从BMPs到GI(共16页)

1、城市(chngsh)可持续雨洪管理(gunl)研究(ynji)综述王政摘要：近年来，城市化进程的加速和经济的发展带来了一系列的环境向题与危机。城市不透水面积在逐渐加大，破坏了雨水的自然水文过程，阻碍了水的自然循环。城市雨洪问题严重影响了城巿的可持续发展。本文剖析了国内外的水资源危机和雨洪管理的现状，重点阐述了最佳雨洪管理措施(BMPs)、低影响开发(LID)和绿色基础设施(GI)的定义、历史发展、核心理念和技术措施等。针对我国实际情况，为更好地应对城市雨洪问题，建议进一步加强基础数据研究并结合国情对相关技术加以吸收改进。 关键词：城市雨洪管理 BMPs LID GI前言我国水资源总量近年来波动

2、幅度大，且时空分布不均，特别是2011年全国水资源总量为23256.7亿m3，比常年值偏少16.1%，为1956年以来最少的一年 ADDIN NE.Ref.DA85DB48-4211-4428-B874-942F9AFDC9971。随着城市化进程的持续推进，我国众多城市发展面临着资源型和水质型缺水的严峻考验 ADDIN NE.Ref.52015A41-F16C-4B2B-8B29-0F003B0ECC7F2， 3。对地表水而言，2011年我国全年水质中劣类的河长占总河长的35.8%，103个主要湖泊中均不同程度出现富营养化，其中劣类以上的湖泊占30.2% ADDIN NE.Ref.EB429B

3、7D-3DF0-4392-B30C-2FE461F8CCE11。目前全国地下水已普遍受到污染，部分地区水质超标严重，除传统的无机污染之外，一些“三致”（致癌、致畸和致突变）污染物和持久性有机污染物（POPs）的污染在局部地区也有检出 ADDIN NE.Ref.CE36AE43-3027-481E-9EF6-11A58C9FB9884， 5。2011年全国857 眼监测井中不适合饮用的类监测井占76.8% ADDIN NE.Ref.1DCC3787-C000-4577-A058-7801F0CD773A1。面对严重的水资源形势，我国投入了大量的资金用于相关工程的建设，也制定了相关的政策法规。由于

4、社会氛围和民众认识，以及国内的水资源管理机构职能的相互交叉甚至掣肘，也影响了工程和政策实施的效果 ADDIN NE.Ref.1303CF75-8DDE-4397-AEC7-FF504E20579E6。我们把目光聚焦到城市区域的水问题时，发现了一些新的问题，同时也会启发了研究人员和政府机构一种新的思路。近年来我国城市水问题有几个方面引起了社会的极大关注。一、城市面源污染的问题开始显现。长期以来，我国面临着极其严重的工业废水和城市污水的污染问题，主要工作放在了点源污染控制方面。随着科技的发展、治理措施的改进和治理投入的增加，点源污染的治理效果迅速提高，点源对水体污染的贡献率逐年下降，而非点源污染的

5、负荷比例逐年增加 ADDIN NE.Ref.A13D14A8-3DB8-4E4A-B409-684656A7CA907， 8。城市非点源污染已经成为城市水环境污染和生态退化的主要影响因素，特别对受纳河流的下游以及近海区域而言，是水质恶化和生态功能退化的主要污染源 ADDIN NE.Ref.AF812CE7-28F7-4A2B-B282-25D602B1E7BC9， 10。住房建设部的公告显示2010年，我国城市污水处理率82% ADDIN NE.Ref.E6DB634B-EA9F-4888-8EAE-A306F7C90D4211。对于面源污染，工作重点主要是针对农村耕作区水土流失等面源污染问题

6、，对于城市面源污染尚未给予足够的重视 ADDIN NE.Ref.42BCBC35-85F5-46CB-BDBE-501EF77F763C12-15。美国、英国、荷兰等发达国家在20 世纪70 年代就已对城市地表径流开展了大量的测试及研究工作，其中比较典型的研究项目是美国环保署的国家城市径流项目(Nationwide Urban Runoff Program：NURP)。该项目的研究表明城市径流与重金属（特别是铜、铅和锌）、大肠杆菌和悬浮颗粒物污染浓度较高 ADDIN NE.Ref.6F0B9A48-FB62-47B5-9C20-5A0CC57AFA9E16-18。我国城市地表水环境非点源污染的

7、研究起步较晚，20 世纪80 年代初开始对北京的城市径流污染进行研究 ADDIN NE.Ref.646159B9-3E02-4F03-8AE6-D73B38F78E7519-22，随后在上海、西安、苏州等大中城市也逐渐开展起来，但目前缺少系统的城市面源污染监测数据 ADDIN NE.Ref.25543DE0-DBC3-4695-B538-4F9D085AB4A423， 24。二、应对暴雨(boy)的能力亟待加强。近年来武汉、杭州、上海、成都、天津、扬州、深圳等地因暴雨不同程度积水，武汉、南昌等地甚至(shnzh)成为“办公室看海，地铁(dti)里看瀑布”的“水城” ADDIN NE.Ref.5

