灰、绿基础设施耦合消纳雨水的绿色基础设施规模确定
发表时间：2019-12-16T13:49:21.277Z 来源：《城镇建设》2019年21期作者：刘毓婷
[导读] 本研究将灰色基础设施与绿色基础设施看作整个收排雨水复合系统的两个子系统，摘要：本研究将灰色基础设施与绿色基础设施看作整个收排雨水复合系统的两个子系统，在调查、分析场地现有雨水管网的布置情况以及场地状况的基础上，计算出场地灰色基础设施的综合评价值。其次，以灰、绿基础设施共同消纳雨水的耦合协调度作为已知标准，以绿色基础设施消减最大雨量和其建设成本最低为优化目标，构建多元优化目标方程组，最后，计算出拟建各类型绿色基础设施的规模。该研
究结果为现有场地合理的绿色化改建提供理论依据。
关键词：绿色基础设施；灰色基础设施；耦合协调度；规模确定
1引言
随着城市化的快速推进，地表不透水面积增多，城市地表综合径流系数日趋变大，致使城市内涝不断发生。目前单纯依靠现有的雨水管道以及雨水篦子、检查井等附属设施构成的雨水收集排除系统（灰色基础设施），已达不到对城市雨水的排除需求。同时，城市也面临水资源短缺的情况[ 1]。为了缓解这个问题，绿色基础设施应运而生。然而单纯依靠绿色基础设施或者单纯依赖灰色基础设施来消纳城市的降雨水，是不现实的举措。只有城市灰、绿基础设施配合，共同完成城市排雨水的任务，才能彻底解决城市水资源匮乏与雨水直接排放造成资源浪费之间的矛盾。
2模型建立
2.1灰——绿基础设施耦合目标
在本研究中，耦合协调度依据下述公式（1）（2）（3）进行计算[2]，耦合度C即为研究区域内灰色基础设施与绿色基础设施的耦合程度，耦合协调度D表示灰色与绿色基础设施的协调程度，T为两个系统之间的综合协调指数，α、β为待定系数，表示两者在整个系统运行中的重要程度且α+β=1。耦合协调度可分为以下九个等级，见表1 [3]：
式中：耦合度C的取值范围为［0，1］；协调度D的取值范围为 (0，1]。
对于灰、绿色基础设施两个系统所构成的复合收排雨水系统，耦合协调度的高低作为直接指标，反映出复合系统的协调发展水平。本研究依据场地和雨水管网具体情况，根据表1中协调度的等级划分，指定出灰、绿色基础设施两个子系统所能达到的最大协调等级，从而确定出最大协调等级下对应的最小耦合协调度，并以此作为灰、绿两个子系统的耦合协调目标。
2.2绿色基础设施优化目标
绿色基础设施作为消纳排除雨水的辅助性设施，就其自身系统而言，在建设过程中还应满足以下相应指标要求：a)绿色基础设施控制指标
查询《海绵城市建设评价标准》可得到对于不同种类绿色基础设施的规划控制率要求如下[4]：下沉式绿地率=（广义的下沉式绿地面积/绿地总面积）≥45%
透水铺装率=（透水铺装面积/硬化地面总面积）≥70%
绿色屋顶率=（绿色屋顶面积/建筑屋顶总面积）≥15%
b)径流消减率
径流削减率反应绿色基础设施对降雨截流效应的关键性指标。依据《指南》可知，不同区域所处位置可确定出其相应径流控制率要求,削减率（R）通过下式进行计算：
（4）式中：为出流量（溢流量），为入流量；
c)绿色基础设施改建成本
根据《指南》中给出的各类绿色基础设施单位面积建设成本，可建立出关于改建成本的计算公式：
（5）
式中：为绿色屋顶的改造成本，取40~50元/㎡；为雨水花园的改造成本，取150~800元/㎡;为下凹式绿地的改造成本，取60~200元/㎡; 为透水铺装的改造成本，取 100~300元/㎡。
2.3绿色基础设施规模的确定
基于拟达到的灰、绿基础设施系统耦合协调度，并以绿色基础设施环境效益、建设成本等相关要求作为给定耦合度下的优化目标，以此为原则构建多元目标方程组，即可求得成本最低情况下满足场地耦合程度的各类型绿色基础设施面积。