海綿城市建設(shè)LID技術(shù)方案優(yōu)選研究
——以徐州某高校區(qū)域?yàn)槔?/h1>
2018-03-07 05:31張廣偉杜紅磊
江蘇水利 2018年2期
陳 建，張廣偉 ，杜紅磊，
（1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑設(shè)備與市政工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.江蘇建筑節(jié)能與建造技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 徐州 221116；3.沂沭泗局駱馬湖水利管理局，江蘇 宿遷 223800）
在發(fā)達(dá)國家 LID技術(shù)已形成工程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，目前他們的主要研究方向?yàn)楣こ坦芾砑熬C合應(yīng)用措施開發(fā)等。如Ferman 等在2013年評(píng)估了建設(shè)在校園內(nèi)的透水鋪裝運(yùn)行狀況；Peter等在 2014 年分析了雨水顆粒物及時(shí)間對(duì)于透水鋪裝空隙堵塞的影響；此外，2000年美國科技人員提出了“雨水花園”，一種綜合性較強(qiáng)的LID技術(shù)，最大限度將雨水自然循環(huán)，回用及補(bǔ)充地下水[1]。國內(nèi)科技工作者也進(jìn)行了許多有關(guān)LID 的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究，如王雯雯等評(píng)估了低影響建筑對(duì)城市水文循環(huán)的影響[2]；王峰等分類制定了中山市建筑物的LID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[3]；王水源等提出 LID 技術(shù)與景觀設(shè)計(jì)、生態(tài)相結(jié)合理念，用以維持水生態(tài)循環(huán)的方法[4]；等等。這些研究成果主要集中在規(guī)劃、設(shè)計(jì)方面，缺少對(duì)具體技術(shù)措施比優(yōu)選擇研究。本文作者嘗試使用Topsis法，建立一種用于海綿城市建設(shè)的LID技術(shù)方案優(yōu)選方法，以期為水利工程建設(shè)者提供決策依據(jù)。
1 海綿城市建設(shè)LID技術(shù)方案優(yōu)選方法
1.1 選擇LID可能方案
根據(jù)建設(shè)部 2014 年頒布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》文件要求，“各類用地中低影響開發(fā)設(shè)施的選用應(yīng)根據(jù)不同類型用地的功能、用地構(gòu)成、土地利用布局、水文地質(zhì)等特點(diǎn)進(jìn)行”，在城市區(qū)域選取允許改造成為 LID 設(shè)施的具體情況分類如表 1所示[5]，確定m種可能的海綿城市建設(shè)方案，設(shè)為方案件、方案2、…方案m。
表1 各類用地中低影響開發(fā)設(shè)施選用一覽表
1.2 計(jì)算代表年的水文參數(shù)及預(yù)算單價(jià)
再根據(jù)低影響開發(fā)技術(shù)控制目標(biāo)及相關(guān)設(shè)施在具體工程應(yīng)用中發(fā)揮的主要效能，采用容積法、流量法或水量平衡法等方法計(jì)算徑流總量、 徑流峰值、溢流節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、節(jié)點(diǎn)平均溢流時(shí)間、滿管數(shù)量、平均滿管時(shí)間、道路平均阻斷時(shí)間等數(shù)據(jù)[5]，并分析方案件、方案2、…方案m的工程成本。
1.3 LID可能方案優(yōu)選計(jì)算
（1）收集不同方案的參數(shù)指標(biāo)，確定個(gè)分析變量，構(gòu)造樣本矩陣見式（1）。
式中，aij為第i種LID方案第j個(gè)水文參數(shù)或預(yù)算單價(jià)。
（2）用標(biāo)準(zhǔn)0-1向量規(guī)范化（見式1-2）的方法歸一化樣本矩陣A，得到規(guī)范化決策矩陣A'：
式中，a'ij為第i種LID方案第j個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化決策指標(biāo)。
2 徐州某高校區(qū)域?qū)嵗治?/h2>2.1 數(shù)據(jù)選取
為了方便對(duì)此研究成果進(jìn)行比較和驗(yàn)證，本文選取徐州某高校在2015～2016年所做的LID方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例分析，見表2。
2.2 技術(shù)方案優(yōu)選
（1）計(jì)算代表年的水文參數(shù)及預(yù)算單價(jià)，見表3。
（2）標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，按式2對(duì)表3進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，見表4。
表2 徐州某學(xué)校海綿城市建設(shè)試驗(yàn)研究方案中不同LID技術(shù)設(shè)施面積情況
表3 徐州某學(xué)校海綿城市建設(shè)試驗(yàn)研究方案中LID技術(shù)設(shè)施參數(shù)表
（3）確定最優(yōu)方案，計(jì)算歐式距離，確定最優(yōu)方案，見表5。
表4 徐州某學(xué)校海綿城市建設(shè)試驗(yàn)研究方案中LID技術(shù)設(shè)施指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)表
表5 徐州某學(xué)校海綿城市建設(shè)試驗(yàn)研究方案中LID技術(shù)設(shè)施優(yōu)選計(jì)算表
由表5計(jì)算結(jié)果不難得出，可以得出各LID方案排序情況，即方案 2＞方案1＞方案3＞方案 4，綜合考慮設(shè)施的使用功能與造價(jià)方面的因素后，方案2明顯優(yōu)于其它方案。此結(jié)果與李思的研究結(jié)論一致。在研究區(qū)域 LID 措施方案制定過程中，先選取綠色屋頂或雨水桶設(shè)施來收集落至屋頂面雨水，同時(shí)在建筑物周圍或者道路邊空地、綠化用地設(shè)置生態(tài)溝或透水鋪裝。LID方案優(yōu)選結(jié)果，即滿足徑流控制功能，也達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行目的。
3 結(jié)論
本文提出通過LID技術(shù)方案Topsis優(yōu)選方法，該方案比選方法在一定程度上補(bǔ)充了LID設(shè)計(jì)方法，將具體的徑流指標(biāo)控制分析和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析指標(biāo)綜合用于LID優(yōu)選分析，在應(yīng)用范圍和簡潔性上有了較大提升。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果表明利用此方法得到的最優(yōu)方案實(shí)用可靠，且在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面處于最優(yōu)。另外考慮到模型的復(fù)雜程度，本文作者只對(duì) LID 方案進(jìn)行了徑流控制效能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，未考慮到水質(zhì)控制影響，將在以后的研究中進(jìn)一步完善這方面內(nèi)容。
[1]李思 . 排水模型和 LID 技術(shù)在海綿城市中的應(yīng)用[D] . 北京：清華大學(xué)，2015 .