8、26C923D-F876-4C47-9235-6EE995FA765225， 26。2012年7月21日，北京遭遇特大暴雨，造成了重大的人员和财产损失 ADDIN NE.Ref.D0AED5DA-2BCE-452A-BDE0-2126867176B027。这一事件迅速引发了社会对城市应对暴雨能力的质疑。我国城市基础建设历史欠账很多。地下排水管网系统因处在地下，监管不易，城建重视不够。新老城区和不具有市政排水设施的城中村交错分布。老城市排水管网年久失修，渗漏和堵塞严重。在新城市雨水排放设计方面侧重于考虑洪水威胁，强调快排快泄，不考虑或很少考虑城市面源水污染问题和资源的利用 ADDIN NE.Re

9、f.D6A11B45-5A9E-4A22-947B-E2ADA9AFC1FF7。2013年3月，国务院明确要求2014年底前，要在摸清现状基础上，编制完成城市排水防涝设施建设规划，力争用5年时间完成排水管网的雨污分流改造，用10年左右的时间，建成较为完善的城市排水防涝工程体系 ADDIN NE.Ref.9B1FF656-437E-4129-976F-E64B109D114928。三、水环境承载能力制约了经济社会的发展。据统计目前全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个为严重缺水城市。北京、天津、河北、山东、上海等沿海省市，人均水资源拥有量更不足500m3 ADDIN NE.R

10、ef.C8E8B3CC-3CC9-4A4A-93D4-7AD459D4D40729， 30。水环境承载能力已经成为影响我国城市发展的一个重要制约因素，特别是在水资源缺乏的华北、西北和中部地区 ADDIN NE.Ref.FF914257-0C1F-4079-BAF6-B57A4217D29931， 32。城市非点源污染城市非点源污染概念和污染物来源美国清洁水法修正案(1997)对非点源污染的定义为：污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体。国内学者的定义为，非点源污染也称面源污染或分散源污染，是指溶解和固体的污染物从非特定的地点，在降水或融雪的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(

11、包括河流、湖泊、水库和海湾等)并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染，其与点源污染相比，面源污染起源于分散、多样的区域，地理边界和发生位置难以识别和确定，随机性强、成因复杂、潜伏周期长，因而识别和防治十分困难 ADDIN NE.Ref.000C5EAD-8F22-4CA8-AF5B-ABC7035B205C33。根据美国环境保护署(US EPA，2000)的报告，美国江河湖海的污染负荷约2/3来自非点源。在2000年美国受污染水域的监测结果中，河流、湖泊和滨海分别有12%、17%和55%的主要污染源是城市非点源污染。对城市非点源污染而言，城市暴雨径流作为其污染物迁移转化的主要驱

12、动力，是城市非点源污染的主要原因。城市非点源污染物晴天在城市表面积累，雨天时随降雨径流排放，具有非点源间歇式排放的特征。除了普遍的街道路面、屋顶和停车场径流污染，国内城市有许多壅塞的河道，积聚大量的高浓度污水，会在暴雨期间泄流至下游水体，短时造成重大污染影响。城市(chngsh)非点源的污染物包括:悬浮物，特别(tbi)是悬浮(xunf)颗粒物(SS)。城市径流中夹带有大量的悬浮物，其主要来自交通工具锈蚀产生的碎屑物质、机动车的尾气、大气干湿沉降物、轮胎和刹车摩擦产生的物质以及烟尘等。富营养化物质。城市径流中含有大量的富营养化物质，如氮、磷等。有毒有害物质。重金属是城市径流中一种最典型的无机有

13、毒污染物，主要来源于机动车。城市径流中有机有毒污染物包括杀虫剂、多氯联苯(PCBs)和多环芳烃(PAHs) ，主要来源于园林绿地、菜地等施用的农药、机动车辆排放的废气以及大气的干湿沉降等。病原微生物。一般地，城市径流中细菌的含量都超过公众对水要求的健康标准。细菌的来源主要是下水道溢流、宠物以及城市中的野生生物等。污染形成过程城市非点源污染形成过程的核心同点源污染形成过程相比，在污染形成分布和汇流中有自己的特点。整个过程中可以分为：“污染物累积冲刷汇流（或溢流）”。城市建设使得城市的土地利用类型发生了很大变化，改变了污染物的种类和空间分布。城市建设深刻改变了下垫面，使得不透水表面积比例大幅增加，

14、改变了降雨径流水文过程，从而使城市径流来势猛，水量大，水质差，面源污染具有突发性。屋面径流和路面径流是城市暴雨径流的主要组成部分。城市屋面由于其材质、建筑时间、坡度、暴露程度和位置的不同而产生不同的非点源污染物。屋面径流的典型污染物有Zn、Cu、Pb、Cd 等重金属，主要是由于金属屋顶和落水管处的腐蚀、冲刷形成的。路面径流是城市非点源污染的重要部分，污染物包括油脂、重金属、有机物、悬浮颗粒物、农药杀虫剂等，其来源是车辆及轮胎的磨损、汽车尾气排放、人类活动、道路的磨损、绿化带中农药和杀虫剂的使用等。城市非点源污染特征城市地面多为不透水地面，水文活动强烈。城市汇水面以建筑与道路(包括停车场、广场等

