（环境工程专业论文）上海市静止景观水体水质调查及雨水利用研究.pdf

摘要 摘要 从上世纪9 0 年代中期开始，我因城市建设了大量的人工景观水体，城市景 观水体已成为生态城市建设的重点内容。随之而来的城市景观水体富营养化闻 题，也成为城市水环境建设亟待解决的问题。本论文从水质调查与雨水利用两方 面就上海市城市静止景蕊水体进行了研究，并就城市静止景观水体的设计与管理 进行了讨论。 本文选取了上海市区其有一定代表性的景观水体进行了调查，主要调查对象 包括居住小区、公园绿地、校园景观河道等。景观水体水质状况如下：c o d c r 在 2 0 m g l - , 6 0 m g l 之间；t n 在1 o m g l - - - 6 o m g l 之间；t p 在0 0 2 m g l - - - o 2 m g l 之间，个别富营养化严重的水体t p 达0 5 m g l 以上；叶绿素穗一般在2 0 m g m 3 以下。调查结果显示，上海市区景观水体存在不同程度的富营养化现象，但是， 各屠住小区、公园、校园景观河道基本保持了其景观功能。 采用线性回归的方法，对景观水体各水质指标与叶绿素一a 进行相关性分析发 现，卵与时绿素一a 的相关性最大，相关系数达到g 9 9 ，且上海市城市景观永体氮 磷比很高，超过1 0 ：1 ，磷成为上海市景观水体藻类增长的限制性因子。 以上海市文化佳园居住小区和公园3 0 0 0 ) 鬻住小区为例，调查研究了利用屋面 径流与经植草沟输送净化的地表径流两种雨水资源补充景观水体的应用效果。通 过监测文化佳园小区和公园3 0 0 0 d x 区屋面径流、植草沟汇集径流的水质，并比较 分析降雨前后景观水体水质，评价了用作景观水池补充的不同小区雨水利用方式 实际效果。研究结果表明，屋面径流补给居住小区景观水体具有良好的应用效果； 经植草沟输送净纯的地表径流补给入瑟密度较大的居住小区小型景观水体应用 效果较差，应用需慎重考虑。 目前还没有专门针对城市景观水体的水质标准和富营养化评价方法，本文就 建立城市景观水体的水质标准与富营养化评价方法进行了讨论，并提出了建议， 提出总氮控制在3 m g l 以下，总磷在0 。l m g l 以下，景观水体基本可保持其景观 效果。本文还就城市人工景观水体的设计和管理进行了探讨，为景观水体的设计 与管理提供了参考。 本文的研究结果与结论可以为上海市控铡城市景观水体富营养化提供理论 参考；为居住小区利用雨水补充景观水体的设计提供参考依据；也为城市景观水 体的管理提供了借鉴。 关键词：景观水体，水质调查，富营养化，屋面径流，草地径流 a b s t r a c t s i n c et h em i d d l eo f9 0 so ft h el a s tc e n t u r y , al a r g en u m b e ro fa r t i f i c i a ll a n d s c a p e w a t e r sw e r ec o n s t r u c t e d ，a n dt h o s eh a sa l r e a d yb e c o m ea l li m p o r t a n tc o n t e n to f e c o - c i t i e si nc h i n a b u te u t r o p h i c a t i o no ft h eu r b a nl a n d s c a p ew a t e r sb e c o m et h e p r o b l e m so fw a t e re n v i r o n m e n tw h i c hn e e dt ob es o l v e du r g e n t l y i nt h i sp a p e r , a r t i f i c i a ll a n d s c a p ew a t e r si ns h a n e 蛳w e r es t u d i e di n c l u d i n gi n v e s t i g a t i o no fw a t e r q 砌时a n du t i l i z a t i o no fr a i nw a t e r d e s i g na n dm a n a g e m e n to fu r b a nl a n d s c a p e w a t e r sw a sa l s od i s c u s s e di nt h i sp a p e r t h er e p r e s e n t a t i v el a n d s c a p ew a t e r si nu r b a na r e ao fs h a n g h a i ，i n c l u d i n g r e s i d e n t i a la r e a s ，u r b a np a r k s ，l a n d s c a p ep o n d si nc a m p u s ，e c t ，w e r es e l e c t e da n d i n v e s t i g a t e d m a i nr e s u l t so ft h ew a t e rq u a l i t yi n v e s t i g a t i o n sw e r ea sf o l l o w s ： c o n c e n t r a t i o no fd i f f e r e n tp o l l u t a n t sr a n 西n g2 0 m g l - - 。