城市化對水環(huán)境的影響及水環(huán)境的綜合整治

1、城市化對水環(huán)境的影響及水環(huán)境的綜合整治摘要：城市化對水環(huán)境得影響主要包含在兩個方面：城市降水、城市建立對雨洪徑流量和水質(zhì)的影響。為了到達水環(huán)境的綜合整治，需從建立完善水環(huán)境根底設施、合理控制雨洪徑流措施、開展污水和雨水資源化利用、充分發(fā)揮水信息學作用、強化水環(huán)境管理法規(guī)政策等方面綜合考慮。并簡要介紹了上海市蘇州河環(huán)境綜合整治一期工程的概況。關鍵詞：城市化水環(huán)境綜合整治1引言在城市的開展中，便利的城市根底設施、大規(guī)模的交通系統(tǒng)、興旺的貿(mào)易和增加的工業(yè)消費，刺激著人口的集中，改變了城區(qū)的土地利用情況，如去除樹木、平整土地、建造房屋、街道，整治河道以及興建和完善排水管網(wǎng)等，造成天然田野、森林、河流的

2、消失，并出現(xiàn)大量污染。人們必須維護和恢復城市生態(tài)系統(tǒng)，建立新的物質(zhì)和能量流動體系，以保證其平衡。城市化的開展和程度直接和間接的影響到城市地區(qū)的水環(huán)境，由此帶來城市雨洪控制和水質(zhì)污染控制的問題。建立和完善水環(huán)境治理的根底設施并進展科學的管理，將是創(chuàng)造現(xiàn)代化城市良好的生存環(huán)境，保證其可持續(xù)開展的必要條件。為此，需要對城市水環(huán)境進展綜合整治。2城市化對雨洪徑流的影響21城市降水城市規(guī)模的不斷擴大，在一定程度上改變了城市地區(qū)的部分氣候條件，又進一步影響到城市的降水條件。在城市建立過程中，地表的改變使其上的輻射平衡發(fā)生了變化，空氣動力糙率的改變影響了空氣的運動。工業(yè)和民用供熱、制冷以及機動車量增加了大氣

3、中的熱量，而且燃燒把水汽連同各種各樣的化學物質(zhì)送入大氣層中。建筑物可以引起機械湍流，城市作為熱源也導致熱湍流。因此城市建筑對空氣運動能產(chǎn)生相當大的影響。一般來說，強風在市區(qū)減弱而微風可得到加強，城市與其郊區(qū)相比很少有無風的時候。而城市上空形成的凝結核、熱湍流以及機械湍流可以影響當?shù)氐脑屏亢徒涤炅?。1984-1988年，上海市水文總站在上海老市區(qū)不含寶山、閔行區(qū)149k2內(nèi)設置的13個雨量點和原有分布在郊縣的55個雨量站進展平行觀測，研究城市化對上海市區(qū)降雨影響的程度和范圍。其研究結論包括2：1市區(qū)降雨量大于近郊雨量，平均增雨為6%；2市區(qū)和其下風向的降水強度要比郊區(qū)大；3降水時空分布趨勢明顯

4、，降水以市區(qū)為中心向外依次減小；4城市化對不同量級降水雨日發(fā)生頻次具有影響：城市化后會使暴雨雨日增多，由于大暴雨、特大暴雨時，城市化影響相對較弱，當雨量達暴雨級后，市區(qū)雨日不再增加。22城市建立隨著城市化的開展，樹木、農(nóng)作物、草地等面積逐步減小，工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)的面積不斷增加。城市化過程也使相當部分的流域例如小的河道、湖泊和濕地為不透水地表所替代，減少了蓄水空間。由于不透水地表的入滲量幾乎為零，使徑流總量增大，使得雨水匯流速度大大進步，從而使洪峰出現(xiàn)時間提早。地區(qū)的入滲量減小，地下水補給量相應減小，枯水期河流基流量也將相應減校排水系統(tǒng)的完善，如設置道路邊溝、密布雨水管網(wǎng)和排洪溝等，增加了

