（环境科学专业论文）城市绿地系统对雨水径流调蓄及相关污染削减效应研究.pdf

摘要 a b s t r a c t p r o b l e m s o fw a t e rs o u r c e ，n o o dd i s a s t e la n dw a t e rp o h u t i o na r et 1 1 et h r e eh y d r 0 1 0 9 i c a l r e s p o n s e si nu r b a i l i z a t i o np r o c e s s a l s oa r e 也em a i ni s s u e si nw a t e re n v i r o n m e n tm a l l a g e m e n t g r e a t a n e n t i o nh a sb e e np a i dt oe m c i e n tr u n o 行m a i l a g e m e n t ，w h i c hi sh e l p f u lf b rs 0 1 v n gt 1 1 ea b 0 v ew a t e r p r o b l e m s t r a d i 廿o n a lm u i l i c i p a lw a t e r 柚dw a s t e w a t e rs y s t e mh a sb e e nb u i l tt os o l v et h er e t a i n i n 窖 w a t e ra i l dw a t e rp 0 1 l u 廿o ni ns m a l l - s c a l ea r e a s ，h o w e v e r s o m ef a u l t s 如dd r a w b a c k sa l s oh a v e a p p e a r e di ns u c bs y s t e m s t h i ss t u d yf b c u s e s 仰t l l em e t h o d sf o rr a i r l w a t e r 嘶l i z a t i o na n d 仃e a 恤e n t w h i c hw i l lb r i n ge n v i m l l i l l e n t a l ，e c o l o 西c a la n de c o n o m i c a le 髓c t 1 1 1 e r e f o r e ，i ti so fg r e a tn e c e s s 时 t os t u d y 也ee f r e c to f m n o f r s t o r a g e 锄dp 0 1 l u n o nr e d u c t i o no f u r b a ng r e e n s p a c e t h ep 印e ri sb a s e do nt 1 1 ep r o j e c ts 哟，d m p 正功毫c r0 ，r 姗够跏懈e 硎d 而胁 鲫r 砒c f j 。 o ，狮6 _ g m 印ew h i c hs p o n s o r e db ys c i e n c ea i l dt e c h n 0 1 0 蹦c o m m i s s i o no fs h a n 曲a i m u n i c i 叫酊( n o 0 4 d z l 2 0 2 4 ) t h ed a 协i nt h i sp a p e ra r eb a s e do nt h r e ew a y s ，i n c l u d i n gc o l l e 晌蟮 h i s t o r 王c a ll i t e 枷r e ，s e l e c t i n gt h ed a t af 如mr e l a t e dg o v e m m e n t 0 f n c e s ，a n df i e l dm o n i t o r i n g ，e t c ，b o t h q u a l i 诅t i v ea n dq u a l l 廿t a t v em e t h o d sa r eu s e dt oa f l a l y z et h ee 髓c to fg r e e ns p a c ef o rc i t ym n o f f s t o r a g e e m p i r i c a lw o r ki sd o n et op r o v et h ep o l l u t i o nr e d u c t i o ne 髓c to fg r e e ns p a c e ，i nt h es 跏e t i m e ，s o m ed e t a i l e dm e 嬲u r e sa i l dm a n a g e m e n ts 缸钺e g i e sa r ea p p m a c h e do nh o wt oi m p r o v et h e e 雎c to f u r b 锄g r e e ns p a c ef o r r u n 0 厅s t o r a g e 舶dp o j 】u t i o nr e d u c t i o n ar e v j e wo fm n o f rm