15、)不透水面为主，也包括公园、绿地等相当比例的透水地面。由于中国城市化进程速度较快，城市化带来城市不透水面积的增加，降低了下渗率，增加了暴雨径流量，也缩短了径流峰值形成的时间，从而加大了径流对地表污染物的冲刷随机性。受城市水文循环的影响和支配，城市降雨径流具有随机性，由此产生的非点源污染也具有随机性。广泛性。城市地面及上空等处滞留的污染物在随降雨径流进入水体前几乎遍及城市广大地域。复杂性。污染物的来源(liyun)复杂，排放(pi fn)不固定，检测(jin c)、研究、控制和处理困难。滞后性。非点源污染对城市环境的影响有一个量的积累过程，在时间上表现出滞后效应，如一些化学污染物使用的量及频率与

16、水体结合性质以及降水条件等都有相关性。时空性。污染负荷的时间变化(降雨径流过程、年内不同季节及年际间)和空间(不同地点)变幅大。具有初期效应。城市不透水面不断增加，洪峰流量提前，污染负荷在降雨初期量值较大，在时间上存在一个明显的初期效应。非点源污染影响因素城市非点源污染的成因复杂，影响因素众多。其主要影响因素可以概括为三大类：“天” 、“地”、“人”。“天”，即气候状况、降雨量、降雨强度、历时、时空分布、干期长度、大气污染状况。“地”，即雨(污)水排放方式， 污染物特征、污染物的种类、胶体形态、属性特征、污染物的采样、测量方法。“人”，城市不透水面积、土地利用类型、城市地表清扫频率及效果、雨污

17、排放方式。城市气候、水文特征，如降雨、城市水土流失等。降水是水土流失的重要因子，而水土流失和地表径流又是非点源污染产生的主要条件。降水量大小及时空分布决定着地表径流的大小及分布，从而影响城市水土流失量(其中也含有营养物)以及污染物的运输和转移过程。大气污染状况。大气中的悬浮物，如烟尘、车辆废气等的干沉降或经降雨(溶雪)的淋溶和洗刷作用产生的湿沉降，不仅会增加水体氮、磷、重金属等污染物的含量，还会直接对生态系统造成破坏。湿沉降(酸雨)能通过改变土壤酸度影响重金属活性，特别是Hg的生物有效性。雨(污)水排放方式。目前，我国城市雨(污)水的排放有直排式合流制、截流式合流制、完全分流制、截流式分流制和

18、不完全分流制等5种形式，不同的排放体制决定着其拦截城市地表径流污染的数量与质量。城市卫生状况和城市地表的清扫频率及效果决定污染物积累的数量，直接影响非点源的污染负荷。城市(chngsh)暴雨径流城市(chngsh)暴雨径流概况城市暴雨径流作为污染物迁移转化(zhunhu)的主要驱动力，是城市非点源污染的研究热点和重点 ADDIN NE.Ref.B139F49F-D581-4D56-AD00-426A63230A6434。城市非点源污染具有明显的时间尺度性。在年际降雨过程中，污染物表现为晴天累积，雨天排放。而在场次降雨过程中，城市非点源污染的产生和迁移过程随着降雨特征及污染物累积状况的不同而表现

19、出复杂的变化。不仅是不同降雨场次的污染物浓度不同，而且在同一场次降雨中不同的污染物排放情况也有较大差异，甚至同种污染物在降雨的不同时段内也有不同的浓度和排放速率。目前城市暴雨径流研究主要集中在事件平均浓度(event mean concentration，EMC) 和初期冲刷效应(first flush，FF)。EMC 反映了场次降雨的污染物浓度差异，适用于不同降雨事件的横向对比； 而FF 则是研究污染物在降雨不同阶段的排放特征。事件平均浓度（EMC）事件平均浓度表示的是在一场完整降雨过程中，污染物相对于径流量的平均浓度。其计算公式为：EMC = MV = 0TCtQtdt0TQtdt = C

20、tQttQtdtt式中，EMC为污染物事件平均浓度；M为污染物排放量；V为径流量；T为总径流时间；t为时刻；Ct为t时刻污染物浓度；Qt为t时刻径流量；t为时间间隔。EMC 计算的是整场降雨历时的污染物平均浓度，当T为某一时刻t1时，得到的就是t1之前的污染物平均浓度，称为偏事件平均浓度(partial event mean concentration，PEMC)。事件平均浓度作为一种常用的定量评价场次降雨非点源污染水平的方法，能够有效地表示出污染物的平均浓度，利于对不同场次或不同样点的污染物浓度进行比较。国内外许多学者对不同下垫面的污染物EMC 状况做了大量的研究 ADDIN NE.Ref.

