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.     

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。     

生物滞留设施对城市地表径流低浓度磷吸附基质研究

城市地表径流是淡水水体磷的重要来源之一.国际上生物滞留设施被广泛应用于城市地表径流污染的控制,其中基质组成是影响生物滞留设施除磷效果的主要因素.本研究探讨了紫色土与河砂混合作为生物滞留设施基质吸附去除城市地表径流低浓度磷的可行性.结果表明:山地城市重庆不透水地表(包括居住区道路、商业区道路、停车场以及交通干道)径流TP浓度变化范围为0.04~7.00 mg·L-1,均值为(0.75±1.08)mg·L-1;TDP浓度变化范围为0.02~0.46 mg·L-1,均值为(0.15±0.10)mg·L-1.根据重庆降雨特征与不透水地表径流磷污染特征,生物滞留设施规模为10%不透水面积,预期服务时间10a,基质对城市地表径流P的预期吸附量需达到7.5 mg·kg-1.中、酸性紫色土草酸浸提态Fe、Al含量影响P吸附能力,紫色土P吸附能力与草酸浸提态Fe和Al含量与磷含量之比(OR)呈显著正相关,20%紫色土与80%河砂混合基质可以满足重庆生物滞留设施基质对城市地表径流P的预期吸附量要求.20%紫色土与80%河砂混合基质(厚度60 cm)对P浓度0.30mg·L-1的进水长期模拟运行,出水P浓度均低于0.05 mg·L-1.利用紫色土和河砂混合基质吸附去除水文过程与水质变化情况下的城市地表径流低浓度P是可行的.     

土地利用及不透水地表对河流流量的影响

利用美国地质调查局的逐日连续流量数据计算了美国切斯比克湾地区150个小流域的34个河流流量指标,并在整个区域和划分的3个自然地理区对选择的17个指标与4种土地利用类型和不透水地表做了相关分析。结果表明,森林在降水较少的冬春两季增加流量,雨量较高的秋季减少流量,森林面积比例的增加可以削减洪峰、延长洪峰历时、稳定流量变化。农业用地比例的增加表现为稳定流量变化,延长洪峰历时,在高原地区还可以削减洪峰流量。草地比例的提高均表现为削减洪峰流量,稳定流量变化,延长洪峰历时。随着不透水地表面积增加,洪峰流量、雨季、汛期和年流量增加,流量变化加剧,洪峰历时减少,不同地理区对不透水地表的水文响应也有所不同。     

2次降雨间隔时间对城市地表径流污染负荷的影响

2003～2005年通过对武汉市十里铺集水区12次降雨径流的水量和水质过程监测,研究了城市降雨径流污染负荷同2次降雨间隔时间的关系,探讨了城市地表状况、排水系统管理以及降雨特征在城市降雨径流污染负荷形成中的作用.结果表明,城市降雨径流污染负荷受2次降雨间隔时间和降雨径流量的共同影响.2次降雨间隔时间与初期降雨径流污染负荷存在显著的正相关关系 (p<0.01).汉阳地区城市地表卫生管理差和雨、污合流制的排水系统是城市径流污染负荷形成的主要原因.可以利用2次降雨间隔时间和降雨径流量预测城市降雨径流污染负荷.加强城市地表卫生管理和排水系统的管理,降低污染物在晴天累积的程度,从源头上减少污染物的数量,是有效控制城市降雨径流污染的首先途径.     

北京市新建城区不透水地表径流N、P输出形态特征研究

2010年通过对北京市新建城区典型不透水地表径流水样的采集与分析,研究新建城区地表径流水质特征及其N、P输出形态组成,以期为城市地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,北京市新建区典型不透水地表屋面和道路地表径流污染初期冲刷效应显著,屋面径流污染负荷的输出主要集中在初期10 mm径流,而道路径流污染负荷的输出主要集中在初期15 mm径流.屋面地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为50.2、81.7、6.07、2.94、1.05和0.11 mg·L-1;道路地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为539.0、276.4、7.00、1.71、1.51和0.61 mg·L-1.屋面径流颗粒态COD、TN和TP分别占20.8%、12.3%和49.7%,道路径流颗粒态COD、TN和TP分别占68.6%、20.0%和73.6%.屋面径流溶解性氮素占总氮87.7%,其中NH4+-N和NO3--N分别占57.6%和22.5%,道路径流溶解性氮素占总氮的80.0%,其中NH4+-N和NO3--N分别占42.1%和35.0%.城市地表径流污染控制应加强NH4+-N和NO3--N的去除.     