6 0 m g lf o rc o d c r ；1 o m g l 6 0 m g lf o rt n ；0 0 2 m g l - - 。0 。2 m g lf o rt p , o n eo ft h ei n v e s t i g a t e dl a n d s c a p ew a t e r s w i t ht po v e r0 5 毗a n do nas t a t eo fs e v e r ee u t r o p h i c a t i o nl e v e l ；m o s to f i n v e s t i g a t e dw a t e r sw i t hc h l al e s st h a n2 0 m g m 3 i n v e s t i g a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a t l a n d s c a p ew a t e r si nu r b a ns h a n g h a ip r e s e n t e dd i f f e r e n t e x t e n te u t r o p h i c a t i o n p r o b l e m s ，b u tm o s to ft h ew a t e r ss t i l lh a ds o m el a n d s c a p ev a l u ei ng e n e r a l u s i n gt h el i n e a rr e g r e s s i o nm e t h o d ，c o r r e l a t i o na n a l y s i sw a sc o n d u c t e db e t w e e n e a c hm o n i t o r e dp o l l u t a n t sa n dc h l o r o p h y l l ac o n t e n t , a n di tw a sf o u n dt h a tt h e m a x i l n l l i l lc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a sw i t ht p , w h i c hw a sa sh i g ha so 。9 9 a n d 舔t h e r a t eo f n i t r o g e nt op h o s p h o r u sw a sh i g h e rt h a n10 ：1 ，w ec a nt h i n kt h el i m i t i n gf a c t o r o fa l g a eg r o v , 维h 瀚i sp h o s p h o r u sf o ru r b a nl a n d s c a p ew a t e r si ns h a n g h a i b a s e do nc o m p r e h e n s i v ei n v e s t i g a t i o n sa n dm o n i t o r i n go fl a n d s c a p ew a t e r si n t w or e p r e s e n t i t i v er e s i d e n t i a la r e a si ns h a n g h a i ，a p p l i c a t i o ne f f e c t so f r o o fr u n o f fa n d s u r f a c er u n o f fs u p p l y i n gt ol a n d s c a p ew a t e rw a ss t u d i e di nt h i s p a p e r t h ep a p e r p r o v i d e dt h et h e o r e t i c a lr e f e r e n c ef o r t h ed e s i g no fl a n d s c a p ew a t e r b o d ys u p p l i e dw i t h r a i n w a t e rb ym o n i t o r i n gl a n d s c a p ew a t e rq 诚i t yi nt h et w or e s i d e n t i a la r e a s ，w a t e r q u a l i t yo fr o o fr u n o f fa n ds u r f a c er u n o f fi n