农田降雨径流污染模型探讨——以上海郊区农田氮素污染模型为例

农田降雨径流污染是非点源污染研究中的一个重要问题 ,估算其发生负荷的难度很大。通过对农田降雨径流污染模型结构的理解和适当简化不可直接建模的部分 ,对农田非点源污染物输出的重要环节———降雨径流和污染物迁移进行了模拟。根据实测资料对SCS法的部分参数作了修正 ,使小块农田的降雨径流关系适合上海的区域自然地理条件 ;采用比较完善的径流试验资料建立了相应的径流单位线 ;并利用水流流速与固体颗粒被冲刷强度的关系 ,选择合适的试验资料 ,分析得到了径流过程与氮素流失浓度的相关关系 ,从而建立了以修正的SCS法、径流单位线和径流过程与氮素流失浓度的关系为基础的农田降雨径流污染模型。在具备较长系列降雨量资料的条件下 。

农田非点源污染研究中的降雨径流关系——SCS法的修正

SCS法是当前被广泛应用于非点源污染研究中降雨径流关系的一种方法 ,但是由于地理环境的差异 ,直接将该方法应用在上海郊区时误差较大。因此 ,笔者根据实测资料对模式的 2个系数 (前期损失量和径流曲线数 )予以修正 ,并提出相应的模型。

重庆主城区降雨径流污染特征及其社会影响因素分析

为解析重庆主城区社会影响因素对降雨径流水质的影响,对2010—2021年政策影响下降雨径流水质的年际变化和降雨径流污染物指标进行相关性分析,采用对数平均迪氏指数法量化人口规模、技术创新、经济发展、产业结构4种社会影响因素对降雨径流水质的影响。结果表明:重庆主城区降雨径流水质呈改善趋势,且污染物指标相关性增强,2019年屋面降雨径流水质和2021年路面降雨径流水质均提升到“较清洁与污染”之间,固体悬浮物与COD、NH_(3)-N、TN、TP呈显著相关关系(p<0.01),屋面降雨径流中相关系数r>0.75,路面降雨径流中相关系数r>0.50;空气治理政策对屋面径流污染改善效果显著,海绵城市和排水系统建设政策的有效实施则对路面径流污染控制效果显著;社会影响因素中技术改善效应和产业结构效应对水质改善起主导作用,经济发展效应和人口规模效应对水质改善呈负向作用。

海绵措施下降雨径流模拟及污染物削减率评价

【目的】为探明海绵措施对降雨径流的削减效果和污染物削减能力,以固原市23 km2海绵试点区为研究对象,模拟不同重现期下海绵措施实施前后降雨径流及污染物的变化规律。【方法】采用高精度地形、GPU加速技术,构建适用于固原市洪涝模拟的水文水动力模型。【结果】结果表明:(1)不同降雨情景下,实施海绵措施后,年径流控制率提高16%~20%,污染物削减率均在98%左右。(2)降雨雨型对径流总量控制率影响明显,小雨量时,大部分降雨被留在当地。(3)模型模拟结果为海绵措施布置提供了指导依据,2号积水点建议布设路旁植草沟和渗井,以减少主干道往该处汇流的水量;3号积水点建议完善排水管网;6号积水点建议布设植草沟及滞留溏;10号积水点建议在西侧主干道布设生态植草沟、透水性路面。【结论】构建了适用于固原市的洪涝模型,可实现海绵措施布置对降雨径流和污染物削减率的模拟,为该城市雨洪管理和城市规划提供了科学依据。

沙颖河流域降雨径流污染预报模型的研究

在淮河上游沙颖河流域的研究区域内布站设点,获取数据资料,建立出口断面的水质预报模型,在降雨径流污染方面作了有益的探索,获取的实测数据及以此所建立的水质预报模式具有一定的实用价值。

城市降雨径流长期污染负荷模型的探讨

本文以成都市为例,使用修正的STORM模型计算一次标准降雨的径流污染负荷;使用“降雨负荷法”进行城市径流污染年负荷量的估算.文章指出年负荷中非标准降雨冲刷将起着主导作用,仅用标准降雨来估算一个城市的长期污染负荷是不可行的.

