论文部分内容阅读
在城市化和气候变化的背景下，城市排水系统面临内涝防治和削减碳排放等多重任务。低冲击开发(Low Impact Development, LID)是一种新兴的暴雨管理模式，其削减径流和洪峰流量的作用已被大量研究证实;但是其对削减排水管网溢流，进而控制内涝的作用却鲜有研究。另一方面，LID被认为是一种低碳的暴雨管理模式，但是目前还缺乏针对LID在城市暴雨径流控制中碳排放的定量研究。 本研究以深圳光明新区LID示范区为例，一方面建立城市暴雨管理模型(SWMM)，从径流和管道溢流控制角度，模拟和讨论不同降雨条件下，下凹式绿地、绿色屋顶和渗透铺装等LID控制措施暴雨管理的效果;另一方面，针对LID径流控制作用，将城市暴雨管理模型(SWMM)与生命周期评价法(LCA)相结合，构建计算LID控制措施全周期碳排放的方法和框架，计算这三种控制措施全生命周期的碳排放。主要结论如下: (1)以削减径流总量和削减出水口洪峰流量为指标，评估LID控制措施的径流控制效果。三种LID控制措施削减地表径流总量的作用对小雨、长历时的降雨较明显，雨峰位置的变化并不影响其削减地表径流的作用;而削减洪峰流量的作用对小雨、长历时或雨峰位置靠前的降雨较明显。 本研究中，降雨量、降雨历时或雨峰位置的变化对下凹式绿地的地表径流控制作用影响不大，并且对雨峰位置靠前降雨的洪峰流量控制效果较好;渗透铺装对小于100mm、历时长于2小时或雨峰位置居中降雨的洪峰流量控制效果较好;而绿色屋顶削减大雨产生的地表径流量的潜力最大，并且对雨峰位置居中降雨的洪峰流量控制效果较好。 (2)以削减溢流量为指标，评估LID控制措施的溢流控制效果。三种LID控制措施削减管道溢流量的作用都对短历时或强降雨较明显，而雨峰位置变化时，三种LID控制措施削减溢流的变化趋势不同。 本研究中，渗透铺装对大于100mm且小于140mm、降雨历时小于2.5小时或雨峰位置靠中降雨的管道溢流控制效果较好;绿色屋顶对大于140mm或雨峰位置靠后降雨的管道溢流控制效果较好;下凹式绿地对雨峰位置靠前降雨的管道溢流控制效果较好。 (3)在建设阶段，三种LID控制措施会增加建设区域的碳排放，建设单位面积(1m2)下凹式绿地增加0.063 tCO2e的碳排放;单位面积绿色屋顶增加0.025 tCO2e的碳排放;单位面积下渗型渗透铺装增加0.034 tCO2e的碳排放;单位面积防渗型渗透铺装增加0.057 tCO2e的碳排放。 在使用阶段，LID控制措施能有效减少控制雨水产生的碳排放。下凹式绿地削减碳排放的效果最好，单位面积下凹式绿地运行一年削减的碳排放为3.19 kgCO2e;其次是渗透铺装，单位面积渗透铺装运行一年削减的碳排放为0.03 kgCO2e;而绿色屋顶最差。单位面积绿色屋顶运行一年削减的碳排放为0.27 kgCO2e。 因为LID控制措施的天然性，废弃回收阶段几乎不会产生任何温室气体排放，本研究假设废弃阶段产生的碳排放为零。 本文关于降雨条件对LID控制措施径流控制作用的研究，为设计和选取LID控制措施提供了参考，也为制定解决城市内涝问题的策略提供帮助。另一方面，本研究为计算LID控制措施的碳排放提供了科学方法，也为评估LID控制措施的碳排放效益奠定了基础。