f l t m i n gf r o mg r a s sd i t c hw e r ea l s o m o n i t o r e d ，a sw e l la sl a n d s c a p ew a t e rq u 菌i t yb e f o r ea n da f t e rr a i n f a l l t h i sp a p e ra l s o e v a l u a t e da c t u a le f f e c to fd i f f e r e n tr a i n w a t e ru t i l i z a t i o nm o & so fl a n d s c a p e w a t e r b o d y i nr e s i d e n t i a la r e a s u pt on o w , t h e r ei sn or e a s o n a b l em e t h o df o re v a l u a t i o no fe u t r o p h i c a t i o na n d n w a t e r b a d yf u n c t i o ne s p e c i a l l yf o ru r b a nl a n d s c a p ew a t e r s t h ea s s e s s m e n tm e t h o do i l e u t r o p h i c a t i o na n dw a t e rq u a l i t ys t a n d a r dw a sd i s c u s s e di nt h i sp a p e r , a n ds o m e r e l e v a n ts u g g e s t i o n sw e r ep r o v i d e d ：l a n d s c a p ee f f e c tm i g h tb ek e p tf o rw a t e r si ft ni s l e s st h a n3 m e c l ，a n dt pi sb e l o w0 1m g l t h ed e s i g na n dm a n a g e m e n to fa r t i f i c i a l l a n d s c a p ew e r ea l s od i s c u s s e dt op r o v i d er e f e r e n c ef o rd e s i g n i n ga n dm a n a g i n g t h er e s u l t sa n dc o n c l u s i o n sc a l lp r o v i d et h e o r e t i c a lr e f e r e n c ef o rk e e p i n go f f e u t r o p h i c a t i o no fu r b a nl a n d s c a p ew a t e r si ns h a n g h a i ；g i v ear e f e r e n c ef o rd e s i g n l a n d s c a p ew a t e r ss u p p l i e d 谢也r a i n w a t e r ；a n dm i g h tb eh e l p f u lt ot h em a n a g e m e n to f t h ew a t e r s k e yw o r d s ：l a n d s c a p ew a t e r , m o n i t o r i n go fw a t e rq 莲i 锄e u t r o p h i c a t i o n , r o o f r u n o f f , g r a s s l a n dr u n o f f 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：言鞠氧 衅罗月绰1 9 第1 章绪论 1 1 城市景观水体的概念 第1 章绪论 景观是一个涵盖了风景园林、地理学、生态学、建筑学等诸多领域的概念。 现代景观注重公共性和综合性。水景同绿化一样，也是一种景观。 城市景观水体是基本由人工建成的，能调节城市区域小气候，美化城市环境， 并与周边的园林景观、小区布局及广场绿地榻协调形成景观的湖泊、水塘、 河流、 喷泉等水体，多为静止或流动性差的封闭缓流水体。般具有水域面积小、易污 染、水环境容量小、水体自净魅力低等特点。 。2 城市景观水体的范圈 城市景观水体包括城区景观河道、公园或公共场所的人工湖泊、居住小区景 观池塘与人工小溪等l l j 。从来源上说，水景可分为两类，郎借景和造景，前者是 在规划设计中创造更多、更好的景观朝向，将天然的水景借过来；而后者则是指 人工造出水景。这些水景，借景型的以观水为主，面造景型的则以亲水为主。随 着生活水平的提高，现在人们日益关注以水景为主题的小区、园林、城镇等建设。 