基于SWMM模型的昆明市主城区城市降雨径流污染特征研究

运用SWMM模型,可以划分排水单元,进行参数灵敏度分析、率定及模型验证,模拟城市降雨径流污染。本文利用SWMM模拟昆明市主城区城市降雨径流污染产生情况,分析昆明市主城区城市降水径流污染的空间分布,对比分析昆明市五大排水片区的城市降雨径流污染的特点,进一步探讨污水溢流问题。同时,对调蓄池的运行进行模拟,结果表明其截流效益并不显著,为市政建设提供了有力的研究支撑。

城市降雨径流非点源污染分析与研究进展

城市降雨径流污染已经成为非点源污染的一个新生点,通过对城市降雨径流污染的概念、污染物来源及成分分析,系统地整理了有关国内外城市降雨径流污染研究的资料,为我国的城市降雨径流污染的研究提供科学的理论依据。

城市场次降雨径流污染负荷快速估算方法

城市降雨径流污染是城市水质恶化的重要原因之一,定量计算城市降雨径流污染负荷,是实施城市水环境污染总量控制管理的基础和关键,可为城市水环境治理和污染控制提供科学依据.本文以污染物累积冲刷理论为基础,提出了“特征面积”的概念和计算公式,建立了场次降雨径流污染负荷数学模型,并结合案例,对数学模型在有效性、预测精度、适用性和局限性等方面进行评价.结果表明,特征面积较好地反映了污染物在各类土地上的污染负荷特性,场次降雨径流污染负荷与特征面积和降雨量的乘积呈正比.利用3场及以上降雨径流污染负荷结果,可较好地率定模型,从而可快速且较准确地估算单场次降雨径流污染负荷.该方法简单实用,获取数据工作量小,适用地区广.对于小降雨事件,建议采用降雨量相近的观测结果对模型进行率定,以提高模型的预测精度.

农田氮素非点源污染模型及年负荷估算研究

研究了农田中氮素随径流动力输出的过程,并依据径流特征和农田氮肥施用情况,将全年区分为水田施肥期、水田生长期和非水田期.按试验时的天气条件,分别采用人工模拟降雨或农田实测降雨的资料,分析农田非点源污染回归模型.水田施肥期采用人工模拟集中降雨情形,降雨强度为2mm·min^-1,模型氮素浓度范围为28～45mg·L^-1;水田生长期和非水田期采用天然降雨,降雨强度为0.037 6-0.075 1mm·min^-1,模型氮素浓度为0.2-4.0mg·L^-1.在分析长系列降雨资料的基础上,综合运用修正SCS（Soil Conservation Service）法、单位线法和相关分析法,估算得到农田径流过程排放的氮素量,再加上地下水渗漏流失的氮素量,取得上海地区一般降水年份农田的氮素非点源污染年负荷量为26.5kg·ha^-1.

面向地表过程模拟的降雨径流模型开发与应用

降雨径流是流域地表过程的主要驱动力,是众多地表模型的基础。该文在充分考虑流域气象及下垫面等要素空间异质性的基础上,提出了一个面向地表过程模拟的、基于DEM的分布式次降雨径流模型。模型将流域离散为栅格计算单元,并按水流特性将栅格划分为坡面单元和河网单元;模型考虑了降雨、植被截流和入渗等产流过程,利用运动波分级汇流的方式进行汇流演算。模型在江西躁口水流域进行了检验和应用。结果表明:该模型模拟的流量过程精度较高;模拟的径流深度及径流搬运力的空间分布符合水文规律。模型结构简洁、参数较少,具有较好的实用价值;为土壤侵蚀及非点源污染等以流路为基础的复杂地表过程研究奠定了基础。

典型村落不同下垫面降雨径流污染物积累与冲刷规律

对宜兴市周铁镇沙塘港村3种不同下垫面一屋面、庭院、道路的降雨径流各指标监测数据进行拟合,构建了径流污染物积累与冲刷模型,并对比研究宜兴典型村落不同下垫面降雨径流中污染物浓度和有效降雨深度之间的关系。结果表明,宜兴市周铁镇沙塘港村不同下垫面有效降雨深度与径流污染物浓度之间具有相关性,均为线性关系,模型可直接应用于当地中小强度降雨(降雨量<0.1 mm/min)参数的计算,模型预测结果与实测结果拟合性较好,可用于太湖流域典型村落不同下垫面降雨径流污染物积累与冲刷规律的分析。

城市屋面降雨冲刷污染物变化模型模拟研究

城市屋面降雨径流污染是受纳水体质量恶化的主要影响因子。以典型屋面作为汇水单元,开展天然降雨情况下雨水径流水文水质过程监测试验,水质指标包括SS、COD、TN。利用雨水径流产流负荷替代降雨强度校正了传统冲刷模型,研究有效降雨深度与径流水质之间的相关函数关系,构建了雨水径流污染物浓度变化模型,对相关参数进行求解。模型模拟的SS、COD、TN的浓度变化过程精度较高,纳什效率系数均在0.87以上。表明模型的实用性较好,可为城市雨水资源高效利用、面源污染控制技术与措施制定、海绵城市建设等提供依据。

海绵城市中LID设施对降雨径流及非点源污染的控制研究

低影响开发(LID)以源头控制和延缓冲击负荷为核心理念,强调城镇开发应减小对环境的冲击,是海绵城市建设的重要途径。研究以海绵城市试点区域虹桥港片区为例,采用暴雨洪水管理模型(SWMM模型),对研究区域LID设施实施前后降雨径流以及非点源污染的变化情况进行定量和定性研究。研究结果表明:LID设施对地表径流量峰值削减作用明显,但随着降水重现期的增加,削峰作用降低;同时,对径流污染物总量削减效果明显,在不同降雨强度下,均能有50%以上的削减作用。