21、37671B6B-BB9F-4E12-B9DE-5E81A40D03CF35-41，结果显示，不同城市不同下垫面的污染物EMC 有很大不同。总体来说，重金属的EMC 值是路面径流和工业区较大，草地径流和居住区较小； 氮磷等营养元素的EMC 值则一般是草地径流和居民区较大。不同季节的气温、降雨特征及人类活动差异较大，所以污染物的EMC 值有明显的季节差异 ADDIN NE.Ref.E54FDA10-FADF-4F25-9EF4-BBC738DAF73142。不同地区污染物的EMC 值也有较大差异，上海市城区地表径流污染物的EMC 中值，发现各种污染物均明显高于欧美发达国家 ADDIN NE.Re

22、f.8AEE2FC1-BA59-46EA-BD32-A232866D29AE43。不同的交通状况和屋面材料对污染物的产生和分布有重要影响。金属材料的屋面能导致暴雨径流中重金属含量升高。屋面径流中，铜和锌的EMC 值是最高的。路面径流中，高速公路的BOD、COD、Cd、Pb、Ni 和Cr 浓度最高，主路的TSS、TP、NH4、NO3和Cu 的浓度最高，辅路的PAH 浓度最高，而在自行车道、人行道和路边草地中的Zn 浓度最高。 ADDIN NE.Ref.EE5CA8B9-763B-47A7-9F12-DABD5689EE6E44， 45初期(chq)冲刷（FF）初期冲刷(chngshu)效应是指在

23、城市暴雨径流的初始阶段中会携带大量的污染物质。初期冲刷是污染物冲刷的重要和独特的现象，会导致径流初期产生一个较高的污染物浓度峰值，大量的污染物质会排放到受纳水体，使城市水环境受到严重威胁 ADDIN NE.Ref.21698CC7-8645-4A3C-80C9-C175F883A9E446。长期以来，城市污水排放系统是基于初期冲刷(chngshu)现象对初期径流采用截留措施，将其截流到污水处理厂处理。因此，初期冲刷现象对管理和治理城市暴雨径流具有重要经济意义和生态意义。初期冲刷受多种因素影响，如流域面积、降雨强度、不透水面积、干期长度和取样方式等。众多研究者对城市径流的初期冲刷效应进行了研究，

24、发现不同的初期冲刷定义、采用不同的采样与数据收集方法所得的结论也不尽相同 ADDIN NE.Ref.A2754DF7-6408-418B-8211-0DA6B7F8068847。最早由Geiger ADDIN NE.Ref.39E0C31C-0B02-4D67-8886-EE0655FE0DAB48根据污染物-径流量积累曲线( M/V) 定义了初期冲刷现象：当曲线的初期阶段大于对角线时，就发生了初期冲刷，而当曲线与对角线差值大于0.2 时就是发生了明显的冲刷现象。该方法对初期冲刷效应的判定条件比较宽松。在Geiger 的基础上根据污染物和径流量积累率提出了积累率差值() 和初期冲刷系数(b)

25、两个测度指标 ADDIN NE.Ref.A5B5193A-4624-43CF-A712-76DD480B52B749。积累率差值()的公式是：L= mtM；F= v(t)V；=L-F式中，为积累率差值；m(t) 为t 时刻的污染物量；M为总污染物量；v(t)为t时刻的径流量；V 为总径流量。当0.2时，就发生了初期冲刷，而越大表示初期冲刷越强烈，污染物的累积速率越快于径流量的累积速度。所以用这种方法就需要选择适当的t 时刻。初期冲刷系数(b)的定义是，对于某一场降雨的某种污染物，若b满足L= Fb，则b就是该污染物的初期冲刷系数。当b1 时，污染物就发生了初期冲刷效应，b越小代表冲刷越强烈。但

26、是这种方法的缺点是没有考虑积累率随时间的变化，所以计算出的冲刷效应不一定发生在降雨的初期。FFn 也是被众多研究者用来判定初期冲刷现象的方法。FF30表示前30%径流量携带的污染物量，如果污染物量80%，就说明发生了初期冲刷。另外，也有人用FF25、FF50等方法判定初期冲刷现象。初期冲刷影响因素复杂，汇流区面积、降雨强度和干期长度对初期冲刷效应有显著影响，但大约只有60%80%的降雨事件能产生初期冲刷现象。相同影响因素在不同研究区的影响效果是不同的。汇流区面积越小，干期长度越长，冲刷效应越强烈；而降雨强度对COD、SS、TKN和Fe 有显著影响，但对P、HEM 和Pb的影响不显著 ADDIN

27、 NE.Ref.51960196-FA7A-48C0-A739-51CBD71DB47D49。而且使用不同的评价方法，得出的结果是不同的，用累积率差值分析居住区和工业区初期冲刷效应最强的分别是SS 和PO4-P，而用初期冲刷系数得出都是TKN 的初期冲刷效应最强。合流制相对于分流制排水方式而言，排水管网里沉积了大量的底泥，在降雨径流时能冲刷、释放出更多的污染物，因而更容易发生初期冲刷现象。但有研究认为，合流制排水方式的影响因素更加复杂，生活污水的排放会使初期冲刷现象难以被发现。自动取样和人工取样方法对EMC 和FF 的计算有重要影响，人工取样方法需要增加降雨初期的采样频率，才能有利于计算FF，

28、而自动取样方法采集的样品数量多且频率高，能有效提高计算的精度。国内外应对(yngdu)思路以美国(mi u)为例 ADDIN NE.Ref.6715055D-7014-4B28-82AB-579127EF30AB50：第一阶段是从城市建立(jinl)初期到20世纪30年代，伴随着土地大规模的开发与城市的扩张运动，城市不透水面积不断增加，改变了城巿地区降雨的产流特征。而这些对于天然水文过程的改变在某种程度上加剧了洪水灾害、城市内涝、河道侵蚀、郊区山体泥石流等问题的发生。因此，在这一时期美国将雨洪管理的重点放在控制洪水泛滥、减少灾害发生和疏通河道等水量调控方面，并立法促进当地对于洪溪灾害的控制和雨