水体是否清澈，水景是否具有良好的感观功能，失去景观功能的景观水体怎样通 过治理恢复其景观效果，这些问题也逐渐成为人们关注的话题。从水的流动性上 说，景观水也可以分为静水景观和动水景观两大类【2 】。所谓静水，就是水的运动 变化比较平缓，静水一般表现在地平面比较平缓，无大的高度变化，城市公园绿 地的景观水体多为静水，如中心湖等。动水包括瀑布、跌水和喷水等，城市居住 小区的小型景观水体从感观效果考虑多设计成动水。 1 3 城市景观水体的景观功毹和价值 城市景观求体具有重要的景观价值，可_ 以美化城市环境，同时还具有承载水 体循环、改善小气候，有效调节城市生态环境和缓解城市热岛效应的作用，具有 生态价值和实用功能价值。因此，城区内的大小天然湖泊、人工湖、小区内的人 工水体等景观水体已经成为生态城市建设的重点内容。据不完全统计，目前上海 市人造景观水域面积已经超过2 1 0 万m 2 【3 】水景观为现代城市增添了一道亮丽丽独 第1 章绪论 特的风景，良好的河流景观与滨水环境已成为上海建设现代化城市的重要疼容。 城市景观水体在城市中的功能和价值具体如下1 4 j ，i 习： 王) 可减弱城市热岛效应和洪涝灾害。承体具有高热容性、流动性、以及河道 风的流畅性，对城市热岛效应的减弱具有明显的作用，并且城市内的河流、湖泊 本身就具有最好的天然防洪、蓄洪和泄洪功能。 2 ) 是城市绿地建设的重要基地。例如河渠两岸、河心沙洲、湖塘周围均为城 市绿地建设提供了良好的自然条件和社会经济条件。绿地与景观水体的结合越来 越受到景观趣划师的重视，具体表现形式主要有河潮的生态护岸、生态湿地、藤 水的滞洪池( d e t e n t i o np o n d ) 和滞留池( r e t e n t i o np o n d ) 嘲、种植水生植物 的屠佳小区景观水体等。 3 ) 是成市景观多样性的组成部分。城市景观多样性对一个城市的可持续发展 以及人类生存适宣度的提高具有明显的促进作用。城市水体景观及其自然特性明 显有别予以水泥钢材为主要原料的街道、楼房、立交桥等人为城市景观，其物质 特性、形态特性、功能特性的介入将提高城市景观的多样性，为城市的舒适性、 可持续憔提供一定的基础。 4 ) 是城市物种多样性存在的基地。例如许多鸟类可以在城市内河心沙洲或公 园潮塘圆周生存、繁衍，构成野生生境，体现了人类都市与自然的交融。 5 ) 水体景观是城市公众文体娱乐，亲近自然的场所。而且很多水体景观本 身就是极具社会经济效应的旅游观光胜地。 总之，水体景观作为城市系统中的一种自然要素，其生态建设的功能和意义 多种多样，己经和正在被城市建设者所关注，尊重这些水体的自然规律、保证其 水质、协调城市建设与城市水体景观的相互关系己成为城市生态建设过程中的基 本方法和出发点。 1 4 城市景观水体的特征与水质恶化的原因 城市景观水体与一般的自然水体有着很大区别，它们是在多方条件限制下由 人工建造丽成，短甥态很难形成完整的水生生态系统，甚至长期也不一定戆形成， 因而稳定性较差。并且城市景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，一般 具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点，荐加上设计 时对永体的水质净化、水体生态系统自我维持方面考虑不足，使得城市景观水体 更容易受到点源、面源污染的影响，水体水质容易恶化，发生水体富营养化现象， 水体景观功能丧失，甚至发生黑臭，严重影响周围的自然环境和居民的生活环境。 城市景观水体水质变坏的主要原因如下： 2 第1 章绪论 王) 水源条件差 一般景观水的水源主要来自三个方面：自来水、河水、地下水及收集的雨水 近年来，我国加大了对江河整治的力度，但由于河道受污染时间长显污染物成份 复杂，因此现在我圜几个主要水系的水质情况还不能达到景观水的水质要求。以 上海为例，上海地处长江下游，上游大量富营养物质积聚在这一地区，形成上海 水源中所含的氮、磷、碳和钾等藻类生长所需元素偏高，这就缀适宜于蓝绿藻的 生长。在一般情况下，在夏季上海的以自来水为水源的景观水也会出现藻类大量 生长，水体变质麴情况，蒜搬上经常还有酸雨和降尘，使得上海景观永酌质量先 天就很差。 2 ) 点源污染 城市生活污水 城市生活污水是城市景观水体重要的污染源。在入口集中的居民区、商业区 每天产生的生活污水和固体垃圾如果管理不善极易进入城市河道等景观水体，它 们包括含有大量碳水化合物和氮、磷等营养元素的有机物，极易造成水体恶化。 同时，居往区中相当一部分洗衣机放置在阳台，产生的含大量磷的洗涤污水很容 易通过雨水管道进入小区景观水体。这些污染物进入水体后，会促进水体发生富 营养亿，造成水中氧的大量消耗，并在厌氧细菌的作用下产生恶臭物质。 城市污水处理厂出水 一般的城市污永处理厂二级出水虽然去除了大多数的悬浮固体和有机物，但 由于污水厂脱氮除磷工艺还有待进一步提高，在水中仍存在有多种类型的营养物 质，出水中氮磷含量仍较高，对受纳水体( 河道) 仍会造成较高的污染负荷，因 此，污水厂出水也是弓| 起水体富营养化，影响水体景观的原因之一。丽置，含氯 的污水处理厂出水对鱼类等很多水生生物是致命的，会造成很多水生种群发生变 化，威胁永体生态。 