天津市居民区不同材质屋面降雨径流污染特征分析

选取天津市居民区典型材质(油毡、塑钢和水泥瓦)屋面下垫面,对其降雨径流污染特征和污染物初期冲刷效应进行了分析,并考察了不同类型材质屋面降雨径流中颗粒物分布及主要污染物赋存形式.场次降雨径流平均浓度分析结果表明:SS和COD是降雨径流中的主要污染物,降雨径流污染程度顺序为油毡屋面＞水泥瓦屋面＞塑钢屋面;颗粒物是降雨径流中...     

城市典型不透水下垫面径流中邻苯二甲酸酯的污染特征

在我国属于优先控制污染物的邻苯二甲酸酯(PAEs)应用依然广泛,径流中的PAEs对受纳水体的污染值得高度关注.对上海典型的城市不透水下垫面路面及屋面降雨径流中6种优先控制PAEs的质量浓度进行监测,评价城市不透水下垫面径流中PAEs的污染特征.结果表明,上海市路面及屋面径流中Σ_6PAEs的EMC平均值分别为170. 64μg·L~(-1)和40. 92μg·L~(-1),与国外城市相比污染严重,DEHP为主要PAEs污染物.对不同类型水样中PAEs含量差异的显著性分析发现,不同下垫面径流中低分子量(LMW) PAEs浓度不存在显著性差异,路面径流中高分子量(HMW) PAEs浓度显著高于屋面径流及雨水(P 0. 01),道路交通是造成下垫面径流PAEs污染的重要因素.路面径流中PAEs、TSS及COD浓度随降雨历时的变化特征表明,PAEs的变化趋势与TSS及COD相同,初期径流浓度较高,存在初期冲刷效应.不透水下垫面径流中PAEs浓度及其影响因素的相关分析表明,屋面径流中Σ_6PAEs浓度与降雨强度呈负相关,与TSS呈正相关.路面径流中Σ_6PAEs浓度与降雨量、降雨强度呈负相关,与前期晴天数、TSS、COD呈正相关.下垫面径流中Σ_6PAEs浓度与表面累积的颗粒物含量有关. DEHP、DBP为我国《地表水环境质量标准》控制污染物,路面及屋面径流中DEHP的浓度超过8μg·L~(-1)的标准值分别达到32、7倍,路面径流中DBP浓度在多数降雨事件中超过标准值3μg·L~(-1),屋面径流中DBP浓度在多数降雨事件中低于标准值,下垫面径流直接排放对受纳水体,特别是饮用水水源地存在威胁.     

天津中心城区典型下垫面降雨径流污染冲刷特征分析

为研究城市降雨冲刷过程中污染物变化特征,选取天津市中心城区3类典型下垫面,针对2018年6—8月期间5场降雨事件,分析降雨初期冲刷效应和径流污染特征。结果表明:SS和COD是降雨径流中的主要污染物,降雨径流污染程度从大到小依次为小区路面>平屋面>斜屋面。SS与COD、浊度以及TP存在一定相关性,是降雨径流中污染物的主要载体。典型场次降雨事件中斜屋面前30%的径流量输送SS、COD污染物总量的比例分别为73. 33%、57. 78%,平屋面为61. 11%、56. 67%。各下垫面径流污染均存在一定程度的初期冲刷效应,其中屋面径流冲刷与Sartor-Boyd模型拟合相关性较好。     

合肥市不同下垫面降雨径流水质特征分析

通过对合肥市4种不同类型下垫面27场降雨径流和自然降雨水样中SS、COD、TN和TP水质指标的分析,探讨了草地、屋面、校内路面和校外道路降雨径流污染物历时变化规律及初期冲刷效应,比较了不同类型下垫面降雨径流和自然降雨水样中污染物浓度分布的差异,计算了场次降雨径流污染物的事件平均浓度.结果表明,不同下垫面降雨径流污染物浓度随时间变化的规律相似,且大多存在初期冲刷现象,一般在降雨初期污染物浓度较高,随着降雨历时的延长污染物浓度呈下降趋势,并趋于平稳;不同下垫面降雨径流和自然降雨水样中TN污染负荷较高,大气湿沉降对降雨径流中TN的贡献很大;校外道路降雨径流水样中SS、COD、TN和TP浓度的变化范围冬半年大于夏半年,不同下垫面条件对降雨径流中污染物EMC的影响存在差异.     

