李詩雨，柏云聲，龔靜儀，許 可，陳 鈺，楊 青，李 慧，袁秋玲，孟凡鑫，范振林，劉耕源，5

（1. 北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室，北京 100875；2. 中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，北京 100045；3. 廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境生態(tài)工程研究院，大灣區(qū)城市環(huán)境安全與綠色發(fā)展教育部重點實驗室，廣東 廣州 510006；4. 中國自然資源經(jīng)濟研究院，北京 101149；5. 北京市流域環(huán)境生態(tài)修復(fù)與綜合調(diào)控工程技術(shù)研究中心，北京 100875）

面對暴雨內(nèi)澇、生態(tài)破壞、水環(huán)境污染等生態(tài)環(huán)境問題，“海綿城市”已成為近10余年的研究熱點，同時對海綿城市建設(shè)的爭論也從未停止。海綿城市建設(shè)存在兩種分歧：一是具有理論研究和國內(nèi)外建設(shè)經(jīng)驗的研究者認為，海綿城市建設(shè)能夠解決或在很大程度上緩解城市暴雨內(nèi)澇等水問題；二是有研究者擔(dān)心國家投入大量資金建設(shè)海綿城市未達到預(yù)期效果。例如，2016年年底，據(jù)《中國經(jīng)濟周刊》不完全統(tǒng)計，納入海綿城市建設(shè)試點的30個城市中，有19個城市發(fā)生內(nèi)澇，占比63%[1]。所以，建設(shè)很重要，評估建設(shè)效果更為關(guān)鍵。2015年，住建部頒布了《海綿城市建設(shè)績效評價與考核辦法（試行）》，其中規(guī)定了指標可以從水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全、制度建設(shè)及執(zhí)行狀況、顯示度6個方面來衡量，但未明確易于定量的實際考核指標。目前，已有不少學(xué)者對海綿城市建設(shè)效果的評估方法進行了研究。除簡單的通過“徑流總量控制率”“下沉式綠地覆蓋率”等易獲數(shù)據(jù)進行粗略評估的方法外[2]，目前綜合的評估方法主要為指標體系建立法和模型模擬法。指標體系建立法多采用多種指標選擇和基于權(quán)重設(shè)定進行綜合指數(shù)計算的方法。董淑秋等[3]通過“雨水利用強度指標值”，從調(diào)蓄徑流帶來的水資源節(jié)約和凈化設(shè)施帶來的污染物減少的角度，評估了海綿生態(tài)系統(tǒng)的價值。譚術(shù)魁等[4]則進一步納入經(jīng)濟這一維度，用熵權(quán)法建立了“市政-經(jīng)濟”系數(shù)，通過市政實施建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展水平的一致性和量比程度來判斷城市的排澇能力。也有學(xué)者系統(tǒng)考慮了經(jīng)濟、社會、環(huán)境等因素建立的綜合指標體系。例如，方宇婷[5]利用基于信息熵的逼近理想解排序評價法來評價海綿城市不同建設(shè)方案的綜合效益。但上述方法均未進行實例驗證，缺乏對評估效果的討論。高峰等[6]認為上述指標體系建立法均未能從海綿城市的內(nèi)涵出發(fā)，指標間缺乏聯(lián)系，評估止于形式；提出構(gòu)建水文特征定量評估概念模型，從側(cè)面反映經(jīng)濟、技術(shù)、政策的投入與海綿城市建設(shè)的影響。這就延伸到了第二類海綿城市建設(shè)效果的評估方法——模型模擬法。例如，由陽等[7]利用模型進行了參數(shù)的模擬評估以驗證海綿城市的建設(shè)效果。范玉燕等[8]基于一二維水動力模型模擬海綿城市改造前后的效果對比。

