CN112884271A - 一种海绵城市植物技术设施评价的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海绵城市植物技术设施的评价方法，包括以下步骤：根据植物对雨水的滞留、过滤、渗透及对污染物的沉淀、吸附、微生物降解等过程实现，分为过滤设施、渗透设施、传输设施以及滞留设施4大类，进行海绵城市植物技术设施体系构建；针对生态习性指标、形态特征指标、物理特性指标和经济性指标，进行不同海绵设施中植物筛选；从径流深、滞留率、峰值延时量3个方面，展开海绵植物技术设施雨水滞留能力评价；采取进出水样对比法，进行海绵植物技术设施雨水净化能力评价；采用群落结构特征分析结合层次分析法(AHP)，进行海绵植物技术设施生态景观适宜性评价。本发明构建一套涵盖植物筛选、雨水滞留和净化能力、生态景观适宜性的评价方法。
Description
技术领域
本发明属于海绵城市建设成效评价技术领域，具体涉及一种海绵城市植物技术设施评价的方法。
背景技术
当前城市化过程中内涝频发、径流污染加剧，海绵城市建设刻不容缓。海绵城市是城市水环境系统解决方案的国际先进经验，是美国的绿色基础设施（GI）、低影响开发技术（LID）、英国的可持续排水系统（SUDS）、澳大利亚的水敏感性城市设计（WUSD）等先进理念的中国化表达。目前海绵城市评价研究主要集中在海绵城市建设总体规划、建设技术规范、径流控制、排蓄水工程设计、透水材料运用、过滤净化材料运用等领域，没有关于海绵城市建设植物途径系统构建及成效评价体系的构建。
发明内容
本发明提供一种海绵城市植物技术设施评价的方法，构建了一套涵盖植物筛选、雨水滞留和净化能力、生态景观适宜性的评价方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海绵城市植物技术设施评价的方法，包括以下步骤：
S1. 评价区域海绵城市建设植物途径框架构建：
首先进行评价区域对象分析确定所述评价区域的类型，所述评价区域的类型包括滨江生态修复区、内陆河道网络、公园绿地、道路系统、建筑小区；
根据植物的功能特性将所述评价区域内的植物设施分为过滤设施、渗透设施、传输设施以及滞留设施；
根据所述评价区域的类型和各所述植物设施的功能实现情况对所述评价区域进行海绵城市植物技术设施体系构建；
S2. 评价区域海绵城市建设植物选择指标体系构建：
分别对各所述植物设施的环境特征进行分析，所述环境特征包括温度、光照、水分、空气、土壤的质地和酸碱度、降水过程中水量和水流速度以及污染物含量；
针对经过环境特征分析的各所述植物设施进行生态习性指标、形态特征指标、物理特性指标和经济性指标的分析；
将各所述植物设施的环境特征分析与地带性植被特征结合，提出基于评价区域海绵城市植物的综合比选，从而构建所述评价区域的海绵城市建设植物选择指标体系；
S3. 评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系构建：
从海绵功能适应性评价和生态景观适应性评价两方面进行分析，所述海绵功能适应性评价从雨水滞留能力和雨水净化能力进行分析，所述生态景观适应性评价从群落特征指数、植物多样性指数以及景观层次分析法方面进行分析，从而建立所述评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系；
S4. 根据评价区域海绵城市建设植物途径框架构建、评价区域海绵城市建设植物选择指标体系构建以及评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系构建，最终构建一套针对海绵城市建设植物技术实施的依据和成效评价的完整体系。
作为本发明的进一步优选，步骤S1中，所述过滤设施从绿色屋顶、植被过滤带以及树箱过滤三方面进行分析；所述渗透设施从河岸缓冲带、雨水花园以及下凹式绿地三方面进行分析；所述传输设施从生态草沟进行分析；所述滞留设置从雨水塘和湿塘进行分析。
作为本发明的进一步优选，步骤S2中，所述生态习性指标包括温度因子、水分因子、光照因子、空气因子、土壤因子、生长速度以及乡土性；所述形态特征指标包括体量高度、枝叶形态以及根系特征；所述物理特性指标包括抗风性和抗雨水冲刷能力；所述经济性指标包括苗源采购和苗木成本。
作为本发明的进一步优选，步骤S3中，所述雨水滞留能力主要从径流深、滞留率、峰值延时量三个方面进行分析。
