陳前虎，壽建偉，吳松杰，武前波

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310014； 2.浙江大學(xué) 城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310007；3.浙江華展工程研究設(shè)計(jì)院有限公司，浙江 寧波 315000)

城市道路和綠地布局對(duì)雨水污染狀況的影響
——以杭州城市中心區(qū)為例

陳前虎1，壽建偉2，吳松杰3，武前波1

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310014； 2.浙江大學(xué) 城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310007；3.浙江華展工程研究設(shè)計(jì)院有限公司，浙江 寧波 315000)

文章以杭州城市中心區(qū)5條內(nèi)河為研究對(duì)象，選取內(nèi)河兩側(cè)300米范圍內(nèi)與水質(zhì)關(guān)系最為密切的城市道路與綠地兩類用地，建立表征數(shù)量結(jié)構(gòu)和布局結(jié)構(gòu)的土地利用格局指數(shù)以及相關(guān)的水質(zhì)指數(shù)，運(yùn)用SPSS分析土地利用指標(biāo)與水質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系并建立回歸分析模型，揭示城市土地利用對(duì)內(nèi)河水質(zhì)的影響機(jī)理與關(guān)鍵機(jī)制。結(jié)論為：城市道路和綠地兩種土地利用類型對(duì)內(nèi)河水質(zhì)產(chǎn)生了截然不同的影響，多項(xiàng)綠地指標(biāo)的改善能有效削減道路指標(biāo)所產(chǎn)生的消極影響；有必要在城市規(guī)劃編制和管控中，通過(guò)完善道路交通結(jié)構(gòu)、改進(jìn)雨水排放模式、合理設(shè)置綠帶寬度等綜合措施，控制和管理面源污染，改善城市內(nèi)河水質(zhì)。

城市土地利用；內(nèi)河水質(zhì)；道路徑流；綠化布局；杭州

自土地利用/土地覆蓋變化(LUCC)成為全球變化領(lǐng)域的核心研究計(jì)劃以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)實(shí)例對(duì)土地利用/土地覆蓋變化的環(huán)境效應(yīng)已進(jìn)行了廣泛的探討[1-6]。其中，土地利用/土地覆蓋變化對(duì)流域水質(zhì)的影響也得到重視。比如，大量的研究表明，城市化速度越快，城市水環(huán)境退化越嚴(yán)重，城市土地利用面積與流域水質(zhì)退化呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系[7-9]；土地利用類型與流域水質(zhì)污染指標(biāo)之間有著強(qiáng)烈的相關(guān)性[10]。近十多年來(lái)，中國(guó)城市化的快速推進(jìn)導(dǎo)致了城市景觀格局的劇烈變遷，加劇了城市水土環(huán)境的惡化，從而引起了國(guó)內(nèi)學(xué)界對(duì)這一問(wèn)題的極大關(guān)注。目前這一領(lǐng)域的相關(guān)研究工作大致從兩個(gè)層面展開：一是在宏觀層面，按照國(guó)土用地分類標(biāo)準(zhǔn)，從大尺度空間視角出發(fā)，借助RS和GIS技術(shù)獲取土地利用格局指數(shù)，分析其與水質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系[11-15]；二是在微觀層面，對(duì)不同類型下墊面(屋面、道路、綠地等)上雨水徑流污染狀況進(jìn)行研究，側(cè)重于小區(qū)域的水質(zhì)情況調(diào)查[16-17]。綜觀已有的研究成果，由于在研究的尺度和指標(biāo)選取上與現(xiàn)行的城市用地分類方法存在差異，也與現(xiàn)實(shí)可操作的城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)與管控需求之間存在較大差距，使得研究成果難以直接指導(dǎo)城市規(guī)劃與建設(shè)。為此，基于城市用地分類方法與標(biāo)準(zhǔn)，將城市土地利用的田野調(diào)查數(shù)據(jù)(空間格局指數(shù))與水環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)(水質(zhì)指數(shù))進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，深入探討城市土地利用格局對(duì)水環(huán)境影響的作用機(jī)制，對(duì)于改進(jìn)城市規(guī)劃編制和管控的技術(shù)方法與手段，控制和管理面源污染，改善城市內(nèi)河水質(zhì)，愈益顯得迫切和重要。