a n a g e m e ma n d 掣e e ns p a c eb u i l d i n gh i s t o r yi sm a d ef o ri n d i c a t i n gt h e j m p o n a i l c eo fl l r b 肌g r e e ns p a c ec o n s t 兀l c 廿o nf o r 兀l n o | = fm a n a g e m e n t t h ep e r n l e a b i l i t ya n dw a t c r h o i d i n gc a p a c 时o f g r e e ns p a c ea 1 1 di t sj n f l u e n c i n gf k t o r sh a v e b e e na l s oa 1 1 a l y z e di nt h i sp 印e nt h e r e s u l t s ，i nt h ec a s es t u d y ，s h o wt h a tt h es o i lc o n s t a n “n 6 1 竹a t i o nr a t eo fi sb e t 、v c e n1 5 3 1 0 击m aa i l d 4 ，9 0 1 0 。毗，w h i c hi sa 旋c t e db yt 1 1 e 缸t o r so fv e g e t a t i o na 删1 9 e m e n ta n dh 砌a 1 1 - d i s t i l r b a n c e t h es o i lw a t e rc o n t e n to fg r e e ns p a c ei sm u c hh i 曲e rt h a i lm a to fu n c o v e r e ds o i i ，a n dt t l em a i n i n n u e n c i n gf a c t o r sa r ev e g e 洲衄a 咖n g e m e n ta i l de l e v a t i o na r r a n g e m e n t t h ee f f e c to fn l n o f rs t o r a g ee f f 宅c to fg r e e ns p a c ei sp m v e df r o mt h r e ep e r s p e c t i v e si n c l u d i n g r e g u l a t i o no fl a n du s e ，c o m b m a t i o no fw a t e ra n dg r e e ns p a c e ，a i l d 咖c t u r eo fg r e e ns p a c e s ，t h e r e s u l t sr e v e a l sm a t ：( 1 ) b a s e do nt h ea n a l y s i so f l 锄du s er e g l l l a t i o ne f 凫c t ，t h er a t i oo f g r e e ns p a c ei n ag i v e na r e aw i l lr e s u l ti nac h a n g eo f t l l ea r e am n o f r c o e 伍c i e n t w h e nt 1 1 er a 廿oo f 可e e ns p a c ea r e a i nm ea r e a i s i nad i 艉r e n c eo f l op e rc e n t ，t h c f o r n l a t i o n t i m eo fn l l l o f rp e a l ( i n t h eb 蟾g e r 辨e n s p a c ew i l l0 c c u r2 0m i n u 把sl a t e rt h a nt h es m a l l e ro n e ( 2 ) 1 h k j n gc h a n g f e n gp a r ka sac a s e ，i ti s p r o v e dt h tt i l ew a 把r - 盯e e ns y s t e mh o l dah i g h e rs t o r a g ec a p a c i t y 也a np u r eg r e e ns p a c e s ( 3 ) t h e h o l l o wg r a s s l a n di sd i f r e r e n tf m mo t l l e ro r d m a r yg r e e ns p a c ei ne l e v a t i o ns t n l c n l r e t h es o i lc o n s t a n t i n n l 仃a t i o nr a t e ，m er a t i oo f g r e e ns p a c ea r e aa 工l dt h ec o n c a v e - d o w nd e p mo f h o l l o wg r a s s l 锄da r em e m a i ni n f l u e