苏州河作为上海市重要的母亲河,在历经了三轮环境综合整治工程后,两岸点源污染基本得到控制,河道水环境及水体黑臭问题得到明显改善。但强排水系统带来的短历时降雨溢流污染问题日渐凸显,不得不在受限的滨岸带空间修建有限容量的地下调蓄池来应对,成为影响上海中心城区水质稳定的重要因素。与之对应的是,苏州河滨岸带空间结构的完整性普遍受损,同时滨岸带外围土地利用高度硬质化,缺乏类似于低影响开发(LID)、最佳实践管理(BMP)等针对非点源污染的适用性规划与管理措施,加剧了城市降雨径流及其污染负荷。排水体制是城市化过程中对滨岸带水文循环产生深刻影响的人工干预因素之一,也带来区域差异化的水环境问题。因此,以苏州河作为我国城市河流的典型案例,针对不同排水体制所面临的主要区域环境问题,探讨排水体制与滨岸带空间土地利用共同作用下苏州河水环境响应特征以及相关管理措施,不仅在理论上具有较好的探索意义,而且也是上海及国内同类地区面临的进一步稳定提升水环境质量的迫切现实需求。论文基于多种分析方法与不同案例,系统分析了不同排水体制下苏州河滨岸带结构的空间差异,提出了考虑排水体制和土地利用的滨岸带空间结构类型划分,明确了不同排水体制区域滨岸带特征因素对水环境质量的作用机制。主要研究工作与结论可分为以下几方面:(1)论文以苏州河沿线为例,系统分析了不同排水体制下苏州河滨岸带实体结构特征及空间差异,从排水体制和土地利用的双重视角出发,尝试探讨滨岸带结构类型划分,并针对性分析不同排水体制带来的水环境问题,为深入探讨排水体制与滨岸带空间土地利用共同作用下的苏州河水环境响应特征提供相关理论研究基础。苏州河处于流域下游,具有沿线开发强度高、滨岸带空间被严重挤占、岸线堤防硬化等强烈人工干扰特征。滨岸带类型的划分关系到其滨水自然生态功能与社会服务功能表达的取舍、河道岸线生态修复策略的选择,对城市河流具有重要的规划管理参考意义。但城市河流滨岸带的分类方法尚未取得共识,主流方法多参照两岸植被群落、土壤性质、用地开发等进行分类,难以表征滨岸带功能受到人工干预损伤而表现出的空间差异性。论文在回顾分析传统滨岸带宽度、生态功能等内涵后,借鉴国外滨岸带“三区”的分类思路,探讨提出以滨岸自然结构为基础,兼顾滨岸带人工干预开发的滨岸带分类方法,为城市地区滨岸带修复和管理模式实践提供了理论基础。基于不同排水体制对滨岸带结构特征进行探讨,对滨水空间开发利用强度不同的苏州河而言是一种新的视角。由于不同排水体制区域的差异即反映了城市建设等非自然因素的变化,也充分考虑了滨岸带与河流水环境自然交互方式的变异。这决定了在高强度开发区域城市河道的实际情况下,对其滨岸带结构的研究,可以融合滨岸带城市化人工干预因素及滨岸带生态功能变化的影响。以国外传统滨岸带的“三区”划分为基础,探讨苏州河滨岸带的实体结构及生态特征。在综合考虑潮间带结构、横向宽度、植被群落、土地利用、排水模式等因素的基础上,结合河道水利等标准规范中的管理基线,界定了滨岸带结构各部分(潮间带、护岸带、近岸带)边缘位置。将苏州河沿线滨岸带划分为生态结构与功能相对完整的“四线三带”型、人工景观绿化的“三线两带”型、结构硬化、过渡空间缺失的“两线一带”三种基本类型。研究表明,“四线三带”“三线两带”型滨岸带仅有部分岸线存在于苏州河自排水地区,反映在滨岸带依然具有较完整的滨岸带物理结构、植被群落及宽度覆盖,但纵向空间上呈破碎化分布。值得关注的是,“两线一带”型结构在自排区及强排区均有体现,其滨岸带结构完整性已受到破坏,生态缓冲功能损伤。研究发现,苏州河滨岸带的物理结构及生态功能由自排区域至强排区域呈逐渐趋于简单。在不同排水体制区域,滨岸带与河流的水文循环过程发生变化,可能加强了特定宽度内滨岸带空间对水环境的影响。