藍綠基礎(chǔ)設(shè)施是海綿城市及海綿小區(qū)建設(shè)的重要工程措施，也是評估海綿城市建設(shè)及海綿小區(qū)效果的對象之一。美國佛羅里達州的土地保護報告[9]中提出，綠色基礎(chǔ)設(shè)施是一種水土耦合的系統(tǒng)，具有維持自然界循環(huán)、保護與維持人與自然各類生物和資源的重要作用。藍綠基礎(chǔ)設(shè)施是指與城市雨洪管理有關(guān)的傳統(tǒng)排水管網(wǎng)、蓄滯設(shè)施及污水處理設(shè)施[10]，也提供良好的生態(tài)服務(wù)，可以促進河流湖泊的自我凈化、海綿城市的建設(shè)、氣候變化的應(yīng)對與生物多樣性的保護[11]，提高城市環(huán)境水平，并能夠讓其成為居民宜居性的關(guān)鍵組成部分[12]，對居民的身心健康也有重要影響[11]。國內(nèi)外對于藍綠基礎(chǔ)設(shè)施評估研究日益增多，其評估方法主要為社會調(diào)查法、模型模擬法和生態(tài)方法等。社會調(diào)查法主要是運用調(diào)查問卷、專家訪談等方式獲得感知數(shù)據(jù)進行評價，常常與模型模擬法和生態(tài)方法結(jié)合使用，比如成本-效益貨幣分析[13]。模型模擬法包括運用SWMM模型進行流域尺度的水文模擬來評價雨洪管理效益[14]；MIKE FLOOD模型將一維和二維動態(tài)耦合，反映城市水流運動[15]；InVEST模型通過模擬不同土地覆被情景下，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量和價值量的變化來實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值定量評估的空間化[16]；CITYgreen模型以RS和GIS為技術(shù)基礎(chǔ)，進行綠色空間生態(tài)服務(wù)價值量化計算[17]等。生態(tài)方法主要包括使用EcoMetrix來描述研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和流出[18]；利用GVC（國家綠色值計算器）將BGI（Blue-Green Infrastruc ture，藍綠基礎(chǔ)設(shè)施）的性能、成本、效益和傳統(tǒng)雨水管理效果進行比較[19]；i-Tree也是生態(tài)方法中的重要評估工具，能夠量化城市樹木的生態(tài)效益，進行定量分析與比較[20]；ARIES（Artificial Intelligence for Ecosystem Services）和 NAIS（The Natural Assets Information System） 都是基于GIS開發(fā)的、應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估的生態(tài)方法[18]。上述方法存在數(shù)據(jù)收集難、數(shù)據(jù)要求高、評價的生態(tài)效益不全面、無法多維比較等問題。本文使用能值分析法進行生態(tài)效益評估，將各類生態(tài)服務(wù)功能統(tǒng)一量綱核算并進行衡量比較，更加適用于城市藍綠基礎(chǔ)設(shè)施多類生態(tài)效益的評估。將經(jīng)濟效益和社會效益耦合生態(tài)效益，共同納入藍綠基礎(chǔ)設(shè)施的評估是未來的趨勢之一，有助于社區(qū)尺度藍綠基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)[19]。

綜上所述，海綿小區(qū)建設(shè)具有環(huán)境效益、生態(tài)效益和社會效益，不同的藍綠基礎(chǔ)設(shè)施之間互相關(guān)聯(lián)，目前還尚未出現(xiàn)充分考慮多效益及關(guān)聯(lián)性的藍綠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)效果評估框架?；?018年《海綿城市建設(shè)評價標準》（GB/T 51345-2018）重點考察的水環(huán)境效益，應(yīng)充分考慮藍綠基礎(chǔ)設(shè)施作為微觀生態(tài)系統(tǒng)本身的生態(tài)性，以及這些基礎(chǔ)設(shè)施與人群密集接觸的社會性[21]，形成完整性的評估體系。

1 方法構(gòu)建

1.1 海綿小區(qū)藍綠基礎(chǔ)設(shè)施生態(tài)效益的正負性與環(huán)境效益的關(guān)聯(lián)性

海綿城市的建設(shè)分為宏觀、中觀和微觀（小區(qū)）三個尺度，其中微觀建設(shè)也就是藍綠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中最為基礎(chǔ)的部分。本文對每種藍綠基礎(chǔ)設(shè)施單位面積提供的生態(tài)服務(wù)價值進行核算，其中，海綿小區(qū)藍綠基礎(chǔ)設(shè)施分為4種類型：濕地類（A）,草地類（B），特殊類（C），森林類（D）。對應(yīng)核算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)包括增加生物量、固碳釋氧、補充地下水、調(diào)蓄水量、調(diào)節(jié)溫濕度和凈化大氣，對由于植被自身釋放VOC所帶來的負服務(wù)進行了核算抵消。

