基于LCA的北京市透水水泥混凝土路面的环境影响分析

透水铺装因其雨水入渗和净化等功能成为未来城市道路铺装的重点发展方向,其生命周期资源环境影响的影响机制与因素需开展系统全面分析。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(life cycle assessment, LCA)方法,综合分析透水水泥混凝土路面全生命周期产生的环境影响,并结合雨水管理模型(storm water management model, SWMM)模拟透水铺装在使用阶段的环境效益,对比了不同维护方式给透水水泥混凝土路面环境影响带来的变化。结果表明:透水水泥混凝土路面在生产阶段的水泥投入,是造成其生命周期环境影响的主要因素,但其在使用阶段因透水和净水作用产生的环境效益可以抵消部分其他阶段产生的环境影响。从环境角度而言,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。但是由于使用年限可影响不同维护方式的环境表现,建议综合考虑使用年限选择适合的维护方式,以降低透水水泥混凝土路面的资源环境影响。因此,LCA与SWMM的耦合应用可以更准确地量化透水铺装全生命周期环境效益及其关键影响因素。该方法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资源环境影响的系统评价。     

基于“海绵城市”理念的透水铺装系统的研究进展

近年来,城市内涝和非点源污染得到高度关注。透水铺装系统是基于"海绵城市"理念的一种重要的源控制技术,可以有效的减少洪峰流量、防治城市内涝现象、净化雨水径流污染。已被广泛应用于公园、停车场、人行道、广场、轻载道路等。通过总结国内外相关文献资料,重点介绍透水铺装系统在雨水径流水文特性和水质净化方面的研究现状和行业趋势,并对日后研究方向和未来行业领域的发展提出建议,对透水铺装系统的进一步深入研究具有积极意义。     

海绵城市透水砖铺装雨水入渗模型及产流分析

透水砖铺装系统的入渗特征是海绵城市建设中产流控制的重要影响因素。以海绵城市试点庄河市为例,通过渗流试验,构建不同土基土壤土水特征曲线,建立适用于透水砖铺装系统各层的入渗模型,揭示系统雨水入渗规律,阐明结构层厚度和土基土壤特性对产流控制的影响。研究表明:土壤粒径对产流控制影响程度最大;特大暴雨时,粗砂土壤作为土基,相比细砂土壤和粉质黏土作为土基,可以延长产流时间,但随着雨强继续增大,产流时间延长作用逐渐减弱;以粉质黏土作为土基,基层与垫层厚度比约为3∶2,以砂质土壤作为土基时,基层与垫层厚度比约为4∶1时,透水砖铺装系统产流控制效果最好。     

海绵城市源头设施生命周期环境经济集成评价

建设海绵城市是城市面源污染控制和内涝防治的重要手段,在我国已进入全域推广阶段。为量化海绵城市源头设施在施工建设和运行阶段产生的环境和经济影响,针对目前国内外海绵城市源头设施生命周期环境(life cycle assessment, LCA)与生命周期经济(life cycle costing, LCC)集成量化评价研究存在的不足,选取某学校内场地5种典型海绵城市源头设施,采用LCA-LCC集成评价方法,量化分析不同源头设施的环境影响、环境效益、经济影响和经济成本,并识别关键影响因子。结果表明,源头设施施工建设阶段会产生较大环境影响与经济成本,运行阶段会产生较大环境与经济效益。运行阶段对径流水量和水质控制所产生的总环境影响回收期在8年以内,总经济成本回收期在2年以内,总体效益可观。     

光纤传感技术在雨水径流监测中的应用

鉴于海绵城市建设中海绵设施效能监测不足、手段复杂且精度低的问题,将光纤传感技术应用于海绵城市透水铺装中,以光纤光栅温度传感器为监测手段,以外界量改变引发透水面层上下铺设传感器输出波长信号变化为基本原理,得出雨水渗透速率,并以此为核心指标。以湖北省暴雨资料为基础,模拟不同重现期（1,5,10,50,100 a）下不同透水铺装对雨水径流量的削减实验,结合实验数据,建立了雨水渗透速度与透水铺装径流量削减指标的线性拟合关系。结果表明:渗透速度与径流量削减率、产流时刻均有较好相关性（R2>0.93、R2>0.92）。该技术在鄂西地区高铁站成功应用,证明利用渗透速率监测产流时刻与径流量削减率是可行的。     

