城市雨水徑流熱污染及其緩解措施研究進展

李小靜,李俊奇,戚海軍,孫昆鵬,宋瑞寧

(北京建筑工程學院城市雨水系統與水環境省部共建教育部重點實驗室,北京 100044)

城市雨水徑流熱污染及其緩解措施研究進展

李小靜,李俊奇,戚海軍,孫昆鵬,宋瑞寧

(北京建筑工程學院城市雨水系統與水環境省部共建教育部重點實驗室,北京 100044)

闡述了城市雨水徑流熱污染對受納水體的影響,尤其是對鱒魚、鮭魚等冷水魚的危害,分析了城市下墊面對雨水徑流溫度的影響,指出非滲透路面所儲存的大量熱量促使雨水徑流的溫度升高。綜述了國內外城市雨水徑流熱污染效應及雨水管理措施對徑流溫度影響方面的研究現狀,指出我國開展徑流熱污染研究及采取緩解措施的必要性。在對發達國家和我國的雨水管理措施緩解城市雨水徑流熱污染效果評析的基礎上,結合我國典型城市特點提出了緩解城市雨水徑流熱污染效應的若干建議。

城市雨水;徑流;徑流溫度;熱污染;冷水魚類;雨水管理

溫度是水體的一個重要物理指標,水體溫度升高后,會對水生動植物的生存環境產生危害。水體的熱污染會加快化學反應速率,促使細菌繁殖,降低水中溶解氧濃度。水生生物的新陳代謝、行為活動、酶的活性、繁殖行為以及食物鏈上的生命體等都會直接或間接受到水溫升高的影響,生活在冷水域的水生動物(如鱒魚、鮭魚等)對溫度尤為敏感。究其根源,流域水環境溫度的升高有自然因素和人為因素兩方面原因。自然因素主要為氣候變暖、河流形態改變、地表水匯入和河道遮陰植物消失等。雖然河流水溫隨季節和日常變化呈自然波動,但人為活動對其溫度升高也有很大的影響,如工業高溫廢水、發電站冷卻水等未經處理排放后都會造成受納水體溫度上升。除此之外,由于人類開發利用土地使城市非滲透下墊面比例大幅增加,雨水徑流入滲量減少,濱水遮陰植物移除和城市熱島效應的綜合人為因素,使城市雨水徑流所攜帶熱量也成為水體熱污染的另一重要來源[1-3]。隨著城市規模的不斷擴大,城市雨水徑流熱污染源對受納水體溫度升高的貢獻率在不斷加大。從整體來看,盡管工業排放的點源熱污染大多通過換熱等工藝得到緩解,但受納水體溫度激升的現象并未因此得到改善。因此,要想全面保護流域生態水環境,城市雨水徑流熱污染問題應予以重視,并且有必要通過合理的場地開發,人工模擬自然水文條件,采取有效的雨水綜合管理措施來控制因開發而導致的城市雨水徑流熱污染效應和降低城市雨水徑流對受納水體的影響。為此,本文對城市雨水徑流熱污染效應及相關的雨水管理措施對徑流溫度影響的研究進行綜述。

1 城市雨水徑流熱污染效應及其污染來源

1.1 雨水徑流溫度對受納水體的影響

近年來,城市化加速發展帶來了諸多雨洪問題,其中除了受到廣泛重視的生態環境惡化、內澇頻發、河道泄洪壓力大、地下水位大幅下降、城市下游受到洪澇威脅等問題以外,城市徑流污染受納水體的問題也十分突出。雖然城市雨水徑流中的沉淀物和化學污染物對水體的影響已引起重視,但往往忽視了受納水體溫度因城市地表徑流匯入而短時內迅速升高的現象。James等[4]的研究表明,城市溫熱的瀝青鋪裝形成的雨水徑流會引起受納河流溫度升高5℃,在極端條件下甚至高達10～12℃。據美國國家氣候資料中心的數據顯示,雨水排水管道出水的場徑流平均溫度(event mean temperature,EMT)為12℃(偏差±7℃),比作為冷水河流水源的地下水平均溫度8.3℃要高[5]。Herb等[6]研究發現,在以下3種條件下雨水熱污染對受納水體的影響更為嚴重:①氣溫和露點溫度比河流水溫高的情況,如一些以地下水作為水源且其溫度比環境溫度低的河流;②降雨歷時短、強度大和降雨過程中同時出太陽的情況;③非滲透面積所占比例較大的匯水區域。