5、匯流的水力效率。城市中的天然河道被裁彎取直、疏浚和整治，使河槽流速增大，導致徑流量和洪峰流量加大。例如，四川省成都市峨眉山保寧小區(qū)的峨嵋徑流試驗站的小流域雨洪觀測點，匯水面積1.43k2。1964年起，城市化進程對這里的暴雨徑流產(chǎn)生影響，如今不透水面積已達全流域面積的25%以上。洪峰流量增大、洪峰出現(xiàn)時間提早是城市化對暴雨徑流的影響特征。此外，大多數(shù)城市形成于平原地區(qū)或山區(qū)沿江河兩岸。沿江河的城市，當市區(qū)地面標上下于江河的洪水位時，將受到河洪的威脅；而沿江山地城市，除受河洪威脅外，還將受到山洪的威脅；位于山坡或山腳下的工廠和城鎮(zhèn)主要受到山洪的威脅。雨洪徑流增加后，可能會使已有排水明溝、陰溝、橋

6、涵、河道等的過水才能感到缺乏，以致引起城市下游洪水泛濫，造成交通中斷、地下通道吞沒、房屋和財產(chǎn)受破壞和損失。3城市水環(huán)境中污染物的來源和種類城市徑流中污染物組分及濃度隨城市化程度、土地利用類型、交通量、人口密度和空氣污染程度而變化。一般雨洪徑流中的污染物來自三個方面：降水、土地外表和下水道系統(tǒng)。其中污染物大概分為：懸浮固體SS，重金屬，富營養(yǎng)化物質(zhì)如氮，磷，細菌和病毒，油脂類物質(zhì)，酸類物質(zhì)，有毒有機物除草劑等和腐殖質(zhì)。排入水體的污染物當在數(shù)量上超過該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量時，就會導致水的物理、化學及微生物性質(zhì)發(fā)生變化溶解氧降低、富營養(yǎng)化和毒性作用，使水體固有的生態(tài)系統(tǒng)和功能受到

7、破壞，限制潛在的水資源利用如供水、娛樂、漁業(yè)等4。降水，即降雨和降雪，對徑流污染物的奉獻包括降水淋洗空氣污染物的部分。研究說明：在屋頂產(chǎn)生的徑流里，1025%的氮、25%的硫和不到5%的磷來自降雨，而在停車嘗商業(yè)區(qū)和交通繁忙街道產(chǎn)生的徑流中，幾乎所有氮、16%40%的硫和13%的磷來自降雨。近年來，由于大氣污染嚴重，在某些地區(qū)和城市出現(xiàn)酸雨，嚴重時，pH值到達3.1，因此降雨初期的雨水是酸性的。酸雨主要是工業(yè)和交通工具產(chǎn)生的硫氧化物Sx和氮氧化物Nx釋放到大氣中，并溶于云霧而形成硫酸H2S4和硝酸HN3，然后隨氣流輸送，最終成為酸雨降落至地面。地表污染物以各種形式積蓄在街道、陰溝和其它與排水系

8、統(tǒng)直接相連接的不透水外表上。如行人拋棄的廢物，從庭院和其它開闊地上沖刷到街道上的碎屑和污染物，建造和撤除房屋的廢土、垃圾、糞便或隨風拋灑的碎屑，汽車漏油與排放的尾氣，輪胎磨損，從空中干沉降的污染物等。這些地表污染物在雨洪期間可能會進入水體。排水系統(tǒng)也對雨洪徑流水質(zhì)有影響，主要有雨水口中的沉積物和合流制排水系統(tǒng)漫溢出的污水。在合流制排水系統(tǒng)里，廢水和雨洪摻混在一起輸送到受納水體或污水處理廠。當雨洪徑流流速較大時，排水管網(wǎng)中無雨期沉積下來的污染物被沖起并帶走。同時一般城市中仍舊存在人為有意或無意造成的雨污水管道混接、工業(yè)廢水管道和生活污水管道直接排放水體的現(xiàn)象。由于排水管道缺乏維護、出現(xiàn)不均勻沉降

9、等原因，也會造成管道雨污水滲漏的增加。根據(jù)2002年的估計數(shù)據(jù)，目前全國80%左右的城鎮(zhèn)污水沒有經(jīng)過處理就直接排放，造成1/3以上的河段受到污染，90%以上的城市水域污染嚴重，近50%的城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標準5。有潮汐的河流，河流的漲潮落潮將降低水體的流動和置換，使污染負荷不能釋放，天長日久，污水在河道中回蕩，污染物在河道中累積疊加。城市水體受到污染的原因還包括周邊水源水質(zhì)的影響、航運污染源的影響等。4水環(huán)境的綜合整治長期以來，對水環(huán)境多采用消極的單項治理方式，水體污染未能到達很好的控制，并有日益加重之勢。理論證明，對水環(huán)境進展綜合治理并納入水污染防治體系，才是解決水環(huán)境的重要途徑。西方興旺