基于光纤传感技术的天然海绵体监测系统评估

对海绵设施的运行效能进行科学监测,可有效评估海绵城市建设的收益,并为海绵城市的建设提供数据反馈和指导性建议,但目前并无有效方法对天然海绵体运行效能进行监测评估。以湖北西部某大型高铁交通枢纽区海绵试点区为例,将光纤传感系统监测到的透水速率作为基础参数,探究其与含水率之间的函数关系,并建立蓄水量监测模型,完成了整个监测系统的构建。在实际降雨条件下,对该系统在径流监测及蓄水饱和预警方面的性能进行了评估,结果表明:光纤传感监测系统,在径流监测方面具有较高精度,预警产流时刻与实际产流时刻基本吻合。光纤传感监测系统展现出了很强的适应性和优异性能,可为海绵城市设施自动化运行提供技术支持。     

透水砖铺装对雨水径流热污染控制效果实验

随着海绵城市的快速发展,透水砖铺装在实际工程中得到了广泛应用,但其对雨水径流热污染控制效果尚缺乏系统研究。采用人工模拟降雨方法,以不透水沥青路面为参考,研究了透水砖铺装系统对雨水径流温度的削减效果,具体包括透水砖铺装表面外排雨水径流温度、渗透出水温度以及各结构层的温度变化。实验结果表明:当重现期为5年一遇,透水砖铺装面层初始温度为35,42,47℃时,与不透水沥青相比,透水砖铺装面层外排径流温度可削减1. 4～1. 8℃,且面层初始温度越高,外排雨水径流温度越高,渗透出水温度也越高;透水砖铺装各结构层可削减渗透部分雨水径流的温度,渗透出水温度相对于径流温度降低3. 5～5. 2℃;降雨强度对透水砖面层外排雨水径流温度有显著影响,而对渗透出水温度影响较小。因此,透水砖铺装可有效削减雨水径流对城市水体的热污染。     

维护良性水循环的城镇化LID模式:海绵城市规划方法与技术初步探讨

海绵城市是低影响开发模式(Low Impact Development,LID)的重要途径,也是解决我国城市水问题的重要举措。论文从良性水循环理念的角度,针对城市防洪排涝、面源污染控制以及雨洪资源化利用等三大核心问题,以城市雨洪模拟技术和LID优化技术方法为重点,探讨了支撑海绵城市实施的关键技术方法,构建了具有自主知识产权的城市雨洪模型;并以首批海绵城市试点常德市为例进行了应用研究。研究得出:现状常德城区径流系数在0.33~0.81之间,平均值为0.64;按确保年径流总量控制目标的实现,采用渗、滞和蓄等多种LID消纳各地块径流,城区90%的地块均能达到控制目标,下沉式绿地、透水铺装和绿色屋顶总面积分别为496.75、1 338.15和613.21 hm2,占各地块面积的3.9%~31.4%之间。污染负荷SS削减率在45.0%~47.7%之间,平均削减率为46.1%。常德城区通过实施LID措施,雨洪径流和污染负荷的输出量将显著降低,基本能够达到控制目标。研究为常德海绵城市规划设计提供了重要技术支撑和理论依据,为我国海绵城市规划方法和技术研究提供了参考。     

海绵城市监测和效果评估中存在的问题与对策建议

海绵城市监测与评估涉及科学、技术、工程、设备及管理等多个方面,现阶段监测评估工作面临一定的困惑和挑战。根据我国海绵城市建设效果监测评估实践,分析海绵城市监测评估中在监测目的、监测方案、评估分析方法、模型率定和验证等方面存在的误区及若干问题,并提出相应的对策建议。针对建设,片区、项目、设施等不同尺度,从效果评估、科学研究、模型率定、运行维护等方面对监测目的和内容进行分析。海绵城市建设效果评估的核心指标应包括年径流总量控制率、黑臭水体消除比例、内涝积水点消除比例、内涝防治标准达标情况、天然水域面积变化率等,鼓励采用"监测+模型"的评估方式。     

城市地面停车场透水铺装使用分析——以南京市为例

南京市在城市化的进程中,各项城市建设使得原先的土壤表面日益被不透水铺装所覆盖,从而引发了一系列环境问题.其中,最受关注的是由于地表径流系数增大而导致的雨水径流量的增加.解决这一问题的关键是在城市建设中因地制宜的选用透水铺装,以控制城市不透水地表的蔓延.现代城市的重要交通设施之一--地面停车场,由于使用的特殊性,是一个可以采用透水铺装的典型区域.根据分析,对南京市地面停车场采用透水铺装能够有效减轻雨水径流量和污染物的排放量,在一定程度上起到优化城市环境的作用.因此,应将地面停车场作为南京市推广透水地表的一个开端,并逐渐带动城市其它区域透水铺装的使用.     

