海绵城市建设中既有居住小区绿化改造费用效益分析

胡期光，刘 冲

（天津城建大学 建筑学院，天津 300384）

习近平总书记2013年12月12日在《中央城镇化工作会议》做出重要指示，要求“城市规划建设每个细节都要考虑对自然的影响，不要打破自然系统”.李克强总理2014年9月29日在国务院常务会议上部署加快雨水蓄、排、用的海绵城市建设.同年10月，住房和城乡建设部发布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》（以下简称《指南》），推动了我国海绵城市的建设.海绵城市建设要统筹新老城区，既要落实新城区达到海绵城市建设要求，也要推进老城区特别是既有小区以海绵城市建设为目标的建设改造.目前，全国已有包括北京、天津、重庆等直辖市及福州、武汉、济南、南宁等多个省会城市在内的30个城市获批海绵城市建设试点城市，但少有以既有居住小区为对象开展海绵城市建设的.

国外学者针对海绵城市建设开展了诸多研究.20世纪70年代，英国首次提出了SUDS（低影响开发）理念[1].20世纪90年代，美国雨洪控制管理专家提出了LID（可持续排水系统）理念.随后，法国花费1 000亿欧元投资“大巴黎改造”项目，完善和维护了法国城市水循环处理系统[2].新加坡、日本、澳大利亚等国家也相继开展了不同规模的海绵城市建设.近年来，我国许多学者对海绵城市和住宅小区绿化改造进行了大量的研究.苏义敬、王思思等[3]融合“海绵城市”与国内外最新的雨洪管理理念，提出修建下沉式绿地，为海绵城市建设做了铺垫.俞孔坚、李迪华等[4]通过具体案例详细阐述了海绵城市的构建方法.邹宇、许乙青等[5]分析了南方多雨地区海绵城市建设和规划问题.辛转霞、王文博、林妍栏、张小龙等[6-8]对住宅小区的绿化以及雨水收集问题进行了研究.综观前人研究成果，均着眼于海绵城市或既有居住小区绿化改造独立研究，鲜有学者研究基于海绵城市的既有居住小区绿化改造问题.

当前，我国居住小区用地占总建设用地的40%，既有居住小区量大、面广，是海绵城市建设的主要载体.因此，基于海绵城市的既有居住小区绿化改造研究对加快我国海绵城市建设具有重要现实意义.针对既有居住小区绿化改造中的费用效益分析研究，将有助于推进以海绵城市建设为目标的既有小区绿化改造，为政府海绵城市建设的科学决策及激励政策的制定提供依据.

1 基于海绵城市的既有居住小区绿化改造成本分析

1.1 绿化改造增量成本内涵

基于海绵城市的既有居住小区绿化改造增量成本是指基于海绵城市的既有居住小区绿化改造相对于传统既有居住小区绿化改造而产生的成本的变化量.在进行传统既有居住小区绿化改造时，会产生成本的增加.而基于海绵城市的既有居住小区绿化改造提出了更高的标准和目标，为达到这一目标，在项目实施过程中，相较于传统既有居住小区绿化改造会产生成本的增加.既有居住小区绿化改造项目增量成本是全生命期的增量成本，贯穿于决策、规划、设计、施工、运营全过程.

1.2 增量成本的构成

对于改造项目而言，在全生命周期中，其增量成本为满足当地节能标准要求而采取的节能技术成本总和，包括：建设初期直接投入的费用，如设计成本、工程投入费用等；运营维护费用，如维修成本与拆除成本；其他外部费用.

根据《指南》，将基于海绵城市的既有居住小区绿化改造项目和传统既有居住小区绿化改造项目进行对比，前者增加了一些改造项目，增加改造项如表1所示.

1.2.1 规划决策阶段增量成本

海绵城市理念下的既有居住小区绿化改造，要符合海绵城市建设理念.与传统绿化改造项目相比，需要对此理念有深入的理解，因地制宜地制定和选择改造方案，完成小区绿化改造.既有居住小区绿化改造项目在决策阶段的增量成本主要包括前期的市场调查、方案选择以及咨询费用等.其增量成本C1计算公式如下

表1 基于海绵城市的绿化改造与传统绿化改造项目比较

式中：Cln表示理念指导增量成本；Csc表示市场调查增量成本；Cgz表示规划决策阶段咨询服务增量成本.

