雨、污合流制城区降雨径流污染的迁移转化过程与来源研究

2003～2006年通过对武汉市汉阳城区不同尺度降雨径流、市政污水的监测,结合环境地球化学方法,研究雨、污合流制城区降雨径流污染的形成、迁移转化过程及污染来源.结果表明,雨、污合流制城区地表径流汇入排水系统,经排水系统传输,污染程度显著增加.屋面径流中TSS和COD浓度（EMC）的平均值分别为18.7 mg/L和37.0 mg/L,路面径流中TSS、COD浓度（EMC）的平均值分别为225.3 mg/L和176.5 mg/L,而在集水区出口处径流中TSS、COD浓度（EMC）的平均值分别为449.7 mg/L和359.9 mg/L;污染物的组成也发生了明显的改变,颗粒态COD增加了18%,有机污染增强.研究还发现,城市地表、雨水口、生活污水管和合流管道沉积物中P、Fe含量具有明显分异特征,可以利用沉积物中P/Fe识别集水区尺度降雨径流污染成因与来源.据此对集水区出口2次径流污染来源计算,56%±26%的悬浮物来自城市地表与雨水口,44%±26%的悬浮物源于生活污水的沉积物.生活污水中污染物对降雨径流污染的贡献是通过在合流管道中形成沉积发生的.雨、污合流管道在降雨径流污染形成过程中发挥了转化器和加重径流污染的作用.减少合流管道中沉积物的形成是削减径流污染负荷的途径之一.     

2次降雨间隔时间对城市地表径流污染负荷的影响

2003～2005年通过对武汉市十里铺集水区12次降雨径流的水量和水质过程监测,研究了城市降雨径流污染负荷同2次降雨间隔时间的关系,探讨了城市地表状况、排水系统管理以及降雨特征在城市降雨径流污染负荷形成中的作用.结果表明,城市降雨径流污染负荷受2次降雨间隔时间和降雨径流量的共同影响.2次降雨间隔时间与初期降雨径流污染负荷存在显著的正相关关系 (p<0.01).汉阳地区城市地表卫生管理差和雨、污合流制的排水系统是城市径流污染负荷形成的主要原因.可以利用2次降雨间隔时间和降雨径流量预测城市降雨径流污染负荷.加强城市地表卫生管理和排水系统的管理,降低污染物在晴天累积的程度,从源头上减少污染物的数量,是有效控制城市降雨径流污染的首先途径.     

武汉汉阳地区城市集水区尺度降雨径流污染过程与排放特征

2005年4月至8月对武汉市汉阳地区十里铺集水区进行了8次径流污染过程的水量、水质研究.结果表明,城市集水区尺度径流污染过程是降雨径流对整个集水区地表、排水系统中累积污染物的冲刷、携带过程,受集水区累积污染物数量、污染物可冲刷性和降雨径流特征的共同影响.城市降雨径流中初期污染物浓度显著高于后期,污染物浓度的峰值提前于径流的峰值,具有明显的初期冲刷效应.8次监测结果的算术平均值,初期5 mm、10 mm和15 mm降雨径流中TSS的负荷分别占总负荷的48%、68%和78%.初期径流中TSS的负荷与晴天累积天数呈线性正相关关系.     

合流制排水系统降雨径流污染物的特性及来源

在昆明市典型合流制排水小区对降雨径流进出水水量、水质进行了研究,旨在揭示城市区域合流制排水系统中降雨径漉不同来源的污染物特性及各个污染源的比倒.分别监测了合流制排水系统日常污水以及4场降雨期间小区出口断面、街道、屋顶、庭院降雨径流的水量、水质.结果表明,人为干扰是影响城市径流污染物输出强度的主要因素,城市下垫面降雨径流污染物输出浓度顺序为:道路>庭院>屋顶,道路是城市面源污染的关键源区;道路次降雨径流量约25%,却产出了40%～80%的污染物,而屋顶次降雨径流量约50%,却仅有4%～30%的污染物负荷.合流制排水系统中管道沉积物在降雨期间的迁移是重要的污染源,4场降雨中管道沉积物的TN、TP、SS、COD和BOD5的污染贡献率在30%以上.降雨强度是影响管道沉积物输出的重要因素,在高强度降雨下,管道沉积物污染贡献率高50%以上.在不同的降雨特性条件下,合流制排水系统主导污染源有所不同.     