东莞不同下垫面降雨径流污染输移规律研究

基于同沙水库集水区代表性功能区降雨径流水量、水质的监测,评价分析了东莞降雨径流污染输出过程、污染状况及初始冲刷效应等污染特征,根据径流污染负荷分配规律探讨了初期雨水截留参考标准,并应用主成分分析得出影响降雨径流污染负荷的主要因素.研究结果表明,同沙水库集水区降雨径流污染浓度值接近典型生活污水的浓度值,污染负荷较高,对同沙水库水质有严重的影响.降雨径流污染输出有较显著的时间特征且受降雨特征因素的影响,存在中等的初期冲刷效应.影响污染负荷的主因子是最大雨强、雨前干期长度、不透水率.采用FF40作为初期径流截留参考值,截留初期40%的径流比截留整场降雨径流更为经济、有效.     

温州城市降雨径流中BOD5和COD污染特征及其初始冲刷效应

为研究温州降雨径流污染情况,监测了温州2个采样区4场较为典型的降雨过程,测定了不同下垫面径流中BOD5和COD的浓度,并且计算出污染物的EMC值、M(V)曲线和BOD5/COD值等.结果表明,温州城市降雨径流中BOD5和COD的含量分别介于ND～69.21 mg.L-1和ND～636 mg.L-1之间,不同城市下垫面径流中BOD5和COD的含量均随着降雨历时的延长而呈下降趋势,处理初期径流水样对减少耗氧性有机污染具有重要意义.从COD和BOD5的EMC值来判断,部分城市下垫面降雨径流中污染物浓度超出地表五类水标准,甚至高于污水排放二级标准,此类降雨径流若直接入河将对下级受纳水体造成耗氧性有机污染的压力.根据M(V)累积曲线判断,COD初期冲刷效应在城市降雨径流中是较为普遍的,城市降雨径流中的BOD5表现出与COD类似的初始冲刷情况,该结果亦表明径流初期耗氧性有机污染严重.城市降雨径流中COD和BOD5的浓度受下垫面类型和降雨条件的影响,而BOD5/COD指标的变化特征则指出生物降解是削减有机污染负荷的有效途径之一,但不同下垫面径流有机污染的治理工作应采用不同的最佳管理方案(BMPs).     

不同屋面类型径流污染特征研究

了解不同屋面类型对径流污染特征的影响,对控制城市非点源污染具有重要意义.选取不同材质、不同形状和老化程度的典型屋面,采用事件平均浓度（EMC）和M（V）曲线判识方法,对不同屋面类型降雨径流污染浓度、污染负荷和初期冲刷效应进行分析.结果表明,油毡屋面径流污染物平均浓度大于彩钢屋面;老化材料径流污染物平均浓度大于未老化屋面,未老化油毡屋面降雨冲刷效应更为明显;尖形顶屋面相比弓形顶屋面初期冲刷效应更为明显.     

高度城镇化地区城市小区降雨径流污染特征及负荷估算

太湖平原是我国城市化快速发展的地区,同时也是水环境问题最突出的地区之一.虽然该区域在国家大力治理下点源污染基本得到控制,但是城市降雨径流污染仍是当前关注的热点问题.为此本文选择了不同类型城市小区开展降雨时径流污染物浓度变化对比实验观测,根据采集的多个降雨场次径流污染数据,采用多种方法计算和分析该地区不同类型小区降雨径流特征并估算污染负荷.结果表明,太湖平原地区城市居民小区的降雨径流会污染河道水质;不同类型城市小区都具有一定初期冲刷效应,商业住宅小区污染较商住私房混合小区轻,但是初期冲刷效应更加明显;太湖流域平原地区商住私房混合小区和商住餐饮小区最佳初期流量截留占比为30%,商业住宅小区则为25%.太湖流域平原地区在全国不同的城市小区中整体污染负荷较高,尤其体现在氮磷污染.该研究对高度城市化地区城市小区降雨径流污染治理有重要参考价值.     

淮南城区传统开发模式下雨水径流水质污染特征研究

选取淮南城区6种不同下垫面,研究了自然降雨和径流雨水随降雨历时和径流历时的水质变化,并探讨了降雨强度对初期径流水质的影响和径流污染物之间的相关性。研究表明:初期自然降雨和初期径流污染较为严重,随着降雨历时和径流历时的延长,自然降雨和径流雨水污染程度均逐渐降低并趋于稳定,且径流雨水中SS与其他污染物之间具有良好的正相关性;不同下垫面径流雨水水质具有一定差异,屋面径流雨水明显好于路面径流雨水;降雨强度对初期径流水质具有较大影响,降雨强度越大,初期径流雨水污染越严重。     