1.2.2 设计阶段增量成本

为达到《指南》目标以及各地区《居住小区绿化管理标准》的要求，基于海绵城市既有居住小区绿化改造需要增加规划设计费用.小区绿化改造最主要的原则是“以人为本”，要根据《指南》要求对小区道路、广场以及树木等的遮阳、排水效果进行模拟，选择最优方案，因此需要增加方案模拟费用及咨询服务费用.其增量成本C2计算公式如下

式中：Cgh表示规划设计增量成本；Cfa表示方案模拟增量成本；Csz表示设计阶段咨询服务增量成本.

1.2.3 施工阶段增量成本

基于海绵城市的既有居住小区绿化改造项目在施工阶段增量成本主要按照绿化改造的流程划分，根据《指南》，从道路、绿地和广场、停车位、建筑本体绿化、景观水体5个角度进行阐述.该项目施工阶段增量成本记作C3.

（1）道路增量成本

为有效减少雨水流失，更好地达到节约水资源、提高环境质量、缓解局部热岛效应的目标，《指南》要求，道路人行道宜采用透水铺装.海绵城市建设要求在道路两边建设下沉式绿地或植草沟以达到有效缓解雨水径流并净化雨水的目的.海绵城市建设还要求通过雨水排水管等设施将雨水导入人工湿地及蓄水池中储存，以备利用.因此，道路雨水收集设施也为增量设施.故基于海绵城市的既有居住小区绿化改造施工阶段道路增量成本Cdl由3部分构成：透水地面增量成本、道路绿化增量成本以及道路雨水收集设施增量成本.

（2）绿地和广场增量成本

小区广场作为小区排水防涝和居民游憩场地，为达到海绵城市建设目标更应该注重整体规划，其总体布局、规模、竖向设计都应与城市内涝防治系统相衔接，因此广场应尽量采用透水铺装.为保护绿地，小区道路、屋顶等区域的径流雨水进入绿地或广场前，应利用沉淀池、前置塘等设施对进入绿地的雨水预处理，防止雨水对绿地造成破坏，并采用耐盐、耐淹、耐污的乡土植物保护绿地.基于海绵城市的既有居住小区绿化改造施工阶段绿地和广场增量成本Clg由两部分构成：透水铺装增量成本和绿地保护措施增量成本.

（3）停车位增量成本

停车位不足是既有居住小区普遍存在的问题，由于停车位不足，部分居民将车直接停在草坪中，严重损害绿地.铺设植草砖代替硬化路面，不仅可以增加小区停车位数量，而且还可增加小区绿地面积.除铺设植草砖外，对于非机动车停车位需建立遮阳棚等设施，孤立的遮阳棚显得比较突兀，因此种植爬山虎等植物形成垂直绿化，可以增加小区绿量，还会成为小区独特的风景.基于海绵城市的既有居住小区绿化改造停车位增量成本Ctc由两部分构成：植草砖增量成本和垂直绿化增量成本.

（4）建筑本体绿化增量成本

传统既有居住小区绿化改造中没有涉及对建筑本体的绿化，建筑本体绿化主要是指建筑屋顶绿化和垂直绿化，因此这部分成本与传统绿化改造相比都是增量成本.海绵城市要求充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，要求设置屋顶雨水收集设施.除了屋顶绿化和屋顶雨水收集设施外，建筑需要进行垂直绿化，垂直绿化能丰富小区绿化的空间结构层次，有助于进一步增加小区绿量，减少热岛效应，营造和改善小区生态环境，符合海绵城市建设目标.基于海绵城市的既有居住小区绿化改造施工阶段建筑本体绿化增量成本Cjz由3部分构成：建筑屋顶绿化、建筑屋顶雨水收集设施和建筑垂直绿化.

（5）景观水体增量成本

既有居住小区内的景观水体是为小区添加活力而人工建造的，而既有居住小区内河塘有的已干枯，有的已被污染.要改善这一现状需要对其进行改造，首先，将水注入，并采用一定的动力措施（如人工喷泉、人工瀑布等）让水动起来；其次，对于污水采用植物或微生物生态法将其净化，对于污染严重的水体直接送入附近的污水处理厂进行处理，处理后回用.既有居住小区绿化改造施工阶段景观水体增量成本记作Cjg.