城市垃圾渗滤液 城市工业垃圾和生活垃圾的露天堆放也是城市景观水体的重要污染源之一。 雨水流经垃圾时携带其中大量无机物与有机毒物形成垃圾渗滤液，最终进入城市 水体带来水体的污染。其中很多沿城市河道岸边堆放的生活垃圾中的大量有机物 和细菌极易进入城市河道。 目前，上海市城市污水处理设施、垃圾收集体系已较完善，生活污水与生活 垃圾极少排入人工景观水体，因此上海市居住小区、公园绿地等场所的景观水体 受点源污染较小。 3 ) 非点源污染 城市景观水体的非点源污染主要包括城市径流和城市上游农业区产生的农 3 第1 章绪论 业径流。城市径流主要污染城区各类人造景观水体，上游农业区农业径流主要污 染流经城区的景观河道。这种类型的污染由于污染负荷很高且难于控制，因而成 为匿益关注的环境问题。降雨时雨水流经渗透性很差的城市地面，带走大量城市 污染物：汽车废气中的重金属、轮胎的磨损物、建筑材料的腐蚀物、路面的砂砾、 动植物的有机废弃物、动物排泄中的细菌、建设工地上的淤泥和沉淀物、城市草 地和公园喷洒的农药等等。一般来讲，城市径流的水质成分复杂，尤其是初期雨 水，其对水体的污染不可忽视。有研究表明，城市径流中含有大量的悬浮物、氮 磷等营养物质、致病微生物等污染物，如若没有任何处理措麓使其直接进入城市 水体，其危害性可想而知。美国研究人员认为：美国河流的水质污染成分有5 0 甚至更多来自各种城市径流的非点源污染，其城市下游水质有8 2 为地面径流所 控制，可见非点源污染对城市水体的巨大危害性1 7 j 。 4 ) 人为的破坏 城市居民的不文明行为，也是导致景观水体水质恶化的原因之一。例如：公 园内为了吸引游客，在景观湖中常设钓鱼区，为了使鱼上钩，钓鱼者往往会预先 投入大量的“鱼窝 ，以期吸弓| 鱼群上钩，这种富含蛋白质的，过量的“鱼窝 沉淀到湖底，又形成了水质恶化的污染源。再如，有些公园管理人员通过卖给游 客鱼食来达到创收的目的。好奇的游客就毫无节制地以投鱼食来取乐，多余的食 料也会成为水质的污染源。此外，在一些小区内，经常会有一些清洁工为了方便， 直接用景观水洗拖把或是冲洗地面上的污迹，用完压再直接将水倒回人工湖，这 些不当的行为也会严重污染景观水。 5 ) 设计的不合理 这种情况多出现在公园或小区中，由子设计的不科学，入王潮中经常会出现 死角，而死角中的水由于缺乏流动，往往最容易恶化。各种污染物将会沉积在死 角处，并慢慢地污染整个人工潮，这使得死角成为人工潮的一个内部污染源。嚣 此，人工湖中如果死角越多，水质恶化得越快。大部分人工水景多被仅仅视为一 个纯粹的景观，只注重视觉上的享受，在建设手法上拘泥于混凝土驳岸、亲水平 台等硬质人工护岸，甚至连底部也为硬质铺设的“游泳池”式水景，造成水体自 净能力丧失，生态失衡。 6 ) 蓝绿藻的入侵 蓝绿藻是景观水的头号公敌。由于蓝绿藻的抱子也可通过空气传播，因此它 们可_ 以落户于任何有水的地方。这种藻类繁殖速度极快，大致二十分铮就可繁殖 一代，而且藻类的大量繁殖会使景观水体中的溶解氧降低，这样将会影响到各种 水生动植物的正常生长，严重时，还会造成水生动植物因缺氧而死亡。 4 第1 章绪论 1 5 城市景观水体现状 1 5 国内城市景观水体现状 城市内的湖泊、水塘等缓流景观水体的污染状况令人担忧，主要问题是富营 养纯。调查表明，我国大部分城市湖泊、水塘已达到富营养化或超富营养化程度。 其中属于富营养化的城市湖泊有：杭州西湖、南京玄武湖、江西九江日棠湖、广 州麓湖、流花湖、武汉墨水潮等。这些湖泊均为城市的重要旅游景双，水体污染、 富营养化威胁着其旅游景观价值。可见我国城市湖泊、水塘等缓流水体水质已经 普遍遭受污染，城市景观水体质量严重下降。许多具有美学价值、旅游观光功能 的水体其生态环境效益、社会经济效益正在逐步消弱。 中国科学院1 9 9 6 年发布的一份国情研究报告表吲川，我国城市段河流水体污 染严重，水体景观遭受了很大破坏。穿越城市的河流是城市的重要水景观，但是， 普遍的水质污染和富营养化使得其景观作用大大降低，成为城市水环境治理的重 点。与环境容量相对较大的长江等大河相比较，城市内其它小型河潮的污染现状 更加令人担忧，有的甚至到了不可不治的地步。至于城市内一些更小的河渠有的 甚至变成了排污沟渠。 除大型的河流、湖泊外，城市内的一些小型景观水体如公园、居住小区、公 共场所的水景等多为静止或流动性差的封闭缓流水体，更易受到破坏和污染。调 查表明，我国的匿林9 0 以上的公园承体受到不同程度的污染，c o d 、b o d 、t n 、t p 和非离子氨等指标，均超过国家规定的地表水质量类标准【9 】，上海、北京、深 圳、武汉等城市的公匿及屠健小区的许多景观水体都受到不同程度的污染，富营 养化现象日趋加剧l l o q 3 。目前，景观水体除了少数作为生活污水直接排放的受纳 水体遭受到严重污染外，绝大多数景观水体其水质相对于生活污水，农e l l 排放水 等废水而言污染物浓度较低，属于微污染水体或轻度污染水体，其水质维护与管 理具有特殊性，需要进行专门的研究讨论。 