīng)濟效益(元)；Q氧——年釋放氧氣量(t/hm2)；I——工業(yè)制氧的價格(700元/t)；A——屋頂綠化面積(hm2)。據(jù)喻陽華等[18]，熊向艷等[19]研究，1 hm2綠地每年可吸收二氧化碳2.9～4.1 t，釋放氧氣2.2～3.2 t。本研究取綠地吸收二氧化碳量和釋氧量范圍的中值作為計算定額，即1 hm2綠地每年的二氧化碳吸收量取3.5 t，釋氧量取2.7 t。

1 kJ=2.778×10-4kW·h

(10)

1.3.3 北京市年平均降雨情況 根據(jù)《北京市水務統(tǒng)計年鑒》，北京市年平均降雨量為585 mm，年平均降雨場數(shù)為41場，大于10 mm以上的降雨為16場。

2 效益分析

2.1 效益計算結(jié)果

(1) 節(jié)約城市排水設施運行費用計算。根據(jù)公式(1)可得，下凹式綠地年調(diào)蓄量為26 768 m3，集雨池年調(diào)蓄量為4 569 m3；屋頂綠化面積為0.08 hm2，相比硬化屋頂，年截留量為258 m3；采用透水鋪裝2.82 hm2，相比不透水鋪裝，年增滲量為6 057 m3。因此采用屋頂綠化、透水鋪裝、下凹式綠地、調(diào)蓄池后，雨水總調(diào)蓄量為37 651 m3，減少外排量37 651 m3。按照公式(2)可得，年節(jié)約城市排水設施運行費用A1為3 012元。

(2) 節(jié)約中水的費用。由于在綠地澆灌、車庫沖洗、沖廁等用水中，可用雨水沉淀后直接使用，雨水設施的利用可減少中水的用量，減少量為集雨池年調(diào)蓄量，共減少中水水用量3 872 m3。因此根據(jù)公式(3)可得，年節(jié)約中水的費用A2為15 990元。

(3) 節(jié)水效益。研究區(qū)減少雨水資源浪費為采用屋頂綠化、透水鋪裝、下凹式綠地、調(diào)蓄池后，根據(jù)前文計算，減少的外排量為37 651 m3，根據(jù)研究，北京市每缺水1 m3造成的經(jīng)濟損失為14.70元，根據(jù)公式(4)，節(jié)約用水產(chǎn)生的效益為553 476元。

(4) 節(jié)電效益。研究區(qū)綠地包括屋頂綠化0.08 hm2，年蒸騰耗水量600 m3。則年蒸騰吸熱量為1.30×107kJ，綠地進行光合作用的有效日數(shù)為130 d，則日蒸騰吸熱量為9.98×104kJ，日蒸騰吸熱9.98×104kJ，用空調(diào)降溫來換算社區(qū)綠地的吸熱降溫效益，根據(jù)熱當量換算公式(10)，則日蒸騰吸熱為27 kW·h，按每天空調(diào)連續(xù)工作8 h計算，則為3.3 kW，若每臺空調(diào)的功率為3.3 kW，則相當于1臺空調(diào)，也就是說建成區(qū)綠地日平均蒸騰吸熱9.98×104kJ相當于1臺功率為3.3 kW的空調(diào)連續(xù)工作8 h降溫所作的功。根據(jù)《關(guān)于降低本市燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價等有關(guān)問題的通知》京發(fā)改[2016]6號，按照0.49元/(kW·h)計算，則研究社區(qū)綠地降溫增濕的日經(jīng)濟效益為13.23元；北京地區(qū)夏季長達105 d，如果按100 d計算，即空調(diào)工作100 d，那么城市園林綠地降溫的年效益為1 323元。若加上空調(diào)的成本，按每臺空調(diào)使用期10 a，每臺3 000元計算，均攤到年空調(diào)成本為300元。根據(jù)公式(5)，則研究社區(qū)綠地降溫的年經(jīng)濟價值為1 623元。

(5) 回補地下水的收益。本研究雨水下滲水量為下凹式綠地蓄水量減去蒸發(fā)量的差值與透水鋪裝的下滲量之和。下凹式綠地年調(diào)蓄量為26 728 m3，下凹式綠地儲水過程中的蒸發(fā)量為6 712 m3，因此其差值為20 056 m3。透水鋪裝的下滲量為6 057 m3。地下水的回補系數(shù)為0.2，因此回補地下水的量為5 223 m3。根據(jù)公式(6)，地下水的回補收益為8 190元。

(6) 消除污染而減少的社會損失。本研究通過屋頂綠化、透水鋪裝、下凹式綠地將雨水蓄滯，減少污染物的排放，屋頂綠化、透水鋪裝、下凹式綠地的蓄滯量總和為33 083 m3，根據(jù)公式(7)，則消除污染而減少的社會損失A5為134 978元。

