基于生命周期方法的透水铺装资源环境影响评价

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透水铺装是一种典型的海绵城市设施,可产生城市雨水径流减排、水质净化等多种环境效益。另一方面,在材料制备、施工、维护管理过程中,透水铺装相对于传统铺装资源能源消耗有所增加,需应用生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)这一系统分析方法,开展透水铺装的资源环境效益的综合评估。通过文献述评,本文总结了生命周期评价方法应用于透水铺装评估的现状与面临的挑战,并提出了相应对策,一是需将运行维护阶段纳入评价系统边界,以提升透水铺装资源环境评价的全面性,二是针对透水效应动态变化等生命周期环境影响评价方法问题,建议将水文模型引入整体评估方法。因此,本文基于北京市的降雨特征和路面工程实际,采用生命周期评价方法,结合雨水管理模型(Storm Water Management Model,SWMM)模拟透水铺装在使用阶段的环境效益,综合分析透水铺装路面全生命周期产生的环境影响,并对比了透水铺装与普通铺装生命周期环境影响的差异以及不同维护方式给透水铺装路面环境影响带来的变化。研究结果表明:(1)普通铺装路面与透水铺装路面的生命周期环境影响主要产生于生产阶段,其生产阶段的骨料和水泥的投入,造成资源、能源消耗和环境污染物排放,是其生命周期环境影响的主要因素。(2)由于对透水性能的需求,透水砖路面需要特定的生产工艺和更高的生产要求,因此在生产面积相同的普通砖与透水砖时,后者造成了更大的环境影响。在施工阶段,透水砖路面也会因其透水结构所需的特殊施工工艺产生更多的环境影响。(3)在使用阶段,透水铺装因其透水和净水作用可产生较好的环境效益,环境效益的大小则会受到维护方式的影响,而透水材料类型也会影响其最佳维护方式的差异。通过SWMM模型可以量化透水铺装使用阶段的透水和净水效益,且可以得到不同维护方式下透水铺装透水和净水效益的差异。从环境效益最大化的角度出发,日常清扫+高压冲洗是透水水泥混凝土路面最佳的维护方式,而人工清扫+抽真空是透水砖路面最佳的维护方式。使用年限也是影响透水铺装维护方式的环境表现的重要因素。建议综合考虑使用年限选择适合的维护方式,以降低透水铺装路面的资源环境影响。总之,生命周期评价与雨水管理模型的耦合应用可以更准确的量化透水铺装全生命周期环境效益及其关键影响因素。在海绵城市建设中,不仅要重视透水铺装的径流削减和净化效果,而且要形成规律的、高效的维护方式,使透水铺装在全生命周期过程中产生最小的环境影响,最大程度发挥海绵城市基础建设的效用。该方法还有望应用于其他低影响开发(Low Impact Development,LID)设施甚至整个海绵城市的资源环境影响的系统评价,为海绵城市建设工程的环境影响控制提供有价值的参考。
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