本文擬采用能值分析法定量化評估海綿小區(qū)藍綠基礎(chǔ)設(shè)施生態(tài)效益。能值分析法是用于環(huán)境核算的主要方法之一，能值是某種流動或儲存的能量中所包含的另一種能量的數(shù)量，即形成一種產(chǎn)品或服務(wù)的過程中直接或間接消耗的各種太陽等效能量的總和[22]。能值分析法的優(yōu)勢是通過能值轉(zhuǎn)化率將不同等級、不同類別的物質(zhì)或能量轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的衡量單位，從而解決當前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)核算中缺乏共同度量尺度的問題。能值分析法通過對物質(zhì)流動和能量傳遞的細致剖析，能夠重新理解生態(tài)服務(wù)及負服務(wù)的產(chǎn)生，相較于經(jīng)濟學(xué)方法更加適用于核算自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)產(chǎn)品。本文使用的能值核算公式可參考劉耕源等[23]的文章。

1.2 海綿小區(qū)藍綠基礎(chǔ)設(shè)施的社會效益評估方法

本文除考慮通過相關(guān)系數(shù)與數(shù)據(jù)定量計算的生態(tài)服務(wù)外，同時基于人本感受下，前往調(diào)研小區(qū)進行有關(guān)居住感受、海綿建設(shè)情況滿意度等方面的居民問卷調(diào)查，以及小區(qū)進行海綿化改造或建設(shè)所產(chǎn)生的經(jīng)濟費用的調(diào)研。問卷設(shè)計旨在調(diào)查海綿小區(qū)居民的海綿化建設(shè)認知和參與情況，以及海綿化改造后的居住感受，涵蓋公眾參與、海綿城市建設(shè)或改造效果、整體居住情況與感受三方面的相關(guān)問題，對于問卷結(jié)果進行賦值評價而獲得社會效益評估結(jié)果。經(jīng)濟效益評價依據(jù)調(diào)研所得的建設(shè)成本和日常維護成本進行。

1.3 綜合評估指標

將各類設(shè)施和小區(qū)進行比較，先對小區(qū)內(nèi)各類設(shè)施的單位面積生態(tài)服務(wù)能值和單位面積投資額進行加權(quán)平均處理，依據(jù)各類設(shè)施的面積進行權(quán)重分配，公式如下：

針對生態(tài)服務(wù)，xk為某小區(qū)各類設(shè)施生態(tài)服務(wù)的單位面積總能值，fk為對應(yīng)設(shè)施的面積。針對投資額，xk為某小區(qū)各類設(shè)施的單位面積投資額，fk為對應(yīng)設(shè)施的面積。

考慮生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，即一單位投資額所帶來的單位面積生態(tài)服務(wù)能值的多少，定義為生態(tài)-經(jīng)濟效益比，用來衡量各小區(qū)及各類設(shè)施的效益成本。計算公式為：

利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計中的極差變換法，對生態(tài)、經(jīng)濟的單位面積平均值和社會問卷調(diào)查的得分平均值進行數(shù)據(jù)變換，并計算三者的平均分，來進行各小區(qū)的綜合生態(tài)效益評價。

x為各小區(qū)的生態(tài)服務(wù)單位面積平均值/投資額平均值/問卷結(jié)果平均值，x′為進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。其中由于經(jīng)濟效益與投入額為負相關(guān)，故經(jīng)濟效益經(jīng)極差轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果應(yīng)為負數(shù)。

具體評估邏輯如圖1所示。

圖1 小區(qū)海綿化改造綜合評估框架圖

1.4 調(diào)研區(qū)選擇與參數(shù)說明

本研究調(diào)研的20個小區(qū)分布在7個城市，分別是北京、山東青島、廣西南寧、江西萍鄉(xiāng)、福建廈門、湖南常德和湖北武漢，由于分布地區(qū)、城市不同，其自然環(huán)境、經(jīng)濟條件、人文環(huán)境均有所差異。

2 結(jié)果

2.1 單位面積藍綠基礎(chǔ)設(shè)施生態(tài)效益比較

從設(shè)施發(fā)揮的生態(tài)服務(wù)水平分析，濕地類設(shè)施的生態(tài)服務(wù)明顯高于其他類型，主要表現(xiàn)在高的調(diào)蓄水量功能。森林類設(shè)施與草地類設(shè)施的生態(tài)服務(wù)水平相當，其平均值分別是濕地類設(shè)施的39.2%和28.9%，主要為增加生物量。森林類設(shè)施還具有較高的調(diào)節(jié)溫濕度和凈化大氣的作用，相對于草地類，具有更為綜合的生態(tài)效益。特殊類設(shè)施發(fā)揮的生態(tài)服務(wù)較小且單一，僅為濕地類生態(tài)服務(wù)的1.17%，以調(diào)蓄水量和補充地下水為主。