山地城市地表径流源区水质特征监测研究

2010年通过对山地城市重庆江北城区10个地表源区5次地表径流过程水样的采集与分析,研究城区地表径流水质特征及其影响因素,以期为地表径流污染源区控制提供科学依据.结果表明,山地城市重庆地表径流污染过程具有明显的初期冲刷效应,降雨强度影响地表径流水质的变化,地表径流水质的波动同雨强的变化呈同步趋势,雨强增加,污染物浓度下降,表现出水质变化的随机性.山地城市重庆地表径流COD、TP与TSS具有显著的正相关性.悬浮物是城市地表径流污染的主要污染物,而且是有机物质和磷素的载体.有机物质与磷素主要以颗粒态的形式存在,而氮素以溶解态的氨和硝酸盐为主.山地城市地表径流水质TSS、COD、TN、TP和NH4+-N在各个源区的差异显著,商业区和城市交通主干道TSS、COD和TP的浓度最高,其次为城市支路、居民区道路、停车场和屋顶.不透水地表功能、交通流量、人流量和卫生管理是影响地表径流水质的主要因素.城市商业区、交通干道和人流量高的居民区道路是城市地表径流污染的关键源区.     

基于不透水地面分析的海绵城市建设策略研究——以苏州为例

不透水地面是海绵城市建设的重点。利用遥感和GIS技术提取苏州建成区不透水地面,分析不透水地面集中分布区及其特点,结果显示:(1)苏州市不透水区占建成区面积约35%,表明海绵城市建设有较好的基础;(2)苏州市六个行政区中,姑苏区不透水地面占比最高,工业园区透水地面布局最为合理,表明通过有效的规划设计,城市现代发展与海绵城市的共同建设是可以实现的;(3)苏州市不透水区主要集中于城市商业区、居住区等。据此提出苏州市应在加强透水区保护的基础上,以主要不透水区、重点地物海绵技术研究为重点的海绵城市建设策略。     

我国地表矿物质颗粒物的粒度分布与来源

下垫面的地表矿物质颗粒物是大气气溶胶的源和汇,对生物地球化学循环、环境状况和人体健康产生影响。下垫面地表矿物质颗粒物的粒度分布是表征颗粒行为的重要参数,颗粒物的物理性质、化学性质和环境学性质等都与粒径有关。为探究人为下垫面（城市铺装道路、农村土路和农田等）和自然下垫面（沙漠和戈壁）地表矿物质颗粒物的粒径分布,并分析其影响因素,对城市铺装道路、农村土路、裸露农田、沙漠和戈壁下垫面的地表矿物质颗粒物进行粒度研究。结果表明：从沉积物中值粒径来看,城市铺装道路表现为佛山市南海区（254.9μm）>杭州市桐庐县（247.5μm）>北京市（201.3μm）>南平市延平区（178.7μm）>兰州市（65.5μm）;赣州市湖江镇农村土路为131.3μm;兰州市榆中县裸露农田为21.1μm;沙漠和戈壁表现为腾格里沙漠（272.7μm）>塔克拉玛干沙漠（121.9μm）。总体来说,地表矿物质颗粒物的粒度分布与人类活动、地理位置、风速和季节等因素密切相关,人类活动对粒度分布的影响因人类活动的复杂而难以明确,风速不同将裹挟不同粒径颗粒物,不同季节风速与风向不同,不同地理位置人类活...     

降雨和土地利用对地表径流的影响-以北京北护城河周边区域为例

以北京北护城河周边区域为例,探讨了降雨和土地利用对地表径流的影响。选取了2011-2012 年4-11 月的15 场降雨,分别代表小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨这6 个雨量级。利用校准的雨洪管理模型（Storm Water Management Model, SWMM）分别模拟每次降雨事件下研究区7 个控制断面的地表径流深度。结果表明,地表径流深度随降雨量的增加显著线性增加。当降雨量在不同量级之间变化时,地表径流深度的变化幅度不尽相同。在不同的降雨事件中,降雨量和地表径流深度随时间的动态变化趋势可能有很大的差异,但地表径流深度在某一时刻的值的高低均决定于之前1~2 h 的降雨量,而地表径流深度的总体上升或下降趋势均决定于前期累积的降雨量。地表径流深度随渗透面积比例的增加显著下降,且变化曲线存在临界阈值（为15%~20%）。在暴雨、大暴雨和特大暴雨时,渗透面积比例对地表径流的影响更大。研究结果可为控制汛期城市地表径流量和洪峰流量、减少城市内涝提供土地利用和管理方面的理论依据和决策建议。     