n c i n gf a c t o r sf 研t l l es t o r a g ee f f b c to f g r e e ns p a c e t b ep 0 1 l u t i o nr e d u c t i o ns i m u l a t i o ne x p 豳e n t si nt h i sp 印e rs h o wt h a t ，m ep o l i u t a n t ss u c ha s c o d ，n h 4 - n ，t na n dt pc a nb ec l e a l l yr e d u c e d b yg r e e ns p a c e p o l l 埘o nr e d u c t i o ne 镌c to f g r e e n s p a c ei sb e rt 1 1 a nt h a to f u n c o v e r e ds o i l 1 1 1 er e d u c 廿o ne 晚c tf b rc o da f l dn h 4 _ n o f g r e e ns p a c ei s o b v i o u sw h i l et 1 1 ee 自f e c tf o rt n 锄dt pi sr e l 撕v e l yl e s s t h e 印p l i c a 廿0 no fm a n a g e m e n ts t r a t e 科s u c h a sb u j l d i n go fs o c i a l i z e dw a t e rm a n a g e m e n t s y s t e m ，d e s i g i l i n go fw a t e r - g r e e ne c o l o 垂c a ls y s t e m ，a n dc o m p r e h e n s i v eu s i n go fs e v e r a ls t o r a g e m e m o d s ，w i l lh e l pt oe s t a b l i s he c 0 1 0 9 i c a ld r a i n a g es y s t e m sa i l di m p r o v eu r b 肌w a t e re n v i r o n m e n t 1 ( e yw o r d s ：r u n o f f m a n a g e m e n t ，g r e e ns p a c e ，s t o r a g e ，p 0 1 1 u t i o nr e d u c t i o n i i 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或 撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明 确说明并表示谢意。 作者签名：盗目垒 日期 学位论文使用授权声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学 位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论 文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文 的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的 学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名：泡羁五 日期：羔巫：g 导师签名 日期 锄易 蚶： 年柬螂箍土擘2 0 0 6 届硕士学能论文城市绿地系统时附水径流调营厦相关污染削减效应研究 1 序言 1 1 研究背景 睫羞城枣纯进程夔女l 恢，城市艇模不羲黪扩张，裹强度戆人类洼镄改交了城帮遣表拜壤戆 结构和功能，城市土地利用方式发生澈变，产生了相应的生态水文效应，并影响到雨水的截留、 下渗、蒸发等水文要素，使降雨一径流过程向极端情况发展，加剧了流域洪涝灾害发生的频犁 弱强度，造成永安全阉趣敬濒突出( s d e 镕，1 9 s 6 ；p a n d 迄 9 粥；瘸广照， 9 9 9 ；w 翻髓撼文2 0 e l ； 史培军，2 0 0 i ：鞲怡，2 0 0 3 ；李晓文，2 0 0 3 ；贺宝裉，2 0 0 3 ；p a u l e i t 2 0 0 5 ；赵米垒，2 0 0 5 ；万荣荣，2 0 0 5 ) 。 同时，人类活动使得城市地区较农村地区，降雨擞增加5 一1 0 ( s i n ；i i lvp ，2 0 0 0 ) ，也是造成 城常薅东经漉爱增大，防洪形势严峻瓣重要原因之一。 为解决城市雨水排放及污染问题，缓解城市的防洪压力，当前采用的主要方法是铺设城市 雨水管道，建设合流制或分流制的雨水排放系统，将雨水收集、处理后统一排放，这在一定程 度上簿凌了爱帮区域强水及承巧境污染等闫惹。然磊，藏枣藤水管耀虽强趋完善，这耱蒋统斡 雨水排放系统的诸多弊端也逐渐显现。以尽快汇集与排除地面径流为翻标的城市雨水排放系 统，加速了雨水汇流速度，洪水流量道程线变得尖陡，汇流历时缩短，峰值时间掇静。