1 5 2 上海市景观水体现状嘲 上海市水务蜀水资源管理处、上海市河道( 水闸) 管理处、上海泰水环境监 测中心于2 0 0 3 年8 月，对延中绿地、盛大花园、西郊公园、世纪公园、华东师 大丽娃河等1 7 处全枣有代表性的人造水景观进行了系统的调查，并分别在2 5 个 断面上采集水样进行监测。此次调查的范围广、类型多，涉及大型绿地内的水体、 居住小区景观水体、大型公园内的人工湖、校园内的景观河。调查水景分布在全 市8 个区，累计水面积超过7 2 万一，因此具有一定的代表性，基本反映了上海 市城市景观水体的现状。采集水样的监测，按地表水环境质量标准 5 第1 章绪论 ( g b 3 8 3 8 - 2 0 0 2 ) 的要求实施，放2 5 个断面永群的鉴测数据分褥，避、群、v 襄劣 v 类水，备为2 、8 、7 、8 个，分别占监测总数的8 、3 2 、2 8 和3 2 ，其 中v 类帮劣v 类水占6 0 ，主要超标指标蔹次失t n 、b o d s 帮耐等。此 次调查结果显示，人造水景观水体的水质要优于全市河、湖水体，符合景观水体 要求的占多数。虽然依据湖泊富营养纯评价标准，大部分水体总磷和总氮都达到 了中等到严重富营养化的水平，但是根据蟊测判断，1 7 处人造水景观的水体总 体上感觉良好，没有一处水体发生黑奥，所有水体中没有看到孑孓、小虫和死鱼， 除华簿大藤娃河和罄杨环浜鸯局部蓝藻癸，其余永体没有东华现象。主要存在酶 问题有：( 1 ) 老的水景观比新的水景观水质要差。( 2 ) 大部分人造水景观的水边 采用了硬质护岸，黼弱了水体麓自净麓力。调查显示，硬质护岸越少的水域，求 体就越好，反之，水体就越差。( 3 ) 绿地的雨水收集、排放系统起到了适得其反 蛉作用。调查中，诲多管理人员都反映，公匿和属住小区中的景观水体，一下雨 就发浑，雨水带入污染物质而使永体遭到污染。( 4 ) 水体的生物的多样性远远不 够，水体的自净能力太差。( 5 ) 居住小区中利用雨水径流补给景观水体的技术没 有得到广泛推广，蘑使采用蔼东径流补充景魏永俸，箕设计与技术逛不够完善。 1 6 国内外相关研究 1 。s 。 水体富营养亿调查研究 2 0 世纪韧，水体富营养纯闯题雩l 起了生态学家、濒沼学家的注意，同时也得 到一些国际组织、国家政府及社会各界人士的关注与重视。1 9 7 3 年，o e c d ( 国际 经济合作与发展组织) 曾在其1 8 个成员国之间建立过国际富营养化研究合作计划 阁。当时主要是对湖泊永体开展富营养化研究，通过在世界范围内开展的大量研 究，确立水体中总氮、总磷的含量是水体富营养化程度的重要标志，是产生水体 富营养纯的主要原嚣帮貔覆基础。如美重、圈本等星根据大量麴湖泊谲查资料提 出了各自水体富营养化程度评价模式及营养分级标准 l 刚。1 9 8 0 年，日本环境协会 秘美重环境僚护弱( e p 轰) 分别召开了棵国际湖泊富营养健专题讨论会”。 国外麴富营养化研究在湖泊富营养化指标与水质参数的关系、富营养化评 价、湖泊生态系统预测模型鞫控制对策方面取褥了缀多成果。但是，这些都是针 对湖泊等完全封闭的大型水体的富营养化研究，而对城市公园与居住小区内永景 观、景观河道等相对小型的景观水体研究较少。在湖泊富营养化方面取得的研究 成果，未必适焉予这些城市景观水体熬富营养化控裁与管理。 我国开展湖泊水库的环境调查研究起步较晚，5 0 年代开始曾在个别湖泊开展 6 第1 章绪论 过有关环境闻题的调查，毽寞正开展富营养化相关的环境闻题调查研究是在7 0 年代以后。5 0 年代以来，我国就湖泊水库水资源状况开展过几次调查与评价研究 u q 。1 9 5 8 1 9 6 4 年，中国科学院南京地理与湖泊研究所、河海大学、南京大学等 对东部平原湖泊进行了调查：1 9 7 6 1 9 7 7 年中囡科学院组织了对青藏高原、云贵高 原、东北、蘧北地区主要湖泊的综合调查：1 9 8 1 - 1 9 8 5 年水利电力部水文局组织了 “水资源综合评价和合理利用”专题研究，对全国范围湖泊水资源进行了调查和 分析研究：1 9 8 7 1 9 9 0 年间国家环保局在全国范围内组织了对部分湖泊的水文特 征、理化特征、营养指标、沉积特征和生物特征等方面的调查研究，并根据调查 结果对湖泊水库水体富营养化状况进行了总体分析与评价，对重要湖泊进行了典 型专项研究【网。 中科院南京地理湖泊研究所、中国环科院水所以及云南省环科院等单位在 对我国湖泊富营养化调查的基础上，对湖泊营养类型划分、湖泊营养类型特征、 湖泊营养物质特性、负荷来源、湖泊水生生物群落、浮游植物生产力特征、湖泊 沉积物中磷的赋存形态、沉积物中营养盐与湖泊富营养化主要因子之间的关系、 湖泊富营养化评价方法等方面进行了内容广泛的研究，取得了丰硕的成果【 7 j s 。 国内学者在湖泊富营养化机理、营养状态判定及评价等方面进行过较多研究； 在湖泊富营养化模型构建方面也作了大量的工作。为水体富营养化理论豹研究与 构建提供了基础，为我国湖泊水体富营养化的治理提供了理论参考。同样，国内 的富营养亿研究也是主要针对大型湖泊等封闭型水体的，面对城市小型景观水体 的富营养化研究相对较少：湖泊富营养化评价方法较多而且不统一，也都未必适 用于城市景观水体。 