已有研究表明，土地利用格局與水體水質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系主要受土地利用類型及其空間分布的影響[18]，其中兩類用地所產(chǎn)生的影響尤為關(guān)鍵：第一，城市道路上富含交通活動(dòng)所產(chǎn)生的大量石油類、懸浮固體和重金屬等污染物，這些污染物會(huì)以雨水徑流形式進(jìn)入周邊水體，城市道路因此成為內(nèi)河面源污染的關(guān)鍵源區(qū)[19-20]，其對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的污染較其他用地更為嚴(yán)重；第二，城市綠地具有“綠籬”和“海綿”的生態(tài)功能，可以對(duì)降雨徑流起到凈化作用[21]，其對(duì)水質(zhì)的改善作用較其他用地更為有效。基于此，本文以杭州為例，選取以上兩種與水質(zhì)關(guān)系最為密切的城市用地類型作為研究對(duì)象，著眼于土地利用特征與城市內(nèi)河水質(zhì)，建立相應(yīng)的空間格局指數(shù)與水質(zhì)指數(shù)，分析土地利用對(duì)水質(zhì)的影響及作用機(jī)制，提出面向水環(huán)境優(yōu)化的城市土地利用相關(guān)策略與建議。

一、研究區(qū)域概況

杭州地處中國(guó)東南沿海，浙江省北部，錢塘江下游，京杭大運(yùn)河南端。城內(nèi)土地利用類型多樣，河網(wǎng)密集，匯水區(qū)域一般在河流兩側(cè)300米到500米之間，內(nèi)河主要匯入京杭大運(yùn)河水系。為盡可能減少上游水質(zhì)干擾，更好體現(xiàn)河流兩側(cè)300米范圍內(nèi)土地利用差異性對(duì)內(nèi)河水質(zhì)產(chǎn)生的影響，本文選取杭州城市中心區(qū)內(nèi)流速相對(duì)緩慢且無(wú)支流匯入的5條內(nèi)河河段作為研究對(duì)象。從研究對(duì)象兩側(cè)300米范圍內(nèi)的城市道路和綠地分布情況(表1)來(lái)看，中河和古新河兩側(cè)道路網(wǎng)密度和道路面積比例都較高，勝利河和上塘河兩側(cè)道路網(wǎng)密度和道路面積比例都較低，而西溪河兩側(cè)道路網(wǎng)密度較低，道路面積比例較高，說(shuō)明西溪河兩側(cè)道路較少，但道路相對(duì)較寬；上塘河兩側(cè)綠地分布較多，其余河流兩側(cè)綠地分布相對(duì)較少。

表1 內(nèi)河兩側(cè)300米范圍內(nèi)土地利用特征分析

二、數(shù)據(jù)概況

杭州城市中心區(qū)內(nèi)河道已完成沿河截污工程，水體污染主要由面源污染引起。在五條內(nèi)河河段上按500米間距布設(shè)取水點(diǎn)，勝利河和上塘河各設(shè)置3個(gè)取水點(diǎn)，中河、古新河和西溪河各設(shè)置4個(gè)取水點(diǎn)，編號(hào)1至18共計(jì)18個(gè)取水點(diǎn)；確定相鄰兩個(gè)取水點(diǎn)之間的河段及其兩側(cè)各300米范圍內(nèi)的區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)研究段，勝利河和上塘河各設(shè)2個(gè)研究段，中河、古新河和西溪各設(shè)3個(gè)研究段，編號(hào)A至M共計(jì)13個(gè)研究段(詳見圖1)。

(一)土地利用指標(biāo)選擇和獲取

土地利用指標(biāo)的選取從規(guī)模和空間兩方面考慮，以建立一套能綜合反映城市綠地和道路用地布局結(jié)構(gòu)的指標(biāo)體系。利用杭州市規(guī)劃局網(wǎng)站地形資料查詢板塊提供的1：2000地形圖，結(jié)合場(chǎng)地調(diào)查修正，在湘源控規(guī)6.0的支持下獲取城市道路和城市綠地相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)(表2)。