上海市淀北片降雨径流过程污染时空特性分析

面源是城市水体的主要污染来源之一,其负荷强度及时空分布特征对于城市水环境污染防治具有重要意义.以上海市淀北片为研究区域,选择漕河泾为代表性汇水单元,按照屋面、路面、绿地3种下垫面,于2015年期间进行大、中、小3种雨型的径流-水质同步监测,分析降雨径流特性和面源污染负荷强度,并结合GIS估算区域面源污染负荷的空间分布.结果表明:淀北片CODMn、TP、TN、NH3-N年径流污染负荷强度均值分别为385.40、4.07、57.22、11.22 kg·hm-2·a-1,总体强度较大;屋面和路面径流污染负荷均具有一定程度的初期冲刷效应,对初期55%径流采取截流措施可有效控制60%~70%的面源污染负荷;根据受纳水体河道的空间拓扑,对研究区域进行汇水单元划分,并考虑雨型对污染物EMC(事件平均浓度)的影响,可更精确地估算城市面源污染负荷及其对城市河道的影响,为城市河道水环境治理提供污染负荷来源信息,从而对河道及城市面源污染进行高效而有针对性的治理.     

基于Monte Carlo法的城市雨水径流污染负荷模拟

为了评价流域雨水径流对受纳水体的污染程度和为城市雨水管理、受纳水体水质控制及规划提供依据,把以物理过程为基础的模拟特征融入到概率模型中,建立了城市雨水径流污染负荷的概率模型,并用Monte Carlo随机抽样法,对长期的径流污染负荷进行了模拟试验,得出流域径流污染负荷的分布特性及其特征值。以某市一小区的TP负荷为例进行了验证,模拟结果与实测结果较为一致。     

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.     

合流制排水系统溢流调蓄技术研究及应用实例分析

排水系统雨天溢流对受纳水体的污染已日益受到关注。合流制排水系统溢流调蓄技术是控制面源污染．削减污染负荷的一项关键技术。建设调蓄池以减少排江污染负荷是重要的工程措施之一。文章介绍了调蓄池的原理和作用。并结合上海的实际情况，分析阐述了调蓄池的计算方法，为合流制排水系统面源污染控制提供技术支持，并可总结推广应用于上海及其他城市合流制排水系统污染物控制工程。     

雨水口截污装置对径流污染的控制效果

城市降雨径流污染对水环境造成严重危害,市政雨水口作为收集雨水的构筑物,可以改造为源头截污设施。试验采取雨水口增设截污网篮的形式,对雨水口进、出水进行了采样检测,分析结果表明:径流雨水中污染物成分复杂,在雨季初期及降雨间隔时间较长的情况下,径流污染负荷尤为明显。截污装置以物理截留功能为主,对SS去除效果较好,场降雨平均去除率为54.5%,对COD、可滤残渣等污染物的去除效果相对较差。截污装置作为一种简易净化措施,可以应用于新建、改建及扩建地区的市政雨水口,起到控制径流污染、缓解黑臭水体的功能。     

不同入河排水口降雨径流污染特征识别

为明确降雨径流对受纳水体的影响,本文以萧太后河径流入河排水口为研究对象,通过原位监测降雨量、径流量和径流水质的方式,初步揭示不同入河排水口降雨径流污染特征.研究结果表明,首闸合流制溢流口、台湖路边沟和前营村分别在累计降雨12、5.0和3.2 mm及分别晚于降雨2.0、1.5和1.3 h时开始产流,TP、NH₃-N、COD和TN均在初期降雨过程中浓度较大,台湖路边沟多场次降雨的场次降雨径流平均浓度（EMC）的均值及波动范围均高于其他两类入河排水口（不包括SS指标）.雨强、降雨量和雨前干期长度等与排水口中的污染负荷指标具有一定的相关性,其中,雨强分别与首闸和台湖路边沟的TN呈正相关,与前营村的TP呈负相关.3类入河排水口径流污染指标中,NH₃-N与不同的指标存在一定的相关性,且回归分析的R²均大于0.9.萧太后河流域场次降雨入河污染负荷TP、NH₃-N、COD和TN分别为0.27、2.82、43.77和4.98 t.建议从总污染负荷控制的角度确定末端调蓄容积,截留初期约16 mm降雨.     