屋頂、路面、停車場、混凝土鋪裝等城市硬化地表均有高儲熱能力,降雨在其表面形成徑流的溫度會升高,從而排入受納水體后對水體造成熱污染。這種超過水體正常溫度水平的雨水徑流一方面直接對水生生物造成不利影響,如影響水生生物正常的產卵、生長及新陳代謝;另一方面熱污染引起水質惡化而改變水生生物的生境,水體中溶解氧含量降低,水體富營養化進程加快,致病菌的數量增加,并且會加速水中重金屬的溶解和有機毒物的形成[7]。此外,研究表明城市雨水徑流溫度升高還會導致合流制溢流(combined sewer overflow,CSO)中氨的釋放量增加[8]。對于冷水魚類來說溫度是其生存的關鍵因素。鱒魚和鮭魚是許多國家和地區重要的垂釣魚和食用魚,一般棲息在較涼的淡水中,最適宜溫度為10～16℃,在所有魚類中它們對水溫變化最敏感。美國環境保護局制定的太平洋西北部州縣水體溫度導則中顯示,成年鱒魚和鮭魚的致死溫度為21～22℃(暴露時間為7 d),而冷水魚健康成長、產卵階段則需要更低的溫度[9]。在Rossi等瑞士學者進行的雨水溫度對棕鱒魚棲息地影響評估研究中,根據棕鱒魚所能承受的最大水溫變化,確定降雨初期徑流引起受納水體溫度的激增不得超過7℃[8]。

1.2 下墊面對雨水徑流溫度的影響

城市雨水徑流引起受納水體的熱污染與城市不透水面積增加有很大關系。一方面不透水面積導致洪峰流量增加、滲透量減少、匯流時間縮短,造成排入受納水體的徑流量在短時間內激增;另一方面,在夏季,一些城市規劃區域由不透水地面占主導的熱島效應明顯,不僅氣溫比城市周圍偏高,而且不透水鋪裝表面溫度較綠地等透水性地表的溫度要高很多。降雨產流過程中,大面積不透水鋪裝表面儲存的太陽輻射熱量轉移至地表徑流,溫度較高的雨水徑流排入受納水體將對冷水域生物的棲息環境造成危害。特別是以瀝青類材料鋪設的道路、停車場、廣場等,由于瀝青的熱導率和反射率低,大量太陽輻射的熱量蓄積在材料表層,徑流溫度呈現出短期內迅速升高,之后隨降雨的持續逐漸降低的規律。

在夏季,由于瀝青混凝土表面與綠地在蓄積熱量和向雨水徑流轉移熱量的能力等方面存在明顯差異,非滲透表面所產生的徑流溫度要比草坪等自然滲透表面高很多。Thompson等[10]通過人工模擬降雨,對兩塊面積相近的瀝青路面與草坪的產流溫度特性進行了監測比較,結果表明:降雨前瀝青路面的平均溫度達43.6℃,60 min的模擬降雨歷時中瀝青路面的溫度平均下降了12.3℃,這部分熱量絕大部分被徑流帶走;瀝青混凝土下墊面的初期徑流平均溫度高達35℃,直到降雨結束時平均溫度下降了4.1℃;與此相反,草坪地表在降雨前平均溫度只有23.3℃,降雨后草坪的平均溫度卻上升了1.3℃;草坪下墊面產生的徑流平均溫度也只有25.5℃,而且溫度在降雨過程中基本保持不變。通過計算證明瀝青路面徑流的熱量是草坪徑流熱量的3.6倍[10]?？梢?大面積的瀝青路面產生溫度大幅變化的徑流一旦在短時間內排入受納水體,將會對那些溫度波動適應性差的冷水魚類產生威脅。因此,在有冷水魚分布的地區進行土地利用規劃時,同一匯水區域內應采用不透水面積與綠地相結合的形式,發揮綠地在緩解雨水熱效應中的作用。

