基于MFF30方法的城市降雨徑流初期沖刷效應(yīng)*

李 琪，張 娜,2?，羅英杰，王 昕，景永才

(1 中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 北京 101408； 2 中國科學(xué)院懷柔生態(tài)環(huán)境綜合觀測研究站， 北京 101408)

在城市化進程中，大量生態(tài)用地轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌杆聣|面，使得雨水下滲減少、地表徑流量增加、徑流污染物濃度明顯升高[1-4]，造成城市內(nèi)澇頻繁發(fā)生、面源污染加劇的現(xiàn)象。在徑流污染的控制過程中，對整場降雨的徑流污染物全部進行控制的做法既不經(jīng)濟也不現(xiàn)實。有研究表明，在降雨初期徑流中常攜帶大量污染物，即初期沖刷效應(yīng)，其對徑流污染起著重要作用，因此，控制初期沖刷效應(yīng)可對控制徑流污染起到事半功倍的效果[5]。而合理判別降雨徑流的初期沖刷效應(yīng)，并科學(xué)評估沖刷強度，是控制初期沖刷的重要基礎(chǔ)，對于指導(dǎo)經(jīng)濟有效地控制徑流污染意義重大。

20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外學(xué)者對徑流初期沖刷效應(yīng)的判別進行了大量研究。其中，應(yīng)用最廣泛的是基于累積污染負(fù)荷比例-累積徑流比例的M(V)曲線判別法。該法是對某次降雨事件的某種污染物計算該污染物隨時間的累積負(fù)荷占總污染負(fù)荷的比例，以及徑流隨時間的累積量占總徑流量的比例，建立M(V)曲線。最簡單、最粗略的方法是，在徑流產(chǎn)生的任意時段內(nèi)，只要M(V)曲線位于對角線上方，即認(rèn)為發(fā)生了初期沖刷[6-8]。這種方法對判別初期沖刷是否存在的要求最低，且僅能定性判別沖刷的有無。更通常地是從累積徑流比例與累積污染負(fù)荷比例的關(guān)系間接判別，主要有FFn/m法和MFFn法。FFn/m法表示若前n%的地表徑流攜帶的累積污染負(fù)荷比例大于m%，則認(rèn)為發(fā)生了初期沖刷[9-11]。所需的累積徑流量越小(即n/m越小)，初期沖刷效應(yīng)越強。該法計算簡便，含義明確易懂，應(yīng)用最廣。然而，F(xiàn)Fn/m法的一個重大缺陷是，對于n/m需小到什么程度才被認(rèn)為是強沖刷，并沒有一個固定的依據(jù)。MFFn表示當(dāng)產(chǎn)生前n%的地表徑流時，累積污染負(fù)荷比例與累積徑流比例的比值[12]。相比FFn/m法，該法最大的優(yōu)勢是能給出一個明確的依據(jù)，判別m/n需達(dá)到多大時才被認(rèn)為是強沖刷。然而，目前更多根據(jù)MFF30的大小將初期沖刷效應(yīng)分為無沖刷、弱沖刷和強沖刷3級，這種分類標(biāo)準(zhǔn)對初期沖刷效應(yīng)強弱的判別仍較粗，有時雖從M(V)曲線可明顯識別出沖刷強度之差別，但用此標(biāo)準(zhǔn)卻無法判別出這種差異。因此，細(xì)化對初期沖刷效應(yīng)強度的評價十分必要。

初期沖刷效應(yīng)因下墊面的不同而不同。目前大量研究關(guān)注的是下墊面的類型及不透水面積比例。有研究表明，初期沖刷效應(yīng)在不透水面積比例較高的路面更易發(fā)生[13]，瀝青油氈屋面的初期沖刷效應(yīng)強于水泥混凝土路面[14]，而水泥混凝土屋面強于瀝青路面[12]。也有研究表明，平頂屋面發(fā)生初期沖刷效應(yīng)的強度高于坡頂屋面[5]。同時，一些研究關(guān)注下墊面的使用屬性對初期沖刷效應(yīng)的影響。例如，交通流量大的高速路面的雨水徑流是暴雨污染的最重要來源[15]；且交通流量越大，初期沖刷效應(yīng)越強[16]。然而，對下墊面材料性質(zhì)(如曼寧系數(shù)和洼蓄量)和地表特征(如坡度和漫流寬度)如何影響初期沖刷效應(yīng)的研究仍較為缺乏，相關(guān)規(guī)律和結(jié)論有待提煉。