29、洪资源的管理。第二阶段是水质改善阶段。美国城市雨洪管理的第一阶段侧重于水量的控制与调蓄，通过场地滞留和总体规划来解决问题，主要还是源自城巿和居民对避免洪滞问题的现实需要和基本需求。20世纪30年代到80年代期间，美国在二战后经济迅速发展，但是同时也带来了严重的环境污染和频发的洪涝灾害，这也促使了美国的雨洪管理转向了水质改善阶段，主要包括对于点源污染的控制、防治水土流失、滨水区环境的保护等等。美国关于雨洪管理方面的立法也在不断的完善，如1936年和1944年的洪灾控制法、1968年为建设有雨洪管理设施的地区提供财产保险的国家洪水保险法(National Flood Insurance Act o

30、f 1968 )等等。第三阶段是可持续发展阶段。进入20世纪80年代后，人们的环境保护意识提高，点源污染得到基本控制，非点源污染(即面源污染)的问题逐渐显现出来，美国的雨洪管理开始进入对于面源污染的控制、雨水的综合利用、健康福利等综合性的、多方位的可持续发展的阶段。发达国家早在20世纪70年代就开始对城市雨洪管理展开研究与应用工作，并逐步形成了各自系统的雨洪管理体系，除了美国的最佳雨洪管理措施(BMPs)之外，典型的还有低影响开发(Low Impact Development，LID)、澳大利亚的水敏感城市设计(Water Sensitive Urban Design，WSUD)、英国的可持续

31、的排水系统(SUDS)、新西兰(Low Impact Urban Design and Development，LIUDD)、规划设计中的绿色基础设施(Green Infrastructure，GI)等，这些系统的核心都涉及到科学地管理城市雨水系统，达到资源保护与利用的目-的，它们的许多技术措施与BMPs是相通的。但是它们各自有着不同的侧重点、应用范围和管理方式。BMPsBMPs (Best Management Practices)即最佳雨洪管理措施，又称为最佳管理措施，是美国20世纪80年代针对非点源污染控制而提出的雨洪管理技术体系，其核心是通过工程性措施与非工程性措施结合，在雨洪资源流经

32、路径的源头、输送、终端等阶段，采用各种高效、经济、生态的措施对雨洪资源进行防洪排涝、非点源污染和雨水收集利用等方面的有效控制。BMPs最早是应用在城市降雨径流的非点源污染控制方面，美国环保局(USEPA)把BMPs定义为“任何能够减少或预防水体污染的方法、措施或操作程序，包括工程、非工程措施的操作和维护程序”。BMPs是一个系统(xtng)而完善的雨洪管理(gunl)技术体系，既包括暴雨径流控制、土壤淤积控制、土壤侵蚀控制、雨水(y shu)径流污染物处理和雨水的“排、渗、蓄、滞”等技术，也包括法律、法规和管理条例规定的管理决策；既包括项目施工期控制施工现场土壤侵蚀和径流污染等措施，又包括项目

33、使用期采用的一些工程性和非工程性的措施。我们可以将BMPs理解为：在法律、政策、经济等条件的保障或约束下，通过规划、设计、工程、管理等途径来减少或消除城市降雨径流过程中潜在的洪水泛滥、城市内涝、河道侵蚀、非点源污染等问题，以及雨水资源化利用的一种系统化的雨洪管理方式 ADDIN NE.Ref.2C920FFD-C550-4859-BF53-85151896D08151。施工期的BMPs措施是指在项目建设的施工期采用的控制施工场地水土流失、土壤淤积、地表径流的措施和良好的工地管理的措施。这些措施多为临时性的，在施工结束后就会被拆除，但是也不排除一些在使用期也发挥作用的措施。使用期的BMPs措施是

34、指在项目建设完成并投入使用后，能够长期发挥作用的雨洪管理措施。使用期的BMPs措施种类较多，常见的有以下两种分类方法。第一种分类方式是按照BMPs措施的控制途径来分，包括以下三类：源头控制措施，在雨水径流的来源区域，也就是雨水径流传输的起端，将雨水径流就地滞留或消纳，减少污染物的排放率，由于这类措施位于径流产生的起端，所以源头控制措施的效率是很高的。常见的措施有绿色屋顶、可渗透的树池或花坛、下凹式绿地等；传输控制措施，是指在雨水径流传输到受纳水体或下一个控制措施的传输路径中设置的具有传输径流功能的措施，它可以在传输过程中减少或稀释污染物，减慢径流的速率，削减最高洪峰值，其中植草沟是最常见的传输