在苏州河沿线区域城市建设过程中,若忽视对土地开发及排水体制加以规划限制,由“四线三带”型退化至“两线一带”型是滨岸带结构可能的演变趋势。论文发现对城市化地区滨岸带结构完整性的保护具有重要意义。(2)论文以苏州河干流沿线、上游自排区支流与为例,分析了滨岸带不同宽度上土地利用、不透水率与景观格局的空间差异,应用统计学冗余分析模型,深入剖析滨岸带土地利用空间变化特征与河道水质间的响应关系,明确了影响水质变化的主导因素,辨识了影响水质变化的滨岸带关键宽度,据此提出对滨岸带外围土地利用硬质化的低影响开发改造建议,为苏州河滨岸带管理与土地规划调控提供依据。分析结果表明,苏州河干流、自排区支流的水质分异分别对滨岸带土地利用及景观格局的空间变化存在显著响应关系,但在不同滨岸带宽度上响应关系存在空间差异。在较小的滨岸带宽度上(100 m-600 m),干流滨岸带建设用地比重及不透水率水平与水质变化显著负相关,自排区滨岸带水域景观斑块密度与水质变化显著正相关。较大的滨岸带宽度上(800 m-1200 m),干流滨岸带农业景观斑块密度与水质变化显著正相关,自排区滨岸带工业景观斑块形状和排列不规则性与水质变化显著负相关。模型解释能力结果表明,随着滨岸带宽度从大到小,土地利用结构与景观格局空间变化对水质变异的影响逐渐增加,100 m宽度上对水质指标变化的影响最强烈(累积解释能力最大达到90.5%)。由自排区至强排区,土地利用等影响因素对水质变化的影响能力显著增强(干流81.7%,自排区41.1%)。结论认为,1)对于干流不同排水体制地区,滨岸带高建设用地比例与高不透水率是引致区域水质劣化的主要因素,对于自排区,保护滨岸带内复杂的水系分支结构与湿地坑塘,增强河流连通性可提升区域水环境质量。2)由于干流穿越强排区域,其滨岸带用地及景观格局对水质变化的影响较自排区更加强烈,认为强排水体制的存在增加了滨岸带用地、景观格局特征对区域水质变化影响程度,扩大了滨岸带的影响范围。3)越邻近河道边缘,滨岸带土地利用结构与景观格局对水质变化的影响越强烈。因此建议将100 m作为跨不同排水体制地区滨岸带用地规划调控的参考宽度。(3)论文重点针对苏州河水质问题较为突出的强排区,利用高频次在线监测数据,采用数理统计学冗余分析与线性回归模型方法,深入探讨了滨岸带排水设施溢流事件的水质响应特征,尝试揭示强排区典型溢流事件下的受纳水质动态响应特征规律及影响因素。结合我国住房和城乡建设部城市水体黑臭评价方法,探讨水质黑臭对溢流事件的响应机制,为强排区滨岸带排水设施溢流污染问题的管控提供科学依据。以WQI为水质综合因子,评价凯旋泵站全年22次典型溢流事件的水质变化趋势。发现断面水质在溢流事件发生后主要呈现“显著下降”、“轻微下降”、“先降后升”的响应变化特征。利用RDA模型分析溢流后水质变化的影响因素,发现总降雨量、总溢流量、降雨强度、前期干旱天数等特征条件能够在溢流开后46小时内显著影响溢流后水质响应变化趋势(总解释率>50%)。水质变量与降雨溢流变量关系在时间尺度上存在动态性变化,也解释了溢流后水质“先降后升”的动态变化趋势。由于溢流事件后影响水质变化的因素存在动态性变化,通过管控较短历时尺度上(场次)的溢流特征来改善水质较为困难。因此研究以凯旋、武宁两座滨岸带排水设施2014-2015两年的溢流事件为例,构建线性回归模型,探究较长历时尺度上(每月)水质黑臭与溢流量、溢流频次的响应。结果表明,经验方程拟合优度良好,每月溢流量、频次与月黑臭响应时数呈稳定的、正向显著的线性影响关系。结合场次溢流事件的水质响应特征规律,结论认为,强排区在控制水质黑臭风险问题时应重点考虑将溢流量及频次作为主要管控目标,并可优先考虑控制溢流频次。