不透水地表粗糙度对城市面源颗粒物的累积和冲刷影响

目前国内外关于不透水地表微观结构特征如何影响街尘对径流输出过程的研究鲜见报道.本研究基于12场降雨事件的野外观测,以粗糙度(构造深)量化不透水地表微观结构特征,分析粗糙度与晴天街尘的累积特征及雨天冲刷特征之间的相关关系.结果表明,不透水地表粗糙度显著影响街尘的晴天累积-雨天冲刷过程,晴天累积天数对粗糙度与街尘累积量的相关性(r=0.664,P<0.01)具有增强效应,降雨量对粗糙度与街尘冲刷量的相关性(r=0.527,P<0.01)具有增强效应;各粒径段街尘累积量与粗糙度的相关性(0.529≤r<0.757)随颗粒物粒径变大而提高,各粒径段街尘冲刷量与粗糙度的相关性(0.603>r>0.209)随颗粒物粒径变大而降低.通过建立粗糙度和降雨量的线性回归模型可以较好地预测场降雨径流中TSS累积污染负荷.粗糙度和降雨量对<20μm以及>250μm粒径段的累积负荷作用效果显著.上述结果揭示了粗糙度和降雨量对街尘输出为地表径流污染物的作用,为准确模拟城市面源颗粒污染物的径流冲刷过程提供了科学依据.

海绵城市源头工程设施运行维护管理技术体系研究

我国海绵城市工程设施的运行维护管理是当前亟需重视的问题。针对国内现有的不同雨水设施的运行维护需求,提出了科学运行维护管理的技术体系,如日常巡护制度、运行效能监测和衰减性能监测。其中,运行效能监测主要是观测雨水设施运行过程中对径流峰值和污染物总量的调控。当雨水设施运行效果不达标时,应及时进行设施的衰减性监测。通过对雨水设施的介质土表征测试、沉积物积累测试和表面渗透性测试等步骤,评估雨水设施当前的衰减程度,并根据设施的衰减程度进行针对性维护。同时,运用物联网等技术建立智慧海绵动态管控系统,保证雨水设施持久有效运行,由此实现了运行维护指标体系的系统化,以期为今后我国海绵城市运行维护提供有力的技术支撑。

海绵城市地块汇水区颗粒污染物的传输

目前我国海绵工程建设多集中在地块汇水区单元内开展,通过多个低影响开发(LID)设施协同完成地表径流水质水量的调控,但基于地块汇水区尺度下城市面源污染的产生和控制效果鲜有报道.本研究比较分析了不同硬化率地块汇水单元内的面源颗粒污染物晴天累积、降雨冲刷、地表径流及径流输出负荷状况.结果表明,地块汇水单元内硬质路面是面源颗粒污染物贡献的最主要的下垫面类型,中硬化率(61.1%)地块和高硬化率(73.6%)地块路面街尘累积量分别约占汇水区单元的88.4%(2.22~12.51 g·m^-2)和90.1%(4.99~33.43 g·m^-2),对径流SS的输出贡献比率分别约为91.7%(0.97~7.34 g·m^-2)和90.5%(0.92~18.77 g·m^-2),降雨径流SS污染负荷占比分别约为95.2%和83.1%,经LID设施处理后输出径流污染负荷约为地表径流的24.0%和40.2%.硬质路面的街尘晴天累积及降雨冲刷以>150μm为主,地表径流及输出径流则以<50μm粒径段为主,同时地块不透水比例的增加,细粒径(<105μm)颗粒物的累积及冲刷分布增大(24.4%和106.4%),而粒径<50μm的颗粒物在路面径流中的分布减小(12.4%).屋面的街尘累积、冲刷及降雨径流的粒径分布状况与硬质路面大致相似,但中硬化率地块(>1000μm)和高硬化率地块(250~450μm、<45μm)在3个粒径段范围的颗粒物累积和冲刷相较于路面街尘粒径分布明显增加(>1000μm:58.1%和108.5%;250~450μm:72.9%和41.8%;<45μm:59.2%和64.8%).以上结果揭示了颗粒污染物在地块汇水区尺度下的污染全过程(累积-冲刷-输出)分布及LID设施对地块整体SS污染负荷的控制效果,可为地块汇水单元内LID设施工程绩效的科学评估提供重要参考.