[2]王雯雯，趙智杰，秦華鵬 . 基于 SWMM的低沖擊開發(fā)模式水文效應(yīng)模擬評(píng)估[J] . 北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，48（2）：303-309 .
[3]王峰，俞紹武，胡愛兵，等 . 《中山市中心城區(qū)低沖擊開發(fā)規(guī)劃》研究與探討 [J] . 給水排水，2014，40（12）：30-34.
[4]王水源，李偉，徐建剛 . 基于低沖擊開發(fā)理念的農(nóng)業(yè)科教園區(qū)水景觀生態(tài)化方法研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（1）：189-194 .
[5]中華人民住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 . 海綿城市建設(shè)技術(shù)指南[S] .北京：中華人民住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2015 .
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1 海綿城市建設(shè)LID技術(shù)方案優(yōu)選方法
1.1 選擇LID可能方案
根據(jù)建設(shè)部 2014 年頒布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》文件要求，“各類用地中低影響開發(fā)設(shè)施的選用應(yīng)根據(jù)不同類型用地的功能、用地構(gòu)成、土地利用布局、水文地質(zhì)等特點(diǎn)進(jìn)行”，在城市區(qū)域選取允許改造成為 LID 設(shè)施的具體情況分類如表 1所示[5]，確定m種可能的海綿城市建設(shè)方案，設(shè)為方案件、方案2、…方案m。
表1 各類用地中低影響開發(fā)設(shè)施選用一覽表
1.2 計(jì)算代表年的水文參數(shù)及預(yù)算單價(jià)
再根據(jù)低影響開發(fā)技術(shù)控制目標(biāo)及相關(guān)設(shè)施在具體工程應(yīng)用中發(fā)揮的主要效能，采用容積法、流量法或水量平衡法等方法計(jì)算徑流總量、 徑流峰值、溢流節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、節(jié)點(diǎn)平均溢流時(shí)間、滿管數(shù)量、平均滿管時(shí)間、道路平均阻斷時(shí)間等數(shù)據(jù)[5]，并分析方案件、方案2、…方案m的工程成本。
1.3 LID可能方案優(yōu)選計(jì)算
（1）收集不同方案的參數(shù)指標(biāo)，確定個(gè)分析變量，構(gòu)造樣本矩陣見式（1）。
式中，aij為第i種LID方案第j個(gè)水文參數(shù)或預(yù)算單價(jià)。
（2）用標(biāo)準(zhǔn)0-1向量規(guī)范化（見式1-2）的方法歸一化樣本矩陣A，得到規(guī)范化決策矩陣A'：
式中，a'ij為第i種LID方案第j個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化決策指標(biāo)。
2 徐州某高校區(qū)域?qū)嵗治?/h2>2.1 數(shù)據(jù)選取
為了方便對(duì)此研究成果進(jìn)行比較和驗(yàn)證，本文選取徐州某高校在2015～2016年所做的LID方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例分析，見表2。
2.2 技術(shù)方案優(yōu)選
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（2）標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，按式2對(duì)表3進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，見表4。
表2 徐州某學(xué)校海綿城市建設(shè)試驗(yàn)研究方案中不同LID技術(shù)設(shè)施面積情況
表3 徐州某學(xué)校海綿城市建設(shè)試驗(yàn)研究方案中LID技術(shù)設(shè)施參數(shù)表
（3）確定最優(yōu)方案，計(jì)算歐式距離，確定最優(yōu)方案，見表5。
表4 徐州某學(xué)校海綿城市建設(shè)試驗(yàn)研究方案中LID技術(shù)設(shè)施指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)表
表5 徐州某學(xué)校海綿城市建設(shè)試驗(yàn)研究方案中LID技術(shù)設(shè)施優(yōu)選計(jì)算表
由表5計(jì)算結(jié)果不難得出，可以得出各LID方案排序情況，即方案 2＞方案1＞方案3＞方案 4，綜合考慮設(shè)施的使用功能與造價(jià)方面的因素后，方案2明顯優(yōu)于其它方案。此結(jié)果與李思的研究結(jié)論一致。在研究區(qū)域 LID 措施方案制定過程中，先選取綠色屋頂或雨水桶設(shè)施來收集落至屋頂面雨水，同時(shí)在建筑物周圍或者道路邊空地、綠化用地設(shè)置生態(tài)溝或透水鋪裝。LID方案優(yōu)選結(jié)果，即滿足徑流控制功能，也達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行目的。
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[2]王雯雯，趙智杰，秦華鵬 . 基于 SWMM的低沖擊開發(fā)模式水文效應(yīng)模擬評(píng)估[J] . 北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，48（2）：303-309 .
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[4]王水源，李偉，徐建剛 . 基于低沖擊開發(fā)理念的農(nóng)業(yè)科教園區(qū)水景觀生態(tài)化方法研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（1）：189-194 .
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