Development of a life cycle assessment tool for construction and maintenance of asphalt pavements

The increasing use of recycled materials in asphalt pavements calls for environmental assessment of such impacts as the energy input and CO₂ footprint. Life cycle assessment (LCA) is being accepted by the road industry for such purpose. It aims to quantify and collate all the environmental impacts from the life time of the product or process. This paper reviews relevant LCA resources worldwide, identifies the knowledge gap for the road industry, and describes the development of an LCA model for pavement construction and maintenance that accommodates recycling and up-to-date research findings. Details are provided of both the methodology and data acquisition. This is followed by a discussion of the challenges of applying LCA to the pavement construction practice, and recommendations for further work. In the case study, the model is applied to an asphalt paving project at London Heathrow Terminal-5 (LHR), in which natural aggregates were replaced with waste glass, incinerator bottom ash (IBA) and recycled asphalt pavements (RAP). Production of hot mix asphalt and bitumen was found to represent the energy intensive processes. This is followed by data analysis and sensitivity check. Further development of the model includes expanding the database to accommodate the recycling and maintenance practice in the UK, and taking into account the effect that roadwork has on traffic emissions. The LCA model can be further tested and calibrated as a decision support tool for sustainable construction in the road industry.     

城市地面停车场透水铺装使用分析——以南京市为例

南京市在城市化的进程中，各项城市建设使得原先的土壤表面日益被不透水铺装所覆盖，从而引发了一系列环境问题。其中，最受关注的是由于地表径流系数增大而导致的雨水径流量的增加。解决这一问题的关键是在城市建设中因地制宜的选用透水铺装，以控制城市不透水地表的蔓延。现代城市的重要交通设施之一——地面停车场，由于使用的特殊性，是一个可以采用透水铺装的典型区域。根据分析，对南京市地面停车场采用透水铺装能够有效减轻雨水径流量和污染物的排放量．在一定程度上起到优化城市环境的作用。因此，应将地面停车场作为南京市推广透水地表的一个开端，并逐渐带动城市其它区域透水铺装的使用。     

地铁建设环境影响评估及减排效益研究:以深圳市为例

地铁大规模建设和运营消耗了大量资源能源,已逐渐成为城市交通环境影响的主要贡献源。基于生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法,以深圳市为研究区域,定量分析了地铁建设过程的资源与能源消耗强度,选取全球变暖潜能值(global warming potential,GWP)为度量指标,构建了地铁建设碳排放分析框架及测算方法,并基于情景分析法预估了减排潜力。结果表明:截至2020年底,深圳已开通运营的地铁线站建设造成的碳排放量约累积达到2730万t CO₂e,其中地铁车站建设碳排放量占比约为72%,地铁隧道建设碳排放量占比约为28%。建设阶段单位里程盾构隧道碳排放强度约为1.3万t CO₂e/km,单位面积车站碳排放强度约为371 t CO₂e/100 m2。通过推广绿色建造技术,如采用再生混凝土和再生钢材,地铁建设阶段最高碳减排率可达到8.5%/a,2021—2035年累积节碳可达到508万tCO₂e,可一定程度上能缓解地铁建设的碳排放压力。     

铁路运输生命周期评价初探

基于生命周期评价方法,建立了我国铁路运输的生命周期模型,包含电力机车和内燃机车的运行、基础设施建设、上游能源和原料生产等主要过程;采用我国2010年铁路货运统计数据、中国生命周期核心数据库(CLCD)等数据源,通过eBalance软件对铁路运输生命周期的环境影响进行了计算和分析. 归一化分析表明,铁路运输生命周期的主要环境影响类型为富营养化、酸化和可吸入无机物,三者分别占全国相应环境影响类型总量的0.92%、0.70%和0.62%. 对大理—保山段铁路实际建设数据的研究表明,铁路基础设施建设及原材料生产的各项环境影响类型对铁路运输生命周期环境影响的贡献在9.45%(富营养化)～73.55%(非能源资源消耗)之间,影响十分显著. 生命周期节能减排综合评价表明,铁路运输节能减排综合指标的主要贡献来自于初级能耗、NO_x和CO₂,三者分别占ECER(节能减排综合指标值)的30.90%、27.50%和21.60%. 电力机车运输的节能减排效果优于内燃机车运输,其节能减排综合影响比内燃机车低41.91%.      

建筑物生命周期评价初步

应用生命周期评价的理论与方法对建筑物整个生命周期的各阶段进行了初步分析 ,通过Athena模型比较了不同结构建筑物环境影响因子 ,找出建筑结构与环境影响之间的关系 ,得到了有意义的结果 ,从而为优化建筑结构及推行新型环保材料提供理论依据。