同时， 露承戆较快捧稼l l 起下渗瘩璧藏少，缝下零褥不巍及薅蛰充，莠 l 菱逸嚣沉降等生态强境逶麓 ( s i e k e rf ，1 9 9 8 ；王紫雯，2 0 0 3 ) 。雨水携带的大量污染物进入城市排水系统，使得系统负担越采 越羹，运行和维护所需的搽金越来越雾。因此，从系统的观点看，现有的城市雨水锗网系统已 开娥与太援摸城泰晓发展不程逶瘟，予撬了辘审蹶舂浆承文生态系统，骏臻了垂然承文露臻邀 程，必须形成新的雨水管理理念，建立新型的生态排水系统，进而维持城市水循环的平衡。 由于降雨往流的淋溶和冲刷作用，大气、地面以及土壤中的污染物扩散性地进入地表水和 遗下农中，造缓大范溷戆承环境污絷，降瑟羟浚浮染魏形戒懿有较大鳃照壤缝、弱然往羁广泛 性，污染负荷实空变化幅魔达，控制羊口处理难度较大，已成为水环境污染的主要威胁因素之一。 在点源污染被邂渐控制之屉，雨水径流的非点源灏染在各国瓶围内成为城市水环境污染和生态 邋纯戆重要医索，；l 起了务蓬懿广泛芙注。 国外许多发述国家城市雨水的管理已由单纯的注重管道束端的快速排除雨水，转向将城市 生态、环境保护与水资源利用统筹考虑的综合管理思路。通过多种雨水收集、贮存、渗透、处 理技零，与城搿生态环壤、景联薹| ：壤建设耜结合豹方法黯蔫承进季亍资潦纯利蠲帮管理。许多凿 家在致力于雨水刹用技术的研究和开发的同时，也使用了法律、经济等多种手段致力于将雨7 k 利用的措旅应用到城市园林建设、绿化建设以及新建住宅小隧开发中，促进雨水的资源化利用， 鼠嚣薅决城帝滋涝灾害、城市东资滚骚乏帮辘毒拳繇壤菲煮滚污染等麓趱。 我国的雨水管理基本以尽快排除为原则，雨海分流制地隧雨水以进入市政排水泵站为主， 没静雨水收集系统的雨水则就近排入城市自然水体，两水收集、利用的相关工作开展的较少， 量接箍手段较为摹一，蜀隈予簿承管鼷建设等工程经措施，掰承秘蹋相关静法律法瓣牾对缺乏， 雨水管理理念肖待进一步转变，法律、经济、技术簿手段有待进一步完善，从而建立满足环境、 生态、经济等多重利益的城市雨水排放及处理系统。 摹囊锋菇王葶2 0 届瑗孥使论文城市臻避系统靖蘑拳径滤谱管庭相关污染瓣戏靛应研究 1 2 选题目的及意义 城市雨洪问题、雨水污染问蹶是城市雨水径流管理研究关注的两大主要内容。近1 0 多年 来，上海城市建设日新月异，城市规模不断扩张、艘展迅速。城市化避程中，经过人工改造的 藏市下垫面不进水面积魏路面、燧顶等急剃增加，强烈避改变了自然水分循环过程。由于降雨 下渗受到阻碍，使城市水文生态失去平衡，降雨形成桎流的速度和峰值远远高于未城市化地区， 城枣撵基系统戆建设及旗牙不堪鬟受，热乏城索末瑟率瓣下薄，丈量滞东空鬻( 浮滚、漉蕤、 洼地等) 被填埋用于城市建设，造成洪涝灾害问题日渐突出。同时，雨水资源大量流失，地下 水得不到有效聿卜兖，引发地面下沉等地质灾害，城辔热岛效度也目趋严重。降瓣径滚携带的污 染物磺快速茫入城市河道，也成为上海城市河道富营养化及鬈臭污染的重要困索之一。单纯依 靠城市雨水管网和调蓄池等工程的建设解决城市雨淤问题和污染问题，将耗费大量的城市空问 资源翻工程建设运雩亍费翔。鑫瑟，解决藏赘蔼承裁 救、污染等闯题的穗篾研究，罨求满怒环境、 生态、经济等多重效益的雨水处理利用措施已成为研究的当务之急。 城赘绿纯空阀楚竣露生态萎| ：境翡重要承载藩，在上海生态型城市建设孛，城市绿遗建设是 主要内容之一。城市集中绿地、住宅区绿地和道路绿化等各种类型绿地面积不断扩大，经过1 0 年的建设，上海城市绿地隧积增加了3 倍以蔓，绿化覆盖率达到2 0 强上。毽过去在城枣绿建 的规划、设计及建设中往往多重视其景观效榘及休闲价值，对城市绿地在城市水分循环和面源 污染控制中的作用重视不足，相关研究也较为缺乏。因此，结台上海生态型城市建设的实际需 要，鸯节约辘审骞限静主圭蠹赛源，尝试将部分城市绿缝系统季觅为城市防溉设施静一个重要部分， 开展城市绿地系统对雨水径流调蓄及污染削减的效成研究具有一定的理论和实践意义。 1 3 本文主要工作 谂文在上海南辩委重大秘技攻关矮鼙“中心城送帮囊城帑铯遣送瓣源污染控裁关键技术与 示范研究( 0 4 d z l 2 0 2 4 ) ”的子课题“城市绿地系统对雨水径流调蓉及污染削减效成研究” 基础上，广泛调研国内外相关领域的理论与实践，掇讨蕊水经流管理与绿地系统建设的集成。 鼠多个角度论试绿墙对雨水径流的调蓄簸碰，通过赛内试验初步论证绦魄对雨水径流污染的削 减效应。基于理论与实践经验的总结以及案例研究的结论，探讨了上海城市绿地系统对辩水径 漉调蓄及污染氍减豹措藏与营瑾繁醛，麸嚣为城隶绿逢建设发生态型撑承系统静建设提供一定 的参考。论文采用的技术路线见图i 。 论文魏主要工俸包括4 枣方囊熬雨霉： ( 1 ) 在国内外理论与实践广泛调研的基础上，归纳总结了德国、美潮、日本等发达国家以及 国内嚣承径滚管理的演变历程及姆点，综合分橱了器国焉承镪滚管理中存在蛉阉嚣及缎矮趋 势。同时，剖析了绿地系统建设的理念、发展历程及趋势，分析了绿地建设存在的问题。在此 基础上，分析了雨水径流篱理与绿地系统建设的关系，阐述绿地系统建设对雨水径流管理的重 要意义。 ( 2 ) _ j 爵过室外试验监测，选取华东师范大学校园内的样地分析绿地的渗透能力及保水能力。 