图1-8 五个被城市化开发影响,并依次影响城市河道中生物状况的要素。来源:修改自Karr(1991),Karr和Yoder(2004)和Booth(2005)。经Karr(1991)许可重印。版权所有:美国生态学会,2001年。经Karr和Yoder(2004)许可重印。版权所有:美国土木工程师协会,2004年。经Booth(2005)许可重印。版权所有:北美底栖生物学会,2005年。
水源与流量
降水径流的“水源”是分散的,对收集与集中处理造成了挑战。从某种程度上讲,收集是成功的,然而,这一状况的另一方面——很大的流量——也变得明显。要么由大规模的基础设施将降水收集到集中的设施,这些设施的运行和维护可能相对简单直接(例如,Anderson等人,2002),但功效不大;要么降水依然需要分散管理和治理,或者在整个地区两种情况共存(例如,Konrad和Burges,2001;Holman-Dodds等人,2003;Puget Sound行动小组,2005;Walsh等人,2005a;Bloom,2006;van Roon,2007),对径流形成的自然过程有更好的模拟,但可能需要无限的“设施”,每个都有对空间、花费和维护的特定需求。
治理挑战
不算尝试治理的规模,由于必须解决的“污染物”的种类繁多,技术上的难度也很显著。这包括自然物体,从大的碎屑到显微级的分子;可溶及不可溶的化学成分;以及温度等不易细分的性质。废水处理厂要管理与此类似范围的污染物,但降水水流的内容物非常不稳定,而且一旦存在,往往数量巨大。
来自工业源头的降水带来了尤其具有挑战性的问题,因为可能产生污染的或有毒的径流之处分布广泛,而且NPDES许可证制度对其的监管是基于其活动,而并非其工业活动所属的特定类别。这是的辨别此类需要监管的实体的系统努力更加复杂(Duke等人,1999)。甚至对那些数量有限的被监管的污染源而言,污染防控措施的有效性也不确定。
建设地点的土壤侵蚀是被证实难以控制的另一种污染源。尽管大多数裸露地面都相对较小而且存在期短,但任意给定时间都会有很多地点处于建设之中,每一个都会以高出背景水平几个数量级的速率向下游水体排泄沉积物(例如,Wolman和Schick,1967)。有一些相对有效的措施和技术可以显著减少沉积物排放的规模(例如,Raskin等人,2005),但它们有赖于认真负责的安装设置和定期可靠的维护。对这类需求的强制性满足,通常是本地建筑或公共工程部门的低优先级活动,一般是缺失的。
降水水流和废水水流的另一处不同在于降水的治理不仅必须解决“污染物”,还要解决流速和总径流量方面物理和生态学的有害变化。两个原因决定了这些变化造成了一个尤其困难的任务。首先,一般而言,径流增多了,因此复制开发之前的水文图不是一个选项——径流量的增加使得必须允许某些排放,在某些时候增大。其次,对于水流的多种属性,什么样的治理算是“充分的”或“有效的”,这点并没有广泛共识。甚至像洪峰规模这样最基本的度量标准,也需要大规模的基础设施来获得(例如,Booth和Jackson,1997);其它与对物理和生物系统的不受欢迎的影响直接相关的水流度量标准甚至需要更多的努力才能测得。很多情况下,城市引起的水流体系的转型使得“缓解”实际上是不可能的。
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