透水性路面由于其表面產流少或不產流及內部滲流作用,它對雨水徑流熱污染也有改善作用。Barbis等[11]研究了表層鋪設多孔滲透鋪裝的滲濾床對徑流溫度的影響。采用多孔滲透鋪裝作為溫度緩解措施,將雨水徑流的熱量通過多孔滲透鋪裝傳導至底層的石灰巖滲濾床,從而達到有效降低高溫徑流溫度的目的。Barbis團隊對位于賓夕法尼亞州的維拉諾瓦大學內一個停車場地面(30m×9m)采用多孔滲透鋪裝進行了改造,其中一半采用可滲透水泥混凝土構造,另一半采用多孔瀝清混凝土構造,2009年夏季實測分析了9場雨水,結果顯示徑流出水平均溫度降低,溫度波動范圍縮小。分析其原因,滲透路面較為常用的材料是無砂混凝土和多孔瀝青,雖然這些材料的表面也會像普通瀝青一樣儲存太陽輻射的熱能,但其不同之處在于雨水徑流能夠穿過多孔滲透鋪裝滲入底部沒有受陽光直射的石料儲水層。底層石料的溫度比流經表層的徑流溫度要低,二者因存在溫差而進行熱交換,使得徑流溫度降低。此外,透水性路面起到了大幅度減少徑流量和延遲洪峰的作用,也有利于緩解雨水徑流熱效應。

2 國外雨水管理措施對緩解城市徑流熱污染的效果評析

目前,城市化對周圍水體的影響日益受到重視,其中,人為因素所帶來的水生生物棲息環境惡化已成為一個重要的研究課題,但大多數研究集中于水流流態、沉淀物及化學污染等方面。美國、加拿大、瑞士等發達國家已注意到由城市化引起的徑流熱污染是冷水魚類棲息地環境惡化的一個重要因素。一些生態和環境領域內的學者研究了雨水徑流溫度對受納水體以及鱒魚等冷水魚類的影響,并提出了一些評估其影響的模型[2-3,12-13]。近幾年,才逐漸開展最佳管理措施(best management practices,BMPs)和低影響開發(low impact development,LID)對徑流溫度的影響研究[14-17]。

2.1 生物滯留措施對徑流溫度的影響

生物滯留措施是在地勢較低的區域種植植物,通過植物截流、土壤過濾滯留處理小流量雨水徑流的人工生態措施。生物滯留措施是BMPs及LID中一項將雨水滯留減排和景觀、綠化結合且適應性很廣的措施。生物滯留措施能夠促進雨水滲透而減小徑流量,再加上飽和土壤的熱容較高且降低雨水徑流溫度的能力強,使其較雨水濕地和濕塘措施在一些水溫敏感區域減少徑流熱污染方面有很好的應用前景。

在美國北卡羅來納州西部,Jones等[14]沿美國鱒魚棲息地進行了一項生物滯留區域對徑流溫度影響的研究。2006和2007年夏季對4塊不同大小的生物滯留系統進行了監測,結果表明,生物滯留措施能夠有效緩解徑流熱污染。生物滯留系統的土壤厚度、有效面積等設計參數是降低徑流溫度的關鍵。研究發現,出水溫度與生物滯留系統的土壤厚度有關,越深處出水溫度越低,Jones等[14]推薦生物滯留的最佳排水深度范圍為90～120 cm。此外,系統有效面積占匯水區域比例決定了進入生物滯留系統設計雨水徑流量,研究顯示這一比例較小的生物滯留系統(4％～7％)在出水口相對于入水口水溫的最高值和中位數都有顯著降低。相比之下,有效面積所占比例較大的生物滯留系統(11％～16％)由于出水量大幅減少對徑流最高溫度降低效果也同樣顯著,但出口溫度中位數降低幅度不如較小的系統明顯。