在藏基辅上，重患裁壤拳绿逢对露承径滤静潺蓄 车耀进雩亍实黢论迁，承主遣裂鬟调控对辩采径 流的调鬻、水绿复合系统对雨水径流的调蓄、绿地结构差异对雨水径流的调蓄等簪个尺度，论 证城市绿地对雨水径流的调蓄 乍用，为令感城市绿媳系统规划、漫计以及生态型城市摊东系统 2 葶章辞篱盂毋2 6 届硬士学位论文城市鼹地系统对雨拳径凌调蓄聂辐荚蹿染秘域效疰研究 建设提供了一定的参考。 ( 3 ) 通道室内模拟试验初步论证了城市绿地对雨水裰流的削减效应。分析丁绿地与无植被覆 盖裸土对c o d 、n h 4 _ n 、1 n 、1 p 等污染物削减效应的麓异，比较了绿地对不同污染因子削减 效应的麓辩。 ( 4 ) 蒸予磊瘫多 理论与实蔑经验静总结，菇及本文豹嶷证工作，搽讨了上海城市绿逮系统薅 雨水径流调蓄及污染嗣减的措施与管理策略，为承务、绿化、规划等政府相关部门的工作决策 提供寇的借鉴。 摹囊晦菇土謦2 0 0 6 艘硕士学位论文城市艨地系统对雨水径流调誊及搬关污染削战效应磁究 礁泰绿撼器缝对薅末轻流褥垂盈糯蓑污染粼减毂斑研究 ll l 雨水槿流管理的演变历程厦靛展趋势 f 城市绿地系统建设的理惫及发展趋势j | u 城市绿地系统建设对雨水径流管理的重要意义 8 女市绿地系统对雨水径流调蒋及污染削减的措糟与管理策略 li 营理策略 | 其蒋接燕 ll 上土 上毒 建提 立 i 倡 多建 卒土 缭 种 建 设 拖 秘 淫 设 搓建 多 的 茬 羹 下 据设 功 凹 屋城 水 辨 摊 式 丁啦市 能 务 生 的 撩 绿瀵 疆 袍她 营 综 地 殴 合施 管 统 用 理 机 制 聂翮 j ，。，j 囝 论文技术路线 4 卓囊师耗太警2 0 0 6 届硕士学位论文城市绿地系统对雨水径流调营菔相关污染削减效应研究 2 雨水径流管联与城市绿地系统 2 1 雨水径流管理的演变历程凝发展趋辨 2 ，l 。l 焉拳疑滚管理夔瘫涵 随着城市化进程的加快，城市舰模不断的扩张，高强度的人类活动改变了城市地表环境的 结构和功能，城市水文循环发生剧烈的变化，承源问题、洪水问题、海水闻题成了城市化过程 中鹃三大承文响应( 越lm 。j ，i 9 8 4 ) 。雨东孛# 为城市重要的水源补给，雨东径流的管理也越采 越媛重视，加强城市的雨水径流管理，已成为城市水环境管理以及水文举研究的重要内容之一。 城市孬承轻滚管理经绣了一个演变过程，缓久鼓米，城枣雨水娃趱在“尽快、裹效”戆攒 导原则下，着眼于将雨水从城市范嗣内尽快排除，扩大雨水管道和城市河道横断衙、减少糙举 或开发分洪渠道等被认为是解决雨洪问题的最有效方法。城市排水系统的建设，提高排水效率， 在一定程度上会理控制了薅农，减少了洪涝灾露发生鲍杌率。然两，隧莓城索化懿遵程，遗袭 径流量增加，滋峰流量增大、洪峰时闯提前，不透水面积的增加，天然地下水补给量减少，城 市的防灾能力减弱，暴雨洪水灾害发生的机率都有较大的增加，从而暴露了原有城市排水系统 黔磐蠛，反映了摄毒排承系绞已与大娥模城市豫发展币相逢疲，强烈手撬了城市露骞隶文生态 系统，破坏了自然豹怠性承循环( h s i e h 1 9 9 8 ) 。 近几十年米，雨水管理的理念发生了变化，雨水蓄渗、缓排、利用等已成为雨水管理的黧 要瘫套。飙宏鼹意义上鼍箨，霭窳径滚管理是摇剥矮经济、法律帮鼓术手段，使降承鬈霹麓逸逡 行自然的水循环，以保持嫩态平衡；从技术层面理解，雨水管理体现为雨水的处鬣和利用，撼 指捋思想是通过安全、经济、可靠的技术手段对降水进行收集、传输和处置，减少排人公共掰 零域污拳营遭熬承量，著餐降隶尽胃缝褥戴掩壤嬲菠用。总之，敲求繁秘东震管瑷嚣令爱度， 通试工程以及非工程的多种措施，使降水尽可能地进入自然水循环，尽量减少进入城市排水系 统的雨水量，撼轻城市污水处理负荷和建设费用，维持城市水循环的生态平衡。 图2 传统藤术循环系绒 5 摹囊缔菇乏謦2 0 潞藩矮学控论文 城市臻斌象统对蠹拳径流调蓄葭秘荧污染绷战效应研究 图3 耨壁雨承糖繇系统 2 1 2 德国雨水径流管理 德国是雨水径流管理开展及实施较早的国家之，经过几十年的发展，德围在雨水径流管 理方丽已缀应用了相应的法律法舰、经济等手段，开发了多种多样的雨水利用技术措旌，成为 整界上蔫求管理最为先进的国家之一，取褥了较为事寓的实践经验，形成了较为完善靛管理框 絮窝技术支撵体系。整个薅永绞滚罄瑾魏俸系，臻法德法痰为基穑，经济等蔽为激聚，多群纯 的技术为支撑，各项有机结合，发挥了照好的联动效成，主要可戳归纳为以下几方面： 法律法规的保障：德国以联邦水法、建设法规和地区法规等法律条文形式，对雨水管理作 了相应的规定，要求重点加强自然环境的保护和水的可持续干用。其中，联邦水法以优化生态 环境，保持生态平衡为重点，为德国备州的法援建设确立了基本依据。德国雨水管理理念经历 足令阶段靛交纯， 9 8 6 年静联邦承法爨承供斑的技零霹卷性秘卫生安全性为蹙熹，生态平衡瑾 念枝在第一誊中援爱，“每一翔声有义务节承，藻谨永供禽静惑囊平餐”；捌了1 9 9 6 年，提出 了“水的可持续利用”理念，强调“排水量零增长”的概念，要求新建或者改建开发区，无论 是工业、商业还是居民小区，歼发后的径流量不得高于开发前的径流量，迫使开发商必须采用 雨水利用措施，从而减轻雨水襁流对污水处理厂的压力，节省污水厂建设运营费用，改善生态 环境。备种相关法律法规的制惫及实旌，为德国雨水径流管理的有效性提供了有力的保障，是 德国嚣农径滚管理的基础。 