城市綠地指標(biāo)選取綠地率、公園綠地率、防護(hù)綠地率、綠地網(wǎng)絡(luò)連通度、濱水綠地覆蓋率、濱水綠地平均寬度6項(xiàng)指標(biāo)，其中：(1)綠地網(wǎng)絡(luò)連通度：測(cè)度地塊內(nèi)綠地的連通程度，表征綠地的空間布局質(zhì)量，算式：綠地相交節(jié)點(diǎn)的連通方向總數(shù)/綠地斑塊總數(shù)；(2)濱水綠地覆蓋率：測(cè)度地塊內(nèi)濱水綠地覆蓋的比例，表征濱水岸線土地利用特征，算式：濱水綠地覆蓋長(zhǎng)度/濱水岸線長(zhǎng)度；(3)濱水綠地平均寬度：測(cè)度地塊內(nèi)濱水綠地的平均寬度，表征濱水綠地的規(guī)模特征和濱水綠線控制程度，算式：濱水綠地面積/濱水岸線長(zhǎng)度。

圖1 杭州城市中心區(qū)五條河流區(qū)位、取水點(diǎn)和研究段

表2 城市綠地與城市道路指標(biāo)數(shù)據(jù)

城市綠地指標(biāo)城市道路指標(biāo)研究段綠地率(%)公園綠地率(%)防護(hù)綠地率(%)綠地網(wǎng)絡(luò)連通度濱水綠地的覆蓋率(%)濱水綠地平均寬度(m)交通性道路網(wǎng)密度(km/km2)交通性道路面積比例(%)生活性道路網(wǎng)密度(km/km2)生活性道路面積比例(%)A11．052．590．541．065．880．931．999．935．484．7B20．533．020．061．1440．384．23007．555．88C19．362．020．630．9662．413．583．9111．732．362．36D29．05001．9577．6917．140．130．544．997．14E14．4400．220．5167．157．755．1920．5910．847．35F13．920．560．460．6542．135．025．1318．36．73．99G12．300．990．5516．377．983．6413．194．963．47H18．075．380．740．3371．959．162．869．853．651．22I13．016．353．540．5375．8318．762．6430．160．691．68J10．535．611．480．7478．9612．297．9412．490．54．63K12．504．750．9578．37．553．5313．910．850．56L15．9401．340．950．24．984．0911．631．720．99M12．5400．791．1579．547．123．529．840．21．21

城市道路選取交通性道路網(wǎng)密度、交通性道路面積比例、生活性道路網(wǎng)密度和生活性道路面積比例4項(xiàng)指標(biāo)，其中：交通性道路是以機(jī)動(dòng)交通為主的通過(guò)性道路，包括快速路、主干路和次干路，紅線寬度不小于20米；生活性道路是以生活服務(wù)為主的聯(lián)系性道路，包括支路和地塊內(nèi)部主要道路，紅線寬度4-20米不等。分析發(fā)現(xiàn)，城市道路面積主要由交通性道路面積決定，其所占比例為78.2%；城市道路網(wǎng)密度主要由生活性道路網(wǎng)密度決定，其所占比例為58.1%。

(二)水質(zhì)指標(biāo)選擇和獲取

1．水質(zhì)指標(biāo)選擇。據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002)》，水質(zhì)指標(biāo)一般選取高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)等4項(xiàng)，考慮城市道路污染特征，增加重金屬鉛(Pb)指標(biāo)，確定本次研究的5項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)。

2．水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取。雨水特別是初期雨水是水體面源污染的主要來(lái)源，而雨水由于降雨強(qiáng)度和降雨間隔的不同會(huì)產(chǎn)生不同程度的污染。研究表明，一般雨水徑流2天內(nèi)進(jìn)入水體[22]。為了有效過(guò)濾因雨水污染的短時(shí)差異帶來(lái)的干擾，全面地體現(xiàn)水體與周邊環(huán)境的作用過(guò)程，本文選取降雨3天以后的內(nèi)河河水作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)對(duì)象(豐水期控制在3天以上，枯水期控制在5天以上)。計(jì)算2012年9月至2013年9月期間(取樣和檢測(cè)周期為2個(gè)月)各檢測(cè)點(diǎn)污染物平均濃度，從而得到各河段主要污染物的平均濃度。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，研究河段水質(zhì)都為劣V類，主要原因是總氮和氨氮的超標(biāo)(見表3)。