城市降雨屋面、路面径流水文水质特征研究

为研究城市硬质下垫面径流的水文过程与污染物浓度变化特征,对北京市2006年6-8月的4场降雨进行路面和屋面水文、水质过程同步分析.结果表明,径流曲线与降雨过程线形状类似,波动幅度相对较小,滞后于降雨过程线5～20 min,屋面径流系数在0.80～0.98之间;路面径流系数在0.87～0.97之间.径流污染物的浓度是由累积排放规律决定的,路面径流的污染物浓度高于屋面径流,径流中COD、TN、TP的浓度均超过地表水环境质量标准V类水要求.各类污染物之间的相关性均处于显著性水平R=0.1以上,屋面径流颗粒物与有机物和阴离子之间的相关关系较大(＞0.5),而与氮磷等营养物质的相关系数较小(＜0.5);路面径流中,TN、1P与颗粒物的相关性有所增加.径流中各类物质大多存在初期冲刷现象,并受到污染物种类、下垫面特征、降雨强度和雨型等因素的影响.SS初期冲刷现象较其它几类污染物更为明显,路面较屋面更容易形成初期冲刷,低强度降雨不容易形成有机物和营养物质的初期冲刷现象.控制初期径流污染是北京市径流管理的有效措施.     

宁波市典型城市下垫面雨水径流污染特征解析

雨水径流污染影响受纳水体水质,为掌握宁波市雨水径流污染特征,于2009～2019年开展了8场降雨调查,采用频率统计分析和相关性分析方法研究了中心城区的屋面、广场、绿地、小区道路、商业街道路和城市主干道等不同下垫面的雨水径流污染水平,径流污染来源,以及中小雨型径流水质的冲刷规律.结果表明,宁波市各下垫面雨水径流的化学需氧量(COD)、氨氮、总氮、总磷和总悬浮固体(TSS)等污染指标的次降雨径流平均浓度(EMC)均值分别介于23.88～102.31、 0.40～1.69、 3.41～8.71、 0.09～0.50及37.6～323.4mg·L~(-1)之间.除广场外,其它各下垫面雨水径流的COD和总氮污染严重,屋面、商业街和小区雨水径流氨氮显著高于广场、绿地和主干道(P0.05),商业街、主干道和绿地雨水径流总磷浓度显著高于(P0.05)其它下垫面;屋面、广场、主干道及商业街雨水径流中的TSS与COD、氨氮、总磷具有同源性质,绿地和小区雨水径流的氨氮和总氮具有同源性质;在中小雨情景下屋面和绿地等下垫面的氨氮较易形成初始冲刷效应,而广场、小区和城市主干道等下垫面的总氮和总磷初始冲刷效应并不明显.     

城市不同材料屋面径流的污染负荷特性

分析不同材料屋面径流污染负荷特性,对于提高城市面源污染负荷估算精度和确定初期径流截流比具有重要意义.以扬州市为研究区域,通过对小青瓦屋面、水泥瓦屋面和混凝土屋面这3种屋面进行降雨径流监测,比较不同材料屋面径流污染物浓度、冲刷规律以及初期冲刷效应.结果表明暴雨事件中,小青瓦屋面径流中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和总悬浮物(TSS)的事件平均浓度(event mean concentration,EMC)约为水泥瓦屋面的4～9倍;小青瓦屋面径流污染物浓度变化受雨强影响程度大于水泥瓦屋面,其中TP和TSS的浓度变化趋势和雨强变化趋势的Pearson相关系数r分别为0. 853和0. 822;各材料屋面的初期冲刷强度呈水泥瓦屋面混凝土屋面小青瓦屋面,分别截流3种屋面初期径流的31. 5%、58. 0%和60. 4%,可以完成削减60. 0%的屋面径流污染负荷量的目标.如果未具体区分瓦屋面材料,用水泥瓦屋面径流污染物的EMC估算古建筑聚集区的屋面污染负荷量,将严重低估暴雨事件中TN、TP、TSS和高锰酸盐指数的实际排放量,表明精细化区分屋面材料对提高城市面源负荷估算精度具有重要意义.     