35、控制措施；末端控制措施，在雨水径流进入受纳水体或某个雨水路径的末端前进行处理，削减洪峰值，保护下游河道，例如雨水湿地、滞留池和蓄水池都是经常用到措施。第二种分类方式是按照BMPs措施是否具有可见的结构体来分类，可分为工程性措施与非工程性措施两大类。工程性措施主要涉及BMPs技术体系中通过工程材料和技术建筑而成的部分，它们虽有可见的结构体，但并非全是以硬性材质建造而成，既包括砂滤池、渗透设施和集水设施等传统的工程措施，也包括如植草沟、雨水花园、草坡过滤带等生态工程措施。非工程性措施主要是通过法律、法规、政策、科学管理和公众教育的方式以达到减少污染输出的目的，如常规的雨水管理、不透水区域的控制、提

36、高民众环境保护意识和制定相关设计规范与标准等。LID美国在应对城市雨洪问题上首先提出了最佳雨洪管理措施(BMPs)，经过多年的理论积累和实践，又发展出了低影响开发LID (Low Impact Development)。美国马里兰州乔治王子县环境资源署在1990年首次提出LID的概念，它是一种基于BMPs创新的雨水控制利用的综合技术体系。LID的基本原理是模拟雨水的自然水文过程。其核心概念就是在土地开发利用过程中对场地原有的自然水文过程的影响降到最低或无，通过一系列小型、微型的场地设计还原雨水的然水文过程，如渗透、过滤、蒸发、截留等，从而大大降低城市排水管网的负担，同吋正面影响雨洪过程，产生良

37、好的生态效应，结合景观设计还具有美学效果。LID是一种(y zhn)场地设计策略，是由BMPs发展(fzhn)而来的，与BMPs相比，它更侧重于微观(wigun)尺度的控制。LID应用在整个场地设计过程之中，主要体现一种场地开发模式，通过采用分散的、小型的雨水设施对雨水径流进行就地处理和源头控制，其目标是最大程度上减少和降低土地开发对于周围生态环境的影响，建造出一个具有良好水文功能的场地。LID适合在居住区、停车场、商业区、广场和滨水区使用，在城市新区建设或城市重建项目中也是十分适合应用的。LID 措施的主要类型有：生物滞留设施( Bioretention Facilities) 、绿色屋顶(

38、 Green Roof ) 、透水路面( Permeable Pavement ) 、植草沟( Grass Swales) 以及其他小型辅助设施。生物滞留设施( Bioretention Facilities)生物滞留( 或称雨水花园，Rain Garden) 采用低于路面的小面积洼地， 种植当地原生植物并培以腐土及护根覆盖物等， 成为开发区园林景观的一部分， 雨天则可成为贮留雨水的浅水洼. 一般建设在停车场或居民区附近， 通过入水口导引不透水面产生的降雨径流进入生物滞留区， 由土壤、微生物、植物的一系列生物、物理、化学过程实现雨洪滞留和水质处理， 视实地情况还可铺设底层导水设施和暗沟等。该系

39、统的每一个部分入水口的植草沟预处理过滤带、洼地、植物、土壤、暗渠、溢流出水口等都可起到去除污染物、减弱雨水径流的作用。总体设计结构依据当地土壤类型、环境状况和土地利用方式而定. 总面积一般在0. 51 hm2 之间， 但是该设计尺寸标准仍有争议， 美国New Jersey 甚至规定生物滞留区面积需达到8 hm2 以上 ADDIN NE.Ref.B9FB5927-B3E2-40EB-83DE-88F86B6B028852， 53。典型的基础和增强后生物滞留池（图片来源Http:/publications/PDFs/stormwaterbioretention.pdf）绿色屋顶( Green Ro

40、of )绿色屋顶通过在屋顶种植绿色植物实现滞留雨水，同时实现其他如降低室温等功能以节约能源，是LID管理策略中主要措施之一。根据不同植物和介质层，绿色屋顶在夏天一般可滞留70%90% 的降雨，冬季可滞留25%40%的降雨量。降雨强度和绿色屋顶的结构对雨水滞留率有显著影响，且滞留率随降雨强度的增加而减少。同时，施肥、土壤、屋顶结构等原因造成绿色屋顶会释放N、P以及重金属等污染物。因此安装绿色屋顶尽管能截流降雨， 但要注意总氮总磷的输出。在大部分研究分析中认为，截留的降雨量可以弥补这一点缺陷，最好选择不需要太多施肥的植物。绿色屋顶介质对污染物输出的效能以及重金属处理(chl)和输出方面的研究还很匮

41、乏。屋顶(w dn)作为不透水面(shu min)可以达到城市不透水面总面积的40% 50%。因此，如果在土地紧张的城市中利用好这些屋顶，则会对雨水资源管理与利用产生非常显著的效果，而减少的雨水径流将极大减轻合流制污水管网的负担. 这样产生的效益可以弥补建设绿色屋顶的成本。绿色屋顶的分层结构（图片来源.uk/UserFiles/Image/newlandscape/green_roof_system.jpg）可渗透/ 漏路面铺装系统( Permeable / Porous Pavement System，PPS)PPS 可有效降低不透水面积，增加雨水渗透，同时对径流水质具有一定的处理。目前有各