表3 各河段主要污染物平均濃度

三、研究方法

(一)相關(guān)分析

相關(guān)分析(correlation analysis)是描述客觀事物相互間關(guān)系的密切程度并用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)指標(biāo)表示出來(lái)的過(guò)程，是研究隨機(jī)變量之間的相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)方法。表4為水質(zhì)指標(biāo)與城市土地利用指標(biāo)之間的相關(guān)性分析結(jié)果。

從表中分析來(lái)看：總氮與濱水綠地平均寬度呈顯著負(fù)相關(guān)；氨氮與濱水綠地的覆蓋率、濱水綠地平均寬度呈顯著負(fù)相關(guān)；總磷與公園綠地率、濱水綠地平均寬度呈顯著負(fù)相關(guān)；高錳酸鹽指數(shù)與綠地網(wǎng)絡(luò)連通度呈顯著負(fù)相關(guān)；重金屬鉛與綠地率呈顯著負(fù)相關(guān)。這些結(jié)論表明，表征綠地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)和布局結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)指標(biāo)都與水質(zhì)改善有關(guān)。

表4 水質(zhì)指標(biāo)與土地利用指標(biāo)Pearson相關(guān)性分析

通過(guò)植物吸收、土壤滯留、微生物降解等綜合作用，綠地能有效吸收和截留部分污染物，起到緩沖區(qū)和自然過(guò)濾器功能。其中，表征布局結(jié)構(gòu)特征的綠地網(wǎng)絡(luò)連通度和濱水綠地平均寬度對(duì)水質(zhì)的改善作用尤為明顯，分析其主要原因在于：綠地網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和寬度的增加，能有效截留并延長(zhǎng)污染物質(zhì)在綠地中的行程，使部分污染物質(zhì)在其入溝或入河之前被充分吸收和降解，從而發(fā)揮最佳生態(tài)效用。由此可見，提高綠地對(duì)水環(huán)境的改善作用，除了關(guān)注綠地率等數(shù)量結(jié)構(gòu)指標(biāo)外，更應(yīng)重視寬度和連通度等布局性結(jié)構(gòu)指標(biāo)，它們是綠地產(chǎn)生生態(tài)效用的關(guān)鍵。

高錳酸鹽指數(shù)與公園綠地率、交通性道路面積比例呈顯著正相關(guān)；重金屬鉛與防護(hù)綠地率、交通性道路網(wǎng)密度、交通性道路面積比例呈顯著正相關(guān)。這些結(jié)論的可能推論是：(1)交通性道路向水體輸出大量重金屬鉛和有機(jī)物等污染物質(zhì)。交通性道路面積比例和密度越高，道路寬度越寬，路面瀝青和機(jī)動(dòng)車尾氣產(chǎn)生的污染物質(zhì)也越多；(2)公園綠地向水體輸出有機(jī)物。公園是公共場(chǎng)所，人類和其他動(dòng)物在其中的頻繁活動(dòng)提高了環(huán)境中的有機(jī)物含量，從而對(duì)水質(zhì)造成一定的影響；(3)防護(hù)綠地率較高的區(qū)域重金屬含量較高。分析其中的原因在于，城市非交通性道路一般都不設(shè)置防護(hù)綠地，設(shè)置防護(hù)綠地的都為車流量大而密集的交通性主干道，但由于目前的防護(hù)綠地寬度較窄且一般都為“高綠地”——主要防噪音和粉塵，無(wú)法起到對(duì)水質(zhì)凈化的作用。

水質(zhì)指標(biāo)與生活性道路網(wǎng)密度和生活性道路面積比例之間不存在明顯相關(guān)性。這一結(jié)論的可能推論是，生活性道路作為步行和非機(jī)動(dòng)交通為主的出行方式選擇，產(chǎn)生的污染物質(zhì)較少；并且，生活性道路一般與綠地結(jié)合布局，對(duì)環(huán)境的影響較小。

(二)回歸分析

1．多元回歸模型

回歸分析(regression analysis)是確定兩種或兩種以上變量間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，它通過(guò)規(guī)定因變量和自變量，建立回歸模型，并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)求解模型的各個(gè)參數(shù)，然后評(píng)價(jià)回歸模型是否能夠很好地?cái)M合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；如果擬合誤差較小，則可以根據(jù)自變量作進(jìn)一步預(yù)測(cè)。根據(jù)上述水質(zhì)指標(biāo)與城市土地利用指標(biāo)之間的相關(guān)性分析結(jié)果，確定因變量和自變量，并建立兩者之間的多元回歸模型，據(jù)此進(jìn)行土地利用優(yōu)化的定量討論。