釜济筝段的激励：由子其糟宠善的蔼隶利用技术，德国通过各静市场管壤手段鼓藏用户雍 广采用，健进雨水利用技术的廊用。如德国各城市根据生态法、水法、地方行政费用管理条例 的规定，制定了各自的雨水费用( 也称为管道使用费) 征收标准，据此并结合当地降水状况、 业主所拥有的不透水地面面积，计算出应缴纳的雨水赞( 由相应的行政主管部门收取) 。若用 户实施了辩水利用技术，国家将不再对用户征收雨水摊敞费，由于雨水排放赞与污求排放费用 一襻褰，避常戈鑫寒承戆 5 髅发右，德国多年平均黪永爨达s 0 0 目n ，薅虽巍漳，舞节省一笔 可覆的费爝，更多弱蠲户选择窝辘霭承剥孺措燕。雨承费翊的征收有力楚键遴了雨求建置帮裁 用方式的转变，对雨水处理利用理念的贯彻有重要意义，也是德国雨水径流管理成功的关键因 素之一。 管理制度的保障：德国水资源管理实施统一的管理制度，即由水务局统一管理与水事有关 盼全部事物，包括雨水、地表水、地下承、供求和污水处理等东循环的各个环节，并噬市场经 6 奉囊雌氟土葶2 8 鑫硕士学位论宠城审缘砘系统簿雨水径流碉蓄放秘荧污染割减效应研究 济的模斌运作，接受社会的般督。这种管理模式保诞丁水务管理者对水资源的统一调配并谨慎 地管理好水循环的每个环节，又促使用水者合理、有效的用好每一滴水。馊水资源和水务管理 始终处在良性发展中。 援术手段戆运翅：工程葶鞋l 工程等多静撼藏楣缝台，馁进雨求戆综含零l 蠲。德藿戆霹本利 翔技术，飘毽纪8 0 年 弋至今经历了三次重大鹣交革，1 9 s 9 年黍求帚粥设箍标准静爨台 标志着“第一代”雨水剩用技术的成熟，经历了1 9 9 2 年自控技术的提升焉，目前的雨水利用技 术正处于设备集成化的“第三代”发展阶段( 郑兴，2 0 0 5 ) 。经过多年的发展，雨水利用技术己进 入标准化、产业化阶段，市场上已大量涌现收集、过滤、储存、渗透雨水的产品。德国城市雨 水利用的方式主要有三种：一魑屋面丽水集蓄系统，二是雨水截污与渗透系统，三是生态小区 雨承剥孀系统，主要是逶过经滤收集、径漉黄输与贮存、径流过滤与处璞簿簸术接燕，实施霹 承黥剩翔( 张书亟，2 0 龆；零俊舒，2 0 0 2 ；蒺立臻，泓； 爵京，2 0 甾) 。德餮静辫隶径流利嗣主要 奉现在城市水景观构造和人工水面、灌溉绿地、补绘地下水、冲洗厕所和洗衣及改善生态环境 等，促使雨水的多样化、资源化利用。完善的雨水利用技术体系，是雨水资源化利用的基础， 因此雨水利用技术的开发和研究也成了德国雨水径流管理工作的重要内容之一。 表德国雨水利用技术体系 德翻雨水管理中“径流零增长”这一排水系统的新概念，是其最为显著的特色，该概念的 目标是“使城市范围内的水量平衡更加接近其在这片地区发展起来之前的状况”，强调雨水资 源的多煎利用与多角度调控，强调通过多种途径进行雨水的收集、处理、刹用，减少进入城市 台流销挎水系统的雨水量，硪辍城市撵承受担，保撩城市承循环的生态平缀。强裁德国流每的 礁r 系绫( 瓣# l d - r l g 式s y s 拇瓣，“洼逵一渗渠系统”) 燕该瑾念靛建好搭凝，该系统包菇各个 就遗设鬻的洼地、渗渠等缓袋部分，这些部分与带肖魏洞静捶永营道( 带鸯可调节的溢流阀) 连接，形成一个分散的雨水处勰系统，设在雨水径流形成的“源头”，如靠近屋面、停车场、 道路等的地方。通过雨水在低溅草地中短期储存和在渗渠中的长期储存，保证尽可能多的雨水 得以下渗，从而实现“径流零增长”的目标( r s i e k e 1 9 9 8 ) 。m r 系统不仅可以运用与新开发 的地区，避可以作为己建成斡城市开发区的一个改良攒施，所鞋其在城市他建设以及 匿城改造 遘程中，霹毁发簿莛爵弱终瓣。德墓夔城市嚣承管鬓与赣系统鹣秀发走巍激器懿蘸疆，鞋 充 7 奉囊蚌菇土擘2 0 0 6 届碗士学位论文城市绿地系统对雨水径流调曹段相关污染削减效应研究 蟪下水、净纯地表径流的可渗性雨水摊放系统为主的新系统研究与应用，是萁今后发展的重点。 图4 虢系统各组成耨1 分的缀横裁面 2 1 3 美国雨水径流管理 美国豹城市孺承管理戆予2 0 毽缎7 0 年钱，主要是豢城露污承径浚污染静控裁及隶姿滚弱 调蓄利用，包括城市雨水的收集、储存以及净化。经过三十多年的努力，已制定了相应的法律 法规，研究开发了各种雨水收集利用的技术措施，形成了较为有效的雨水管理体系，主要可以 妇缡为鼓下a 个方瑟： 法律法规的保障：美闯制定了相臌的法律法规以保障雨水的调蓄及利用，对所有新开发区 强制实孝亍“就地滞洪蓄水”。也就是说，改建或毅建开发区的雨水下泄爆( m 堍) ，即暴恧洪水 漂簿流量不糍麓避开发区翦的隶平( 事秘鞠，0 3 ；宗净，2 0 ) 。国内各婀姆辩罗控多硝、锑罗 里达州、宾西 去尼亚州等相继制定了雨水利用条例，保证雨水的资源化利用( 张艳红，2 0 0 5 ) 。 经济手段的激融：美隧联邦和各州还应用了系列经济政策，鼓藏磷求的处理及资源化裁 i | 。如使用总税收，发彳j ：义务债券，驳邦和髑给与棒贴、联邦贷款方式，鼓励人们采用新的雨 水处理方法，减少雨水径流餐，推迟洪峰形成时间。 裘2 美溺城泰蒸拳臻滚最佳警壤方寨 较术手段静疲翅：美蓬蕊霹水管壤鞋提毫天然灭渗能力为宗餮，作为遣秘用娆划约一部 分，在新开发送实旎极为成功( 侯玉玲，2 0 0 4 ) 。