42、种产品可替代传统沥青、水泥铺设路面，比如水泥孔砖或网格砖、塑料网格砖、透水沥青、透水水泥等。不同类型的透水砖和不同的铺设方法可产生不同的雨水滞留率和污染物去除率，包括对总石油类等污染物的生物降解。PPS 遇到的一些问题主要有路面的堵塞、冬季性能表现、下垫面土壤及地下水的污染等。透水路面最适合在交通流量较低如停车场、便道等区域使用，而海岸带地区由于沙质土壤和平坦的坡度条件可最好地发挥透水路面性能。一种(y zhn)可渗透的路面铺装示意图（图片(tpin)来源 /VASWMBMPSpec7PERMEABLEPAVEMENT_clip_image006.jpg）植草沟(Grass Swales)植草

43、沟通常是作为疏导路面径流的设施，可根据实际情况进行改良，一般沿居住区街道和公路(gngl)边建设。植草沟可滞留雨水径流中93 %以上的SS，同时减少有机污染物，去除Pb、Zn、Cu、Al 等部分金属离子和油类物质。由于城市径流中SS与COD、T、P、TN等污染指标存在良好的相关性，在SS 得到较高去除率的同时其他污染物也会得到相应的去除。植草沟可适应各种环境，设计变通性强，而且相对造价低。在小型具有缓坡的排水区域效果更佳。路旁的植草沟可代替传统的雨水口和排水管网，由于植草沟中的污染物可见，因此植草沟代替传统地下排水系统，可以从根本上解决传统雨水和污水管道混接和乱接的问题，有效控制及处理径流传输

44、过程中以及进入受纳水体前的污染物。植草沟的示例图（图片来源：/green_bldg_resources.html）其他措施除以上措施，LID 还包括干井(Dry Wells)、树盒(Tree boxes)、过滤带(Filter Strip)、植物缓冲区(Vegetated Buffers)、自然分流(Lever Spreaders)、雨水桶(Rain Barrels)、蓄水池(Cisterns)、渗滤沟( Infiltration Trenches)等各种小型措施，根据各地条件的不同而选用。它们之间相互联系，通过减少不透水面积、增加雨水渗滤、利用雨水资源，实现可持续雨洪管理。绿色(l s)基础

45、设施（Green Infrastructure）传统(chuntng)的城市排水系统（“灰色基础设施”）是雨水排得越快越好。根据这个理论，提高城市排水标准来增强城市应对暴雨的能力是再自然不过的事情。但是，大幅提高排水标准不仅需要巨额建设资金，而且在狭窄的地下(dxi)空间找到管位本身就是一件难事；同时，大量宝贵的城市水资源未经利用就排放，不能实现本地水资源的可持续利用，也无法进入本地的地表水和地下水的水文循环中，还造成城市水环境的污染。“绿色基础设施”是一种新的理念，应用于城市雨洪控制利用领域，通过一系列绿色雨水设施削减城市径流和污染物的排放，能够有效解决上述城市雨洪问题，实现环境、生态、景观

46、等多种功能。场地尺度的绿色基础设施实施途径推动绿色基础设施的广泛应用，首先是各类场地尺度意义下的建造实践，基于“生命支持”的生态系统服务价值目标，绿色基础设施的实践活动可以归类为以下7种理念和途径。 = 1 * GB3 生物滞留系统(Bioretention Systems)、 = 2 * GB3 人工湿地(Constructed Wetlands)、 = 3 * GB3 雨洪管理(Storm Water Management)和 = 4 * GB3 透水性铺装(Permeable Paving)在此不再繁述。 = 5 * GB3 绿色街道(Green Streets)。根据波特兰市的实践，绿

47、色街道是一种集合了透水表层、树木覆盖、景观元素的相融街道。绿色街道的设计目的包括：减少雨水径流和降低面源污染，缓解汽车尾气带来的空气污染；将自然元素纳入街道；为慢行交通系统的通行提供机会。 = 6 * GB3 屋顶与垂直绿化(Green Roofs and Green Walls)。生物屋顶是“被覆盖了植被的屋顶，是用生长着的植物来代替裸露的合成屋顶、复合和木质屋面板瓦、黏土和水泥瓦，以及金属板、拉膜等各种屋顶材料，其主要目的和重要功能是减少暴雨径流。生物屋顶另一项比较明显的附加利用价值是减少热岛效应，城市中心产生的热浪将会增大城市污染的风险，而生物屋顶的降温作用恰好可以减弱这一风险。生态绿墙

48、是建筑物或构筑物中的垂直绿化元素，即利用植物的部分覆盖或全部覆盖发挥效用。屋顶绿化主要有2种不同的技术类型：生态绿墙与绿色立面。生态绿墙是一种由固定在垂直墙体上的栽植面、垂直模块和种植毯组成的墙面系统。绿色立面这种墙面系统则引导攀援植物与地被植物沿着经过特别设计的支撑结构生长。 = 7 * GB3 城市公园(Urban Parks)。目前的研究已经可以量化城市公园的效益，例如，城市公园的气温可以比未绿化地区低10左右 ADDIN NE.Ref.57C02C28-7D9E-41A5-9E72-D4E4093D023E54。此外，近期的研究正试图在每一棵树的基础上量化城市森林的部分效益，包括缩减能

