土地利用格局对城市雨水径流特征的影响：印度德里的时空案例研究

为解决快速城市化背景下雨水径流污染与水资源短缺问题，研究人员以印度德里为案例，开展土地利用格局对雨水径流理化特性影响的时空研究。结果表明，大气碱性离子（Ca2+ 、NH4 + 等）中和酸性物质（SO4 2? 、NO3 ? ）避免了酸雨事件，但径流中营养盐（PO4 3? 、NO3 ? ）存在富营养化风险。研究提出构建湿地（WSUD）处理径流回用，契合联合国SDG 6和11目标，为发展中国家城市水管理提供科学依据。

　　

随着全球城市化进程加速，印度德里等特大城市面临水资源短缺与雨水径流污染的双重挑战。作为人口超2500万的超大城市，德里每日淡水缺口达480百万加仑（MGD），而年均790毫米降雨产生的73.8亿立方米径流却因混入污染物被浪费。更严峻的是，城市扩张导致70%地表不透水，径流携带大量营养盐和重金属直接排入亚穆纳河，加剧水体富营养化。如何实现雨水资源化利用，成为缓解水危机的关键突破口。

德里大学的研究团队在《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》发表研究，通过采集不同土地利用类型区域的雨水和径流样本，结合中性化因子（NF）和非海盐分数（NSSF）分析，系统揭示了大气-土壤-水系统的相互作用机制。研究采用离子色谱法测定SO₄
^2?
、NO₃
^?
等酸性离子浓度，原子吸收光谱检测Ca²⁺
、Mg²⁺
等碱性成分，并对比印度饮用水标准（IS 10500）评估回用潜力。

研究结果

雨水质量
中性化因子分析显示，大气粉尘中的Ca²⁺
（NF=1.82）和HCO₃
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（NF=1.45）是中和酸雨的主要贡献者，使雨水pH维持在6.2-7.4。NSSF值证实K⁺
（-0.34）和Cl^?
（-0.28）无海洋来源影响，而Ca²⁺
（+0.91）和Mg²⁺
（+0.87）主要来自陆源碎屑。

径流特征
工业区径流重金属超标3-5倍，但居民区径流的浊度（45 NTU）和COD（28 mg/L）低于灌溉标准。值得注意的是，所有样本的PO₄
^3?
（0.38-1.24 mg/L）和NO₃
^?
（4.7-9.2 mg/L）浓度均超过富营养化阈值，可能引发藻类暴发。

处理建议
构建湿地系统对TP（总磷）和TN（总氮）去除率达78%-85%，且运维成本仅为传统处理的1/3。模拟显示，若利用10%城市绿地建设湿地，年均可回用径流2200万立方米，相当于填补18%供水缺口。

结论与意义
该研究首次量化了德里城市扩张对水循环的级联效应：土地利用变化→大气粉尘组成改变→雨水化学特性变化→径流污染模式差异。提出的"雨水-径流-湿地-回用"闭环方案，不仅为实现SDG 6（清洁饮水）和SDG 11（可持续城市）提供技术路径，更创新性地将地质风化过程（如冲积土碱性离子释放）纳入城市水系统设计考量。研究团队特别强调，在发展中国家推广水敏感城市设计（WSUD）时，需优先考虑本土化材料（如利用富含CaCO₃
的建筑废料）以降低处理成本，这一发现对全球南方城市具有普适性参考价值。