北京城市主干道降雨径流污染负荷分析

为了解城市主干道径流污染特征,于2018年6—9月对北京城市主干道降雨径流进行取样监测,运用EXCEL和SPSS软件统计分析径流污染物TSS、EC、COD、TN、TP、Zn和Ni之间的污染特性,并在此基础上估算污染物年污染负荷.研究结果表明,北京城市主干道径流水质为劣Ⅴ类;污染物浓度与降雨量、平均降雨强度、降雨历时和雨前干期长度存在一定的相关关系,依据冲刷作用与稀释作用的强弱变化,相关性有一定变化;用TSS和EC表征污染物在径流中的存在状态,发现COD、TN、Zn和Ni在径流中主要以溶解态存在,TP主要以颗粒吸附的形式存在;据实际监测数据估算,北京城市主干道年污染负荷TSS、COD、TN、TP、Zn和Ni分别为3273.15、266.86、16.24、1.89、0.097和0.008 kg·hm~(-2)·a~(-1).城市主干道径流污染特征研究可以为城市道路径流污染防控与管理提供科学依据.     

Pollutant concentrations and pollution loads in stormwater runoff from different land uses in Chongqing

To investigate the distribution of pollutant concentrations and pollution loads in stormwater runoff in Chongqing,six typical land use types were selected and studied from August 2009 to September 2011.Statistical analysis on the distribution of pollutant concentrations in all water samples shows that pollutant concentrations fluctuate greatly in rainfall-runoff,and the concentrations of the same pollutant also vary greatly in different rainfall events.In addition,it indicates that the event mean concentrations (EMCs) of total suspended solids (TSS) and chemical oxygen demand (COD) from urban traffic roads (UTR) are significantly higher than those from residential roads (RR),commercial areas (CA),concrete roofs (CR),tile roofs (TRoof),and campus catchment areas (CCA);and the EMCs of total phosphorus (TP) and NH3-N from UTR and CA are 2.35-5 and 3 times of the class-III standard values specified in the Environmental Quality Standards for Surface Water (GB 3838-2002).The EMCs of Fe,Pb and Cd are also much higher than the class-III standard values.The analysis of pollution load producing coefficients (PLPC) reveals that the main pollution source of TSS,COD and TP is UTR.The analysis of correlations between rainfall factors and EMCs/PLPC indicates that rainfall duration is correlated with EMCs/PLPC of TSS for TRoof and TP for UTR,while rainfall intensity is correlated with EMCs/PLPC of TP for both CR and CCA.The results of this study provide a reference for better management of non-point source pollution in urban regions.     

城市径流污染负荷动态更新研究

实现城市径流污染负荷动态更新是城市非点源污染有效控制的重要前提.在采用事件平均浓度估算方法的基础上,引入面积和降雨量更新因子,估算北京市2009-2012年街道路面和园林绿地COD、TN、TP、氨氮排放量.结果显示,随着面积和降雨量的增加,北京市城市径流污染物排放量总体呈增加趋势.     

重庆市不同材质屋面径流水质特性

2010年雨季对重庆市6场降雨时段的屋面径流进行采样监测,分析了水泥屋面和瓦屋面径流污染物的出流过程和初始冲刷现象,并且运用多元统计方法分析了降雨特征对径流水质的影响.结果表明:2种材质屋面径流水质参数中CODCr和TN的次降雨平均浓度(EMC,以ρ计)均超出GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准,为屋面径流主要污染物.水泥屋面的CODCr、TN、NO3--N、TSS、Cu和Zn的EMC明显高于瓦屋面,分别高出1.63、1.57、1.15、1.70、1.50和1.88倍.在水泥屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)变化幅度大于瓦屋面,并且其峰值滞后或同步于最大雨强;在瓦屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)的峰值提前或同步于最大雨强.瓦屋面各污染物FF30(初期30%径流携带的污染负荷)的平均值均高于水泥屋面;水泥屋面各污染物(除Zn和Cd外)FF30的标准差均高于瓦屋面.各污染物的EMC与降雨量、平均雨强、径流量和最大雨强呈负相关;溶解态重金属的EMC与前期晴天数呈负相关,其余指标均与前期晴天数呈正相关.      