(7) 固碳釋氧。本研究區(qū)屋頂綠化面積0.08 hm2，根據(jù)公式(8)可得，年吸收碳的生態(tài)效益為290元。

根據(jù)公式(9)可得，綠地年釋放氧氣的生態(tài)效益為151元。

2.2 效益綜合評價

從以上分析可知，雨水利用措施具有明顯的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，按照面積均攤的計量，研究區(qū)總占地面積18.61 hm2，該方案雨水利用措施每年產(chǎn)生的經(jīng)濟生態(tài)效益為717 719元，年節(jié)約中水量為3 872 m3，年節(jié)電量為2 700 kW·h，年回補地下水量為5 223 m3，年固碳量為0.28 t，年固氧量為0.22 t。則每年單位面積產(chǎn)生的經(jīng)濟生態(tài)效益為38 566元/(hm2·a)，年單位面積節(jié)約中水量為208 m3/(hm2·a)，年單位面積節(jié)電量為145 (kW·h)/(hm2·a)，年單位面積回補地下水量為281 m3/(hm2·a)，年固碳增加量為0.02 t/(hm2·a)，年釋氧增加量為0.01 t/(hm2·a)。具體效益量如表1所示。

表1 研究區(qū)雨水利用措施的效益定量計算

注：年單位面積的效益是指采用雨水利用設施后，1 hm2的面積上每年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

3 討論與結(jié)論

本文從一個建設小區(qū)案例分析入手，分析了本研究區(qū)采用雨水調(diào)蓄設施后的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，從上述分析可知，每年單位面積產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為38 566元/(hm2·a)。采用雨水調(diào)蓄設施后，節(jié)水、節(jié)能等都具有明顯的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。根據(jù)北京市國土資源局發(fā)布的《關(guān)于2016年度國有建設用地供應計劃的通知》，2016年全市國有建設用地計劃供應總量4 100 hm2，其中住宅用地1 200 hm2，占總供應土地的1/3，如上述住宅建設區(qū)均將海綿城市技術(shù)引入建設過程，每年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益可達4 628萬元。該效益不僅巨大，而且是可持續(xù)的，這對中國城市化進程推進具有重要的意義。

此外，研究發(fā)現(xiàn)屋頂綠化對城市的節(jié)能減排，固碳釋氧都具有一定影響，但是由于中國多數(shù)城市對屋頂綠化沒有強制性的規(guī)定，本文選取的研究案例屋頂綠化的面積較小(0.08 hm2)，其有關(guān)生態(tài)及經(jīng)濟效益未充分發(fā)揮。

在海綿城市技術(shù)體系完善方面，雖然目前關(guān)于雨水調(diào)蓄利用技術(shù)研發(fā)與應用已愈發(fā)深入和普及，但仍未系統(tǒng)的建立公認的雨水調(diào)蓄利用的評價方法與指標體系，本文以透水鋪裝率、下凹式綠地率、雨水容積、屋頂綠化等幾個重要指標入手，對其經(jīng)濟、社會效益進行探討，在效益計算方法、關(guān)鍵參數(shù)區(qū)域異質(zhì)性等方面未作深入研究，有待在今后工作中予以加強，進一步完善海綿社區(qū)，乃至海綿城市技術(shù)體系。

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Analysis on Ecological Benefits of Sponge Community in Northern Cities

LI Chen1,2, WANG Guifeng3, ZHANG Chuanjie1, ZHAO Bingqing1,2, NIU Yong1

(1.CollegeofForestry,ShandongAgriculturalUniversity,Taian,Shandong271001,China; 2.BeijingAutomaticScience&TechnologyCo.,Ltd,Beijing, 100085,China; 3.HuairouDistrictofBeijingWaterAuthority,Beijing101400,China)

[Objective] To provide technical reference for the construction of sponge community in northern city, the paper analyzed the effects of economic and ecological benefits from sponge community construction. [Methods] A residential district was studied to support the sponge community construction in Tongzhou District of Beijing. To examine the benefits of rainwater storage facilities, the paper analyzed the consequent effects of several measures in the case of sponge community construction, e.g., increasing green roof, concaving green land and constructing rainwater storage tank. The effects, mainly referring to the amounts of excluding rainwater, saving water, groundwater recharge, reducing social loss for eliminating pollution, saving electricity, and the amounts of carbon fixation and oxygen release were compared to the ones of no measures taken. [Results] The total benefit of the increasing amount of per unit area was 38 566 yuan/(hm2·a) after adding rainwater storage facilities. The amount of saving water was 208 m3/(hm2·a). The amount of saving electricity was 145 (kW·h)/(hm2·a). The increasing amount of groundwater recharge was 281 m3/(hm2·a). The increasing amount of carbon fixation was 0.02 t/(hm2·a). The increasing amount of oxygen release was 0.01 m3/(hm2·a). [Conclusion] It is worth promoting and advocating to add the rainwater storage facilities for its obvious economic and ecological benefits in terms of water saving, electricity saving and sewage interception.

sponge community; rainwater utilization; benefit analysis; regulation and storage

2017-03-16

2017-03-23

山東省自然科學基金項目“半干旱半濕潤地區(qū)城市綠地節(jié)水與降溫效應機制研究”(ZR2016DB12)

李晨(1989—),男(漢族),山西省臨汾市人,碩士,主要從事水土保持規(guī)劃、監(jiān)測工作。E-mail:lichenjisuanji@126.com。

牛勇(1984—),男(漢族),山東省菏澤市人,博士,講師,從事生態(tài)水文,水土流失防治等方面的研究。E-mail:150401973@qq.com。

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1000-288X(2017)03-0119-06

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