2.2 雨水濕地和濕塘對徑流溫度的影響

雨水濕地和濕塘均具有滯蓄減排雨水、削減峰流量、減輕對下游的侵蝕和生態凈化雨水等功能。Jones等[15]在鱒魚生存的溫度敏感水域研究了雨水濕地和濕塘對徑流溫度的影響,結果表明,由于雨水濕地和濕塘的水面溫度波動較大,一般出水口設在水面上層的雨水濕地、濕塘都不能起到降低徑流溫度的作用,甚至出現出水溫度高于進水溫度的結果,反而成為熱污染的來源。針對這一負面影響,Jones 等[15]提出并證實了經雨水濕地或濕塘處理雨水后,與系統表層出水相比采用地下管道輸送會緩解溫度升高,水面以下的管道遮陰和熱傳導作用能夠顯著降低出流水溫。試驗表明,在水溫敏感區域,這些BMPs系統在實現去除沉淀物、營養物和重金屬目標的前提下,能夠通過合理設計、優化出水口構造(塘或濕地底部設塑料穿孔管且周圍堆置卵石與出水管連接構造見圖1)、種植浮葉植物以及采用地下管道運輸等方式將熱污染最小化。

圖1 雨水濕地和濕塘底部出水口優化構造示例

2.3 平流式植物過濾帶對徑流溫度的緩解效果

Winston等[16]進行了平流式植物過濾帶(level spreader-vegetative filter strips,LS-VFS)對徑流溫度影響和熱負荷的研究,2008和2009年夏季監測了兩個LS-VFS排水系統。雨水徑流分別經過盲溝進入水平布水器分配至植物過濾帶處理,其中一個較小的植物過濾帶寬4 m、長7.6 m,且植被全部為草坪緩沖帶,另一個較大的植物過濾帶寬4 m、長15.2 m,其長度方向上前7.6 m為草坪緩沖帶,后7.6 m為樹木緩沖帶。研究結果顯示,兩個LS-VFS系統都明顯降低了徑流溫度的中位數和最高值。由于過濾溝寬度的增加和樹木遮陰的作用,15.2 m過濾帶出水溫度中位數和最高值略低于7.6 m過濾帶出水溫度。與主要依靠調節的雨水控制措施(如濕塘和雨水濕地)相比,LS-VFS能夠較明顯降低徑流溫度,可能是雨水與較冷填料基質有一定接觸時間,以及初期溫度較高的雨水入滲的原因。

2.4 多種BMPs措施緩解效果對比

滯留塘(濕塘)、調節塘(干塘)、植草溝、生物滯留、卵石濕地都是BMPs中較為常用的措施。大部分BMPs系統設計時并沒有考慮降低熱污染效應,然而這些措施在收集和處理雨水徑流時也會對徑流溫度有所影響。Roseen等學者組成的新罕布什爾大學雨水團隊,在2005—2008年監測了一系列采取BMPs雨水管理措施的徑流溫度,分析了其對雨水徑流溫度的影響及與已有環境指標的關系[17]。初步研究表明,卵石床濕地對緩解徑流熱污染最有效,調節塘和滯留塘都會明顯增加徑流溫度。有水面直接暴露在陽光下的系統會使徑流溫度升高,但滲濾和過濾的處理系統通過與地下的低溫物質發生熱交換能夠降低徑流溫度。處理系統的表面積越大水溫變化幅度越大,而地表以下結構越大的處理系統緩解徑流溫度的作用越強。

目前,最為常用的雨水徑流溫度指標是場徑流平均溫度,用來表示一場降雨全過程排放雨水徑流的平均溫度(見式(1)),與場降雨平均污染物濃度一并用于表達雨水管理措施的性能。Roseen等[17]提出了將河流7月平均溫度作為監測指標的觀點,雖然詳細的場徑流平均溫度能夠較為準確地反映一個系統對徑流溫度的影響,但其測試過程花費過多時間和精力,監測過程中發現采取雨水管理措施的下游河流7月的平均溫度與其對徑流溫度影響有一定的相關性。因此,Roseen等[17]探討了評價系統運行狀況時引入河流7月平均溫度(mean July temperature)這個環境指標[17]。

式中:TEM為場徑流平均溫度,℃;Cth為熱容,J/K; V為總徑流量,m3;T為徑流持續時間,min;t(t)為徑流瞬時溫度,℃;q(t)為徑流瞬時流量,m3/min。

