基于SWAT模型的观澜河流域城市面源污染负荷量化及影响效应评估

随着我国城市区域污水收集、截污系统的完善与水质净化厂出水标准的提高,点源污染逐步得到控制,城市面源污染对河流水质的影响越来越凸显。针对当前城市内河流集水区域城市面源污染负荷难以量化、对水体水质影响效应难以解析等问题,以深圳市观澜河流域为研究对象,通过对流域的现场勘察调研与地表累积物采样研究,来修正流域土地利用类型数据与SWAT模型的城镇数据库,构建流域城市面源污染评价模型。结果表明：SWAT模型城镇数据库中地表沉积物最大累积量(DIRTMX)、地表沉积物中总氮含量(TNCONC)、地表灰尘累积半饱和时长(TNALF)与地表灰尘总磷含量(TPCONC)对TN与TP负荷的模拟最为敏感;建立的SWAT模型对观澜河流域径流量、TP与TN模拟验证期的纳什效率系数(E_NS)分别为0.79、0.7、0.67,决定系数(R²)分别为0.81、0.77、0.81,模型拟合结果较好。应用SWAT模型分析了2018年观澜河流域TN和TP的城市面源污染时空分布特征：TN和TP输出最高值为13.31~14.91 t·km⁻²和1.69~1.86 t·km⁻²;8月份观澜河流域降雨径流污染最为严重,TN和TP负荷分别为2.15 t·km⁻²与0.24 t·km⁻²。上述评估结果可为区域城市面源污染的负荷量化与影响效应评估提供参考。     

基于种植结构改进的SWAT模型模拟乌梁素海流域面源污染负荷

乌梁素海是黄河流域最大的湖泊湿地,其地处河套灌区,是灌区排水的承泄湖。多年来面临着严重的水生态系统功能退化、水环境污染等问题,而改善和治理湖泊水环境的基础是要厘清乌梁素海流域灌区退水导致的农业面源污染负荷问题。基于无人机获取的高分辨照片与遥感影像和地面实测数据相结合所获取的精准种植结构数据可作为SWAT模型输入的土地利用数据,以确保对农业面源污染迁移转化过程的模拟更接近真实情况。结果表明,基于作物种植结构数据对流域径流模拟精确度较高,率定期R²为0.74,NES为0.81,验证期R²为0.78,NES为0.67。TN和TP在2010—2020年间整体呈逐渐下降的趋势。季节分析发现,TN和TP均表现为春季负荷量较高。空间分布表明,乌梁素海流域总氮年均负荷量在南部的河套灌区较高,北部草原区较低,在流域东部番茄、瓜果、甜菜等经济作物集中分布的区域,TN负荷量为30~45 t·a⁻¹;总磷污染物负荷量的空间分布与总氮基本一致,主要分布在以玉米和葵花为主的子流域,TP年均总输出量均超过10 t·a⁻¹。本研究结果可为乌梁素海流域面源污染治理及种植结构调整提供参考。     

基于平均负荷的降雨径流污染负荷模型研究

在九寨沟旅游景区,对公路和栈道进行人工降雨径流污染负荷的过程研究。浓度过程曲线表明,初始高浓度与平台期浓度之间相差3~5倍,而负荷过程曲线表明,各时段负荷曲线无明显峰值存在。这意味着污染物平均浓度的获取,需要降雨径流的水量水质同步监测数据的较大样本,才能消除随机性影响。而各时段负荷数据向平均负荷期望收敛的速度,将比平均浓度期望更快。利用这一规律,以平均负荷值代替降雨事件的污染物平均浓度(EMC),构建了基于平均负荷值的年地表径流负荷模型。本模型只需要有限场水量水质同步监测数据,就可获得特定地区面源污染物的平均负荷值。在消除随机不确定性同时,提高了可操作性。采用研制的模型,计算出九寨沟各子区公路面源的TP排放负荷,在0.87~2.07 kg/a之间,栈道面源TP排放负荷,在0.27~1.22 kg/a之间。     

北京市城区雨水径流污染控制与节能减排

节能减排是目前中国建设和谐社会、实施可持续发展的重大战略方针.随着城市生活污水处理率和工业废水达标率的不断提高以及清洁生产技术与管理体系的大力推行,城市雨水径流污染在水环境污染排放总量中所占比例越来越大.以北京市为例,2006年城八区生活污水处理率已达到90.0%.雨水径流COD排放量占废水COD排放总量的33.39%,足见城市径流污染已成为节能减排的重要方面,亟需全社会的广泛关注.控制城市雨水径流污染应从加强雨水径流污染的监管力度下手,建立以市场激励为主、政府管制为辅的雨水政策框架.     

