鐘 錚
(廣州市水務(wù)科學研究所,廣東廣州 510220)
大氣降水落到地面后,一部分蒸發(fā)變成水蒸汽返回大氣,一部分下滲到土壤成為地下水,其余的水沿著斜坡形成漫流,通過沖溝、溪澗,注入河流,匯入海洋。這種水流稱為地表徑流。
陸地上的淡水資源,主要來自大氣降水。降落在地面的水,一部分沿地面流動,形成地表徑流通過河流注入大海。一部分滲入地下,形成地下徑流,形成淺水層,與河流相互補給。
隨著城市的建設(shè)和發(fā)展,城市水環(huán)境不斷遭受污染和破壞。在點源污染不斷得到重視和控制的今天,城市非點源污染已經(jīng)成為導(dǎo)致城市水體污染的最重要的原因之一,并開始引起人們的高度重視。城市地表徑流污染是城市水環(huán)境非點源污染最主要的類型,即狹義的城市非點源污染。它是僅次于農(nóng)業(yè)非點源污染的第二大非點源污染源。
城市徑流污染是指在降雨過程中,雨水及其形成的徑流流經(jīng)城市地面(如商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、停車場、街道等),聚集一系列污染物質(zhì)(如原油、氮、磷、有毒物質(zhì)、有機物質(zhì)等),通過漫流或雨水管網(wǎng)進入受納水體,進而對地表水或地下水造成污染的現(xiàn)象。與城市工業(yè)廢水和生活污水等點源污染相比,城市徑流污染具有隨機性、不連續(xù)性、分散性、潛伏性和突發(fā)性等特點。其污染物來源于大氣干濕沉降、地表垃圾和塵埃物質(zhì)以及下水道系統(tǒng),主要包括:
懸浮沉積物:城市徑流中挾帶有大量的沉積物質(zhì),一般來說,老城區(qū)的土壤侵蝕程度要低于新城區(qū),城區(qū)混合沉積物主要來源于交通工具銹蝕產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)、機動車產(chǎn)生的廢氣、大氣干濕沉降、輪胎和剎車摩擦產(chǎn)生的物質(zhì)以及居民煙囪釋放出的煙塵等,重點在工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)以及高速公路和建筑工地。
營養(yǎng)物質(zhì):城市徑流中含有大量營養(yǎng)物質(zhì),這些營養(yǎng)物質(zhì)隨著地表徑流輸送到河流或湖泊中,最終輸入到大型河口、海洋,常常引起水體的富營養(yǎng)化,給整個生態(tài)環(huán)境帶來很大的危害。
耗氧物質(zhì):城市徑流中含有大量的有機物質(zhì)如生活垃圾、樹葉、草以及雜亂廢棄物等,當這些物質(zhì)腐爛時,它們會消耗水體中大量的氧氣,一場暴雨過后,城市湖泊或河流中的氧基本上會被消耗盡,其中來自于老城區(qū)的城市徑流耗氧負荷是最高的。
細菌:一般來說,城市徑流中細菌的含量都是超過公眾對水要求的健康標準的。徑流中糞便大腸桿菌的數(shù)量要比游泳健康標準高出20~40倍。細菌的來源主要是排水系統(tǒng)溢流、寵物以及城市中的野生生物等。
有毒污染物:城市徑流中有毒污染物包括重金屬、殺蟲劑、多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴等。重金屬是城市徑流中一種最典型的有毒污染物。城市徑流中重金屬的首要來源是機動車。殺蟲劑、多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴等,主要來源于草地、菜地施用農(nóng)藥、機動車輛排放的廢氣物以及大氣的干濕沉降等。
可以看出,城市徑流污染是一種不可忽視的非點源污染,隨著點源污染的治理,隨著人們環(huán)境意識的不斷提高,城市徑流污染的控制與治理將會逐步受到重視。目前,我國城市面臨的主要是工業(yè)廢水和生活污水的問題,對城市徑流污染的研究還比較薄弱。為了提高污染物總量控制,為了能徹底解決城市的水環(huán)境污染問題,應(yīng)加大對城市徑流污染的研究,以尋求有效途徑來控制和治理徑流污染。