3 國內雨水徑流熱污染研究

目前,我國城市正經歷歷史上規模最大、速度最快的擴張,城市化對周圍水體的影響會日益增大。我國許多城市內河、水庫在夏季暴雨后常常出現水體溶解氧升高、藻類大量繁殖乃至嚴重的水華現象,并且大面積死魚的事件也時有發生,在其中一些事件中環保部門采樣監測結果未檢出重金屬、氰化物等污染物,僅是河水中溶解氧低于漁業水質標準。盡管雨水徑流溫度是否是一大誘因還需要進一步調查和研究,但在我國冷水魚分布的地區雨水徑流對受納水體溫度的影響應予以重視。我國北起黑龍江,南至廣東,西自四川,東到江浙一帶的江河湖泊中均有鱒魚的分布,它具有很高的藥用、食用和垂釣價值。夏季城市地表匯集的高溫徑流排入冷水魚類的棲息水體,會對其產生不可逆轉的危害。然而,不僅是鱒魚等冷水魚類會受到雨水徑流污染的影響,在城市雨水受納水體中其他水生動物生存和市內水體水質也會受到不同程度的不利影響。為避免因雨水徑流排放而導致水域溫度升高、溶解氧下降、水體水質惡化、魚類大面積死亡的現象,針對局部區域采取有效緩解徑流熱污染的保護性措施是有必要的。

我國GB3838—2002《地表水環境質量標準》中規定:人為造成的環境水溫變化應限制在周平均最大溫升小于1℃[18]。這里所指的“人為”僅考慮了工業企業等溫熱廢水的排放,卻忽視了“城市化”這一整體化的人為影響。面對城市雨水徑流污染如何實現“誰污染誰治理”,由此造成的損失又由誰來負責,應該意識到這一責任需要政府、開發商、業主以至于全民來共同承擔,應以雨水排放許可制度為核心,各地因地制宜地實施雨水管理措施。

我國在雨水管理措施對雨水徑流溫度影響的深入研究方面仍處于起步階段。戶園凌[19]在LID雨水系統綜合效益的分析研究中涉及LID雨水措施對雨水徑流溫度的影響,選取北京長河灣為研究對象,2011年8月分別在普通屋頂下、雨水花園出口、植被緩沖帶出口處監測了雨水徑流溫度。結果表明,非滲透屋面匯流的雨水徑流有明顯的初期高溫效應,相比之下采取就地入滲型LID措施——雨水花園和植被緩沖帶的徑流溫度明顯低于屋面雨水徑流溫度。

北京建筑工程學院城市雨水系統與水環境生態技術研究團隊于2012年9月在深圳市光明新區開展了徑流溫度監測試驗。監測了牛山公園內路面、河心北路混凝土路面和瀝青路面、濱河苑小區停車場(混凝土)、法政路瀝青路面、行政配套區36號路和38號路的共計5場降雨徑流溫度。由于深圳夏季日照時間長且太陽輻射強,降雨時地表和雨水徑流溫度較高。野外監測表明,夏季瀝青和混凝土路面中儲存的熱量會向雨水徑流中轉移,降雨過程中瀝青路面和混凝土路面的徑流溫度(30.2～34.1℃)明顯高于路面溫度(25.4～32.0℃)和大氣溫度(22.7～29.4℃)。特別地,LID示范區36號路和38號路的行車道構造為開級配瀝青(OGFC)的透水瀝青路面,道路兩側綠化帶為斜槽沉沙池與植生滯留槽的LID設施組合系統。雖然吸熱性能強的透水瀝青路面和混凝土沉淀池出水徑流溫度在30℃以上,但從徑流溫度隨降雨過程呈現出逐漸升高的趨勢,可以看出相對于傳統非滲透路面其初期熱污染效應減弱,延緩了徑流升溫時間。同時,高溫的雨水徑流經過植生滯留槽后出水溫度明顯降低,降雨后期約30min后系統出水溫度降至26.4℃。

我國大多數城市雨水徑流多以雨水管道或合流管道排泄,偏重于雨水快速排放,未曾注意過雨水徑流熱污染這一影響。目前,分流制排水管渠系統的設計原則要求盡量利用自然地形坡度,將雨水就近排入池塘、河流、湖泊等水體中,這將引起水體溫度激增,尤其是在夏季城市道路雨水徑流短時間內排入水體時。雨污合流制系統在暴雨天時,部分雨水截留至污水廠處理,流量超過截流干管的設計輸水能力后,雨水攜帶混合污水直接溢流到就近的受納水體中。合流制溢流不僅會使混合污水中的污染物溢入水體造成污染,而且雨水徑流和生活污水所攜帶的熱量也一并傳輸至水體,是造成城市內河等水體熱污染的潛在威脅。不同排水體制對徑流溫度的影響程度仍有待進一步監測與分析。

