雨水生物滞留系统控制径流污染物研究进展

雨水生物滞留系统作为《海绵城市建设技术指南》中推荐优先利用的技术措施,能够从源头上削减雨洪径流量和净化水质,达到降雨时吸水、蓄水、渗水、净水的目的。为促进该技术的推广运用,分析了生物滞留系统的结构及水文特性,重点总结了生物滞留系统去除径流污染物的研究现状,针对生物滞留系统对氮、磷等污染物去除效果较差的问题,论述了优化改进生物滞留系统的技术措施,为该技术的进一步研究和应用提供借鉴和参考。     

海绵城市典型低影响开发设施水文性能的研究进展

海绵城市是未来城市雨洪管理的重要发展方向。低影响开发(LID)设施水文性能直接影响海绵城市建设成效。总结和探讨了典型LID设施的水文性能及其影响因素,分析了渗透系数、保水性和蒸散对径流总量控制、峰值流量控制、峰值延迟时间等的影响,并对未来研究方向进行展望。     

人工生物蓄水过滤系统对雨水的滞留与过滤功效

通过人工构建3个不同沙土配比的生物蓄水过滤系统,对人工系统滞留雨水时间和净化雨水的功效进行了研究。首先,根据自然降雨特点将雨水地表径流按照不同水量与进水时间引入系统,然后测定系统出水水量、时间、水质以及土壤湿度,比较植物层和整个系统滞留雨水径流的效果以及系统过滤雨水的功效。结果表明,(1)人工生物蓄水过滤系统有显著的滞留雨水的作用。其中植物层滞留雨水时间4.72~11.50 h,整个系统滞留雨水时间为5.17~13.80 h,人工系统比植物层滞留雨水时间显著延长,且进水量越大,差异越显著。(2)系统出水流速平缓,蒸发与植物蒸腾耗水量比例低于6%;壤土含量越高,滞留雨水时间越长。(3)经系统过滤,系统出水酸碱度平均增加0.81,氨氮含量平均降低0.42 mg/L。     

基于SWMM模型的万州龙宝河片区径流污染控制研究

为评价重庆万州龙宝河片区海绵城市改造的径流污染控制效果，运用SWMM模型模拟该片区的径流过程，研究不同重现期下绿色屋顶、透水铺装、生物滞留带等低影响开发(LID)设施对污染物的控制效果。结果表明：当重现期为1～50 a时，LID设施对悬浮固体(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)的总量削减率分别可达47%～72%、56%～70%、48%～64%、43%～66%;对上述污染物峰值浓度的削减率分别为31.31%～41.05%、25.12%～38.93%、22.50%～31.38%、13.39%～21.76%,并能延迟峰现时间2～11 min。由此可见，海绵城市改造能够有效缓解径流污染，但随着重现期增加，控制效果会变差，说明海绵城市更适用于低降雨强度的径流污染控制。     

透水路面结构对雨水持蓄及污染控制的影响

透水路面作为低冲击开发（LID）的一种重要应用措施,被认为是解决现代城市洪涝灾害、水质恶化的重要措施之一。不同透水路面结构对雨水径流的水量水质有不同的作用和影响。为此,依据天津的降雨及下垫面的具体情况建立了草皮砖,透水花砖及透水沥青3种路面结构的小试装置,采用5种降雨模式对其进行实验。结果表明,3种透水路面结构对雨水径流都有较好的削减作用,其中草皮砖结构对雨水的持蓄能力最强,各透水路面结构的总磷（TP）和化学需氧量（COD）去除率分别在90%和50%左右,草皮砖和透水沥青的总氮（TN）去除率在60%以上。     

生物滞留池改善城市雨水径流水质的研究进展

如何有效控制城市雨水径流所带来的面源污染已成为城市管理工作所面临的重要难题之一.作为城市暴雨最佳管理措施(BMPs)中的技术之一,生物滞留池可有效控制城市面源污染.总结了生物滞留池在改善城市雨水径流水质方面的研究进展,简要分析了生物滞留池去除污染物的机制.研究结果表明,生物滞留池对雨水径流中的总悬浮颗粒物(TSS)、重...     