天津市不同土地利用类型雨水径流污染特征

在对天津市不同土地利用类型地表径流水质进行监测的基础上,探讨了地表雨水径流污染物的出流规律、污染物的事件平均浓度(EMC)以及污染物负荷量.结果表明,地表径流污染物浓度大多在径流初期10～20 min达到最高值,之后随着降雨历时的延续,污染物浓度呈波浪性锯齿状降低,至降雨结束,污染物浓度最终趋于稳定,在整个径流污染过程...     

沸石渗滤床在城市初期雨水径流污染控制的应用研究

根据城市初期雨水径流的污染负荷初始冲刷效应以及主要污染物COD和N/P与SS成线性相关性的污染特点,对初期雨水的主要污染物COD和N/P开展了控制技术研究。以示范工程为基础,研究城市初期雨水径流污染控制的强化处理技术即沸石渗滤床技术,运行结果表明,对NH3-N、TP、COD都有较好的去除效果,其中对NH3-N的去除效果较为明显,进水氨氮浓度在2～5 mg/L,出水都能达到地表IV类水标准(NH3-N≤0.5 mg/L)。     

建筑屋顶雨水径流初期冲刷效应研究

以无量纲化后的雨水径流污染物和径流输送量为基础,通过引入间隙函数,建立了雨水径流污染物的初期冲刷效应定量评价公式,对建筑屋顶雨水初期冲刷现象进行了研究.结果表明:(1)建筑屋顶雨水径流污染物浓度总体上呈现出前期高于后期的现象,且污染物浓度较低,建筑屋顶雨水利用可作为雨水利用的优先方向.(2)间隙函数存在峰值区域,峰值区...     

基于SWAT模型的流域面源污染模拟影响分析

针对流域面源污染模型往往忽略或简化河道内污染物变化过程的缺陷,探讨了河道水质模型对流域面源污染模拟的影响.以太湖流域浙西区的西苕溪流域为研究对象,选取具有一定物理机制的分布式面源污染模型SWAT模型,分别以激活和不激活其嵌套的河道水质模型QUAL2E,即SWAT模型与QUAL2E模型紧密耦合和松散耦合两种情况进行模拟,并比较了对TN及TP的模拟效果.结果表明,丰水期与平水期的模拟结果并没有显著差别;但在枯水期,由于水量较小,河道内污染物变化过程对模拟结果影响较大.同时引入QUAL2K模型,分析认为改进河道水质模型对提高SWAT模型模拟精度有一定的效果.     

北京城区雨水径流水质及其主要影响因素

掌握城区雨水径流水质及其主要的影响因素是有效地利用城区雨水资源和控制城市非点源污染的基础。根据北京 1998— 2 0 0 0年大量的降雨径流水质数据 ,本文分析了城区屋面和道路雨水径流的水质变化规律及其主要影响因素城市雨水径流的水质很差 ,初期径流的污染程度甚至超过城市污水。除了空气质量的影响外 ,最重要的影响因素是屋面材料、道路类型及路面污染状况、气温、降雨强度、降雨量和降雨间隔时间等     

基于SWAT模型的大宁河流域污染物负荷分布特性分析

为了给流域污染物总量控制及分配工作提供理论依据,利用SWAT模型分析了大宁河巫溪水文站控制流域污染物负荷分布特性,结果表明：耕地是泥沙和总磷污染的主要来源,泥沙和总磷负荷分别占整个流域的95%和50%以上;后溪河流域是整个流域内污染负荷最高的支流流域,泥沙贡献率为46.02%,总磷负荷贡献率为60.15%;流域西南部的土壤侵蚀现象较为严重,尤其是子流域17和20;东溪河内子流域7是总磷负荷较高的地区,应重点进行控制。     

降雨促渗对地表径流污染物负荷影响模拟试验研究

建立模拟降雨装置，研究降雨条件下功能性材料与聚合物对降水土壤渗透性与地表径流污染负荷的影响。研究证实，沸石与PAM不仅能够促进降雨土壤水的人渗、延缓并减少地表径流．而且使土壤渗液和地表径流水质TSS、TN、TP、COD污染物负荷降低。以3kg／hm^2PAM、3kgPAM与7．5t／hm^2沸石、6kg／hm^2 PAM3种方式处理，径流COD负荷为对照的39．12％-69．76％、26．14％-46．63％和20．60％-28.09％；TN、TP与TSS负荷较对照分别减少44．36％-96．47％、66．63％-98．99％、93．71％-99．62％和50．46％～98．40％、83．30％～99．3l％、94．91％～99．72％和31．06％～77．23％、46．82％，86．22％、83．54％-95.33％。聚合物与功能性材料改良土壤是一种削减地袁降雨径流非点源污染的有效手段。     