4 我國城市雨水徑流熱污染緩解建議

LID雨水管理措施的集蓄利用、延時排放和滲透等功能是控制徑流熱污染的有效方式。21世紀初,我國相當多的城市逐漸開始重視雨水利用及滲透,積極采取自然截流下滲、人工強化增滲、延時滯留與調蓄排放、初期徑流污染控制和合流制溢流污染控制等綜合性雨水管理措施。然而,在推行雨水管理措施的過程中,仍然因缺乏深入的技術研究和科學的實踐指導而面臨諸多問題。大量實際工程的實施證明,采取LID措施有利于城市徑流污染控制及防治城市內澇,但在溫度敏感水域緩解熱污染效應方面應注意科學選擇LID設施類型。為此提出緩解我國城市雨水徑流熱污染的幾點建議:

a.城市場地開發時應注意下墊面材料的選擇,減少城市非滲透表面所占比例,增加城市綠化面積,保護區域生態環境。推薦在公園、居民區及人行道等適宜地區采用多孔滲透鋪裝、透水瀝青路面、嵌草磚等透水路面,減少場地徑流外排量的同時降低城市下墊面平均溫度。此外,推薦采用綠色屋頂,避免采用瀝青等吸熱性能強的材料直接鋪設于屋面表層,同時可以收集屋面雨水。通過源頭生態措施模擬自然水文條件削減徑流量,可從根本上減少排入受納水體的徑流熱污染總量。

b.當受納水體為溫度敏感水域時,保護自然濱水植物或人工種植植物以起遮陰作用,設計LID措施應充分考慮它們對徑流溫度的影響,盡量選擇具有較強滲透功能的措施,如生物滯留、卵石濕地、植物過濾溝等,以利用其較大的地下結構對高溫徑流進行冷卻。特別是高速公路匯集的高溫雨水徑流直接排入附近水體的情況,應采用以上措施緩解高溫徑流對水體的污染。

c.對于濕塘、雨水濕地及多功能調蓄水體等具有水面寬闊特點的雨水管理措施,可通過合理設計系統深度和有效面積,優化植物種植和出水口構造,出口采用地下管道及底部鋪設卵石等改進設計,以抵消其因陽光照射而造成出水升溫的現象,從而達到緩解雨水徑流熱污染的效應。

5 結 語

緩解城市雨水徑流熱污染也是徑流控制的重要方面。國外城市在選擇雨水管理措施時,已開始評價并重視其對雨水徑流溫度的影響,然而我國有關防治雨水徑流熱污染方面的研究還很少。采取有效的雨水綜合管理措施來控制城市徑流熱污染效應和降低雨水徑流對受納水體的影響是非常有必要的。除加強技術手段之外,還要加大科研力度,不斷完善各項控制手段和措施,加強監測與管理。同時,還要不斷完善城市雨水管理的政策法規,逐步推行雨水排放許可等管制手段與經濟激勵手段協同作用機制,充分發揮宣傳教育與示范引導的作用,提高技術人員和公眾的意識,多管齊下,協作共管,方可對包括熱污染在內的徑流污染進行科學控制,維護城市生態水系統的健康。

[1]NELSON K C,PALMER M A.Stream temperature surges under urbanization and climate change:data,models,and responses[J].American Water Resources Association, 2007,43(2):440-452.

[2]THOMPSON A M,WILSON T,NORMAN J M,et.al. Modeling the effect of summertime heating on urban runoff temperature[J].American Water Resources Association, 2008,44(6):1548-1563.

[3]HAQ R U,JAMES W.Thermal enrichment of stream temperature by urban storm water[C]//STRECKER E W,HUBER W C.Global Solutions for Urban Drainage. Portland:American Society of Civil Engineers,2002:1-11.

[4]JAMES W,XIE J.Modeling thermal enrichment of streams due to solar heating of local urban stormwater[C]// JAMES W.New Applications in Modeling Urban WaterSystems.Toronto:Computational Hydraulics International, 1999:141-160.

[5]National Climatic Data Center(NCDC).Climate maps of theunitedstates:meandailyaveragetemperature (annual)[R].Washington D.C.:National Oceanic and Atmospheric Association,2005.