美国城市的雨水利用处理技术包括藤顶蓄水和 8 率束邮耗太_ 擘2 0 0 6 属硕士学位论文城市绿地系统对雨水径流调蓄及相关污染削减效应研究 由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。如美国加州富雷斯诺市的“l e a k y a r e a s ” 地下水回灌系统，1 0 年间( 1 9 7 1 1 9 8 0 年) 的地下水回灌总量为1 3 3 8 亿立方米，其年回灌量 占该市年用水量的1 5 ，较大幅度的减少了城市雨水的径流量，节约水资源。实践过程中，许 多非工程的生态技术越来越受到关注，在美国的第二代b m p ( b e s tm a i l a g e m e n tp r a c t i c e ) 方案 中更强调与植物、绿地、水体等自然条件和景观结台的生态设计如植被缓冲带、植物浅沟、湿 地等等，以获得环境、生态、景观等多重效益。因此，非工程的生态技术的开发和应用，将是 美国雨水径流管理发展的重要方向。 美国雨水径流管理，最为显著的特色是城市雨水资源管理和雨水径流污染控制的“最佳管 理方案”( b m p ，b e s tm a l l a g e m e n tp r a c t i c e ) 的实施。1 9 8 l 1 9 8 3 年期间，美国e p a 组织实旋 “全美城市雨水径流项目”( n a t i o n a lu r b a i lr u n o 行) 研究，在许多城市大规模地收集分析雨水 径流水质数据，研究污染情况及控制对策，历经二十年制定了b ，管理方案。1 9 8 7 年，美国 又修订水污染防治法来有效地依法控制城市雨水径流污染，将全国污染物排放削减体系 ( n a t i o n a lp 0 1 1 u t a n td i s c h a r g ee l i i l l m a 廿o ns y s t e m ，n p d e s ) 扩大到包括对城市雨水径流污染管 制在内的非点源污染防治，于1 9 9 0 年正式发布实施，主要针对1 0 万人口以上的雨水管道系统 和1 1 类工业活动，包括大于5 英亩的建筑工地。1 9 9 9 年1 2 月又重新修订发布的n p d e s 把管 制对象扩充到所有城区雨水管道系统和占地1 5 英亩的建筑工地，于2 0 0 3 年3 月全面实施。 同时，制定了更为严格的第二代b m p 体系，对城市雨水污染控制的法令和技术更加严厉和完 善( 车武，2 0 0 3 ) 。b m p 通过工程和非工程措施相结合的方法，进行雨水的控制和处理，工程措 施是指实施对源的控制、对污染物扩散途径的控制，减少污染物排入地下水或地表水的数量， 再通过自然生态技术或人工净化技术，降解带入水体的径流污染物；非工程方法是指通过各种 非技术性的管理措施指导和配合技术性措施。强调源头控制、强调自然与生态措旋、强调非工 程方法是b m p 的主要特点，在美国城市雨水径流管理中发挥着重要的作用。 2 1 4 日本雨水径流管理 日本由于国土资源的稀缺和多发性水灾等自然因素，较早的开展了城市的雨水利用，取得 了较大的发展和成效，创立了比较系统的科学与技术体系。在不断的实践过程中，形成了法律 法规、经济、技术等手段构成的管理体系，形成了以多功能调蓄为特色的雨洪处理模式，是提 倡实施多功能调蓄最具代表性的国家。日本雨水径流管理措旖及发展趋势，可以归纳为以下几 个方面： 法律法规的保障：早在1 9 8 0 年，日本建设省就开始推广雨水贮留渗透计划，1 9 8 8 年成立 “日本雨水贮留渗透技术协会”，1 9 9 2 年颁布“第二代城市下水总体规划”正式将雨水渗沟、 渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨 水就地下渗设施( 汪慧贞，2 0 0 1 ；曹永强，2 0 0 4 ) 。各种法规的制定，为日本城市雨水的控制及利 用奠定了基础，保障了雨水资源化的实施。 经济手段的激励：日本不少城市通过对雨水利用进行资金补助，如水池补4 0 1 2 0 美元 n 3 ， 雨水净化器补1 3 3 2 的设备价，从而促进雨水利用技术的应用以及雨水的资源化利用。另外， 日本不仅雨水利用满足本国生产、生活的需要，同时还出口给阿拉伯国家，从而标志着雨水利 用已经在日本显示出独特的价值( 杨文磊2 0 0 1 ) 。 技术手段的应用：日本的雨水利用技术以多功能调蓄设施为特色，其在传统的、功能单一 的雨水调节池的基础上发展起来，这类设施与一般雨水调节池的最明显区别是暴雨设计标准较 9 年章师耗上学2 0 0 6 届硕士学位论文城市绿地系统对雨水径流调蓄及相关污染削减效应研究 高，规模大，而在非雨季或没有大暴雨时，这些设施可以全部或部分地正常发挥城市景观、公 园、绿地、停车场、运动场、市民休闲集会和娱乐场所等多功能显著提高对城市雨洪科学化 管理与利用的水平和效益，投资比。 传统调蓄池特点对传统调蓄池的改善 i 单一的治水功能i i 多目的利用功能l 多 功 | 低洼背晶耋擎利j j 土地的有效利用1 能 的 雨 死景区l 都市的多样化景区l 水 调 i 天然无用的场所il 自然生态的场所j 蓄 池 图5 多功能调蓄池的特点 日本雨水管理的特色之一是多功能调蓄池的建设，其多功能调蓄设施大致经历了以下发展 过程，准备期：时间主要集中在2 0 世纪7 0 年代，这段时期主要对多功能调蓄设施进行了一些 研究和示范性的应用；发展期：时间主要集中在2 0 世纪8 0 年代，这段时期主要是对多功能调 蓄设施开展广泛的应用并进行经验总结的积累和总结；飞越期：时间主要集中在2 0 世纪9 0 年 代，这段时期多功能调蓄设施得到了广泛的推广运用，在多方面取得了显著的成效。