植物滞留系统中磷污染物的迁移转化

植物滞留系统作为一种低影响开发 (LID) 雨水管理措施,能有效去除雨水径流中的各种污染物。为探究磷污染物在介质中的运移机理尤其是介质中磷形态的运移,通过对填料层土壤介质施加不同添加剂对磷的去除效果,以及介质中各形态磷转化机理进行研究。结果表明：土壤介质添加剂为葡萄糖、淀粉时,加入淀粉的混合介质对磷的去除率比土壤介质高,对介质中稳定有机磷及中等稳定有机磷含量变化情况没有明显影响,但介质中铁磷有一定增加。与土壤介质相比,土壤与粉煤灰混合介质对磷的去除率明显提高,且混合介质中的水溶性磷、钙磷、铝磷增加量明显增大。改变人工模拟雨水pH的实验结果显示,在含氧量高的土壤介质表层,当模拟雨水pH为7~12,介质中的无机磷中水溶性磷的增加量明显;然而,当pH小于7时,介质中的无机磷中水溶性磷 (Ads-P) 的增加量微弱。柱实验表明,在植物滞留系统深度为40 cm处开始,随着深度的增加,雨水径流的出水中各类磷的质量分数降低趋势变得缓慢。其中,每组实验柱对磷去除率的平均值由大到小的顺序为：粉煤 灰+砂土>砂土>淀粉+砂土。随着深度的增加,这3组实验柱介质中的铝磷和中等活性有机磷均减少。该研究成果可为植物滞留系统磷污染物的迁移转化提供参考。     

不透水表面雨水径流污染物冲刷规律研究

针对雨水径流污染冲刷模型中降雨强度与污染物冲刷存在的时间差问题,采用有效降雨强度替代降雨强度,建立了径流污染物冲刷模型,并利用建立的模型对不透水表面雨水径流污染物冲刷进行了模拟。结果表明,模型对SS、COD、TN和TP模拟的相关系数R2平均为0.87、0.81、0.93和0.89,具有较高的模拟精度。SS、COD、TN和TP的冲刷系数分别为0.77、0.66、0.92和0.74 mm-1,TN的冲刷系数略高,但总体相差不大。SS、COD、TN和TP均显示了较强的初期冲刷效应,在有效降雨强度为4 mm时,截留初期雨水径流量的35%~40%,即可控制70%以上雨水径流污染物。建立的模型可应用于研究不透水表面的雨水径流污染物冲刷规律,为雨水径流污染物控制提供理论计算依据。     

基于文献分析的生物滞留研究现状与展望

自从生物滞留技术用于净化雨水径流以来,相关研究已经进行了30余年。对Web of Science(核心合集)和中国知网(核心期刊)数据库中2010—2021年关于生物滞留技术研究成果的文献信息进行统计分析,针对生物滞留系统的设计构造参数、运行条件、溶解性风险污染物去除和径流控制模型等研究热点与现状进行阐述,提出了生物滞留系统的未来研究方向。     

城市初期雨水污染及处理措施综述

雨水径流中初期雨水的污染尤为严重,若直接排入受纳水体将会引起水体污染。因此,初期雨水的治理和综合应用对社会和环境具有重大意义。综述了初期雨水的污染特点及处理措施,重点对雨水弃流、绿色屋顶、渗透铺装、植草沟、植被缓冲带、人工湿地以及生物滞留池等处理措施的处理效果、适宜地区及其优缺点进行了详细的介绍和总结,并对其应用前景进行了展望,以期为城市初期雨水的污染控制提供参考。     

土壤渗滤系统中植物对地表雨水径流中磷的控制效果与影响分析

按照城市地表雨水径流水质指标,通过在自来水中添加药剂或材料,人工配制模拟地表雨水径流。通过对有植物和无植物种植的两个土壤渗滤系统开展4次模拟地表雨水径流渗滤试验,监测每次模拟地表雨水径流渗滤试验的渗滤出水中TP含量以及在进水、落干阶段土壤渗滤系统试验装置中0、5、15、35cm深度改良土壤渗滤介质的交换态无机磷(Ex-P)、铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)的含量,研究土壤渗滤系统中植物对地表雨水径流中磷的控制效果和对改良土壤渗滤介质吸附磷迁移转化过程的影响。结果表明:(1)4次模拟地表雨水径流渗滤试验中,土壤渗滤系统对模拟地表雨水径流中TP的去除率均在89%以上,有植物种植的土壤渗滤系统中TP去除率均高于无植物种植的土壤渗滤系统。(2)改良土壤渗滤介质对模拟地表雨水径流中无机磷的吸附是分层进行的,随着上层改良土壤渗滤介质固定的无机磷量逐渐增加,改良土壤渗滤介质对模拟地表雨水径流中磷的吸附作用逐渐减弱,含有较多磷的模拟地表雨水径流进入下层的改良土壤渗滤介质再被吸附固定。在没有外源磷进入的阶段,改良土壤渗滤介质吸附磷的主要介质为红壤土中无定形态的铝,植物的生长会促使改良土壤渗滤介质中Al-P累积到一定程度后会向Fe-P转化。     