本研究提出基于MFF30的初期沖刷效應(yīng)強度評價5級分類標(biāo)準(zhǔn)，選取北京市區(qū)和郊區(qū)7種典型子匯水小區(qū)，綜合分析M(V)曲線和污染物濃度變化曲線，運用細(xì)化的分類標(biāo)準(zhǔn)探討在不同降雨事件中，具有不同類型及地表特征或材料性質(zhì)的下墊面上發(fā)生的初期沖刷效應(yīng)，以期為城市雨洪管理和海綿城市建設(shè)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 典型子匯水小區(qū)的選取

根據(jù)城市常見下墊面的類型、地表特征(坡度和漫流寬度)和材料性質(zhì)(曼寧系數(shù)和洼蓄量)，選取7個典型子匯水小區(qū)，其中4個位于北京郊區(qū)(中國科學(xué)院大學(xué)懷柔校區(qū))(JL1，JL2，JQ1和JQ2)，3個位于北京市區(qū)(四環(huán)內(nèi))(SH1，SL1和SHLV1)(表1)。

1.2 實地監(jiān)測、采樣和水質(zhì)測定

選取具有不同量級、前期干燥天數(shù)、雨強動態(tài)變化的7個降雨事件(表2和圖1)。用置于樓頂?shù)挠炅坑?HOBO RG3-M)自動記錄降雨強度和持續(xù)時間，計算每分鐘的降雨量及累積降雨量(圖1)。

在選取的7個典型子匯水小區(qū)中，實測地表徑流過程及其水質(zhì)。自制一個地表徑流測定系統(tǒng)(圖2)。降雨時，將集雨漏斗放在選定的雨水井邊沿，使徑流經(jīng)集雨漏斗匯集到雨水井內(nèi)的塑料桶中；用抽水泵將桶內(nèi)水隨時抽出，每幾分鐘記錄一次水表讀數(shù)，可計算該時段內(nèi)的地表產(chǎn)流量。由于抽水泵在幾秒內(nèi)即可將整桶水及時抽干，故可忽略地表產(chǎn)流速率與抽水泵抽水速率之間的差異。在記錄水表讀數(shù)的同時，采集水樣。一般地，徑流初期30 min內(nèi)每2 min記錄和采樣一次，之后的記錄和采樣頻率視雨強和流量在5～30 min變化，直至降雨結(jié)束。

表1 選取的7個子匯水小區(qū)的基本特征Table 1 Characteristics of the seven selected subcatchments

注：子匯水小區(qū)的命名原則為：第1個字母表示市區(qū)或郊區(qū)；中間1～3個字母表示下墊面類型的首字母；最后的數(shù)字表示對應(yīng)下墊面類型的排序。

表2 選取的7個降雨事件的基本特征Table 2 Characteristics of the seven selected rainfall events

圖1 選取的7個降雨事件中累積降雨量的動態(tài)變化Fig.1 Variations in the cumulative rainfall during the seven selected rainfall events

(a)集雨漏斗，(b)抽水泵，(c)水表，(d)軟管，(e)塑料桶。圖2 自制地表徑流測定系統(tǒng)Fig.2 The self-made surface runoff measurement system

