致力于寻找最合适的绩效指标,以对低影响开发实践进行经济和水文评估

《Journal of Environmental Management》:Steering towards the most adequate performance indicator for an economic and hydrological evaluation of low-impact development practices

【字体: 时间:2025年11月21日 来源:Journal of Environmental Management 8.4

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  本研究通过魁北克蒙特利尔和拉瓦尔两个案例,采用水文模型与经济分析结合的方法,评估了生物滞留池(BRCs)和雨水花园(RGs)减少合流污水溢流(CSO)的效益及成本效益。结果表明BRCs在CSO频率减少方面更优(拉瓦尔83%-100%,蒙特利尔43%-58%),而RGs在成本效益比(BCR)和净现值(NPV)上表现更好,但需平衡经济与水文效益,单一指标易误导决策。

  本研究探讨了低影响开发(LID)实践在城市排水系统中减少合流制下水道溢流(CSO)的有效性,并通过综合评估不同经济指标,提出了一种指导LID实施的策略。LID实践,包括雨水花园和生物滞留系统,有助于缓解城市化过程中因雨水导致的CSO问题。然而,如何选择合适的经济指标以评估其成本效益,仍然是决策者面临的重要挑战。本文通过建立一套系统的方法论,结合连续降雨数据和水文模型,对两种LID实施场景(雨水花园和生物滞留系统)进行了深入分析,以确定在不同条件下最优的实施方案。

在魁北克省的两个案例研究中,研究发现生物滞留系统在减少CSO频率方面表现尤为突出。在拉瓦尔市,生物滞留系统实现了83%至100%的CSO频率降低,而在蒙特利尔市则达到了43%至58%的降低效果。相比之下,雨水花园在受益成本比(BCR)方面表现更优,最高可达3.43(拉瓦尔市)和1.84(蒙特利尔市)。此外,雨水花园在蒙特利尔市实现了80.1百万加元的净现值(NPV),而拉瓦尔市则达到了4.47百万加元。这些结果表明,LID实践在不同城市环境中的表现存在差异,且实施率对成本效益有显著影响。

然而,研究也指出,仅依赖BCR作为评估指标可能会导致误解,因为它忽略了总投资额的考量。因此,采用多指标综合评估方法是更为合理的,这种方法可以同时考虑水文性能和经济因素,为决策者提供更全面的信息。通过整合LCC分析和成本效益分析(CBA),本文提出了一个适用于城市排水网络优化的框架,确保符合监管要求并最大化长期效益。

在研究方法上,本文构建了三个实施场景:基准场景(非LID)、雨水花园场景和生物滞留单元场景。每个场景都通过PCSWMM模型进行模拟,评估其对CSO体积和径流减少的影响。水文分析基于模拟结果,评估了不同实施率下的CSO事件频率、体积减少量以及对污水处理厂的减负效果。经济评估则包括了建设成本、运营维护成本以及可能的建设节约成本,同时考虑了CSO池的避免成本、污水处理费用的减少、灌溉用水的节约以及空气质量的改善等效益。通过LCC分析,研究还评估了不同实施率下的总成本和总效益,从而计算出净现值和BCR等关键经济指标。

在结果部分,研究发现,随着实施率的增加,不同LID实践的成本效益呈现出不同的趋势。例如,在拉瓦尔市,雨水花园在1%至5%的实施率范围内表现出较高的BCR和NPV,而在蒙特利尔市,生物滞留单元在较低的实施率下(2%至3%)展现出更好的经济表现。此外,研究还发现,随着实施率的增加,某些LID实践的效益可能趋于稳定,这意味着在达到一定覆盖率后,进一步增加实施率可能不会带来显著的效益提升,反而会增加成本。因此,确定最优实施率对于提高LID项目的成本效益至关重要。

研究还探讨了经济指标在评估LID实践中的适用性。例如,BCR用于衡量项目的整体成本效益,而NPV则考虑了项目的规模和时间价值,更适合用于长期投资决策。C/ECSO指标用于衡量单位CSO体积减少的成本效益,而BPRR则用于评估每单位径流减少带来的经济效益。这些指标在不同城市和不同实施率下的表现各异,说明LID实践的选择需要结合具体的城市环境和需求。

研究还指出,LID实践的实施需要考虑多个因素,包括土地利用情况、降雨模式、污水处理厂的容量以及环境和社会效益。例如,在拉瓦尔市,由于其排水网络相对较小且以住宅为主,LID实践的效益更为稳定,而蒙特利尔市由于网络复杂,效益波动较大。此外,LID实践的实施还需要考虑其在不同季节和降雨条件下的表现,以及对城市整体环境的影响。

在讨论部分,研究强调了多指标综合评估方法的重要性。通过结合水文性能和经济指标,可以更全面地评估LID实践的可行性,从而为城市规划者和决策者提供更科学的依据。研究还指出,虽然BCR是一个常用的评估工具,但它无法全面反映项目的成本效益,特别是在项目规模较大的情况下。因此,NPV等指标更适合用于评估长期投资价值。

最后,研究总结了LID实践在减少CSO方面的潜力,并提出了未来研究的方向。未来的研究可以进一步探索多准则决策分析方法,如TOPSIS,以评估和优先选择不同的实施策略。此外,还可以通过更精确地确定每个排水区的可用面积,提高LID实施的可行性。同时,优化实施率以平衡成本效益和性能效率,以及结合不同类型的LID实践,可能带来更大的综合效益。这些研究方向有助于进一步完善LID实践的经济评估框架,为城市管理者提供更全面的决策支持。
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