基于情景模拟的上海土地利用变化预测及其水文效应

论文基于2000、2003和2006年土地利用数据,借助Terrset CA-Markov模型模拟预测2030年上海市土地利用结构,采用SCS模型探究土地利用结构变化的水文效应。结果显示：1）Terrset CA-Markov模型的模拟精度为0.85,可用于模拟2030年上海土地利用格局。2）预测结果表明,2000—2030年间,工商业用地、居住用地与道路广场组成的城市不透水地面比重由2000年的26.54%激增至2030年的59.19%。3）上海不同区域的平均径流深度整体呈增加趋势,但也存在一定的时空差异性,而这种时空差异是由上海城市化过程中的土地利用转化造成的;2000—2030年间,上海中心城区不透水地面比重较高且变化较小,而郊区不透水地面面积大幅提升,导致郊区地表径流深度增幅大于中心城区。研究结果可为完善城市风险管理与城市规划提供参考。     

基于源区监测的城市地表径流污染空间分异性研究

通过对汉阳城区14个地表源区4次降雨径流过程水样的采集与分析,研究城市地表径流污染空间分异性及其影响因素,以期为地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,城市地表径流颗粒态COD、TN和TP分别占58%±17%、65%±13%和92%±6%,溶解态TN中NH 4+-N、NO 3--N和DON相当.不透水地表功能、交通流量、土地利用、人口密度以及卫生管理水平是影响城市地表径流水质空间分异的主要因素.土地利用对径流污染程度的影响是旧城居民区一般城区居民区/饮食区交通商业区新建区城市绿地,人口密度高和管理差的旧城区径流污染最重;道路地表径流污染程度与交通流量呈正相关,交通流量越高地表径流污染越重,1级交通干道2级干道支路.加强地表卫生的管理,并对地表径流污染产生的关键源区进行控制是减轻城市地表径流对水环境负面影响的有效途径.     

基于元胞自动机的低影响开发对城市内涝削减效果模拟

低影响开发措施是解决城市内涝问题的重要途径。为评估其对城市内涝的防控效果,论文以福建省长汀县县城为研究案例,提出适宜在研究区开展的透水铺装、下凹式绿地、雨水罐等低影响开发措施方案,利用基于元胞自动机模型的城市内涝模型进行模拟,并通过验证发现元胞自动机模型可有效模拟城市内涝过程。对比低影响开发改造前后的内涝情况,结果显示：1）低影响开发措施能使内涝积水总量削减超过50%,暴雨重现期越长对内涝现象的削弱效果越低;2）通过分析改造前后内涝积水区的空间格局及变化特征,可见大部分内涝积水区在改造后积水削减幅度较大,卧龙山北部及汀江干流左岸的积水区内涝情况改善幅度较小;3）低影响开发改造削减效果最好的为积水深度低于0.2 m的区域,其次为积水深度高于0.5 m的区域,对积水深度处于0.2~0.5 m的区域削减效果并不明显。研究表明低影响开发措施可有效控制城市的内涝灾害。     

Influence of new town development on the urban heat island - The case of the Bundang area

Five new towns have been developed around the Seoul metropolitan area since 1996. However, these new towns generate lots of traffic and related problems in the areas including those new towns and Seoul as a result of increases in population and a lack of ecological-self-sufficiency. Currently, construction of another new town is under deliberation, and what should be a major consider is the notion that the new town be located within a wide, green zone. Many studies have revealed that green space can play an important role in improving urban eco-meteorological capability and air quality. In order to analyze the urban heat island which will be created by the new urban development, and to investigate the local thermal environment and its negative effects caused by a change of land use type and urbanization, Landsat TM images were used for extraction of urban surface temperature according to changes of land use over the last 15 years. These data are analyzed together with digital land use and topographic information. As a study result, it was found the urban heat island of the study area from 198.5 to 1999 rapidly developed which showed a difference of mean temperature above 2.0. Before the Bundang new town construction the temperature of the residential area was the same as a forest, but during the new town construction in 1991 analysis revealed the creation of an urban heat island. The temperature of a forest whose size is over 50% of the investigation area was lowest, and thus the presence of a forest is believed to have a direct cooling effect on the urban environment and its surroundings. The mean temperature of the residential and commercial areas in the study was found to be 4.5 higher than the forest, and therefore this part of land use is believed to be the main factor causing the temperature increase of the urban heat island.     