在實驗室，用標(biāo)準(zhǔn)方法測定水樣中的總懸浮顆粒物(TSS)、化學(xué)需氧量(COD)和總氮(TN)(表3)。

表3 水質(zhì)測定方法Table 3 Methods for water quality measurement

1.3 初期沖刷效應(yīng)的判別方法

污染物初期沖刷率MFFn[17]的計算如下

式中：M為污染物總量；V為地表徑流總量；t為徑流量達(dá)到n%的時刻；Ct為t時刻污染物濃度；Qt為t時刻地表徑流量。

本研究生成MFF30(即當(dāng)產(chǎn)生前30%的地表徑流時，累積污染負(fù)荷比例與累積徑流比例的比

值)的5級分類標(biāo)準(zhǔn)(表4)，以評價7個典型子匯水小區(qū)每場降雨的徑流初期沖刷效應(yīng)。通過與FFn/80法(即攜帶80%的累積污染負(fù)荷所需的累積徑流比例)比較，說明MFFn法的優(yōu)勢；通過與MFF20和MFF40法比較，說明MFF30法的優(yōu)勢；通過與MFF303級分類標(biāo)準(zhǔn)[5]比較，說明本研究提出的MFF305級分類標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢。

表4 MFF30的5級分類標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Five-level classification criteria of MFF30

注：FF30表示前30%的地表徑流攜帶的累積污染負(fù)荷比例。

2 結(jié)果分析

2.1 MFF30法與其他基于M(V)曲線的判別方法的比較

本研究表明，在發(fā)生中等及以上級別初期沖刷效應(yīng)的17種情形(對應(yīng)不同的下墊面和降雨量級)中，有13種情形的M(V)曲線轉(zhuǎn)折點(M(V)曲線從迅速增加到開始變緩的點)出現(xiàn)的時刻與前30%的地表徑流發(fā)生的時刻基本吻合。說明在整個產(chǎn)流過程中，前30%的地表徑流所累積的污染負(fù)荷最為重要，沖刷效應(yīng)最強。相對地，前20%或40%等的徑流發(fā)生的時刻與M(V)曲線轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)的時刻多有出入。因此，MFFn法中，MFF30法判別初期沖刷效應(yīng)的效果優(yōu)于MFF20或MFF40等類似方法(以2016年8月18日中雨時TSS和COD的M(V)曲線為例說明(圖3))。同時，在這17種情形中，有12種情形的M(V)曲線轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)的時刻與累積達(dá)到80%的污染負(fù)荷的時刻不吻合。因此，F(xiàn)Fn/80法判別初期沖刷效應(yīng)的效果遠(yuǎn)不及MFF30法(以2016年8月18日中雨時TSS和COD的M(V)曲線為例說明(圖3))。

▲表示MFF20或MFF40法的識別點；●表示M(V)曲線轉(zhuǎn)折點；■表示MFF30法的轉(zhuǎn)折點；◆表示FFn/80法的轉(zhuǎn)折點。圖3 MFF30法、MFF20法、MFF40法、FFn/80法判別初期沖刷效應(yīng)的比較Fig.3 Comparison of the effectiveness of identifying first flush effect among MFF30, MFF20, MFF40, and FFn/80 methods

更進一步，MFF30值在1.50～2.00之間的M(V)曲線與1.00～1.50之間的M(V)曲線相比時，前者距對角線的距離明顯大于后者(如圖4(g)的JL1和JL2、圖5(c)的JL1和JL2)，5級分類標(biāo)準(zhǔn)將其加以區(qū)分：分別認(rèn)為是中等沖刷和弱沖刷，而3級分類標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為均是同等程度的弱沖刷。同樣，5級分類標(biāo)準(zhǔn)又將3級分類標(biāo)準(zhǔn)的強沖刷細(xì)化為強沖刷和很強沖刷(表4、表5和表6)。因此，本研究的5級分類標(biāo)準(zhǔn)比3級分類標(biāo)準(zhǔn)更能明顯識別初期沖刷效應(yīng)的強度。

圖4 TSS的M(V)曲線Fig.4 M(V) curves of TSS

圖5 COD的M(V)曲線Fig.5 M(V) curves of COD

表5 市區(qū)子匯水小區(qū)降雨徑流中TSS、COD和TN的初期沖刷效應(yīng)Table 5 First flush effect of rainfall runoff on TSS, COD, and TN in urban subcatchments