绿色屋面降雨径流水质源汇特征及污染源解析

2016年4月—2017年10月对93场降雨事件绿色屋面径流、沥青屋面径流和干湿沉降进行采样分析,运用多元统计方法,基于径流水质浓度和污染负荷两种角度,重点揭示绿色屋面径流水质的源汇特征,识别绿色屋面对降雨径流的滞留能力及影响因素,探讨了绿色屋面径流的污染来源.结果表明：绿色屋面具有很好的径流滞留效果,平均径流滞留率达到53.4%.绿色屋面径流滞留率月变化受到降雨量的显著影响,表现为在丰水期7、8和10月径流滞留率（73.6%、80.9%和93.6%）小于枯水期4、5、11和12月滞留率（100%）.绿色屋面径流滞留率与降雨量和降雨历时表现出显著的负相关关系,与雨前干期相关性较弱.基于径流水质,绿色屋面显著增加了径流中EC、COD、TOC、K⁺、Ca²⁺、Cl^-和SO₄^2-的浓度,是它们的污染源,但显著降低了径流中NH₄⁺-N和Zn的浓度,是它们的汇;基于污染负荷,绿色屋面仅是K⁺、Cl^-和SO₄^2-的污染源,是NH₄⁺-N和Zn的汇.绿色屋面存在4类污染源,即有机物和重金属源（来自于泥炭土和沥青油毡）、离子污染源（来自于泥炭土和蛭石）、物化污染源和营养物质污染源（来自于泥炭土和大气沉降）.研究结果可为绿色屋面的科学设计,管理和控制城市暴雨径流提供科学依据.     

基于支持向量机的城市道路降雨径流污染预测模型

为实现城市降雨径流污染有效预测,以文献中的实测数据作为样本,选取雨型、平均雨强、峰值雨强、降雨历时、雨前干期、大气降尘量、PM 10、车流量、路面材料及城市功能区等10项影响因子作为模型输入量,选取径流污染指标COD的场次降雨平均浓度EMC及初期冲刷指数FF30作为模型输出量,基于支持向量机(SVM)构建了城市道路径流污染预测模型。结果表明:EMC-SVM及FF30-SVM模型均具有较高的预测精度,EMC-SVM模型校验参数RMSE、MBE远小于数据集EMC均值,CE、CC达到0.815及0.933;FF30-SVM模型校验参数RMSE、MBE远小于数据集FF30均值,CE、CC分别为0.866及0.932;选用径向基函数(RBF)作为核函数,使用k折交叉验证法对模型参数进行寻优,对于EMC-SVM及FF30-SVM模型寻得的最优参数(c,g)分别为(64.0,0.001953125)、(2.0,0.0625)。     

西湖龙泓涧流域暴雨径流氮磷流失特征

为掌握西湖入湖溪流龙泓涧流域非点源污染现状,研究了一年内3场暴雨径流过程中营养盐的流失特征.结果表明长历时暴雨事件一般会形成多个径流峰值,而其滞后于雨强峰值的时间取决于当次强降雨的分布.降雨的初期冲刷效应与前期降雨量有关,前期降雨量越少,总磷和氨氮的初期冲刷效应越明显,在退水阶段滞缓的壤中流会使总氮和硝态氮再产生一个浓度峰值.径流中各形态氮素的平均浓度(EMC)与降雨量、降雨历时、最大雨强和平均雨强均表现为负相关,与前5 d的降雨量表现为正相关,而总磷的EMC值与氮素有相反的变化规律.径流营养盐迁移通量随降雨量的增大而上升,Pearson分析表明总氮、硝态氮与径流水深(流量)具有较好的相关性.总磷、总氮、硝态氮和氨氮的平均迁移通量分别为34.10、1 195.55、1 006.62和52.38 g·hm~(-2),硝态氮为主要的氮素迁移类型(占总氮的84%).     

城市入河径流排放口总污染特征研究

流入城市雨源性河流的径流污染不容忽视,以我国南方典型城市深圳市的福田河流域为研究对象,经过18场典型降雨径流的测定,从污染过程线、径流初期效应识别和降雨事件平均浓度(EMC)等方面分析和讨论了城市河流入河径流排放口的总污染特征规律,有利于指导城市河流污染控制.结果表明,排放口地表径流浓度随时间变化历程中,COD、SS、TN、TP和BOD5普遍超出地表Ⅴ类水标准十多倍以上,某典型降雨场次的重金属(铬、镉、铜、砷和汞)污染较为严重,研究区排放口的浓度范围和平均值均高于重庆沙坪坝雨水口和加拿大Silerwood的雨水排放口,但低于武汉十里铺排放口.COD、SS、BOD5的初期效应尤为明显并且COD和SS冲刷强度较大,TN、TP初期效应不明显.COD、SS、TN、TP和BOD5的EMC浓度平均值分别为224.14、571.15、5.223、2.04、143.5 mg/L,在某种程度上,深圳市研究点的COD和SS的EMC值高于邻近的澳门、珠海,TN、TP值高于北京、广州、上海等城市,与国外的一些研究结果相比较,EMC值比韩国、美国及加拿大一些城市地表径流污染物浓度高得多,可见由排放口入河的径流总污染极其严重并需要治理.