不同类型透水砖对雨水径流水量的控制效果

透水铺装是目前海绵城市建设中应用较广泛的技术措施之一,对雨水径流的促渗减排发挥着重要作用。选择2种不同类型透水砖为研究对象,采用人工模拟降雨实验方法,研究了降雨重现期分别为1、3、5、10 a条件下,2种不同类型透水砖对雨水径流总量控制、峰值削减和峰值延迟等方面的控制效果。结果表明：在降雨重现期小于10 a的条件下,构造透水砖和普通透水砖的场次降雨总量控制率平均值均超过95%;峰值流量均随着重现期的增加而增大,构造透水砖的峰值削减效果优于普通透水砖,平均峰值削减率提高了8.6%;构造透水砖和普通透水砖的出流延迟时间平均值分别为11.3 min和13.8 min,平均峰值延迟时间分别为6.3 min和16.3 min。构造透水砖对径流总量、峰值流量的控制效果要优于普通透水砖,因此,在透水铺装应用中,应结合项目设计目标和当地的水文地质条件,宜优先考虑采用构造透水砖铺装方式。     

高速公路降雨径流污染特征及其污染控制

随着高速公路的快速发展,路面降雨径流污染引起了越来越多的关注.从高速公路路面雨水径流中污染物成分及其影响因素、径流污染迁移模型和径流污染物对受纳水体水质的影响等方面,对路面降雨径流污染特征进行了综述,并从工程和非工程措施两方面比较了目前高速公路路面降雨径流污染治理措施的特点和适用条件,最后提出了进一步研究的建议,希望为有关方面的研究提供借鉴.     

典型城市道路雨水径流污染解析和利用标准探讨

作为一种非常规水资源,雨水就地利用可以缓解城市用水矛盾。但其利用程度主要取决于雨水利用水质标准,以确定处理程度和是否弃流初期雨水。然而现行雨水利用的标准不完备,且部分指标尚不明晰。结合典型城市道路雨水径流污染现状解析,发现道路雨水中TSS和COD是主要特征污染物,营养物质和重金属污染相对较轻,且初期雨水弃流对雨水水质有明显的改善作用;综合分析现有雨水利用标准和规范的基础上,提出了雨水不同利用方式的水质建议标准值。针对性探讨其利用的BMPs LID措施,即加强源头污染物及初期雨水的控制、完善雨水利用系统管理,制定出台相应的法规标准。     

高速公路降雨径流污染特征及其污染控制

随着高速公路的快速发展,路面降雨径流污染引起了越来越多的关注.从高速公路路面雨水径流中污染物成分及其影响因素、径流污染迁移模型和径流污染物对受纳水体水质的影响等方面,对路面降雨径流污染特征进行了综述,并从工程和非工程措施两方面比较了目前高速公路路面降雨径流污染治理措施的特点和适用条件,最后提出了进一步研究的建议,希望为有关方面的研究提供借鉴.     

渗排植被浅沟应用于处置路面径流案例分析

针对非点源径流污染问题,在对渗排植被浅沟的构造、场地布置原则、设计流量、水力计算及主要参数等分析的基础上,以廊坊市大皮营渠沿线雨洪控制利用工程中新型植被浅沟处理路面径流为例,从水质净化及径流削减两方面考察了浅沟的运行效果。结果表明,渗排浅沟对小降雨事件能发挥较好的径流削减效果,其径流削减百分比随进水流量的增加减小。相比于传统传输型植被浅沟,径流中SS、TP得到了有效去除,COD、NH+4-N则由于其溶解性较强而去除率提升幅度不高。     