表6 郊區(qū)子匯水小區(qū)降雨徑流中TSS、COD和TN的初期沖刷效應(yīng)Table 6 First flush effect of rainfall runoff on TSS, COD, and TN in suburban subcatchments

本研究的5級分類標(biāo)準(zhǔn)比3級分類標(biāo)準(zhǔn)更能準(zhǔn)確區(qū)分初期沖刷效應(yīng)的強度。例如，圖4(g)和5(c)中，與MFF30值在1.00～1.50之間的JL2的M(V)曲線相比，MFF30值在1.50～2.00之間的JL1的M(V)曲線距對角線的距離明顯較大，用5級分類標(biāo)準(zhǔn)可區(qū)分這種差異，分別為中等沖刷和弱沖刷，但用3級分類標(biāo)準(zhǔn)卻無法區(qū)分這種差異(表6)。同時，5級分類標(biāo)準(zhǔn)將3級分類標(biāo)準(zhǔn)中的強沖刷細(xì)分為強沖刷和很強沖刷(表5和表6)。

2.2 不同污染物的初期沖刷效應(yīng)

2.2.1 TSS的初期沖刷效應(yīng)

在市區(qū)，與不透水下墊面相比，在SHLV1的混凝土屋頂-綠地上，小雨時雖然無地表徑流產(chǎn)生，但中雨時，不僅產(chǎn)生地表徑流且TSS的初期沖刷效應(yīng)最強，MFF30達(dá)到2.47，累積徑流比例達(dá)30%需18 min，之后，M(V)曲線上升速率明顯降低，初期沖刷效應(yīng)開始減弱(表5、圖4(b)和4(d))。

在郊區(qū)，中雨時，與校內(nèi)JL2相比，雖同為瀝青路面，但校外JL1的初期沖刷效應(yīng)卻很強；產(chǎn)流15 min時，前10%的徑流即可攜帶61%的TSS負(fù)荷，TSS濃度也達(dá)到峰值；MFF30高達(dá)2.66(表6和圖4(c))。

總體來說，對于TSS，在小雨、中雨、大雨和大暴雨時，JL2、JQ1、JQ2和SH1的初期沖刷效應(yīng)均弱或無；SL1和SHLV1的初期沖刷效應(yīng)均很強；JL1的變化最大，可能弱(如僅隔1 d的小雨和2017年大雨時)，也可能很強(如前期干燥天數(shù)超過10 d的中雨時)(表5、表6和圖4)。

2.2.2 COD的初期沖刷效應(yīng)

在市區(qū)，小雨時，雖同為不透水下墊面，坡度較大且干擾較多的SL1的初期沖刷效應(yīng)卻達(dá)到很強級別，MFF30高達(dá)2.73，累積徑流比例達(dá)30%需11～20 min(表5、圖5(b)和5(d))。

在郊區(qū)，只有在大雨時，在坡度較大的JL2的COD初期沖刷效應(yīng)可達(dá)強級別，MFF30為2.35(表6和圖5(f))。

總體來說，小雨、中雨、大雨和大暴雨時，JL1、JQ1、SH1、SHLV1和JQ2的COD初期沖刷效應(yīng)均中等、弱或無；SL1的初期沖刷效應(yīng)均強或很強；而JL2的初期沖刷效應(yīng)變化最大，小雨和中雨時弱，大雨時強(表5、表6和圖5)。

2.2.3 TN的初期沖刷效應(yīng)

小雨、中雨和大雨時，無論下墊面的坡度、透水性和污染源如何，TN的效應(yīng)均弱或無，最強也僅剛達(dá)到中等級別。大暴雨時，初期沖刷效應(yīng)明顯加強，接近或達(dá)到強級別(表5、表6和圖6)。

2.3 不同降雨的徑流污染物的初期沖刷效應(yīng)

本研究計算了在小雨、中雨、大雨和大暴雨時，各子匯水小區(qū)前30%的地表徑流中攜帶的累積污染負(fù)荷比例(FF30)的平均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差(圖7(a))。