综上所述，C3计算公式如下

式中：Cdl表示道路增量成本；Clg表示绿地和广场增量成本；Ctc表示停车位增量成本；Cjz表示建筑本体绿化增量成本；Cjg表示景观水体增量成本.

1.2.4 维护管理阶段增量成本

海绵城市要求建立健全的维护管理制度和操作规程，配备专职管理人员和相应的监测手段，对管理人员和操作人员加强专业技术培训，并且注重数据库建立与信息技术的应用.传统绿化改造项目在运营阶段只是对小区植被进行简单的修剪、浇水和施肥，而海绵城市理念下的既有居住小区绿化改造项目在运营阶段的要求更高，产生了绿化管理和设备维护的费用.绿化管理费用主要包括两个方面，一是绿地植被及树木的虫害防治，要求采用微生物降解或无公害病虫防治技术；二是对绿化景观的管理，对植被树木定期修剪、处理.设备维护费用主要包括道路下沉式绿地和植草沟的维护、雨水收集设施的维护、绿地保护设施的维护、绿地节水灌溉设施的维护、植草砖的维护、屋顶绿化设施的维护、垂直绿化设施的维护以及景观水体的维护.因此在运营阶段增量成本C4的计算公式为

式中：Clg′表示绿化管理增量成本；Csw表示设备维护增量成本.

最后汇总可得，海绵城市建设中既有居住小区绿化改造项目增量成本GRPIC表达式为

式中：C1表示决策阶段增量成本；C2表示设计阶段增量成本；C3表示施工阶段增量成本；C4表示维护管理阶段增量成本.

2 基于海绵城市的既有居住小区绿化改造增量效益测算

在基于海绵城市的既有居住小区绿化改造项目中，与传统绿化改造项目相比其增量效益主要分为直接增量效益和间接增量效益，直接增量效益指直接获得的经济效益，间接增量效益指增加的环境效益和社会效益.总增量效益S的计算公式为

式中：S1表示经济效益总量；S2表示环境效益总量；S3表示社会效益总量.

2.1 增量经济效益测算

海绵城市理念下的既有居住小区绿化改造项目是采用新工艺、新技术、新理念等建造符合《指南》要求，为人们提供健康、绿色、舒适、节约的居住环境的项目.与传统绿化项目相比，二者都是采用本地植物等在原有小区绿化基础上进行的，故二者在土地、材料方面获得的经济效益一样，而基于海绵城市的既有居住小区绿化改造项目在节约水资源及屋顶绿化节能方面获益较大，故本文重点研究节水及屋顶绿化节能方面的经济效益，其经济效益总量S1为节水经济效益与屋顶绿化节能经济效益之和.

2.1.1 节水的增量经济效益

在海绵城市理念下，既有居住小区绿化改造必须顺应自然，优先考虑把有限的雨水保留下来，优先考虑利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市.首先，该项目中收集的雨水，经过沉淀、过滤、消毒、净化等处理后，用于小区内绿地灌溉和消防用水补给，节省了自来水的用水量；其次，改造后的小区景观水体，其水源也来自收集的雨水，且经生物处理后的污水可循环利用.因此可将这部分的增量经济效益记作Sjs，即

式中：VQy为雨水收集量，m3；Cs为水价，元/m3.

2.1.2 屋顶绿化节能的增量经济效益

屋顶绿化能够增加城市绿地，吸收大气污染物质，据研究，与普通平屋面相比，绿化种植屋面具有明显的保温、隔热作用，夏季室内温度比普通屋面平均低1.3～1.9℃，冬季室内温度比普通屋面平均高1.0～1.1℃，绿化屋顶和普通屋顶最大年温差分别为58.2℃和29.2℃[9].假设所散失和增加的热量均通过空调来平衡，根据研究：绿化屋顶与普通屋顶比较，每平方米房间用电量减少0.139 9～1.390 0 kwh/（m2·d）[9]，其增量经济效益记作Swj，即

式中：VPwj为屋顶绿化节省的用电量，kW·h；Cd为电价，元/kW·h；VW为屋顶绿化每平方米房间减少的日用电量，kW·h/（m2·d）；A为屋顶绿化面积，m2；Tw为采暖期与制冷期之和，h.