對小區(qū)同類設(shè)施的生態(tài)效益進行比較。濕地類設(shè)施，南方小區(qū)的平均生態(tài)效益為北方小區(qū)的1.64倍，其生態(tài)效益明顯高于北方小區(qū)，主要原因是濕地類設(shè)施在降水量較大的南方能夠發(fā)揮更好的調(diào)蓄水量功能。草地類，各個小區(qū)單位面積能值大致一致，無明顯的南北差異，原因在于草地的主要生態(tài)服務(wù)體現(xiàn)在增加生物量上。特殊類，南方小區(qū)為北方小區(qū)的2.36倍，其生態(tài)效益明顯高于北方小區(qū)。森林類，涉及的生態(tài)服務(wù)類型多，但南北方差異較小。

2.2 海綿小區(qū)藍綠基礎(chǔ)設(shè)施的生態(tài)-經(jīng)濟效益比較

本研究核算了20個小區(qū)進行海綿城市建設(shè)或改造的經(jīng)濟投入?？梢园l(fā)現(xiàn)北京的3號小區(qū)單位面積投資額最高，為1523.7元；位于南寧的12號小區(qū)經(jīng)濟投入最低，為285.4元。20個小區(qū)的平均單位面積投資額為508.56元；常德的9號小區(qū)和武漢的20號小區(qū)均為該城市相對較高檔的小區(qū)，各方面的投入也相對較高。小區(qū)的單位面積投資額還受改造設(shè)施數(shù)量和類型的影響，改造面積較大、改造數(shù)量多的小區(qū)，單位面積投資額相對較低。

對各小區(qū)的生態(tài)-經(jīng)濟效益比并進行比較（表1）。湖南常德的7號小區(qū)比值最高，生態(tài)-經(jīng)濟效益最佳；北京的1號小區(qū)比值最低，生態(tài)-經(jīng)濟效益最差?？傮w來看，南方城市的生態(tài)-經(jīng)濟效益比大于北方城市的生態(tài)-經(jīng)濟效益比，約為北方城市的1.89倍。各小區(qū)濕地類、特殊類和森林類設(shè)施的生態(tài)-經(jīng)濟效益比各有高低，無明顯的南北差別，因各小區(qū)的檔次、改造設(shè)施而異。北方小區(qū)草地類設(shè)施的生態(tài)-經(jīng)濟效益比低于南方小區(qū)。

表1 各小區(qū)單位面積平均生態(tài)效益和平均投資額

對20個小區(qū)的生態(tài)-經(jīng)濟效益比分析發(fā)現(xiàn)，一個城市的海綿化建設(shè)或改造所需要的資金投入與其經(jīng)濟地位、建設(shè)難度、改造范圍等因素相關(guān)，且城市中的小區(qū)除上述因素外，還受小區(qū)的檔次、類型、地段等因素的影響。同一個城市中的藍綠基礎(chǔ)設(shè)施所帶來的生態(tài)效益相差不大，而城市間受自然條件差別的影響，其生態(tài)效益會產(chǎn)生一定的差別。

2.3 海綿小區(qū)的社會影響分析結(jié)果

7個城市共收集了近700份問卷，其中有效問卷為651份。所有問卷中最高分為35分，平均分為20.62分，7個城市調(diào)查的小區(qū)居民對小區(qū)海綿化改造的滿意度并不高。小區(qū)平均分中，常德10號小區(qū)得分最高，為24.81分；廈門16號小區(qū)得分最低，為18.76分。北京、青島、廈門和武漢的小區(qū)平均分在整體平均分之下，得分相對較低。而常德和萍鄉(xiāng)的各小區(qū)問卷平均分在整體平均分之上，滿意度相對較高。

從具體題目得分情況來看，居民的整體居住感受得分情況良好，而對于海綿小區(qū)改造的知情度，雖然所選小區(qū)均為政府公開文件中的海綿化改造小區(qū)，但從問卷調(diào)查結(jié)果看，并未達到100%知情。得分最低的為支付意愿，多數(shù)居民表示不愿意對海綿城市建設(shè)或改造進行支付，少部分選擇愿意支付較低的金額數(shù)，這與小區(qū)的海綿化改造效果、小區(qū)檔次、城市居民收入水平相關(guān)，廈門和武漢的5個小區(qū)支付意愿得分較高。對于海綿化改造后的社會效益來看，得分較高的為路面積水情況和綠化覆蓋情況的改善，雨水收集情況和水體污臭改善得分次之，小區(qū)居民對空氣質(zhì)量和氣溫調(diào)節(jié)的感受較弱，得分也較低。