[6]HERB W R,JANKE B,MOHSENI O,et al.Thermal pollution of streams by runoff from paved surfaces[J]. Hydrological Processes,2008,22(7):987-999.

[7]VAN BUREN M A,WATT W E,MARSALEK J.Thermal enhancement of stormment runoff by paved surfaces[J]. Water Research,2000,34(4):1359-1371.

[8]ROSSI L,HARI R E.Screening procedure to assess the impact of urban stormwater temperature to populations of brown trout in receiving water[J].Integrated Environmental Assessment and Management,2007,3(3):383-392.

[9]U.S.Environmental Protection Agency.EPA region 10 guidance for pacific northwest state and temperature water qualitystandards[R].Seattle:Region10Officeof Water,2003.

[10]THOMPSON A M,KIM K,VANDERMUSS A J.Thermal characteristics of stormwater runoff from asphalt and sod surfaces[J].Journal of the American Water Resources Association,2008,44(5):1325-1336.

[11]BARBISJ,WELKERAL.Stormwatertemperature mitigation beneath porous pavements[C]//RICHARD N. World EnvironmentalandWaterResourcesCongress 2010:ChallengesofChange.Providence:American Society of Civil Engineers,2010:3971-3979.

[12]HERB W R,POSSLEY NELSON T M,CHAPMAN K A. Modeling the thermal impact of land use change in the Vermillion River trout stream watershed,MN[C]// KENNETH W.Watershed Management 2010.Madison: American Society of Civil Engineers,2010,1328-1339.

[13]HERB W R,JANKE B,MOHSENi O,et al.Runoff temperature model for paved surfaces[J].Journal of Hydrologic Engineering,2009,14(10):1146-1155.

[14]JONES M P,HUNT W F.Bioretention impact on runoff temperature in trout sensitive waters[J].Journal of Environmental Engineering,2009,135(8):577-585.

[15]JONES M P,HUNT W F.Effect of storm-water wetlands and wet ponds on runoff temperature in trout sensitive waters[J].Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2010,136(9):656-661.

[16]WINSTON R J,HUNT W F,LORD W G.Thermal mitigation ofurbanstormwaterbylevelspreadervegetative filter strips[J].Journal of Environmental Engineering,2011,137(8):707-716.

[17]ROSEEN R M,DIGENNARO N,WATTS A,et al. Preliminary results of the examination of thermal impacts fromstormwaterBMPs[C]//RICHARDN.World Environmental andWaterResourcesCongress 2010: Challenges of Change.Providence:American Society of Civil Engineers,2010:3424-3451.

[18]GB 3838—2002 地表水環境質量標準[S].

[19]戶園凌.低影響開發雨水系統綜合效益的分析研究[D].北京:北京建筑工程學院,2011.

Advance in thermal pollution of urban rainfall runoff and its mitigation measures

//LI Xiaojing,LI Junqi,QI Haijun,SUN Kunpeng,SONG Ruining(Ministry of Education Key Laboratory of Urban Stormwater System and Water Environment,Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing100044,China)

The influences of urban runoff thermal pollution on urban surface water and cold-water fishes like trout and salmon were studied.The influence analysis of the urban underlying surface on the temperature of rainwater runoff showed that thermal energy absorbed and stored by urban impervious surfaces caused the temperature increase of rainwater runoff. The research status of the influence of runoff thermal pollution and management practices on runoff temperature were summarized and it is pointed out that it is necessary to study runoff thermal pollution and to take mitigation measures.Based on the effects of mitigation measures on urban runoff thermal pollution in developed countries and China,some suggestions are made for reducing rainwater runoff thermal pollution according to the characteristic of typical cities in China.

urban rainwater;runoff;temperature of runoff;thermal pollution;cold-water fishes;management of rainwater

10.3880/j.issn.10067647.2013.01.020

X52

A

10067647(2013)01008906

2012-04-28 編輯:熊水斌)

“十二五”國家科技重大專項(2010ZX07320-002);北京市人才強教深化計劃專項(PHR201106124)

李小靜(1988—),女,內蒙古豐鎮人,碩士研究生,主要從事城市水環境系統研究。E-mail:lixiaojing19881015@163.com