作为本发明的进一步优选，步骤S3中，所述雨水净化能力的评价主要采取进出水样对比法，每类所述植物设施根据植物配置变化确定采样数量，采样时段选取在降雨过程中；所述雨水净化能力的试验检测指标包括总氮、总磷、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、溶解性磷酸盐、叶绿素、高锰酸盐指数、化学需氧量以及五日生化需氧量。
作为本发明的进一步优选，步骤S3中，通过对定性指标的量化，应用密度、郁闭度、综合优势比进行群落数量特征研究，采用多样性指数公式计算生物多样性的定量指标值，应用综合评价层次结构模型对海绵植物途径进行景观评价。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明构建了一套涵盖植物筛选、雨水滞留和净化能力、生态景观适宜性的评价方法，用于评价区域内的植物技术设施是否符合海绵城市构建要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的评价区域海绵城市建设植物途径框架体系图；
图2是本发明的评价区域海绵城市建设植物选择指标体系图；
图3是本发明的评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
本实施例提供一种优选实施方案，一种海绵城市植物技术设施评价的方法，所述植物技术设施是指植物途径在海绵城市建设中的运用形式，包括绿色屋顶、植被过滤带、树箱过滤设施、河岸缓冲带、雨水花园、生态草沟、下凹绿地、雨水塘、湿塘等九大设施类型，具有过滤、渗透、传输、滞留雨水等功能，包括以下步骤：
S1. 评价区域海绵城市建设植物途径框架构建：
首先进行评价区域对象分析确定所述评价区域的类型，所述评价区域的类型包括滨江生态修复区、内陆河道网络、公园绿地、道路系统、建筑小区。
根据植物对雨水的滞留、过滤、渗透及对污染物的沉淀、吸附、微生物降解等过程实现，将所述评价区域内的植物设施分为过滤设施、渗透设施、传输设施以及滞留设施，其中：
通过绿色屋顶、植被过滤带和树箱过滤设施等研究所述过滤设施运用，通过河岸缓冲带、雨水花园、以及下凹式绿地（狭义）研究所述渗透设施运用，所述传输设施主要以生态草沟为研究对象，通过雨水塘和湿塘研究所述滞留设施。
通过分析总结出9种海绵城市植物技术设施，净化功能在以上设施中均有体现，最终通过“区域—对象—功能”搭建出评价区域海绵城市建设植物途径框架。
S2. 评价区域海绵城市建设植物选择指标体系构建：
分别对各所述植物设施的环境特征进行分析，所述环境特征包括温度、光照、水分、空气、土壤的质地和酸碱度、降水过程中水量和水流速度以及污染物含量。
针对经过环境特征分析的各所述植物设施进行生态习性指标、形态特征指标、物理特性指标和经济性指标的分析，其中：
生态习性指标筛选主要从温度因子（耐高温、耐低温、耐温度突变）、水分因子（耐旱能力、耐湿能力、耐水能力）、光照因子（喜阳性、耐阴性）、空气因子（污染物抗性能力、污染物吸收能力）、土壤因子（耐酸性、耐碱性、抗污染、净化能力）、生长速度（速生性、慢生性）、乡土性以及其它因子（植物共生关系、他感作用、有无毒性、动物食源、）等深入展开评价；形态特征指标筛选主要从体量高度（乔木、灌木、草本）、枝叶形态（针叶、阔叶、冠幅、枝叶密度）、根系特征（深根性、浅根性、根系发达程度）；从抗风性和抗雨水冲刷能力两方面来评价物理特性指标；经济性指标从苗源采购难度和苗木成本核算等展开梳理评价。
将各所述植物设施的环境特征分析与地带性植被特征结合，提出基于评价区域海绵城市植物的综合比选，从而构建所述评价区域的海绵城市建设植物选择指标体系；同时根据评价区域对象海绵植物技术设施的环境特征分析，结合区域地带性植被特征，提出基于评价区域海绵城市植物的综合比选，为该区域海绵城市建设植物运用提供素材库。所述地带性植被特征是指能充分反映某地区气候、环境特点（特别是水分和热量）的植被类型，也就是适合某个地带或区域生长的植物类群。
S3. 评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系构建：
从海绵功能适应性评价和生态景观适应性评价两方面进行分析，所述海绵功能适应性评价从雨水滞留能力和雨水净化能力进行分析，所述生态景观适应性评价从群落特征指数、植物多样性指数以及景观层次分析法方面进行分析，从而建立所述评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系，其中：