乌鲁木齐城市道路地面径流中重金属的污染特征分析

采用原子吸收光谱法,对乌鲁木齐市城区3个采样点的两次降雨过程中采集的路面径流进行了重金属Zn、Pb、Cd、Cu和Ni的含量分析.结果表明,道路径流中Zn、Pb、Cd污染较严重,但随着时间的推移,它们在雨水径流中的含量逐渐减少,符合"浓度初期冲刷"规律.     

Land use as a mitigation strategy for the water-quality impacts of global warming: a scenario analysis on two watersheds in the Ohio River Basin

This study uses an integrative approach to study the water-quality impacts of future global climate and land-use changes. In this study, changing land-use types was used as a mitigation strategy to reduce the adverse impacts of global climate change on water resources. The climate scenarios were based on projections made by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) and the United Kingdom Hadley Centre's climate model (HadCM2). The Thornthwaite water-balance model was coupled with a land-use model (L-THIA) to investigate the hydrologic effects of future climate and land-use changes in the Ohio River Basin. The land-use model is based on the Soil Conservation Service's curve-number method. It uses the curve number, an index of land use and soil type, to calculate runoff volume and depth. The ArcView programming language, Avenue, was used to integrate the two models into a geographic information system (GIS). An output of the water-balance model, daily precipitation values adjusted for potential evapotranspiration, served as one of the inputs into the land-use model. Two watersheds were used in the present study: one containing the city of Cincinnati on the main stem of the Ohio River, and one containing the city of Columbus on a tributary of the Ohio River. These cities represent two major metropolitan areas in the Ohio River Basin with different land uses experiencing different rates of population growth. The projected hypothetical land-use changes were based on linear extrapolations of current population data. Results of the analyses indicate that conversion from agricultural land use to low-density residential land use may decrease the amount of surface runoff. The land-use practices which generate the least amount of runoff are forest, low-density residential, and agriculture; whereas high-density residential and commercial land-use types produce the highest runoff. The hydrologic soil type present was also an important factor in determining the amount of runoff and non-point-source pollution. A runoff-depth matrix and total nitrogen matrix were created for Cincinnati and Columbus to describe possible land-use mitigation measures in response to global climate change. The differences in Cincinnati and Columbus were due to differences in geographic location, air temperature, and total runoff. The results of this study may be useful to planners and policy makers for defining the possible impacts of future global climate and land-use changes on water resources.     

Rainwater utilization and storm pollution control based on urban runoff characterization

The characteristics of urban runoffs and their impact on rainwater utilization and storm pollution control were investigated in three different functional areas of Zhengzhou City, China. The results showed that in the same rain event the pollutant loads (chemical oxygen demand (COD) and total suspended solids (TSS)) in the sampling areas were in the order of industrial area > commercial area > residential area, and within the same area the COD and TSS concentrations of road runoffs were higher than those of roof runoffs. The first flush effects in roof and road runoffs were observed, hence the initial rainwater should be treated separately to reduce rainwater utilization cost and control storm pollution. The initial roof rainfall of 2 mm in residential area, 5 mm in commercial area and 10 mm in industrial area, and the initial road rainfall of 4 mm in residential area and all the road rainfall in commercial and industrial areas should be collected and treated accordingly before direct discharge or utilization. Based on the strong correlation between COD and TSS (R~2, 0.87-0.95) and the low biodegradation capacity (biochemical oxygen demand BOD_5/COD < 0.3), a sedimentation process and an effective filtration system composed of soil and slag were designed to treat the initial rainwater, which could remove over 90% of the pollutant loads. The above results may help to develop better rainwater utilization and pollution control strategies for cities with water shortages.