目前可查阅到的国内外文献报道研究对象基本都是湖泊、水库，专门针对景 观水体的研究报告或文献资料较少，一般认为两者污染源相同，发生富营养化的 过程和机制相似，潮泊、水库的研究成果和治理经验可以直接被景观水体所借鉴。 从现有的国内外研究资料来看，对富营养化的研究几乎都是建立在外源污染已得 到控制的假设之上，研究的重点是内源污染对富营养忧的作用以及对内源污染尤 其是磷的控制等，比如：沉积物中磷释放的影响因子；内源磷负荷的有效控制等。 在发达国家，外源污染可能确实褥到了很好的控制，同时湖库的内源污染较重， 研究的基础是成立的。实际上，城市景观水体和湖泊、水库有较大的区别，除了 水面面积、水深等天然特征外，不同污染源其发生富营养化的贡献率是不同的， 内源对湖库的富营养化贡献很大，不容忽视；两景观水体由于一般均为人工建造， 建成时间也不长，底部往往被硬化，因此内源污染并不严重，关键还是外源污染 和於充水源承质的控制。而且，对上海市景观水体来说，蠹源污染通常较轻微， 点源一般能得到较好的控制，但是面源污染的控制还得不到保证。因此，存在的 7 第1 章绪论 阀题和需要研究的内容不畿从已有的研究成采中找到缀合适的答案。此外，在水 的流动性、置换周期等方面也有所不同，进行富营养化控制可能采取的措施及相 应的关注重点也不尽相同。因此，需要开展针对性的研究。 1 6 2 雨水资源化利用研究 雨水是自然界水循环的阶段性产物，其水质优良。当雨水作为用来满足人们 生活、生产及生态环境需要的物质资料时，它就成为雨水资源。雨水利用技术是 对雨水进行收集、存贮、控制并高效利用的完整系统，这是广泛存在的传统技术， 有着悠久的历史和多种多样的利用方式。在对雨水资源开发利用的过程中，城市 雨水资源逐渐得到了人们的重视，雨水利用将成为解决2 l 世纪水资源的重要途 径。从2 0 世纪7 0 年代起，经济发达国家从保护水环境及充分利用水资源的角度出 发，开始研究适合治理雨水污染及回翔的处理工艺及相关的管理模型。2 0 世纪鼬 年代初期，世界各囡悄然掀起了雨水利用的高潮。美国、前苏联、突尼斯、巴基 斯坦、印度、澳大剥亚等匿都对雨水剩用十分重视，对雨水的集水面进行了研究 川。雨水利用已经成为国际上普遍重视的课题。随着雨水利用技术迅速的发展， 研究雨水利用的学术活动也目趋频繁，1 9 8 1 年在台湾正式建立国际雨水收集系统 协会( i r c s a ) ，不断地促进国际闯的交流与合作，两年一度的交流大会使各国之 间的雨水利用技术和信息能很快地传播。在城市中，雨水利用的重要方式之一就 是孝 绘城市景观水体，睫着藤水利用工艺与技术的成熟与发展，屋面雨水与地表 径流补给景观水体在国内外的应用越来越广泛。 德藿是欧洲主张广泛进行雨水利黑的国家之一口蠼，自1 9 8 9 年制定了屋面雨水 利用设旌标准以来，德国城市雨水利用技术以进入标准化、产业化阶段，并逐步 向集成化、综合化方向发展。德国降水径流贮存的形式多样，有家庭利用雨水而 采用的预制混凝土或塑料蓄水池等：也有社区环境利用雨水而采用的构造水景观 或人工湖等：还有为增加雨水人渗将绿地或花园做成起伏的地形或采用人工湿地 等。总之，德国将褥水的传输和储存与城市景观建设、环境改善融为一体，既有 效利用了雨水资源、减轻了污水处理厂对雨水处理和自来水供水的压力，又增加 了城市景观，起到了一举三益的作用。柏林等掰l 些城市还将城市雨水利用和城 市环境、城市生态建设等结合起来进行设计，已建成或正在建设各具特色的生态 小区雨水利用设施。柏林坡斯坦广场( p o t s d a m e rp l a t z ) 就是其中一个成功的范 例。坡斯坦广场是德国统一后开发兴建的欧洲最大的商业区。开发商采用了如下 雨水利用方案：对适宜绿化的屋顶全部建成绿色屋顶，利用绿地的滞留调蓄作用 减少径流水量，改善生态环境的作用。对不宜建设绿地的屋顶，将屋蘑雨水通过 水落管引入地面蓄水池，构造水景观。水景观与位于楼宇地下室的泵站相连，形 8 第1 章绪论 成循环流动水流。泵站中设水质自动监测系统，在水质不能满足设计要求时，先 经处理系统处理达标后再进行循环。水景观由3 部分组成，一是涌泉状的水循环 系统出口，埋设于水生植物之中；二是两个面积为l 。3 万毽2 的地面蓄水池，池内 放养水生动物；三是连接上游与蓄水池与下游泵站的阶梯状瀑布，在利用雨水的 同时，形成了良好的城市水景观。曼海姆w a l l s t a d t d 、区是居住小区雨水利用与 水景观结合设计较好的一个范例。曼海姆地区主要风向为由西翔东，为使小区建 成后不隔断对曼海姆市中心的通风通道，规划在小区中部构造了两条贯穿东西的 明渠。小区内所有褥水径流均通过一定造型的地葱宽浅式骧沟进入鳃渠。臻渠仿 天然河道修建，局部地段兴建涌泉或造型建筑物，渠边种植水生植物，形成水景 观。明渠底部采用防渗处理，以保持稳定的水面，若水量过大，会溢过防渗层渗 入地下水。小区中的明渠不但为居民提供了良好的景观与休憩场所，而且削减了 洪峰，观测证明，小区建成后，径流系数几乎没有增加。 日本则以多功能调蓄设施为其雨水利用特色。在传统的、功能单一的雨水调 节池的基础上发展了多功能调蓄设施，与一般雨水调节池的最明显区别是暴雨设 计标准较高、规模大、效益投资比高。