10、工業(yè)國家從上世紀初開場整治城市水環(huán)境，研究水環(huán)境污染治理技術。在上世紀，水環(huán)境的治理過程大致可分成三個階段：1六十年代以前的被動治理階段，主要是對付嚴重的污染現(xiàn)狀；2七十年代的綜合治理階段，進入污染控制階段，有被動的單項治理轉(zhuǎn)向主動的綜合治理；3八十年代以后的綜合防治階段，將經(jīng)濟開展和環(huán)境保護相協(xié)調(diào)，加強環(huán)境管理，進展區(qū)域綜合防治，這一階段的特點是把環(huán)境視為資源，一切開發(fā)活動都必須同時考慮經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，制止任何過度開發(fā)行為，從維持生態(tài)平衡出發(fā)，實行城市綜合規(guī)劃，利用市場經(jīng)濟規(guī)律并強化政府干預手段來到達保護環(huán)境的目的。首先，要恢復清澈的河水和生態(tài)平衡系統(tǒng)，必須杜絕工業(yè)廢水、生活污

11、水及其它污染源進入水體，因此需要建立和完善污水搜集系統(tǒng)、改造合流制管道系統(tǒng)、建立污水處理廠、注重雨水調(diào)蓄設施、維護城市防洪設施等。例如，美國平均每年投資約50億美元用于污水處理，日本平均每年投資20億美元，美國、日本、英國、法國等興旺國家已建成平均每一萬人就有一個二級處理的污水廠，根本杜絕了點污染源產(chǎn)生的污水直接排入河道。在雨水管道系統(tǒng)設計、用地規(guī)劃和地面覆蓋上考慮雨水浸透。合理、充分地利用雨水修養(yǎng)地下水源，既能緩和城市水資源危機，又能增加土壤中的含水量、調(diào)節(jié)氣候，從而減少所需雨水管系容量，降低雨水管系的投資和運行費用，減輕城區(qū)水澇災害和水體污染。雨水浸透控制措施包括滲水路面、滲水渠道、人工濕

12、地以及植樹種草等6。城市雨污水經(jīng)妥善處理后可作低質(zhì)用水，如用作工業(yè)冷卻用水和雜用水廁所沖洗水、洗車水、灑水、消防用水、空調(diào)用水等。城市雨污水資源化，在解決水污染的同時，也解決某些缺水地區(qū)水資源缺乏的問題。污水在回用以前一般采用途理廠的深度處理，水質(zhì)污染程度不高的雨水可在雨水水質(zhì)調(diào)蓄池中存儲并進展適當處理。為了幫助更好的認識水環(huán)境運動規(guī)律，減少水環(huán)境研究和管理的費用，進步?jīng)Q策的正確性和有效性，使信息科技在水環(huán)境的研究和管理中發(fā)揮宏大的作用，應不斷應用、開展和完善水信息學技術和方法。一般意義上，水信息學是研究與水環(huán)境相關數(shù)據(jù)的搜集、處理、存儲、傳播、分析和圖像顯示等的學科，它綜合數(shù)學、計算機科學和

13、傳統(tǒng)水環(huán)境科學和工程學的方法，來解釋大量復雜的水環(huán)境科技奧秘，解決水環(huán)境科技難題7。在采用降雨徑流控制措施的同時，也應不斷完善雨水管理方面的政策法規(guī)。其措施主要包括城市開展的資源規(guī)劃例如控制不浸透地外表積、積極植樹種草增加綠地面積、充分利用城市水面蓄水等、自然水體的保護和利用如嚴禁填埋河道、排水設施標準和標準的制定、排水答應的完善如達標排放、排污收費等、化學品使用的控制如沿道路綠化帶嚴禁使用化學除草劑、地表衛(wèi)生條件的維護如嚴禁在公共場所亂扔垃圾廢物等。5上海市蘇州河環(huán)境綜合整治一期工程概況目前國內(nèi)外已經(jīng)意識到城市會環(huán)境綜合整治的重要性，并采取了大量的工程措施。例如英國倫敦對泰晤士河流域、北京護