總體來看，隨著降雨量的增大，F(xiàn)F30呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，大暴雨時達(dá)到最大(0.46±0.09)，小雨時最小(0.34±0.06)。然而，2016年7月12日中雨時的初期沖刷效應(yīng)強于2017年6月22日大雨，F(xiàn)F30分別為(0.43±0.13)和(0.35±0.11)；2016年8月12日小雨時的初期沖刷效應(yīng)強于2016年8月18日中雨，F(xiàn)F30分別為(0.45±0.12)和(0.40±0.11)(圖7(a))。

2.4 不同下墊面的徑流污染物的初期沖刷效應(yīng)

本研究計算7個典型子匯水小區(qū)在7場不同降雨事件中的FF30的平均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。總體來說，透水砌磚路面和的混凝土路面的初期沖刷效應(yīng)較弱，不透水瀝青路面的初期沖刷效應(yīng)最強，混凝土屋頂-綠地的初期沖刷效應(yīng)居中(圖7(b))。

3 討論

3.1 降雨對初期沖刷效應(yīng)的影響

降雨量、前期干燥天數(shù)和雨強的動態(tài)變化對初期沖刷效應(yīng)均有很大的影響[11,18]。

在其他條件近似的情況下，雨前干燥天數(shù)越長，地表累積的污染物越多，初期沖刷效應(yīng)也會越強[19]。例如，JL1在中雨時TSS的初期沖刷效應(yīng)強，但大雨時僅為弱或中等(圖4(c)、4(e)和4(f))。這是因為：中雨發(fā)生前的干燥天數(shù)達(dá)12 d，而大雨發(fā)生前的干燥天數(shù)僅為1～5 d，正是前期干燥天數(shù)的差異致使初期沖刷效應(yīng)有很大差異。

雨強的時間動態(tài)對初期沖刷效應(yīng)也有很大影響[18]。例如，在SL1的瀝青路面，即使在小雨和中雨且前2天有小雨的情況下，也發(fā)生了強的TSS初期沖刷效應(yīng)；但在JL2的瀝青路面，即使在大雨且前期干燥天數(shù)較長(5 d)的情況下，也僅發(fā)生弱TSS初期沖刷效應(yīng)(圖4(b)和圖4(f))。這與雨強的動態(tài)特征密切相關(guān)[19]。盡管2016年8月7日的降雨達(dá)到大雨量級，但在開始的40 min內(nèi)，總降雨量僅0.7 mm；在隨后的30 min內(nèi)，雨強才開始迅速增加，降雨量達(dá)到18.0 mm?？梢?，如果初始雨強明顯較低，且徑流累積到30%歷時較長，則徑流對污染物的初期沖刷將十分有限，即使總降雨量較大(如JL2)。相反，即使總降雨量較小，但若初始雨強并不明顯地低于中期雨強，但若初始雨強并不明顯地低于中期雨強(如2016年8月12日的小雨(圖1(b)))，則徑流對污染物的初期沖刷效應(yīng)可能較強(如SL1)。

更重要地，初期沖刷效應(yīng)是降雨量、雨強的動態(tài)變化、前期干燥天數(shù)綜合作用的結(jié)果，而不是某單個降雨因素的作用。例如，2016年7月12日中雨的初期沖刷效應(yīng)強于2017年6月22日大雨(圖7(a))，這是因為盡管中雨的降雨量較小，但初始雨強更大、變化更穩(wěn)定，且前期干燥天數(shù)更長，這對初期沖刷效應(yīng)有很大的促進作用。而2016年7月27日小雨時沖刷最弱，這是因為所選小雨事件，不僅總降雨量最小，且雨強分布較均勻、徑流對下墊面的沖刷力度較弱，加之前期干燥天數(shù)僅為1 d、上一場降雨已經(jīng)攜帶沖刷部分污染物，致使小雨時初期沖刷效應(yīng)大多不是很明顯。