2．水質(zhì)指標(biāo)與土地利用指標(biāo)回歸模型建立

(1)高錳酸鹽指標(biāo)回歸模型建立。高錳酸鹽指數(shù)在各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)中最具代表性。本文首先以高錳酸鹽為例，結(jié)合其與土地利用指標(biāo)之間的相關(guān)性分析，采用多元線性回歸分析建立高錳酸鹽指數(shù)與公園綠地率、綠地連通度及交通性道路網(wǎng)面積比例之間的關(guān)系y=a*X1+b*X2+c*X3+d，式中因變量y為高錳酸鹽指數(shù)，自變量X1=公園綠地率，自變量X2=綠地連通度，自變量X3=交通性道路網(wǎng)面積比例，運(yùn)用SPSS工具進(jìn)行多元回歸分析，確立高錳酸鹽指數(shù)與公園綠地率、綠地連通度及交通性道路網(wǎng)面積比例的回歸模型：

y=0.151*X1-1.783*X2+0.011*X3+5.882(1)

(2)模型確定與檢驗(yàn)。利用預(yù)測(cè)模型估算各研究段的高錳酸鹽指數(shù)，并與實(shí)際值相比較，可知高錳酸鹽指數(shù)估算結(jié)果與實(shí)際值較接近，準(zhǔn)確率(1-|(W估-W實(shí))/W實(shí)|)多數(shù)達(dá)到80%以上(僅在B、D水質(zhì)較好的兩段，即高錳酸鹽指數(shù)小于4時(shí)，估算誤差相對(duì)較大)，認(rèn)定模型可靠適用(表5)。

表5 高錳酸鹽指數(shù)實(shí)際值與估算值的比較

(3)其他指標(biāo)回歸模型建立。根據(jù)高錳酸鹽指標(biāo)回歸模型建立和確定的方法，分別建立其他水質(zhì)指標(biāo)的回歸模型：

總氮與濱水綠地平均寬度呈顯著相關(guān)性，確立總氮(y)與濱水綠地平均寬度(x)的回歸模型：

y= -0.148*X+5.86 (2)

氨氮與濱水綠地平均寬度和濱水綠地覆蓋率呈顯著相關(guān)性，確立氨氮(y)與濱水綠地平均寬度(X1)和濱水綠地覆蓋率(X2)的回歸模型：

y= -0.126*X1+0.003X2+3.869 (3)

總磷與公園綠地率和濱水綠地平均寬度呈顯著相關(guān)性，確立總磷(y)與公園綠地率(X1)和濱水綠地平均寬度(X2)的回歸模型：

y= -0.019*X1-0.004X2+0.254 (4)

重金屬鉛與綠地率、交通性道路網(wǎng)面積比例、交通性道路網(wǎng)密度呈顯著相關(guān)。由于交通性道路網(wǎng)密度指標(biāo)與交通性道路網(wǎng)面積比例指標(biāo)之間存在嚴(yán)重的共線性，回歸分析中剔除相關(guān)性相對(duì)較低的交通性道路網(wǎng)密度指標(biāo)，建立重金屬鉛(y)與綠地率(X1)、交通性道路網(wǎng)面積比例(X2)之間的回歸模型：

y= -0.0026 X1+0.0042X2+0.0159 (5)

(三)模型討論

高錳酸鹽指數(shù)可以通過(guò)公園綠地率、綠地連通度和交通性道路網(wǎng)面積比例三項(xiàng)指標(biāo)控制。若控制高錳酸鹽指數(shù)保持穩(wěn)定，根據(jù)式(1)可以發(fā)現(xiàn)，綠地連通度與公園綠地率、交通性道路網(wǎng)面積比例存在1:11.8和1:162.1的比例關(guān)系，即提高0.1的綠地連通度可以有效抵消因提高1.18%公園綠地率或16.2%交通性道路網(wǎng)面積比例所帶來(lái)的負(fù)面影響。換言之，提高綠地連通度是一種高效削減高錳酸鹽指數(shù)，或者抵消其他土地利用指標(biāo)變化所產(chǎn)生的負(fù)面影響的有效途徑。