14、城河的整治等。在上海，目前進展了蘇州河環(huán)境綜合整治工程。蘇州河，又稱吳淞江，是黃浦江的一條支流，也是上海市城市水體的重要組成部分。蘇州河在治理之前，其干、支流水質(zhì)污染嚴重，華漕以下形成了長達26k的常年黑帶。造成蘇州河嚴重污染的原因主要有以下幾條：1上海市區(qū)大量工業(yè)廢水和生活污水的排放，使蘇州河成為納污河道，其污染負荷大大超過水體的自凈才能。2上海市區(qū)地表徑流中的污染物及管網(wǎng)中的滯留污水因合流污水溢入蘇州河。3蘇州河底泥中常年累積下來的有機污染和重金屬污染非常嚴重，在一定的水動力條件下，底泥通過解析釋放使河水受到二次污染。4蘇州河上游來水量較小，且水質(zhì)較差V類或劣于V類水，致使下游河道允許納污

15、量有限。5蘇州河狹窄多彎，水流不暢，加劇了泥沙淤積，造成河床變淺，排水才能降低；同時由于蘇州河屬感潮河流，污水不能及時下泄，河段內(nèi)污水回蕩。6蘇州河每天來往的運輸船只達2000余艘，船上的廢棄物、燃油泄漏、航行時底泥的擾動等，影響了蘇州河水質(zhì)和景觀。5兩岸歷史遺留下來的危棚簡屋、低標準設施與不良習慣人群的生活污染。1998年，上海市政府從實際出發(fā)，以水污染防治為重點，近期治黑治臭、兩岸治臟治亂，遠期形成綠化休閑功能，組織施行了蘇州河環(huán)境綜合整治一期工程，其中包括10個子工程見表1，總經(jīng)費約68億元。通過1998年2002年期間的工程建立，已開場發(fā)揮效益，它顯著減少了排入蘇州河及其支流的污染負荷

16、，迅速增加了蘇州河干流的流量，進步了水體的置換速度，同時對黃浦江水質(zhì)、長江口石洞口近岸水域的水質(zhì)具有改善作用。蘇州河環(huán)境綜合整治一期工程的子工程概況表1編號子工程名稱概況1蘇州河支流污水截流工程主要搜集蘇州河中下游直接排入其六條支流的污水，鋪設污水管道約48公里，污水干管搜集的規(guī)劃污水量69.193/d，設計效勞范圍達143k2。2蘇州河支流建閘控制工程通過建閘控制工程，有效地阻止幾條支流的污水排入蘇州河，并防止綜合調(diào)水工程引來的清水擴散流失。3綜合調(diào)水工程通過水力調(diào)度增加蘇州河來水流量，增大河道輸送容量，加快流速，調(diào)活水體，進步水體的置換才能。4底泥疏浚和處置工程通過疏浚、清淤，到達減少底泥

17、再懸浮而造成的河水黑臭和底泥的耗氧量加劇所造成的水質(zhì)惡化等環(huán)境問題。5河道曝氣復氧使用人工方法向水體曝氣復氧，增進水體溶解氧的濃度，加快恢復河道生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。6虹口港、楊浦港旱流污水截流工程利用上海市合流污水一期總管非雨季的容余才能，將排入黃浦江下游支流虹口港、楊浦港的污水納入合流污水總管。7石洞口污水處理廠工程在上海市污水西干線排放口建立，污水經(jīng)二級生化處理、除磷脫氮并消毒后達標排放。8環(huán)衛(wèi)碼頭搬遷和水域保潔工程撤除原蘇州河兩岸的垃圾、糞便等環(huán)衛(wèi)碼頭，建造新的垃圾轉(zhuǎn)運站和糞便污水預處理廠，并施行水域保潔。9防汛墻改造工程結合急、難、險段的防汛墻的改造，對蘇州河市區(qū)段兩岸部分區(qū)域施行改建

18、、綠化，以進步兩岸的親水性，改善景觀。10虹口港水系整治工程擴大河道輸水才能，適當增減排水、調(diào)水泵站，增強其防汛、除澇和生態(tài)環(huán)境的綜合功能。6完畢語城市水環(huán)境的綜合整治，需要運用系統(tǒng)工程的理論和方法，以及現(xiàn)代計算機技術，從整個城市水環(huán)境的范圍出發(fā)，將區(qū)域規(guī)劃、水資源的有效利用和污水治理等諸因素相結合，從綜合方式考慮，以到達水環(huán)境的最優(yōu)管理和運行。參考文獻1馬學尼,黃廷林.水文學第三版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,19982阮仁良.上海市水環(huán)境研究.北京:科學出版社,20003周玉文,趙洪賓.排水管網(wǎng)理論與計算.北京:中國建筑工業(yè)出版社,20004Ellis,J.B.andHvitved-Jabsen,T.(1996).UrbandrainageipatsnreEivingaters.Jurnalfhydrauliresearh,34(6):