圖6 TN的M(V)曲線Fig.6 M(V) curves of TN

□表示平均值；×表示最大值或最小值；矩形內(nèi)長橫線表示中位數(shù)；短橫線表示標(biāo)準(zhǔn)差。圖7 對不同子匯水小區(qū)的FF30Fig.7 The FF30 values for different subcatchments

3.2 下墊面對初期沖刷效應(yīng)的影響

下墊面特征對地表產(chǎn)流和匯流，以及污染物的累積和沖刷均有顯著影響，而這些影響最終可反映在初期沖刷效應(yīng)的差異上[2]。

3.2.1 下墊面類型及其材料性質(zhì)對初期沖刷效應(yīng)的影響

下墊面的類型(如瀝青路面、混凝土路面、砌磚路面、綠地)不同，其材料性質(zhì)可能有很大差異，主要表現(xiàn)在透水性、曼寧系數(shù)和洼蓄量上。其他條件近似時，透水性較強、曼寧系數(shù)和洼蓄量較大的砌磚路面的產(chǎn)流量也較低，這時，可通過徑流沖刷攜帶的污染負(fù)荷較少，初期沖刷效應(yīng)通常不明顯。例如，盡管JQ1的透水砌磚路面的坡度和漫流寬度比JL1和JL2的不透水瀝青路面大得多，但其地表產(chǎn)流量始終最低，前30%的地表徑流攜帶的累積污染負(fù)荷均最少，這導(dǎo)致同場小雨時JQ1的TSS初期沖刷效應(yīng)均比JL1和JL2弱(圖4(a))，以及同場中雨和大雨時JQ1的TSS、COD和TN的初期沖刷效應(yīng)弱于JL1或JL2(圖4(c)、4(e)、5(c)、5(e)、6(c)和6(e))。

但另一方面，曼寧系數(shù)較大的粗糙地表在前期干燥時期可攔截更多的污染物，因此，盡管其產(chǎn)流量總是很低，但由于地表可累積的潛在污染物較多，在產(chǎn)流的情況下，累積徑流比例達(dá)到30%時，被徑流沖刷攜帶的累積污染物可能并不比產(chǎn)流量高的子匯水小區(qū)低。這也是為什么JQ1砌磚路面的初期沖刷效應(yīng)有時甚至強于JL1和JL2瀝青路面的原因(圖5(a)、5(f)和6(f))。對這種現(xiàn)象的解釋在SLV1屋頂-綠地中獲得進一步驗證。小雨時SLV1地表不產(chǎn)流。同場中雨時，盡管SLV1的產(chǎn)流量總是最低，但其初期沖刷效應(yīng)卻大多強于SH1或SL1(圖4(d)和5(d))。

3.2.2 下墊面坡度和漫流寬度對初期沖刷效應(yīng)的影響

除類型及其材料性質(zhì)之外，下墊面的坡度和漫流寬度也對初期沖刷效應(yīng)有很大影響。其他條件近似時，坡度越大，徑流流速越大，累積于地表的污染物可被沖刷攜帶的概率越高；漫流寬度越大，累積的污染物量越大，相應(yīng)地，可被沖刷攜帶的概率也越高。例如，同場小雨和中雨時，同為不透水下墊面，坡度較大的SL1的TSS、COD和TN的初期沖刷效應(yīng)均比坡度較小的SH1強(圖4(b)、4(d)、5(b)、5(d)、6(b)和6(d))。又如，同場小雨時，同為瀝青路面，坡度較大的JL2的TSS和COD初期沖刷效應(yīng)均略強于坡度較小的JL1(圖4(a)和5(a))；同場大雨時，JL2的TN初期沖刷效應(yīng)也略強于JL1(圖6(e)和6(f))。

