SUSTAIN支持下的LID建設成本效益研究——以南京市鼓樓區為例

李沐寒 尹海偉 唐爽

當前，為應對城市發展帶來的一系列生態環境問題，反思基于灰色基礎設施的傳統雨洪管理理念，許多國家提出了“將雨水轉化為資源”的新型城市雨洪管理方法。其中低影響開發（Low Impact Development, LID）因能夠模仿地表自然狀態下的水文機制，實現源頭徑流控制，改善城市水生態環境并增加水系統的彈性[1]，已成為有效緩解城市雨洪問題的重要策略。

然而LID建設涉及工程、技術、預算、材料等諸多方面，不僅需要評估單個設施的水文和水質調控效果，更重要的是對區域雨洪管理措施建設的投入和產出進行評估[2-3]。近年來，隨著計算機技術的快速發展，一系列關于雨洪管理措施建設成本與效益的討論開始出現，試圖探尋環境效益和成本投入的平衡，并針對其優化配置形成了一套較為成熟的分析流程[4]。尤其水文模型與算法結合的方法促進了LID優化分析的系統性和目標方案的適用性，在實踐中逐漸得到廣泛應用。其中城市降雨徑流控制的模擬與分析集成系統（System for Urban Stormwater Treatment and Analysis Integration, SUSTAIN）是美國環境保護署于2009年通過整合暴雨洪水管理模型（Storm Water Management Model, SWMM）和最佳管理措施決策支持系統（Best Management Practice Decision Support System, BMPDSS）研發的一款小型優化集成軟件。與其他雨洪模型相比，SUSTAIN中的LID類型更加豐富，土地模擬更加完善，且內置的選址工具能夠根據LID適用特征將其精準布局到空間上，強化了可視化功能和對規劃設計的指導。此外，SUSTAIN的優化模塊中內置分散搜索算法（Scatter Search, SS）和非支配排序遺傳算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II, NSGA-II），能夠在給定的優化目標下搜索所有可能方案，并在后處理模塊中生成成本效益曲線，更好地幫助決策者執行雨水管理目標并節約投資費用[5]。……