2.2 增量环境效益测算

与居民生活直接相关的主要环境效益包括污水减排效益、污染气体减量效益、粉尘减量效益、噪音减弱效益、屋顶绿化综合环境效益、延长建筑寿命效益等.与传统绿化改造相比，二者在污染气体减量、粉尘减量、噪音减弱上会产生同样的环境效益，因此海绵城市理念下的既有居住小区绿化改造增量环境效益S2主要体现在污水减排、屋顶绿化和延长建筑寿命中.

2.2.1 污水减排的增量环境效益

污水减排量体现在施工和运营过程中，在施工中，工人的生活污水等经处理后浇灌植物，减少水资源的浪费；在运营中，将天然的雨水资源进行收集，防止雨水流失成为污水，一定程度上减少了污水的排放量.这部分的增量环境效益记作Sws，即

式中：VQws为污水收集量，m3；Cs为水价，元/m3.

2.2.2 屋顶绿化的增量环境效益

屋顶绿化在增加小区绿化面积，美化环境的同时，还能吸收CO2，SO2和粉尘，产生氧气，降低城市热岛效应.根据对屋顶绿化植物生长周期的滞尘量分析，屋顶绿化平均年滞尘量为10.41×10-6t/m2；年释放O2量为 0.005 t/m2；年吸收 CO2量为 0.007 t/m2；年吸收SO2量为3.1×10-6t/m2.这部分的增量环境效益记作Swl，即

式中：A为屋顶绿化面积，m2；Cfc为粉尘排污费收费，元/t；CO2为工业制氧价格，元/t；CCO2为 CO2处理成本，元/t；CSO2为造成的经济损失，元/t.

2.2.3 延长建筑寿命的增量环境效益

通过绿化改造，小区空气质量得到改善，大气中有毒有害物质也相应减少，进而减少了其对建筑物的侵蚀，建筑物的修复费用也随之减少.屋顶绿化减少了雨水对房顶的直接冲刷，延长建筑寿命.这部分的增量环境效益记作Syc，具体计算过程如下，其中数字0.04，0.06，0.07是按照国家空气质量二级标准确定[10].

大气综合指数计算公式为

式中：θ为屋顶绿化环境下大气综合指数；a为屋顶绿化环境下SO2的平均值，mg/m3；b为屋顶绿化环境下NO2的平均值，mg/m3；c为屋顶绿化环境下PM10的平均值，mg/m3.

Syc的计算公式为

Syc=S·F·θ

式中：S为绿色建筑面积，m2；F为调整系数，一般取0.3～0.5.

2.3 增量社会效益测算

建设海绵城市，对既有居住小区进行绿化改造的原则是“以人为本”，除环境效益外，社会效益最大化才能更好地为居民谋福利.与传统绿化改造项目相比，该项目中的增量社会效益S3主要有居民健康增量效益、居民福利增加效益、居民满意度提高效益.

2.3.1 居民健康的增量社会效益

居民健康状况与生活环境息息相关，环境污染是导致各种疾病发病的源头之一，随着污染程度加剧，各种疾病及癌症的发病率不断增高.植被树木吸收了大气中的有毒有害物质，吸附和滞留了大气中的颗粒物和粉尘，提高了环境质量，降低了呼吸道疾病及哮喘病的发病率，减少了医疗支出.该部分增加的效益记作Sjk，具体计算公式为（以PM2.5为例）

式中：E为小区绿化改造后环境中污染物浓度下人群的健康效应；HCmu为健康终点的单位价值.

其中E的计算公式为

式中：α为某种疾病健康终点的基线发生率；p为暴露人群数；β为暴露反应关系数；C为小区绿化改造后环境下PM2.5的质量浓度，μg/m3.

2.3.2 居民福利的增量社会效益

小区内居民福利主要是指供居民娱乐的休闲广场、优美的社区环境、周到的社区服务、便利的配套设施等，居民福利一般用居民意愿调查法、层次分析法和模糊综合评价法来分析，根据方法得出评价指数乘以福利的权重，即得出居民增加的福利效益.一般居民意愿调查法是最简单的，即愿意为享受好的环境、设施等愿意支付的代价.这部分增加的社会效益记作Sfl，即

式中：N为参加调查的人数；ρ为支付意愿对应人数的比例；Pzf为占大比例的支付意愿金额，元/人.