更進一步地，盡管總的來說坡度較大的JL2的初期沖刷效應(yīng)略強于JL1(圖7(b))，但并非總是如此。中雨時，JL1的TSS初期沖刷效應(yīng)很強，而JL2卻很弱(圖4(c))；大雨時，JL1的TSS的初期沖刷效應(yīng)也強于JL2(圖4(e)和4(f))。JL1位于校外交通主干道旁的輔路，來往較多的車輛和行人使其在雨前已累積大量的污染物；而JL2位于校內(nèi)馬路，幾無車輛經(jīng)過，行人稀少，在相同的前期干燥天數(shù)下，地表累積的污染物比JL1少得多。這是兩場降雨時JL1的TSS初期沖刷效應(yīng)強于JL2的主要原因。

3.3 研究缺陷與展望

盡管我們已盡最大努力完成7場降雨的水量和水質(zhì)監(jiān)測，獲得一些結(jié)果和結(jié)論，但仍存在明顯的缺陷。

首先是子匯水小區(qū)的選取。本研究選取的7個子匯水小區(qū)的特征各異，它們對初期沖刷效應(yīng)可產(chǎn)生或正或負(fù)的影響，這種交互作用使得無法判定究竟是哪一個因子在起主導(dǎo)作用。接下來擬在獲取高分辨率地形圖的基礎(chǔ)上，細(xì)致劃分子匯水小區(qū)，選取在下墊面特征和地理位置上具有較好可比性的小區(qū)，進行實測或模擬研究，探討各單因素對初期沖刷效應(yīng)的影響。

其次，由于人員和儀器數(shù)量的限制，我們沒能做到對市區(qū)和郊區(qū)的同時測定，使得市區(qū)和郊區(qū)的結(jié)果無法直接進行比較。擬在今后的研究中盡可能加大對人員和儀器的經(jīng)費投入。

再次，由于純綠地產(chǎn)流比較困難，本研究對綠地的徑流缺乏長時間的連續(xù)監(jiān)測。在今后的研究中，我們將補充這方面的工作。

最后，擬通過模擬手段解決以上這些在實測過程中遇到的問題。同時，也將用模擬獲得的更多子匯水小區(qū)的數(shù)據(jù)進一步證明本研究獲得的結(jié)果。這也是我們正在做的工作。

4 結(jié)論

本研究提出的MFF30的5級分類標(biāo)準(zhǔn)具有明顯的優(yōu)勢，可以明確地定量判別很強、強、中等、弱或無初期沖刷效應(yīng)的出現(xiàn)，而且用以判別初期沖刷效應(yīng)強度的時刻大多與M(V)曲線拐點出現(xiàn)的時刻接近。

在不同降雨事件中，降雨量、前期干燥天數(shù)和雨強的動態(tài)變化差異很大，對初期沖刷效應(yīng)的影響錯綜復(fù)雜，因此，不宜直接比較不同降雨事件發(fā)生的初期沖刷效應(yīng)，即使總降雨量處于同一量級。前期干燥天數(shù)和雨強的動態(tài)變化對初期沖刷效應(yīng)的影響最大；而總降雨量的影響很小，盡管與總降雨量密切相關(guān)的總地表徑流量與初期沖刷效應(yīng)關(guān)系密切。

影響初期沖刷效應(yīng)的下墊面因素包括下墊面的類型及其材料性質(zhì)(如透水性、曼寧系數(shù)和洼蓄量)、地表特征(如坡度和漫流寬度)，以及地理位置等。這些影響錯綜復(fù)雜，通常不是某單個因素就能完全解釋的，特別是在人類影響很大的匯水小區(qū)。對于坡度較大的子匯水小區(qū)，即使是中雨或分布均勻的小雨時，初期沖刷效應(yīng)也可達(dá)到強或很強級別；在人為干擾較多、車流量和人流量大得多的子匯水小區(qū)，初期沖刷效應(yīng)通常也較強。在城市雨洪管理和海綿城市建設(shè)中，對這些地方，尤其需要加強初期產(chǎn)流及其面源污染的防控。相反，鑒于砌磚路面的所有污染物的初期沖刷效應(yīng)均很弱或無，在城市雨洪管理和海綿城市建設(shè)中，可大力增加砌磚路面的比例。