First flush of storm runoff pollution from an urban catchment in China

Storm runoff pollution process was investigated in an urban catchment with an area of 1.3 km^2 in Wuhan City of China. The results indicate that the pollutant concentration peaks preceded the flow peaks in all of 8 monitored storm events. The intervals between pollution peak and flow peak were shorter in the rain events with higher intensity in the initial period than those with lower intensity. The fractions of pollution load transported by the first 30% of runoff volume （FF30） were 52.2%-72.1% for total suspended solids （TSS）, 53.0%-65.3% for chemical oxygen demand （COD）, 40.4%-50.6% for total nitrogen （TN）, and 45.8%-63.2% for total phosphorus （TP）, respectively. Runoff pollution was positively related to non-raining days before the rainfall. Intercepting the first 30% of runoff volume can remove 62.4% of TSS load, 59.4% of COD load, 46.8% of TN load, and 54.1% of TP load, respectively, according to all the storm events. It is suggested that controlling the first flush is a critical measure in reduction of urban stormwater pollution.     

基于源区监测的城市地表径流污染空间分异性研究

通过对汉阳城区14个地表源区4次降雨径流过程水样的采集与分析,研究城市地表径流污染空间分异性及其影响因素,以期为地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,城市地表径流颗粒态COD、TN和TP分别占58%±17%、65%±13%和92%±6%,溶解态TN中NH 4+-N、NO 3--N和DON相当.不透水地表功能、交通流量、土地利用、人口密度以及卫生管理水平是影响城市地表径流水质空间分异的主要因素.土地利用对径流污染程度的影响是旧城居民区一般城区居民区/饮食区交通商业区新建区城市绿地,人口密度高和管理差的旧城区径流污染最重;道路地表径流污染程度与交通流量呈正相关,交通流量越高地表径流污染越重,1级交通干道2级干道支路.加强地表卫生的管理,并对地表径流污染产生的关键源区进行控制是减轻城市地表径流对水环境负面影响的有效途径.     

维护良性水循环的城镇化LID模式:海绵城市规划方法与技术初步探讨

海绵城市是低影响开发模式(Low Impact Development,LID)的重要途径,也是解决我国城市水问题的重要举措。论文从良性水循环理念的角度,针对城市防洪排涝、面源污染控制以及雨洪资源化利用等三大核心问题,以城市雨洪模拟技术和LID优化技术方法为重点,探讨了支撑海绵城市实施的关键技术方法,构建了具有自主知识产权的城市雨洪模型;并以首批海绵城市试点常德市为例进行了应用研究。研究得出:现状常德城区径流系数在0.33~0.81之间,平均值为0.64;按确保年径流总量控制目标的实现,采用渗、滞和蓄等多种LID消纳各地块径流,城区90%的地块均能达到控制目标,下沉式绿地、透水铺装和绿色屋顶总面积分别为496.75、1 338.15和613.21 hm2,占各地块面积的3.9%~31.4%之间。污染负荷SS削减率在45.0%~47.7%之间,平均削减率为46.1%。常德城区通过实施LID措施,雨洪径流和污染负荷的输出量将显著降低,基本能够达到控制目标。研究为常德海绵城市规划设计提供了重要技术支撑和理论依据,为我国海绵城市规划方法和技术研究提供了参考。     

Evaluation of accuracy of linear regression models in predicting urban stormwater discharge characteristics

