滇池流域宝象河暴雨径流初始冲刷效应

为了有效理解滇池非点源入湖过程,选择滇池流域宝象河开展暴雨径流初始冲刷效应的初步研究.2009年雨季,在其干流沿程上、中、下游设置3个断面进行了初期3场暴雨及河道水量、水质同步观测,并提出降雨净冲刷量、负荷净冲刷量以及净冲刷径流平均浓度EMCn的定义与计算方法.结果表明,宝象河TSS、TN、TP、高锰酸盐指数的EMCn、累积曲线M(V)随着河道沿程不透水地面比例和人口规模的增加而提高,TSS、TP负荷贡献率及其M(V)与降雨强度的变化趋势一致,而TN和高锰酸盐指数负荷贡献率则与降雨量表现正相关,其中TN中NO3--N所占比例随着降雨事件次数增加而逐渐降低;此外,提出的EMCn也被证实能有效消除各点位的基流及其负荷影响,相对冲刷径流平均浓度,更为真实反映且能放大沿程断面间、不同降雨事件间的暴雨初始冲刷效应的差异.     

重庆市典型城镇区地表径流污染特征

以重庆大渡口区建胜镇为典型区域,选取水泥瓦屋顶、石棉瓦屋顶、水泥平屋顶、居民区水泥路面、餐饮沥青路面、油库沥青路面等不透水下垫面和附近一条合流制溢流渠为采样点,研究了城镇地表径流中营养性污染物和重金属排放特征.结果表明,路面径流中TSS、COD、TN、TP平均质量浓度为(1 681.2±677.2)、(1 154.7±415.5)、(12.07±2.72)、(3.32±1.15)mg·L-1,普遍高于屋面径流污染物平均质量浓度:(13.3±6.5)、(100.4±24.8)、(3.58±0.70)、(0.10±0.02)mg·L-1.不透水地表径流中,TDN、TDP分别占TN、TP的62.60%±34.38%、42.22%±33.94%.与中心城区相比,本城镇地表径流污染物质量浓度一般较高.合流制溢流中,TSS、COD、TDN、TN、TDP、TP为(281.57±308.38)、(231.21±42.95)、(8.16±2.78)、(10.60±3.94)、(0.38±0.23)、(1.51±0.75)mg·L-1,重金属质量浓度均未超过地表水环境质量Ⅴ类标准.合流制溢流中大部分污染物存在初期冲刷效应,而TSS的初期冲刷效应较弱.合流制溢流中,COD、TP与TSS都具有显著正相关关系,NH+4-N和TP、TDP、TN、TDP之间呈显著正相关关系,而NO-3-N和其它指标都呈负相关关系.     

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.     

东莞地区PM2.5湿清除的观测研究

通过对东莞市2013—2017年降水、PM_2.5观测数据统计研究发现,降雨及PM_2.5浓度存在负相关关系,降雨对PM_2.5具有一定的清除效果.PM_2.5浓度下降的降水过程有376次,浓度上升的降水过程有333次,部分降水过程浓度出现明显反弹,应与气溶胶再悬浮机制有关.在所有PM_2.5初始浓度低于40 μg·m^-3的个例中,浓度下降的个例占比约49.4%,而当PM_2.5初始浓度高于40 μg·m^-3时,浓度下降的个例占比约71.2%,说明PM_2.5粒子数量较多时,雨滴对粒子的捕获能力较强,降雨前PM_2.5的初始浓度可以作为判断降雨后PM_2.5浓度是否下降的预报依据.雨强小,也是造成雨后PM_2.5浓度反弹的原因.对于有效清除个例,雨强与清除率存在正相关关系,雨强越强,整体的清除作用有所加强.降水持续时间是影响PM_2.5清除作用的重要因素,持续时间超过6 h的小雨降水过程能达到40%的清除率效果,中雨以上降水过程持续时间越长,PM_2.5的清除效果越好.在浓度反弹的个例中,在低的初始浓度条件下,降水强度与降水持续时间对PM_2.5浓度反弹影响均较小,在初始浓度大于30 μg·m^-3的条件下,平均反弹幅度收窄,初始浓度的增加,使得雨滴与颗粒物之间的碰并作用加强,降水强度的增大,使这种碰并作用进一步加强,进而制约了PM_2.5浓度反弹的幅度.降雨末期,细粒径颗粒物数浓度回升明显,小雨滴蒸发使细粒子脱离再次在空中悬浮,是造成雨后颗粒物浓度出现回升的主要原因.     

植物相容型生态混凝土制作与性能试验

以碎石、水泥、生物有机肥料、耕植土等为基本原材料,构建垫层(耕植土)、基质层(大孔蓄容混凝土和填充料)和面层(植被层).制备适合植物生长、耐冲刷、具有一定强度的植物相容型生态混凝土.初步探讨了各配比对植被生长的影响、植物最终穿透混凝土块体长至耕植土中的可能性、以及混凝土的力学性能.     