东湖农业区径流污染的黑箱模型

基于九峰径流观测试验场的降雨径流实测资料，运用黑箱模型法建立东湖农业区径流模数与污染物模数的相关方程．依相关方程与ＳＣＳ方程求得全流域农业区的ＴＮ和ＴＰ与ＣＯＭ输出负荷及其总量，为东湖农业区径流污染治理提供了技术依据．

生态沟渠对农田径流污染物的去除效果

以上海青浦区的“一”字型、“弓”字型生态沟渠为研究对象,分析两种生态沟渠在模拟农田降雨径流过程中对悬浮物(SS)、TN、氨氮、TP、COD、高锰酸盐指数的去除效果。结果表明,两次降雨径流过程中,第1次降雨径流过程的氮、磷始终高于第2次。“弓”字型生态沟渠对SS、TN、氨氮、TP、COD、高锰酸盐指数的平均去除率分别为19.6%、34.5%、17.9%、25.8%、23.4%、31.6%,“一”字型生态沟渠的平均去除率分别为9.6%、15.1%、16.0%、17.0%、5.6%、3.8%。由此可见,“弓”字型生态沟渠对农田径流污染物的去除效果优于“一”字型生态沟渠。

平原河网区降雨径流污染负荷测算--以太湖流域望虞河西岸为例

如何精细量化降雨径流污染负荷是流域尺度实现面源精准治污全过程控制的重要前提.本研究以水污染较为严重的望虞河西岸综合示范区为例,通过开展不同土地利用类型的降雨观测实验,修正SCS-CN模型中的初损率,并基于土地利用类型遥感解译和降雨径流污染物浓度测定,精细刻画降雨径流中总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH_(3)-N)、化学需氧量(COD)4类主要污染物的时空分布格局.结果表明:研究区绿地和农田、硬质地表的降雨初损率分别为0.3和0.9;径流深、污染负荷与降雨深之间存在显著的正相关性.随着降雨量逐年递减,研究区降雨径流中TP、TN、NH_(3)-N、COD四类污染物的负荷量分别从2017年的190、1359、445和16041 t减少至2019年的118、949、314和11250 t;单位面积TN和COD负荷最高的用地类型是农村住宅用地,草地的四种污染物单位面积负荷均最低,林地次之.相关研究结果为望虞河流域水污染控制提供了基础数据,也为定量测算平原河网区面源污染负荷提供了方法参考.

城市地表径流污染监测及海绵设施的控制效果

我国快速城市化对水环境的不利影响推动了对城市降雨径流污染控制技术的需求。研究对我国甘肃某地海绵城市建设区的地表径流污染进行监测,并建立InfoWorks ICM水力模型模拟降雨和不同下垫面的径流污染特性,最后通过建立的模型对研究区提出改造方案实现降雨径流污染的控制。对初期降雨水质进行监测发现,降雨径流中污染物的浓度受降雨强度和降雨前的干旱时长等因素的影响,不同时期的降雨径流污染物初始浓度不同。典型下垫面的污染程度为道路绿化带>车行道>人行道>小区路面>停车场>公园绿地>屋面,悬浮物是下垫面中最主要的污染物。利用模型分析了透水铺装、下沉绿地、高位花坛3种海绵设施分别在不同重现期下的径流和污染控制效果,得出径流污染物的控制效果为下沉绿地最佳,透水铺装次之,高位花坛处理效果较差。根据研究区的实际情况,对不同风险区提出了详细的改造方案,共布置下沉绿地69000 m^(2)、透水铺装31080 m^(2)、高位花坛2010 m^(2)。研究发现海绵设施的布置能够提升区域污染物控制能力,根据区域下垫面特性和设施布置比例不同,效果有所差别。

弱透水性下垫面降雨径流污染物输移特性

为了研究弱透水性下垫面降雨径流污染物的输移特性,选择兰州市作为典型城市,基于其降雨分布特点和面源污染特点提出了弱透水性下垫面径流污染物输移模型。通过对大学校园内屋面、路面及其他弱透水性下垫面组合形式下的天然降雨径流取样检测,分析了浊度,COD_(cr),TN和TP等主要污染物浓度随时间的变化规律及污染物相关性研究,同时运用模型计算径流污染物初期负荷率。结果表明:校园弱透水性下垫面,降雨径流历时10~20 min各污染物浓度达到峰值。径流历时30 min内,降雨径流浊度,COD_(cr),TN和TP的污染物负荷率可达到65%~85%。在中小降雨条件下,降雨径流过程中各污染物显著相关,径流污染物输移模型的适用性较好。