在自然界中,主要在降雨、蒸發(fā)、下滲和徑流中達到水量平衡,而在城市中,水量平衡相對較復(fù)雜,主要途徑有:降雨、使用外來潔凈水、蒸發(fā)量(相對減少)、污水排放、下滲(減少)和大量水質(zhì)較差的地表徑流。
通過以上對城市地表徑流污染的介紹可以知道,暴雨及其水質(zhì)直接受到城市各方面因素的影響:城市不透水面增加,引起暴雨徑流量增大;聚集在硬質(zhì)表面的污水物在下雨時被沖走;雨水水質(zhì)污染主要來自集水區(qū),如顆粒物、油脂和石油類,重金屬和其他有毒物質(zhì),磷和氮等營養(yǎng)物質(zhì),病毒、細菌等。
這些污染物被帶到排水溝和河涌中,影響地表水質(zhì)及水生物的正常生長,而“初雨”通常帶有空氣和地面上80%的污染物質(zhì),污染物濃度很高,有時甚至比污水臟。因此通過和利用景觀來處理有污染的地表徑流,能獲得生態(tài)與景觀結(jié)合的積極社會效益。
要改變城市徑流污染的狀況并提高雨水利用效率,就要從城市發(fā)展的實際角度出發(fā),積極改革,自主研發(fā),勇于創(chuàng)新,利用合理的技術(shù)控制污染源,在此基礎(chǔ)上開發(fā)地表徑流和雨水控制的新技術(shù),讓經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護相結(jié)合;在國家政府層面,積極出臺相關(guān)政策法規(guī),使城市的各項工程在新建、擴建和改建的過程中都遵循規(guī)章制度,從根本上貫徹城市地表徑流和雨水控制。
城市水環(huán)境規(guī)劃設(shè)計的驅(qū)動力:自然資源的短缺,推動水質(zhì)改善,減少開發(fā)帶來的環(huán)境破壞,向可持續(xù)發(fā)展城市靠攏。
優(yōu)勢:較低成本獲得環(huán)境和社會效益,減少基礎(chǔ)設(shè)施成本,開放空間的功能化使用,創(chuàng)造更好的環(huán)境和親水性設(shè)計。
城市水環(huán)境規(guī)劃設(shè)計的類型:草溝、雨水花園、濕地、屋頂花園、滯留地、蓄水池/罐、透水鋪裝、雨水下滲、沉淀池/砂濾池。
首先必須控制截面上的點污染源,如果河床已被重金屬污染且用生態(tài)技術(shù)不可逆,需更新基地河床;恢復(fù)植被增加種植多樣性,創(chuàng)造截面縱深,需50~80m的種植橫截面創(chuàng)造正常的河岸廊道的生態(tài)環(huán)境;增加城區(qū)河段沿岸的透水性,河岸設(shè)計可以結(jié)合多樣性的徑流控制系統(tǒng)如雨水花園、草溝、滲水池、滯水池以及潛流人工濕地,使相關(guān)設(shè)計連成徑流雨水處理系統(tǒng)。盡量讓雨水徑流所攜污染物在匯入河涌之前被景觀緩沖帶截留;可以于兩岸適量增加農(nóng)業(yè)景觀帶以及經(jīng)過設(shè)計的表面流濕地,表面流濕地可以滯留和處理上游的徑流,減少上游向下的水量,使之有序地排向下游,進一步減輕下游可能的雨洪壓力。
我國針對建設(shè)項目的排水和雨水規(guī)劃出臺了一些規(guī)范,提出了低影響開發(fā)(LID)理念及地表徑流控制,但是這些規(guī)范均為建議性的,并沒有強制性,在執(zhí)行的過程中缺乏有力的抓手,且現(xiàn)有行政管理中,無規(guī)劃剛性指標控制地表徑流。
而后,在廣州陸續(xù)出臺的《廣州市水務(wù)管理條例》等法律法規(guī)中提出了“建設(shè)后地表徑流不超過建設(shè)前的地表徑流量”。如今,一部關(guān)于廣州市建設(shè)項目地表徑流控制的管理辦法即將出臺,辦法中積極吸收德國、日本、美國和臺灣、北京、上海等國家、地區(qū)的先進技術(shù)和經(jīng)驗,從行政上把關(guān),目的是通過新建、改建和擴建項目地表徑流控制,達到減少城市內(nèi)澇,兼顧初雨污染治理和雨水利用。