由式(2)、式(3)和式(4)可知，氨氮、總氮和總磷指數(shù)都可以通過(guò)濱水綠地平均寬度來(lái)控制。在保持濱水綠地覆蓋率和公園綠地率不變情況下，計(jì)算三個(gè)式子可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)濱水綠地寬度為10米時(shí)，總氮和氨氮超標(biāo)，總磷達(dá)到IV類水標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)濱水綠地寬度達(dá)到20米時(shí)，總氮超標(biāo)，氨氮達(dá)到IV類水標(biāo)準(zhǔn)，總磷達(dá)到III類水標(biāo)準(zhǔn)(見表6)。這一結(jié)論表明，傳統(tǒng)的綠地布局模式—高覆蓋率與窄綠地，難以有效改善水質(zhì)，只有當(dāng)濱水綠地平均寬度達(dá)到20米時(shí)，才能有效發(fā)揮綠地系統(tǒng)的水生態(tài)服務(wù)功能。如果通過(guò)生物和化學(xué)等手段對(duì)水體中的總氮作進(jìn)一步處理，則有條件使水體達(dá)到IV類水標(biāo)準(zhǔn)。況且，濱水綠地平均寬度增加的同時(shí)， 也提高了濱水綠地覆蓋率和公園綠地率，三者協(xié)同作用對(duì)水質(zhì)改善的綜合效果會(huì)更好。

重金屬鉛受綠地率和交通性道路網(wǎng)面積影響。雖然本次研究實(shí)測(cè)的河道重金屬濃度低于III類水標(biāo)準(zhǔn)，但從目前城市人口和機(jī)動(dòng)化迅速發(fā)展的態(tài)勢(shì)來(lái)看，河道的重金屬污染正呈現(xiàn)出不斷升高的趨勢(shì)。式(5)表明，若要重金屬鉛保持穩(wěn)定，交通性道路網(wǎng)面積比例和綠地率需要滿足1：1.62的比例關(guān)系，即交通性道路網(wǎng)面積比例增加1%，在其周邊區(qū)域需同時(shí)考慮增加1.62%的綠地率。這表明，目前各地城市化進(jìn)程中普遍推行的“大街坊、寬?cǎi)R路”的新城開發(fā)模式不可持續(xù)。

表6 濱水綠地寬度與氨氮、總氮和總磷計(jì)算結(jié)果匯總

四、結(jié)論與建議

綜上所述，城市道路和綠地兩種土地利用類型對(duì)內(nèi)河水質(zhì)產(chǎn)生了截然不同的影響，多項(xiàng)綠地指標(biāo)的改善能有效削減道路指標(biāo)所產(chǎn)生的消極影響。城市道路對(duì)水體的負(fù)面影響主要體現(xiàn)在交通性道路網(wǎng)面積比例指標(biāo)與重金屬鉛、高錳酸鹽指數(shù)之間的正相關(guān)系；而城市綠地對(duì)水質(zhì)的正面影響主要體現(xiàn)在綠地率對(duì)重金屬鉛、綠地連通度對(duì)高錳酸鹽指數(shù)，以及濱水綠地平均寬度對(duì)氨氮、總氮和總磷的削減作用；提高綠地連通度能綜合高效降低各項(xiàng)污染物質(zhì)，綠地布局優(yōu)化對(duì)水質(zhì)的改善作用遠(yuǎn)大于綠地?cái)?shù)量的簡(jiǎn)單增加；濱水綠地平均寬度的增加能有效降低水體中總氮、氨氮和總磷的含量，當(dāng)寬度達(dá)到20米時(shí)，能使水質(zhì)多項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到IV類水標(biāo)準(zhǔn)。