49、源需求、降低碳排放、提高空气质量，滞留暴雨、减少高温带来的健康损害等。关于城市公园保健效益的研究也逐渐出现。城市尺度的绿色基础设施实践 = 1 * GB3 城市(chngsh)滨水区与河道(hdo)岸带(Urban Waterfront and Riverside)。指以自然生态驳岸(b n)和绿化型岸带为主的城市滨水区域河道景观绿带。城市滨水区与河道作为绿色基础设施其所发挥的作用非常综合。尤其当其规模尺度较为庞大，如长度在数千米、面积在数十公顷或数平方千米的河道滨水区，除了雨洪调节、还因其多样化的滨水湿地陆地而兼具水体净化、生物栖息、绿色廊道、游憩娱乐等多重功效 ADDIN NE.Ref.5

50、80F5D86-EFF4-4268-991E-50EA6A4C1B2D55。 = 2 * GB3 城市绿色廊道(Urban Green Corridor)。绿色廊道是线形的开放空间形式，根据结构具有生态、景观、保健和其他社会功能，其主要作用是将分散的景观元素构成一个独特完整的体系，其中的基本元素是植被。绿色廊道是一个线性地带，连接绿色空间，主要强调生态作用。但它们也有连接自然遗址、文化景观和风景名胜的功能，其作用是多样化的。他们对某些动植物种类提供了食物和一切必要的生活条件、动物的栖息环境和环境保护屏障。具有降低噪声、过滤污染功能，也是提升周围的环境质量的一种生态资源。 = 3 * GB3 城

51、市绿色斑块 (Urban Green Patch)。城市绿色斑块集合了在一个城市空间中的所有植被和动物栖息地的生态体系，它包括了私人用地、公园、保护区中的具有一定规模的树林植被。城市绿色斑块承载着多种功能：如创造适宜的微气候，减弱城市“热岛效应”，碳汇作用，营造社交空间，净化空气(树木及植被可过滤空气中的污染物)，净化水质(植被根系可阻止泥沙及污物随水流排入当地水体中)，促进居民身体健康来减少医疗费用，提供更多在“户外课堂”学习的机会，促进城市旅游业发展来增加财政税收，通过公园产生的吸引力来增加商业活力，用优美的自然风光使处于城市喧嚣中的人们获得喘息的机会，生物多样性保护等。从城市扩展至乡村及

52、特殊人居环境的绿色基础设施随着地球气候变化的大范围影响及全球化发展的蝴蝶效应，区域性的绿色基础设施研究已逐渐被关注。绿色基础设施的研究已不仅局限于基于城市系统的研究，进而转至乡村、流域、旷野等更丰富的景观环境，尺度也由建成区、市区扩展为市域，进而转向县域、省域和以地貌特征为划分的不同大范围景观地带 ADDIN NE.Ref.DC63B7FD-BDE2-4DF1-B5B8-963EEE48A66D56。基于当地人居环境的特征，结合气候转型的机遇，把握聚居背景中人为建设与自然演替的耦合特征：在宏观尺度，以景观化的集水造绿活动为契机，开展网络型的立体植被水域空间建设，形成区域型的绿道规划，演变为“绿

53、色城市/城镇/乡村”；在中观尺度，以生态化集水造绿活动为契机，在以绿道为框架的水绿立体网络中重点建设关于水的绿色基础设施与关于绿的绿色基础设施，以乡村尺度的雨水管理系统与功能性植被系统相结合，凭借有限的自然条件，形成具有促进作用的向原始植被发展的生态演替；在微观尺度，以人居化集水造绿活动为契机，实现低影响开发，在半干旱区将雨水收集、就地入渗、庭院/屋顶绿化等绿色基础设施相结合，形成“雨水收集与入渗低技术生态技术植被生长地域建设气候调节农经作物种植旅游活动兴起经济收入增长人居环境改善”的良性发展模式。结语(jiy)未来(wili)城市雨洪管理(gunl)的研究应继续加强污染物运动机理方面的研究，

54、研究污染物迁移转化的规律，特别是悬浮颗粒物对其他污染物的吸附、运载作用，并且要提高实验数据的准确性和加强数据的共享，便于城市非点源污染的定量化研究。虽然城市雨洪管理策略中所运用的部分技术并不陌生， 甚至在中国已有少量应用， 但相关的实验数据少，不利推广； 涉及的管理部门较多， 缺乏相应建设标准， 是管理层面应用的障碍。同时， 在城市建设中实施LID， 需要将城市规划、水文、环境工程技术、土木建筑、景观设计、环境经济学与环境管理等多学科相融合，综合宏观策略分析和微观工程管理， 才能实现美观、有效、经济可行的雨洪管理。中国是世界上13个最贫水的国家之一， 是大国中唯一真正面临水危机的国家。所以，学

55、习国外的先进管理策略， 加快研究相关措施在我国应用的可行性， 将其在国外发展的经验与我国实际国情相结合、加以改善， 这对于我国城市新区开发和旧城改造处理面源污染、提高生态环境质量具有很好的借鉴意义。 ADDIN NE.Bib参考文献 1 中华人民共和国水利部. 2011年中国水资源公报Z. 2012. 2 Jiang Y. Chinas water scarcityJ. Journal of Environmental Management， 2009， 90(11): 3185-3196. 3 Liu J， Diamond J. Chinas environment in a globali

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