在菲雨季或没有丈暴雨时，多功能调蓄设 施还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种功能，很多与植被结合设计的截流式调蓄池可以作势 城市的水景观。 美国雨水管理已有3 0 多年的历史，主要是指对雨水的收集、储存和净化。与 传统的排水概念相反，美国在2 0 世纪8 0 年代初对所有新开发区强制实行就地滞洪 蓄水。也就是说，改建或新开发区的雨水下泄量即暴雨洪水洪峰流量不能超过开 发前的水平。美国的城市雨水利用处理技术强调菲工程的生态技术的开发和应 用，在城市雨水资源管理和雨水径流污染控制第二代“最佳管理方案 ( b e s t m a n a g e m e n tp r a c t i c e ，瓣) 中更强调与植物、绿地、水体等自然条件和景观结 合的生态设计，如植被缓冲带、植物浅沟、湿地等，以获得环境、生态、景观等 多重效益。因此美国在园林及居住区规划设计时，多采用滞留池( r e t e n t i o n p o n d ) 和蓄水池( d e t e n t i o np o n d ) 来解决雨水问题 2 2 - 2 3 1 ，储水池还可以形成湿 地、景观湖等水景观。如美国的佛罗里达州就是雨水利用与景观水体结合很好的 范例。州内建立了许多滞留泡与蓄水池，将雨水滞留利用与水景观设计很好的结 合在一起，并与自然河网相连，甚至还与居住区的景观水体连通，为居住区景观 水体提供良好的水源，在州内形成7 优美的水景露，应用效果良好。 国内的雨洪利用的研究和应用近年来也有较大发展，但技术还较落后，缺乏 系统性，更缺乏法规和法律保障体系【矧。部分大中城市( 北京、上海、杭州等) 已着手监测降雨及其径流的水量和水质变化规律，逐步积累供雨水回用及治理污 9 第l 章绪论 染所需的基础数据。部分学者对以城市雨水为水源的中水回震途径、绿色生态小 区的雨水利用和中水回用、居住小区雨水湿地净化及回用、城市雨水的物化处理 技术、城市路面径流水质与排污规律等作了研究，为焉水剩用及研究与治理面源 污染提供了一些基础性资料。北京城市雨水利用己进入示范与实践阶段。车武等 对雨水利用与城市环境、北京城区屋面雨水污染及利用研究、北京城区雨水径流 水质及其主要影响阑素等方面进行分析和研究，认为屋面雨水径流水质较好，初 期弃流后，可以作为城市景观水体的补给水。李俊奇等对城市雨水利用与节约用 水、城市雨水利用方案设计与技术经济分析、城市雨水沉淀特性及其颗粒分布等 作了研究，取得了一些积极的成果。认为城区雨水主要有屋面、路面、绿地三种 汇流介质，由于植物和土壤的吸收截纳作用，绿地、汇集麓雨水径流应比较好；路 面除受大气面源污染外，还受汽车排放物、城市废弃物以及路面材料的影响。因 此绿地汇集的径流也可作为景观水体补水。国内也有许多城市居住小区或公园内 景观水体与雨水利用相结合进行设计，取得了很好的应用效果。 无锡市长江国际花园就是一个雨水利用应用效果良好的居住小区。小区地处 无锡市东南部的长江北路西侧与薪光路南侧的交乔处，总用地1 3 1 7 0 m 2 ，其中：萑 宅用地7 4 0 0 0 m 2 ，绿地5 3 0 0 0 m 2 ，人工景观水体面积4 7 0 0 m 2 。小区内收集屋面及道 路雨水，经适当处理后用手绿化浇灌、道路浇洒、洗车、水景补水，减少外排污 水量的同时节约了大量自来水，实现了雨水资源化，被无锡市评为“绿色生态小 区 豳j 。小区内的祭观水体主要靠雨水补给，水质良好，成为生态小区的重要标 _ o 一 ，c 蜘0 郑州市某生态居住小区收集小区内的屋面径流补给景观水体，取得了很好的 景观效采 2 6 1 。该生态小区位于郑东新区，占地4 5 3 h m 2 ，建筑面积3 6 万毒，其中 绿地面积为9 8 4 2 5 m 2 、屋顶面积为7 2 5 8 4 m 2 ，景观水面面积为1 2 4 8 3 m 2 。该生态小区 的建筑层数比较低，一般势6 - 8 层，所以小区内可利用的屋露径流量比较多，适 宜进行屋面径流的收集，实现雨水资源化利用。据计算，小区内收集的雨水量不 但可满足1 年内景观水体用水，而且还可以用于绿化、喷洒路面、洗车等生态小 区杂用水。 北京市朝阳区某公园利用公园的雨水进行贮存、净化，然后用于景观潮、绿 化等，达到了雨水资源化利用与保持景观的目标疆刀。具体方案为：根据公园地形、 附近雨污水管线、绿地位置、景观湖布置等条件，首先，用管道将雨水收集后输 送到调节储存池，收集的雨水包括道路、绿地、由体表面等，调节储存池设于公 园中部，公园中部有个雕像，雕像西边有一空地为绿地，该绿地下可作调节储 存池，雕像周围是一圆形的草地，为了节省管线，将此草地开发成土壤滤池，将 清水池设在土壤滤池的下部，雨水在调节储存池沉淀后，然后用泵抽至土壤滤池 1 0 第1 章绪论 进行净爨：，这释布置既减少了占逑西积，也缩短了警线长搀筑物单体基本在一 块) ，又可改善贮存雨水的水质。山体上的雨水经自然下流后由雨水口汇人雨水 管线，管道收集后输入调节储存渔。雨水经主壤滤洼净纯矗进入景麓东俸，保证 了景观水体水质。 1 7 研究背景 从上世纪年代中期开始，受欧美国家城市规划建设理念的影响，我国城 市建设了大量的人