透水路面-生物滞留池组合道路的城市面源污染控制效果评估

不同低影响开发(LID)技术组合对于控制城市面源污染具有重要应用价值,但是其对城市面源污染形成过程(污染物累积-冲刷-输送)的影响及污染负荷削减效果的评估鲜见报道.本研究以深圳市国际低碳城为例,分析了6场降雨事件下透水路面-生物滞留池组合对城市面源晴天污染物累积量、降雨径流冲刷量、不同LID设施的削减量、溢流的负荷量的影响.结果表明,研究区地表颗粒物平均累积量为(15.80±3.79)g·m~(-2),粒径250μm的颗粒物质量占比约为65.14%;6场不同强度降雨对地表颗粒物的平均冲刷率为17.15%,粒径105μm的颗粒物冲刷率为62.71%~74.94%;降雨冲刷地表径流污染物SS、TN、TP的平均污染负荷分别为2.02、0.025、0.001 3 g·m~(-2);透水路面下渗、过滤作用对污染物SS、TN、TP的去除率分别为70.26%、46.29%、19.27%;生物滞留池对径流二次净化去除率分别为85.25%、20.22%、70.27%;入河径流污染物SS、TN、TP的平均污染负荷分别为0.08、0.011、0.000 3 g·m~(-2),是地表冲刷污染负荷的4.05%、43.47%、24.39%.透水路面-生物滞留池组合应用对道路径流中污染物的净化效果显著.通过定量化表征透水路面-生物滞留池组合应用道路的城市面源污染形成过程,以期为城市面源污染形成过程的污染负荷估算及LID工程绩效评估提供科学依据,为LID在国内的推广应用和海绵城市设计提供参考.     

填埋垃圾初始含水率对渗滤液产量的影响及修正渗滤液产量计算公式

我国填埋场设计阶段,渗滤液产量计算结果往往偏小.参照山谷型填埋场,建立了一个长400 m,宽500 m的水量平衡计算模型,模型中垃圾体高50 m,分5个填埋阶段,每阶段填高10 m,用时2 a,共填埋10 a.利用该模型,分阶段计算填埋垃圾初始含水率对渗滤液来源组成和总产量的影响.渗滤液总产量由降雨入渗量和垃圾自身渗滤液产量组成,初始含水率越高,垃圾自身渗滤液产量和渗滤液总产量越大,垃圾自身渗滤液产量所占渗滤液总产量的比例也越高.当填埋垃圾初始含水率分别为27%、40%、50%和60%时,日平均渗滤液总产量分别为272、583、823和1 063 m3.d-1,垃圾自身渗滤液产量分别为-144、168、408和647 m3.d-1.垃圾初始含水率高于50%时,自身渗滤液产量占渗滤液总产量的比例超过50%,成为渗滤液总产量的主要部分.目前中国规范中采用的渗滤液产量计算方法,未考虑垃圾自身渗滤液产量,当填埋垃圾初始含水率较高时,计算结果偏小.基于上述水量平衡分析结果,进一步提出了包括垃圾自身渗滤液产量的修正计算公式,并通过2个大型中国南方填埋场的现场实测数据进行了验证.     

国内外城市道路雨水径流水质研究现状分析

道路是城市汇水面的重要组成部分,也是城市受纳水体非点源污染的主要污染源之一,道路雨水径流污染问题日益引起人们的重视。本文对当前国内外研究进行分析,总结了道路雨水径流污染物成分、来源,对国内外道路雨水径流的EMC进行了对比分析,并对道路径流初期冲刷效应进行整理总结,基于我国城市道路径流污染控制中存在的不足提出了改进的方向。     

合流制排水系统降雨径流污染物特征及初期冲刷效应

合流制排水系统降雨期间高污染溢流污水直接排入水体对水体质量有明显影响,其径流污染物输出特征和初期冲刷效应受排水区类型、面积、降雨特性等多种因素影响。为此,选取昆明市典型合流制排水系统明通河流域不同类型集水区进行降雨径流监测,研究合流制排水系统降雨径流污染物输出特征及初期冲刷效应。结果表明:合流制排水系统初期合流污水污染物质量浓度明显高于后期,不同污染物输出特征、形态差别较大,溶解态氮是N污染物的主要赋存形态,而P污染物主要以颗粒态形态存在。管道沉积物是合流污水重要的污染来源。年内次降雨污染物平均质量浓度以雨季初期降雨最高,中期降雨质量浓度最低,雨季后期质量浓度较中期略有上升。不同类型集水区N、P质量浓度排序为:居民区>城市综合型>综合型>城郊结合型。降雨量是影响初期冲刷效应的关键因素,雨量大的降雨初期冲刷效应明显。     

城市地表径流污染物浓度数学模型的建立及验证

针对目前描述城市地表径流污染物排放过程的数学模型不能完全适用于不同降雨过程的情况,本研究建立了一个全新的P/r模型.P/r模型以地表沉积物量(P)与降雨强度(r)的比值为主要参数,描述了降雨过程产生的地表径流中污染物的排放规律.基于对发生在陕西省西安市的3场降雨事件的实测数据的模拟,本研究建立的P/r模型的预测值与实测值的归一化目标函数、相关系数和相关指数均优于Sartor-Boyd冲刷模型.根据对P/r模型进行的不确定性分析,当Nash-Sutcliffe效率系数为0.46时,采用P/r模型对陕西省西安市地表径流中的污染物浓度进行模拟时应采用的最大比浓度常数(Km)和径流冲刷能力半饱和常数(KS)的取值范围分别为0.65~1.35 kg·min·L-1和0.16~0.22kg·min·mm-1·L-1.P/r模型的预测带平均相对宽度(ARIL)为1.21,预测带对实测值的覆盖度为67%.Sartor-Boyd冲刷模型对具有地表径流初期冲刷效应且降雨强度波动较小的降雨事件的模拟结果较好,但对于不具有地表径流初期冲刷效应的降雨事件、间歇性降雨事件及降雨强度波动较大的降雨事件并不适用.本研究建立的P/r模型的适用范围广泛,对于上述Sartor-Boyd冲刷模型不能适用的降雨事件均可适用.与Sartor-Boyd冲刷模型相比,P/r模型能够更好的描述城市地表径流的污染物排放规律.P/r模型的提出能够进一步推动地表径流排污过程数学模型的发展.