所述雨水滞留能力主要从径流深、滞留率、峰值延时量3个方面展开研究。利用小型气象站测量降雨量、气温、风速、雨量、太阳辐射等参数，指标测定间隔时间均为10 min。设置雨水收集管线和雨水桶收集降雨时4类植物技术措施的溢出量，用量重计测量水量。将降雨-排放模式分为单峰复峰两种类型，通过降雨量和径流深作图，分析单个降雨事件中植物设施峰值延后和峰值减少的现象。其中，降雨峰值和排放峰值存在的时间差反映峰值延后的现象，峰值减少量反映峰值排放强度相对于峰值降雨强度减少的比重。测量计划时间为丰雨季。评价根据单次降雨事件的累积降雨量划分降雨事件类型，对单次累积降雨量小于0.4 mm的降雨事件不做分析。当前一个降雨事件的排放还没有结束又发生下一个降雨事件（以6 h划分）时，则将2次连续的降雨事件合成一次计算。根据累积降雨量<2 mm、>2 mm且<10 mm、>10 mm，分属小型降雨事件、中型降雨事件和大型降雨事件。降雨特征有效性检测则通过监测的气象数据与历史统计数据进行比较，检视该试验数据的有效性。对比试验样本选取中屋顶花园考虑基质种类厚度、植物种类及排水坡度因素；生态草沟考虑草皮地被种类、坡度及长度因素；江岸植被过滤带分植草砖护坡（乡土原生草本群落、人工草花）和群落护坡（选取不同群落结构组合）2大类开展对比试验；河岸植被过滤带考虑植物群落类型（木本群落、草本群落）。最终筛选若干个典型降雨事件，计算3种降雨类型下各样本的的滞留率和延迟峰值特征。
所述雨水净化能力评价主要采取进出水样对比法，每类设施根据植物配置变化确定采样数量，采样时段选取在降雨过程中。试验检测指标包括总氮（TN）、总磷（TP）、铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3-）、亚硝态氮（NO2-）、溶解性磷酸盐（SRP）、叶绿素（Chla）、高锰酸盐指数（CODMn）、化学需氧量（CODCr）以及五日生化需氧量（BOD5），水样pH的分析在现场使用玻璃电极法完成。水质分析方法和评价标准均采用国家颁布的规范方法进行。雨水花园净化能力评价采取横向对比法，同时段选取雨水花园水样及普通雨水塘进行对比实验，时段分降雨时段和非降雨时段两类，同时雨水花园增设底泥中TN、TP和有机质测定。底泥中污染物分析参照《湖泊富营养化调查规范（第二版）》中的方法，TN、TP采用碱性过硫酸钾氧化法分析，底泥有机质采用烧失量法。
所述采用群落结构特征分析结合层次分析法(AHP)。首先通过对定性指标的量化，应用密度（D）、郁闭度（PC）、综合优势比（SDR2）进行群落数量特征研究，采用多样性指数公式（Simpson指数、Pielou指数）计算生物多样性的定量指标值，应用综合评价层次结构模型对海绵植物途径进行了景观评价。针对评价区域不同类型植物技术设施选取样地。标准样地面积均为100 m2（10 m×10 m），草本样方面积均为1 m2（1 m×1 m）。植物群落调查方法为“每木记账调查方法”，对样地群落内的木本植物进行每木调查，记录每一个体株数高、冠幅、胸径（灌木记录地径）及生长状况，草本的种类和数量进行记录。同时对每样地的海拔、坡向、坡位、坡度、土壤条件和群落类型等因子进行相应记录，利用哈钦松系统对所采集到的植物标本进行科属归纳。在样地数据整理分析后，通过密度（D）、郁闭度（PC）、综合优势比（SDR2）等指标分析群落数量特征，通过Simpson指数和Pielou指数计算生物多样性的定量指标值。
S4. 根据评价区域海绵城市建设植物途径框架构建、评价区域海绵城市建设植物选择指标体系构建以及评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系构建，确立10大评价因子，确定评分标准、构造判断矩阵、层次排序一致性检验，最终构建一套针对海绵城市建设植物技术实施的依据和成效评价的完整体系。
本实施方案通过构建了一套涵盖植物筛选、雨水滞留和净化能力、生态景观适宜性的评价方法，来评价区域内的植物技术设施是否符合海绵城市构建要求。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种海绵城市植物技术设施评价的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 评价区域海绵城市建设植物途径框架构建：
首先进行评价区域对象分析确定所述评价区域的类型，所述评价区域的类型包括滨江生态修复区、内陆河道网络、公园绿地、道路系统、建筑小区；
根据植物的功能特性将所述评价区域内的植物设施分为过滤设施、渗透设施、传输设施以及滞留设施；
根据所述评价区域的类型和各所述植物设施的功能实现情况对所述评价区域进行海绵城市植物技术设施体系构建；