2.4 綜合效益分析

利用極差變換法，對各小區(qū)生態(tài)服務(wù)的單位面積平均總能值、單位面積投資額、問卷調(diào)查的平均得分進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，計算平均得到各小區(qū)綜合生態(tài)-經(jīng)濟-社會三方效益的評估結(jié)果。根據(jù)得分進行排名，常德的4個小區(qū)排名領(lǐng)先。其次為萍鄉(xiāng)、廈門、青島、南寧、武漢小區(qū)，北京的小區(qū)排名相對靠后。整體趨勢為南方城市領(lǐng)先北方城市，但其中有特例出現(xiàn)，如廈門的16號小區(qū)（倒數(shù)第二位），原因可能與小區(qū)在海綿化改造的實際成效有關(guān)，該小區(qū)的居民問卷調(diào)查結(jié)果最低，居住感受較差。

表2 各小區(qū)生態(tài)-經(jīng)濟-社會得分及排名情況

3 討論

研究結(jié)果表明，藍綠基礎(chǔ)設(shè)施的選擇與區(qū)域的氣候特點關(guān)系較大。南方城市雨水多，雨季長，希望能夠有效緩解路面積水、洪澇災(zāi)害等；而北方城市降雨量少，大部分城市并無常年路面積水，主要目的在于應(yīng)對突發(fā)性暴雨，以及提高整體生態(tài)效益。為此，南方城市首推濕地類基礎(chǔ)設(shè)施，特殊類次之，原因在于能夠發(fā)揮較好的雨水調(diào)蓄功能，且觀賞性高、應(yīng)用性廣；森林類和草地類由于雨洪管理效果較弱，不推薦優(yōu)先應(yīng)用，但可適當用以提升生態(tài)效益。北方城市優(yōu)先推薦草地類，特殊類次之，因為能夠很好地進行雨洪管理，解決暴雨天氣路面積水問題，又能滿足缺水地區(qū)的保水需求；森林類和濕地類不能在北方發(fā)揮出最大效益，故不推薦應(yīng)用。

4 結(jié)論

本文構(gòu)建了海綿小區(qū)生態(tài)-經(jīng)濟-社會綜合效益的綜合評估方法，調(diào)研7大城市20個小區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)：①濕地類設(shè)施單位面積的生態(tài)效益最高（調(diào)蓄水量）；森林類、草地類次之（增加生物量）；特殊類也具有調(diào)蓄水量的功能，但無其他生態(tài)效益。森林類設(shè)施單位面積的生態(tài)效益為濕地類的39.2%；草地類為28.9%；特殊類最小，僅為濕地類的1.17%。②綜合考慮生態(tài)-經(jīng)濟-社會三方效益，藍綠基礎(chǔ)設(shè)施的綜合效益表現(xiàn)出明顯的空間異質(zhì)性，南方城市的小區(qū)綜合效益明顯好于北方城市的小區(qū)，發(fā)揮的生態(tài)效益更大，單位投資下生態(tài)效益更好，居民的反饋更積極，綜合評價也更高。

目前海綿小區(qū)藍綠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的評價指標不全面，缺少對生態(tài)效益和社會效益的評價，難以真正反映海綿城市建設(shè)的效果，也未準確反映居民的生態(tài)需求與居住感受。同時，中國地域遼闊、氣候差距大、空間異質(zhì)性強，若全國實行海綿小區(qū)建設(shè)統(tǒng)一評價標準，難以體現(xiàn)由于自然本底環(huán)境帶來的空間異質(zhì)性，因此，南北方的海綿小區(qū)建設(shè)需要針對降雨量選擇不同類的設(shè)施。在效果評估方面可在現(xiàn)有《海綿城市建設(shè)評價標準》指標的基礎(chǔ)上進一步補充生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類指標和社會類指標，并考慮污染指標與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標的關(guān)聯(lián)性，以及生態(tài)-經(jīng)濟-社會三方效益的平衡性。同時，由于自然情況和地方經(jīng)濟發(fā)展水平的不同，居民的需求也不同，南方居民需求多在于雨洪管理、景觀需求等，北方居民則更多是保持水土等需求。所以，對于各地海綿小區(qū)藍綠基礎(chǔ)的設(shè)施建設(shè)選擇應(yīng)因地制宜，并深入調(diào)研居民需求，可以在提升生態(tài)、環(huán)境效益的同時，獲得更高的滿意度。