Stormwater runoff has been identified as a source of pollution for the environment, especially for receiving waters. In order to quantify and manage the impacts of stormwater runoff on the environment, predictive models and mathematical models have been developed. Predictive tools such as regression models have been widely used to predict stormwater discharge characteristics. Storm event characteristics, such as antecedent dry days （ADD）, have been related to response variables, such as pollutant loads and concentrations. However it has been a controversial issue among many studies to consider ADD as an important variable in predicting stormwater discharge characteristics. In this study, we examined the accuracy of general linear regression models in predicting discharge characteristics of roadway runoff. A total of 17 storm events were monitored in two highway segments, located in Gwangju, Korea. Data from the monitoring were used to calibrate United States Environmental Protection Agency＇s Storm Water Management Model （SWMM）. The calibrated SWMM was simulated for 55 storm events, and the results of total suspended solid （TSS） discharge loads and event mean concentrations （EMC） were extracted. From these data, linear regression models were developed. R2 and p-values of the regression of ADD for both TSS loads and EMCs were investigated. Results showed that pollutant loads were better predicted than pollutant EMC in the multiple regression models. Regression may not provide the true effect of site-specific characteristics, due to uncertainty in the data.     

温州城市降雨径流磷的负荷及其初始冲刷效应

监测了温州2个采样区5场较为典型的降雨过程,测定了不同下垫面径流pH值以及总磷(TP)、溶解态磷(DP)、颗粒态磷(PP)、总无机碳(TIC)、总有机碳(TOC)、总悬浮颗粒(TSS)、BOD5、COD的含量.结果表明,温州城市降雨径流中TP、DP以及PP含量分别介于0.01～4.32 mg.L-1、ND～0.88 mg.L-1以及ND～4.31 mg.L-1之间,径流初期阶段PP占绝对主导地位,而在整个径流过程的中后期,大部分降雨径流中DP占TP的比重呈现出一个上升的趋势,屋面径流和汇流口径流这一情况尤其明显.从TP和DP的EMC值来判断,有些城市降雨径流会对下级受纳水体造成环境压力.同时,不同城市降雨径流中TP以及DP含量之间的差异显著,而不同的降雨条件也会影响降雨径流中磷的含量.根据M(V)累积曲线判断,TP初期冲刷效应在城市降雨径流中是较为普遍的;与TP相比,城市降雨径流中的DP比较难发生初始冲刷的情况.城市降雨径流中总磷的含量不但受下垫面类型的影响,而且与径流各种理化指标之间呈现出显著的相关关系.所有结果皆指出针对不同下垫面径流磷污染的治理工作应采用不同的最佳管理方案(BMPs),而降低径流TSS含量是削减其磷负荷的有效途径之一.     

基于APCS-MLR模型的沱河流域污染来源解析

水污染来源的精准识别一直是水环境管理的热点和难点问题,为了解沱河流域水质特征与污染来源,该研究基于16个监测点位月尺度水质数据,采用绝对主成分-多元线性回归（APCS-MLR）模型,解析污染来源及其主要贡献.结果表明:①COD是年度超标因子,总磷和氟化物在部分月份超标,水质从汛期至11月较差.②城镇生活与城市径流是影响沱河水质的主要驱动因子,其方差贡献率达24.7%,其次为环境背景值、农村生活源、畜禽养殖业+河道内源和种植业源,其方差贡献率分别为19.6%、9.9%、8.8%和7.6%.③从最主要的超标因子COD来看,城镇生活与城市径流是主要污染源,贡献率达60%;从总氮、总磷和氨氮指标来看,种植业、农村生活和畜禽养殖业为主要污染源,总计贡献率分别为56%、54%和57%.研究显示,加快污水管网的建设完善,控制城镇污染物的排放、收集和处理是沱河水质达标的当务之急,应重点加强对农田径流和畜禽养殖污染的有效管控.      

城市降雨径流负荷计算的统计分析法

鉴于统计分析法的实用性和可操作性 ,结合一具体城市小区的地面径流特征 ,阐述了城市径流污染物负荷计算的主要内容和方法。所得结果不仅可以用于受纳水体水质变化的动态分析 ,也有助于城市暴雨管理系统的规划和设计