S2. 评价区域海绵城市建设植物选择指标体系构建：
分别对各所述植物设施的环境特征进行分析，所述环境特征包括温度、光照、水分、空气、土壤的质地和酸碱度、降水过程中水量和水流速度以及污染物含量；
针对经过环境特征分析的各所述植物设施进行生态习性指标、形态特征指标、物理特性指标和经济性指标的分析；
将各所述植物设施的环境特征分析与地带性植被特征结合，提出基于评价区域海绵城市植物的综合比选，从而构建所述评价区域的海绵城市建设植物选择指标体系；
S3. 评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系构建：
从海绵功能适应性评价和生态景观适应性评价两方面进行分析，所述海绵功能适应性评价从雨水滞留能力和雨水净化能力进行分析，所述生态景观适应性评价从群落特征指数、植物多样性指数以及景观层次分析法方面进行分析，从而建立所述评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系；
S4. 根据评价区域海绵城市建设植物途径框架构建、评价区域海绵城市建设植物选择指标体系构建以及评价区域海绵城市建设植物途径绩效评价体系构建，最终构建一套针对海绵城市建设植物技术实施的依据和成效评价的完整体系。
2.根据权利要求1所述的一种海绵城市植物技术设施评价的方法，其特征在于：步骤S1中，所述过滤设施从绿色屋顶、植被过滤带以及树箱过滤三方面进行分析；所述渗透设施从河岸缓冲带、雨水花园以及下凹式绿地三方面进行分析；所述传输设施从生态草沟进行分析；所述滞留设置从雨水塘和湿塘进行分析。
3.根据权利要求2所述的一种海绵城市植物技术设施评价的方法，其特征在于：步骤S2中，所述生态习性指标包括温度因子、水分因子、光照因子、空气因子、土壤因子、生长速度以及乡土性；所述形态特征指标包括体量高度、枝叶形态以及根系特征；所述物理特性指标包括抗风性和抗雨水冲刷能力；所述经济性指标包括苗源采购和苗木成本。
4.根据权利要求3所述的一种海绵城市植物技术设施评价的方法，其特征在于：步骤S3中，所述雨水滞留能力主要从径流深、滞留率、峰值延时量三个方面进行分析。
5.根据权利要求4所述的一种海绵城市植物技术设施评价的方法，其特征在于：步骤S3中，所述雨水净化能力的评价主要采取进出水样对比法，每类所述植物设施根据植物配置变化确定采样数量，采样时段选取在降雨过程中；所述雨水净化能力的试验检测指标包括总氮、总磷、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、溶解性磷酸盐、叶绿素、高锰酸盐指数、化学需氧量以及五日生化需氧量。
6.根据权利要求5所述的一种海绵城市植物技术设施评价的方法，其特征在于：步骤S3中，通过对定性指标的量化，应用密度、郁闭度、综合优势比进行群落数量特征研究，采用多样性指数公式计算生物多样性的定量指标值，应用综合评价层次结构模型对海绵植物途径进行景观评价。
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| CN202110002466.5A CN112884271A (zh) | 2021-01-04 | 2021-01-04 | 一种海绵城市植物技术设施评价的方法 |
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| CN109543950A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-03-29 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种基于gis的海绵城市规划区生态适宜性评价分析方法 |
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|---|---|---|---|---|
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|---|
| 叶海跃;江婷;周忠胜;熊星;: "长江南京段海绵城市建设植物途径策略构建", 北方园艺, no. 11, pages 1 - 6 * |
| 龙佳;王思思;冯梦珂;: "北京市低影响开发设施植物应用现状与评价优化", 环境工程, no. 04 * |
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