天津滨海临港工业园区径流污染特征及其控制策略

控制工业园区面源污染是解决天津滨海新区日益突出的水环境问题和维持周边海域水生态安全的关键。为缓解该区域日益突出的生态环境恶化与经济可持续发展的矛盾,以天津滨海新区临港工业园区1期建设产业园区丰水期的5场典型降雨径流为研究对象,通过多次降雨事件的平均浓度(EMCs)分析了工业园区不同下垫面的径流污染中氨氮(NH₃-N)、总氮(TN)、活性磷(SRP)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、总悬浮物(TSS)及6种溶解性重金属铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、铬(Cr)、镉(Cd)、镍(Ni)污染程度。结果表明,天津临港工业园区径流污染中COD、NH₃-N、TN在屋面径流雨水中较为突出,COD(EMCs=170.68 mg·L⁻¹)、氨氮(EMCs=14.49 mg·L⁻¹)和TN(EMCs=29.66 mg·L⁻¹)含量分别是地面径流雨水中EMCs含量的1.4、3.33和1.64倍;地面径流雨水中SRP(EMCs=1.87 mg·L⁻¹)和TSS(EMCs=163.18 mg·L⁻¹)含量分别为屋面径流雨水的2.26倍和2.87倍,TP含量(EMCs=1.43 mg·L⁻¹)在屋面径流雨水和地面径流雨水中含量相当;6种毒性重金属污染程度相对较轻,与天津主城区相当,比较突出的Cr、Zn、Cu 3种元素含量在临港工业园区径流污染中依然具有潜在的生态环境风险。以径流污染输出负荷同径流量关系的M(V)曲线为基础,通过污染物初始冲刷比率(M_FFRn)及冲刷强度系数b对不同下垫面径流污染物输移过程进行量化分析。结果表明,总体上,累积径流量的前20%能发生较为显著的初始冲刷效应(M_FFR20比M_FFR30高出10%),且出现初始冲刷现象(b<1.025)的概率约为75%,降雨强度及下垫面累积污染负荷会对次降雨径流污染输移曲线产生较大影响。结合污染物来源解析可知,源头控制、过程清洁及初期雨水截流是缓解当前工业园区径流污染的有效策略。     

生物滞留池对屋面径流基本污染物的控制

快速的城市化导致不透水性下垫面急剧增加,进而加剧了径流污染,尤其是屋面径流污染。生物滞留池作为低影响开发理念的核心措施之一,对径流的净化效果显著。以屋面径流为控制对象,设计了3个生物滞留池用于探究不同土壤层厚度和不同进水方式对生物滞留池出水的影响。结果表明,实验收集的屋面径流污染严重,COD和TN为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)劣Ⅴ类。经生物滞留池处理后发现,3个生物滞留池对悬浮物(SS)的去除效果较好,去除率为92.2%～98.7%,装填20cm土壤的表层进水生物滞留池较装填15cm土壤的生物滞留池出水污染物浓度低。装填20cm土壤的表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD、TN和TP的去除能力总体相当,表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD的去除率分别为91.7%、90.4%,对TN的去除率分别为93.8%、86.5%,对TP的去除率分别为70.1%和72.7%。     

降雨入渗与地表径流污染减量模拟试验研究

针对造成水体污染的城市降雨地表径流问题,建立模拟降雨系统,选用聚合物与功能材料,改良土壤结构,提高土壤对雨水的渗透性,削减地表径流及径流携带污染物对纳污水体的污染.结果表明,复合施用PAM与沸石使降雨径流过流体土壤结构被改良,对降雨径流的削减作用明显,对土壤的降水渗透有显著的促进.数据表明,沸石与PAM配施对削减降雨地表径流与提高降雨土壤入渗的效果有协同作用.在36、72和108 mm/h不同降雨强度下,处理土壤水的入渗较对照分别提高了35%～76%、32%～66%和18%～47%,降雨后土壤的含水量较对照可提高1～5倍.     

降雨入渗与地表径流污染减量模拟试验研究

针对造成水体污染的城市降雨地表径流问题,建立模拟降雨系统,选用聚合物与功能材料,改良土壤结构,提高土壤对雨水的渗透性,削减地表径流及径流携带污染物对纳污水体的污染.结果表明,复合施用PAM与沸石使降雨径流过流体土壤结构被改良,对降雨径流的削减作用明显,对土壤的降水渗透有显著的促进.数据表明,沸石与PAM配施对削减降雨地表径流与提高降雨土壤入渗的效果有协同作用.在36、72和108 mm/h不同降雨强度下,处理土壤水的入渗较对照分别提高了35%～76%、32%～66%和18%～47%,降雨后土壤的含水量较对照可提高1～5倍.