2.3.3 居民满意度提高的增量社会效益

基于海绵城市的既有居住小区绿化改造的目标不仅是为了改善环境，更重要的是提高居民的生活质量，通过改善居民生活环境和小区设施，使小区居民生活更加幸福.居民满意度结果根据调查问卷所得，主要是调查居民对居住环境、小区卫生、物业服务、基础设施配备、便利性、规范性以及安全性等的满意程度.将改造指标划定5个等级：很满意、满意、一般、不满意、很不满意，采用层次分析法确定影响满意度的因素和各自所占的权重，最后根据权重计算其满意度指数.这部分的增量社会效益记作Smy.

3 基于海绵城市的既有居住小区绿化改造对策建议

通过分析基于海绵城市的既有居住小区绿化改造增量成本和增量效益可知，基于海绵城市的既有居住小区绿化改造从决策阶段到运营阶段均有增量成本产生，但是在经济、环境、社会等方面也有显著的增量效益.结合前文的分析研究，有必要从理论和实践层面积极探索降低改造增量成本、提高改造工作效率的措施.

3.1 加快出台相关激励引导政策

针对基于海绵城市的既有居住小区绿化改造项目存在理论研究较少、试点工作不足、社会参与度低的现状，政府应加快出台相关激励引导政策.一方面，要鼓励高校牵头，企业合作，成立相关课题小组，加大研究力度，为推动其发展提供理论支撑.另一方面，针对改造前期投入大、投资回收周期长、投资收益不显著的问题，地方政府应在中央财政试点城市专项资金补助政策的基础上，出台补贴、税收减免等优惠政策，吸引更多的企业参与改造工作，提高企业对既有小区改造的积极性.

3.2 科学编制海绵城市建设规划

既有居住小区由于其点多、面广的特点，在进行绿化改造的过程中，容易造成混乱与规划层面的不协调.应在城市整体规划和海绵城市建设方案的指导下，编制科学合理的既有小区改造规划，确保既有小区绿化改造工作的协调统一.由于既有小区建造年代不同，其绿化特征也不同，导致小区现存问题呈现出多样性：因规划不周，停车位不足导致停车占用绿地的问题；因乱搭乱建、豢养动物、种菜等行为破坏绿地的问题；因扩建广场及凉亭等破坏植被生态的问题.在具体改造实施过程中，可进行试点先行的策略，选择特征突出的不同类型的既有小区进行绿化改造，总结改造过程中各自的特征，从点到面推广基于海绵城市的既有居住小区绿化改造.

3.3 积极引入社会资本投向既有改造

目前，我国城市中现存的既有居住小区数量很多，占地面积巨大，基于海绵城市的既有居住小区绿化改造项目虽然能够带来大的效益，但由于经济效益、环境效益和社会效益的获得需要较长时间，且在施工改造中会产生大量的增量成本，单纯依靠政府资金补贴不能满足改造资金的需要，需要大力吸引社会资本的介入.按照“谁投资、谁受益”的原则，通过发放补贴、分期付费、委托服务及绩优奖励等方式吸入社会资本投入既有小区绿化改造，进而推进和落实海绵城市建设的整体目标.

3.4 加强政府、企业、业主的工作协同

基于海绵城市的既有居住小区绿化改造项目涉及面广、参与主体较多，同时又具有较强的实践性，是一项复杂的系统工程.既有居住小区绿化改造工作虽离不开政府，但还需要各个主体协同合作共同完成，因此需要明确既有居住小区绿化改造各个相关主体的责任：政府主导和推进，提供政策支持和资金补贴；相关企业积极配合政府工作，做出可行性分析，解决绿化改造中遇到的问题，完成改造工作，同时进行技术创新，降低绿化改造的成本；业主要大力支持并积极配合，充分理解改造中带来的不便.同时加强居民的环保意识与主人翁意识，自发地维护绿化设施从而降低运营阶段的增量成本.

4 结语

文章从理论方面对基于海绵城市的既有居住小区绿化改造进行了研究，将研究重点放在了增量成本和增量效益的理论分析上，分析结果表明：基于海绵城市的绿化改造虽然在成本方面有所增加，但是也获得了经济效益、环境效益和社会效益.本文在分析过程中，为了研究方便，只分析了全生命周期中的主要项，虽然抓住了关键点，也无形中降低了研究环境的复杂性，可能会造成与真实情况的偏差，有待进一步深入研究.同时，因基于海绵城市建设的既有居住小区绿化改造实践少，数据获取难，论文研究缺少实证分析，有待今后结合具体案例进行增量成本和增量效益的实证分析，对理论研究加以印证.