降雨促渗对地表径流污染物负荷影响模拟试验研究

建立模拟降雨装置,研究降雨条件下功能性材料与聚合物对降水土壤渗透性与地表径流污染负荷的影响.研究证实,沸石与PAM不仅能够促进降雨土壤水的入渗、延缓并减少地表径流,而且使土壤渗液和地表径流水质TSS、TN、TP、COD污染物负荷降低.以3 kg/hm2 PAM、3 kg PAM与7.5 t/hm2沸石、6 kg/hm2 PAM 3种方式处理,径流COD负荷为对照的39.12%～69.76%、26.14%～46.63%和20.60%～28.09%;TN、TP与TSS负荷较对照分别减少44.36%～96.47%、66.63%～98.99%、93.71%～99.62%和50.46%～98.40%、83.30%～99.31%、94.91%～99.72%和31.06%～77.23%、46.82%～86.22%、83.54%～95.33%.聚合物与功能性材料改良土壤是一种削减地表降雨径流非点源污染的有效手段.     

极端降水过程对岩口水库入库溪流污染负荷的影响及其对策

以岩口水库小流域为研究对象,通过监测2019年和2020年2次台风降水过程中入库河流氮磷通量变化,解析了极端降水事件对入库河流及下游库区污染负荷的影响,并评估极端降水条件下外源输入对库区水质污染的贡献。结果表明,降水历时和强度存在明显差异的两场暴雨全过程均可划分为4个典型阶段,即局部产流期、全流域产流期、水量消退期和流域恢复期。其中以全流域产流期(第Ⅱ阶段)污染负荷最重,输送了整个阶段50%以上的总磷负荷,且污染负荷的增长倍数与降水强度呈显著正相关。与降水前相比,台风“利奇马”和“黑格比”两场降水过程对下游岩口水库的入库总氮污染负荷分别增加了880 kg 和419 kg,总磷污染负荷分别增加了110 kg 和23 kg,而且增加的总氮以溶解态为主,总磷以颗粒态为主,说明地表径流冲刷导致河流中汇入了大量的面源污染负荷。本研究证实了极端降水事件,尤其是全流域产流阶段的降水会显著加剧流域面源对下游库区的污染贡献,建议采取合理的滞蓄、沉淀和净化等策略对地表径流污染负荷进行削减以降低下游库区水质污染风险。     

河水受百年一遇大旱后城市降雨径流的污染与治理

2009年入秋至2010年春,中国西南地区发生了百年一遇的特大旱灾。为探讨河水受百年一遇大旱后降雨径流污染的状况,对昆明典型交通干道路面的降雨径流和河水水质进行了监测,分析了大旱后降雨径流污染的严重性和对河水水质的影响,并考察了曝气塘—浮石床水平潜流人工湿地复合系统处理大旱后由城市降雨径流污染导致的重污染河水的效能。结果表明,大旱后的前3场降雨径流污染程度较正常雨季降雨径流污染程度严重,SS、COD、TN及TP浓度平均高出1.3倍。大旱后的前3场降雨径流溢流会对河流造成严重污染。该复合系统在塘调蓄—循环处理运行工况下能有效处理大旱后的重污染河水,对SS、COD、TP、TN和NH4+-N的平均去除率分别为98%、90%、96%、60%和90%,出水均达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。     

城市旅游区暴雨径流污染过程中的不透水面效应

选取武汉市动物园4种典型的不透水面暴雨径流污染特征进行了系统的研究，以期为旅游区面源污染危害评价和治理提供基本的依据。结果表明，动物园4种不透水面初期径流污染物浓度很高，COD最大值达1140mg／L，下垫面类型及地表累积污染物是影响径流水质的主要因素。通过无量纲累积曲线的分析，表明旅游区不透水面径流初期冲刷严重，该曲线还为面源治理提供了重要的工程参数。     

城市旅游区暴雨径流污染过程中的不透水面效应

选取武汉市动物园4种典型的不透水面暴雨径流污染特征进行了系统的研究,以期为旅游区面源污染危害评价和治理提供基本的依据.结果表明,动物园4种不透水面初期径流污染物浓度很高,COD最大值达1140 mg/L,下垫面类型及地表累积污染物是影响径流水质的主要因素.通过无量纲累积曲线的分析,表明旅游区不透水面径流初期冲刷严重,该曲线还为面源治理提供了重要的工程参数.