海绵城市建设对流域海绵体生态水文过程的改善

快速城市化驱动的不透水面比例增加是引起流域洪峰和径流总量增加的直接原因,海绵城市建设通过生态基础设施网络构建增加流域透水面比例,是重构流域生态水文过程的重要途径。但是海绵城市建设在流域海绵体生态水文过程中发挥的作用尚不清楚。以深圳市布吉河流域洪湖片区为例,通过雨季水文过程要素在线连续监测来确定海绵城市建设是否改善洪湖片区生态水文过程。结果表明,中观尺度上,雨季降雨量对洪湖片区地表径流总量无直接影响,降雨强度显著影响洪湖片区地表径流峰值流量(P<0.05),日降雨量对布吉河水质影响极显著(P<0.01)。洪湖片区通过28.3%(0.85 km^(2))海绵面积建设,透水面比例提升,以生物滞留设施和透水铺装等强化片区蒸散和下渗过程,减少雨季径流97.2%(248.72万m^(3)),削减典型降雨峰值流量98.2%以上,降低易涝点积水水位至7.8 cm以下,2.8%形成河川径流(布吉河),海绵面积(比例)和地表径流量削减无直接量化关系。洪湖片区污染物截留时空随保水能力得到提升,控制排放悬浮物月均浓度均低于15.60 mg/L,污染物通过径流裹挟进入布吉河的总量和速率降低,促使布吉河黑臭消除、水质提升至IV类。海绵城市建设对微观尺度生态水文过程的影响与中观尺度存在差异,降雨量等因素与典型项目生态水文过程量化关系不明显。学校、道路和社区公园利用绿色屋顶、透水铺装等强化下渗、蒸散,可削减雨季径流99.0%以上、削减峰值流量97.0%以上,控制悬浮物月均浓度低于17.10 mg/L。总之,以上研究结果强烈表明海绵城市中微观尺度源头减排设施和调蓄设施的耦合建设模式可以削减洪湖片区径流总量、峰值流量、积水水位和径流污染,是一种改善相似流域生态水文过程的有效途径。

高密度老旧城区源头减排项目监测评价

高密度老旧城区海绵化改造难度大,为定量评价其源头减排项目实施有效性,以深圳市罗湖区建筑小区、口袋公园和道路项目为例,在2020年雨季(6—9月)连续在线监测各项目排泄流量,评价其径流总量控制和径流峰值控制2项生态效益定量指标。结果表明,径流总量控制率和径流峰值控制率大小排序均为道路>口袋公园>建筑小区。其中:雨水回用设施(兼蓄水)在建筑小区径流控制中具有重要作用,建筑小区屋面径流控制不容忽视,“绿色屋顶+雨水回用设施”组合海绵设施可促使建筑小区削减100%径流总量和100%径流峰值;口袋公园可实现95%以上径流总量削减和97%以上径流峰值削减,是高密度老旧城区公园绿地海绵化改造的有效手段;“生物滞留设施+透水铺装+环保型雨水口”组合海绵设施可增加道路径流总量和径流峰值削减的稳定性,保持在99%以上。这些源头减排项目建设方法在高密度老旧城区具有推广使用价值。