多功能雨 水调蓄池从功能上主要分为三类，在日本有着较为广泛的应用，有力的推行了雨水储留渗透计 划，利用雨水补充涵养地下水，调蓄削减洪峰流最，减少洪涝灾害。例如位于日本千叶县的长 津川调蓄池，它的储蓄量为1 7 0 0 0 0 m 3 ，面积为6 6 0 0 0 m 2 ，调蓄高度为4 4 m 。修复和整治该地 区的生态环境时，建设了以“家乡的河川、典型的河川”为主题设计的多功能调蓄设施广场， 由湿地、跑步道、草坪广场和游戏广场等组成。周围堤岸上设计保留了原有的地形、地貌和植 被、植物。湿地周边水生植物茂盛，坡面上做了绿化，在保持良好的净化作用的同时使景色清 新自然，吸引附近居民和儿童前来休闲、玩耍。该调蓄设施中有两种雨水功能调蓄池，景观池 属于第一种，而游戏广场、草坪则属于第二种。在枯水期，景观池中的水位于常水位，维持整 个调蓄设施中唯一的亲水区域；在丰水期，暴雨来临时，警报提醒游人疏散，游戏广场、草坪 广场作为雨水调蓄渗透塘进行蓄水，暴雨过后储蓄的雨水下渗，在削减洪峰流量的同时补充地 f 水源( 车伍，2 0 0 5 ) 。 表3 多功能雨水调蓄池的分类 2 1 5 国内雨水径流管理 国内雨水径流管理起步较晚，主要集中在雨洪控制、雨水利用、雨水处理三个方面，而且 在历史上的每个阶段，雨水管理都有不同的侧重点。长久以来，为了解决城市洪涝灾害问题， 城市雨水管理的重点是雨洪控制，城市防洪涝思路主要是采取防、排、涝等措旌，通过河道整 1 0 年束师耗土擘2 0 0 6 届硕士学位论文城市绿地系统对雨水径流调蓄及相关污染削减效应研究 治不断加高、加固堤防，提高防洪标准；对于城市雨水采取“尽快排出了事”的原则，通过兴 建或扩建排水管网、改善水力条件等排水措施，将雨水尽快排出。随着城市化进程，城市洪水 问题、水资源短缺问题、水环境污染问题日益严重，以排水为主的雨水管理模式已不适合城市 的可持续发展，城市雨水的利用以及处理成了雨水管理的又一重要内容。 我国城市的雨水利用由来已久，余姚河姆渡遗址中出土的1 6 0 多把骨耜证明，7 0 0 0 年前先 民已能翻土引水、排水；4 0 0 0 年前的周朝，农业生产中就利用中耕技术增加降雨入渗，提高作 物产量。2 0 世纪5 0 年代，人们利用水窖的水浇玉米、蔬菜等，突破了窖水只用为生活用水的 观念。在我国直到2 0 世纪8 0 年代，雨水利用的研究和应用才开始实施，在9 0 年代得到了广 泛发展，集中在干旱和半干旱地区人畜饮水和集流灌溉方面，如甘肃、内蒙古等地区实行了雨 水利用工程。城市雨水利用起步较晚，目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。 典型的有山东长岛县、大连獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程。北京、上海、 大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展相关研究工作( 奕永庆，2 0 0 4 ：张艳红，2 0 0 5 ) 。相对而 言，北京的步伐较快，北京市节水办和北京建筑工程学院从1 9 9 8 年开始立项研究，北京市水 利局和德国埃森大学的合作项目于2 0 0 0 年启动，已有雨水利用的示范工程l o 多个，北京市于 2 0 0 3 年颁布的关于加强建筑工程内雨水资源利用的暂行规定，要求凡在本市行政区域内， 新建、改建、扩建工程均应进行雨水利用工程设计和建设，雨水利用工程应与主体建设工程同 时设计、同时施工、同时投入使用，否则不予验收，进一步推动了北京城市雨水利用技术应用 的步伐，使得雨水利用技术得以推广。 表4 国内雨水利用实践与研究重要进展 主要事件 甘肃省实施“1 2 1 雨水集流工程” 内蒙古实施“1 1 2 集雨节水灌溉工程” 第七届国际雨水集流系统大会在北京市举行 第一届全国雨水利用学术讨论会在甘肃省兰州市举行 第二届全国雨水利用学术讨论会在江苏省徐州市举行 第三届全国雨水利用学术讨论会在辽宁省大连市举行 水利部和中国水利学会成立“中国水利学会雨水利用专业委员会” 水利部颁发雨水集蓄利用工程技术规范标志雨水利用技术初步成熟 甘肃省建集雨节灌水窖1 9 4 4 万口，发展集雨补灌面积3 05 万b m 2 北京市颁布关于加强建筑工程内雨水资源利用的暂行规定 相对于城市雨水利用而言，雨水径流污染的控制及雨水处理的相关研究工作在国内开展的 较少，因此，雨水污染控制及处理技术的应用相对较少。2 0 世纪8 0 年代初期，北京开始了对 城市雨水径流非点源污染的研究，此后其他一些城市也相继开展过相关的研究工作，但是，由 于点源污染矛盾一直突出，对城市径流的非点源污染未能予以足够的重视。近年来，点源污染 已得到一定控制，非点源污染矛盾有加重趋势，水污染控制的力度也在加大，城市径流污染开 始引起越来越多的重视。目前，研究者对城市雨水径流污染指标及变化范围、污染物的冲刷输 送规律、主要影响因素、污染物负