基于以上研究結(jié)論，為了有效緩解杭州以及我國(guó)特大城市水環(huán)境惡化的趨勢(shì)，城市規(guī)劃編制和管控中需要：(1)完善道路交通結(jié)構(gòu)，管制機(jī)動(dòng)交通需求。通過(guò)加密生活性道路網(wǎng)絡(luò)，降低交通性道路網(wǎng)面積比例，改善非機(jī)動(dòng)車出行環(huán)境，讓“公交化跑贏機(jī)動(dòng)化”，引導(dǎo)優(yōu)化居民出行方式，遏制小汽車快速增長(zhǎng)，從源頭上控制水環(huán)境面源污染持續(xù)惡化的趨勢(shì)。(2)改進(jìn)雨水排放模式，改善交通性道路布局方式。改變現(xiàn)行的雨水管網(wǎng)直排體制及“高”綠地、硬質(zhì)駁岸等濱河土地利用模式，盡量創(chuàng)造干井、洼地等生態(tài)滯留設(shè)施(bioretention)，實(shí)行“紅(道路)、綠(綠地)、藍(lán)(河道)”一體規(guī)劃與綜合設(shè)計(jì)，使交通性道路兩邊的防護(hù)綠地起到有效的凈化水質(zhì)、涵養(yǎng)水源的生態(tài)功能，真正構(gòu)筑起從路到河的水生態(tài)保護(hù)廊道。(3)提高綠地連通度，構(gòu)建城市綠廊系統(tǒng)。規(guī)劃管理不應(yīng)簡(jiǎn)單地局限于綠地率控制，而應(yīng)關(guān)注綠地布局模式，強(qiáng)化城市綠廊體系建設(shè)，讓“每滴徑流雨水都過(guò)綠籬”，以發(fā)揮綠地系統(tǒng)對(duì)水生態(tài)改善的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。(4)合理設(shè)置綠帶寬度，科學(xué)劃定濱水綠線。合理的寬度是濱水綠地發(fā)揮生態(tài)功能的基本前提，只有增加初期雨水徑流在綠地中的行程，使其達(dá)到門檻寬度(本文研究的初步結(jié)論為20米左右)，才能真正有效吸附和去除水體中的污染物質(zhì)。

值得指出的是，盡管本研究表明相關(guān)土地利用變量與水質(zhì)之間存在明顯的相關(guān)性，但土地利用對(duì)水質(zhì)的影響是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，受到樣本數(shù)量的限制，目前的土地利用變量尚不足以全面刻畫城區(qū)環(huán)境對(duì)水質(zhì)的實(shí)際影響；更何況，不同城市不同區(qū)域存在排水體制、土地利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上的差異。因此，本次回歸分析模型可能存有偏差，并使研究結(jié)論不具一般意義。這些有待進(jìn)一步地研究細(xì)化、修正與完善。

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(責(zé)任編輯：金一超)

The Impact of Urban Land-use Spatial Patterns on Inland River Water Quality: A Case Study of Hangzhou City Center

CHEN Qianhu1, SHOU Jianwei2, WU Songjie3,WU Qianbo1

(1.College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China;2.Urban-Rural Planning and Design Institute, Zhejiang University, Hangzhou 310007, China;3.Ningbo Mechanical Electric Design and Research Institute, Ningbo 315000, China)

Taking the five inland rivers in the Hangzhou city center as the research object and choosing urban roads and green space closely related to the water quality within the range of 300 meters on both sides of the inland rivers, this paper establishes land-use pattern index characterizing the quantity structure and the layout structure, and the related water quality index, analyzes the relationship between land-use index and water quality index by SPSS and establishes the regression analysis model and reveals the influential theory and key mechanism of urban land-use on inland rivers water quality. It concludes that the two kinds of land use types, urban road and green space, have distinct influence on the water quality of inland river, and the improvement of a number of green index can effectively reduce negative effects produced by the road index. It is necessary to control and manage non-point source pollution, and improve urban inland river water quality through some comprehensive measures of perfecting road traffic structure, improving drainage patterns, enhancing the green space connectivity, and setting reasonably green belt width and so on in the urban planning organization and management.

urban land-use; inland river water quality; road runoff; green layout; Hangzhou

2015-03-18

浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(LY15D010004)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41201165)

陳前虎(1971-)，男，浙江浦江人，教授，博士，從事城市土地利用研究；壽建偉(1986-)，男，浙江諸暨人，碩士，從事土地利用與水環(huán)境研究；吳松杰(1988-)，男，河南鹿邑人，碩士，從事土地利用與水環(huán)境研究；武前波(1979-)，男，河南滑縣人，副教授，博士，從事城市土地利用研究。

TU984

A

1006-4303(2015)03-0254-07