城市雨水利用系统的模糊层次综合评价

摘要：为明确城市雨水利用系统的综合效益，以促进其在居住小区的推广应用，采用模糊层次分析法(F—AHP)建立了一种简单的雨水利用系统综合评价模型，分别对雨水收集回用和雨水下渗两种方案进行评价。结果表明．前者经济效益和社会效益均较好，后者环境效益显著。该模型为促进城市雨水利用系统的建设提供了科学依据。

关键词：模糊层次分析法；雨水利用；综合评价

    我国从20世纪8O年代开始重视雨水利用方面的研究．取得了一系列成果．推动了我国雨水利用的发展。雨水作为一种优质的淡水资源．收集和利用方便、污染少、处理简单、不消耗或很少消耗能源，是解决2l世纪水资源短缺的重要途径。城市雨水利用具有生态环境效益和社会效益．发展前景十分广阔。

     我国年平均降雨量650mm，2006年末我国城市面积39．42万km²．可推算出我国城市原生水资源(总降水量)约为0．26万亿m³，扣除蒸发和渗透，城市雨水利用潜力巨大。目前，北京、上海、南京等许多城市已相继建立雨水集流利用工程，呈现出良好的发展势头。合肥市属于水质型缺水城市，有效利用雨水资源可缓解水资源紧缺矛盾。2008年5月，合肥市规划局开展了推广雨水收集利用的课题调研，对合肥市新华学府春天、柏景湾居住小区雨水利用收集系统．进行了经济分析和综合评价，为合肥市小区建设雨水利用系统起到示范作用。本文采用模糊层次分析模型，结合城市雨水利用的特点。提出一种简单适用的城市雨水利用系统综合评价模型。通过模型的建立及计算，得出评价结论，为城市雨水利用提供了科学依据。

1城市雨水利用系统

     城市化使原有植被和土壤为不透水地面替代。造成大量地面硬化，改变了原地面的水文特性，加速了雨水向城市各条河道的汇集，使洪峰流量迅速形成，造成洪涝灾害。有关试验表明，地面硬化之前正常降雨形成的地面径流量与雨水入渗量之比约为2：8，地面硬化后二者比例变为8：2。地面硬化干扰了自然界水文循环，导致大量雨水流失．交通路面频繁积水，影响正常生活，雨洪峰值变大加重排水系统负荷，土壤含水量减少．热岛效应及地

下水位下降现象加剧等。城市雨水利用系统是针对地面硬化而采取的对雨水进行就地收集、人渗、储存、利用等技术措施，通过土壤入渗调控和地表径流调控，削减雨水外排总量，保持建设用地内原有的自然雨水径流特征，避免雨水流失．节约自来水，有利于水资源的涵养与保护。同时还能使整个建设用地向外排放的雨水高峰流量得到削减，减轻城市排洪的压力和受水河道的洪峰负荷。城市雨水利用是水资源综合利用中一种新的系统工程．实现了雨水的资源利用，具有良好的经济效益和环境生态效益。

2城市雨水利用系统模糊层次综合评价模型

2．1模糊层次法分析原理

     模糊层次分析综合评价法以模糊数学为基础。应用模糊关系合成原理，将一些边界不清、不易定量的因素量化，以对实际问题进行综合评价。通过构造等级模糊子集．把反映评价对象的模糊指标进行量化(即确定隶属度)，并用层次分析法确定各因素的权重，再用模糊变换原理对各指标进行综合评价。

2．2城市雨水利用综合评价指标体系

     实施城市雨水利用系统，可减少降雨外排流量，延迟洪峰现时间，避免或减轻居民的水灾损失，拦蓄利用的雨水替代了自来水，减轻城市自来水供水压力，缓解了水资源的紧缺状况．具有可观的经济效益；雨水下渗可补充土壤水供植物生长，缓解地下水水位下降趋势改善城区地下水循环，生态环境效益显著：雨水利用系统为城市绿化、水景提供水源，有较好的社会效益。评价城市雨水利用系统，须着眼于社会、经济、环境3个方面。C为雨水替代自来水的收益；C为消除污染而减少的社会损失；C为节省城市排水设施的运行费用；C为减少降雨外排流量，提高小区乃至城市防洪能力；C为形成产业、带动经济增长；C为增强居民节水意识；C为促进房地产的升值；C为减少地面积水、营造水景观、改善社区及周边环境；G为增加地下水补给量，涵养水源；C。为改善局部热岛效应，调节气候。

3实例分析

    合肥市某办公楼总用地面积6．0hm，建筑密度l8．7％．道路面积8770．73ITI，绿化率40．5％，广场面积37l9．17m，喷泉面积762m，运动场面积5015．9m。雨水利用方案一：将小区雨水收集后集中进行处理回用。将屋顶雨水收集并储存于地下或地面的蓄水池，经简单处理后作为绿化、喷洒道路、冲洗厕所等杂用水的补充水源。雨水利用方案二：采用高位花坛、下凹式绿地、浅沟、渗透渠等渗透设施将雨水回灌至地下水层以补充地下水．屋面雨水先流经高位花坛进行渗透净化，再与道路雨水一起通过下凹式绿地，通过截污装置后流入渗透浅沟：雨量较大时，雨水沿着浅沟进入渗透渠继续下渗：超过渗透能力的雨水再

排入市政管网。现用F—AHP综合评价模型，对该办公楼雨水利用系统进行综合评价。

    (1)根据有芙号家填写的指标权重咨询表，采用AHP分析方法，建立判断矩阵，计算每一专家排序结果，最后综合专家权重值．并冉由这些专家确定各指标权重。

    (2)建立因素集。

    (3)计算上述2个层次的权重集。

    (4)建立专家模糊评语集

     通过专家咨询，对雨水利用系统的评价指标给H{很好、较好、一般、较差的等级评判。然后对等级评判进行统计汇总，得出各个等级评判所占的百分比，从而建立起专家模糊评语集。

    (5)综合评判。综合模糊运算式为，第l级评判的结果一同上述方法，第2级评判的综合模糊运算式为A=b·B。

     (6)评价结果

      设与“很好、较好、一般、较差”相对应的分数集合向量为：F=[95 8O 65 30]^T采用百分制评分法进行评价。由表4可知，方案一将雨水储存与回用后，经济效益和社会效益较好，而采用雨水人渗的方案二环境效益显著。城市雨水利用有多种形式，实际工程中多采用下渗和收集回用这两种方式的结合，以取得更好的综合效益

4结语

     本文运用综合模糊数学理论与层次分析法，将定性分析与定量分析相结合，使主观估计客观化，避免了确定权重时的主观片面性，以求更为客观地反映城市雨水利用的综合效益。建立了城市雨水利用系统综合评价的F—AHP评判模型，并将之应用于合肥市建筑与小区雨水利用综合评价，取得了满意的结果。