广州市典型社区单元面源污染初期冲刷效应

为了向初期雨水截留控制提供基础数据,研究广州市社区单元面源污染初始冲刷效应,采集并分析研究区域中3场降雨道路、屋顶和绿地径流的污染物情况,利用无量纲累积曲线、初期冲刷系数及质量初期冲刷强度指数MFF对径流污染物BOD_5、COD_(Cr)、TSS、NH_3-N、TP、TN的初期冲刷效应进行定性分析和定量分析。结果表明,绿地和屋顶比道路更易发生初期冲刷效应,且冲刷强度一般比道路强,而绿地在连续降雨后初期冲刷效应更加明显;各种初期冲刷污染物中,TN初期冲刷效应更为显著,TP和NH_3-N次之;采用MFF指数法可以得到较为可靠的定量化结果,建议采用该方法作为初始冲刷效应分析方法。

苏州市古城区降雨径流中不同形态磷的动态污染特征及初期冲刷效应

为研究苏州古城区降雨径流中磷的污染情况,以古城区中商业区、现代住宅区、老旧住宅区、交通区及园林旅游区为研究对象,于2015年4~8月分5次采集路面降雨径流水样,采用降雨事件污染物平均浓度法和M(V)累计曲线法,分析了磷的污染特征及初期冲刷效应。结果表明,5次降雨的污染物平均浓度的平均值由大到小依次为商业区>交通区>老旧住宅区>园林旅游区>现代住宅区,除现代住宅区外,其他各功能区TP的污染物平均浓度值均超过地表水Ⅴ类标准,且TP均以PP为主要输出形态;各功能区中TP浓度随径流历时的变化规律基本相似,径流初期TP浓度较高,随后呈下降趋势,最终趋于稳定;随着径流历时的延长,商业区、老旧住宅区、园林旅游区径流中PP/TP逐渐减小,现代住宅区则相反,而交通区基本不变,一直以PP为主导;在交通区和老旧住宅区的初期冲刷效应明显,商业区和园林旅游区难以鉴定,现代住宅区则未出现。可见城市古城区各功能区的面源污染控制需区别对待。研究成果为进一步分析苏州古城区的面源污染情况奠定了基础。

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。

广州校园区降雨径流污染的初期冲刷效应

对广州市华南理工大学五山校区2012年6-8月4场次实测降雨径流污染的初期冲刷效应进行了研究，结果表明，污染物TSS、COD、TN、TP、TCu、Zn、总硬度、NO2--N、NH3-N、SO2-4等均存在不同程度的初期雨水径流冲刷现象．根据其中3场次降雨的总体结果分析发现：初期20％径流携带的TSS负荷量为其总量的7.0％～39.4％，COD为20.4％～56.0％，TN为13.8％～35.2％，TP为16.0％～35.2％；初期30％径流携带的TSS负荷量为其总量的18.6％～56.1％，COD 为37.8％～72.6％，TN 为22.8％～43.2％，TP 为24.3％～53.1％．对主要污染物TSS、COD、TN、TP的初期冲刷强度与降雨时间、降雨量、平均雨强、最大雨强、最大雨强出现时间、雨前干燥天气期之间的相关性分别进行分析，结果表明，除个别因素显著相关外，总体上表现为相关但不显著或不相关．

城市机动车道路面初期效应及初期径流弃除量探讨

路面径流污染是城市面源污染的主要组成部分,初期径流弃除被认为是一种有效的源头控制方法。对于初期径流、初期效应尚没有明确的定义,且路面冲刷规律较难把握,使得对路面初期径流是否弃除以及弃除量的确定都缺乏理论依据。通过对北京某典型机动车道路面径流水质的监测,分别用基于浓度和基于负荷两种初期径流定义方法对初期效应进行了判断,初步得出路面径流的浓度初期效应不明显,污染负荷具有一定的初期效应,20%径流体积约可携带30%的污染负荷。根据对北京市30年降雨的统计分析,从尽可能收集较多的雨水进行利用及尽可能削减较多的污染负荷的考虑,建议采用4 mm降雨作为道路初期径流雨水的分离标准,可至少去除年均污染负荷的28.7%。研究结论和方法可为类似地区路面初期径流弃除量的确定及后续研究提供初步指导。

绕城高速路面径流重金属初期效应研究

以西安市绕城高速-高新段为路面径流采样点,采用降雨-产流-产污同步观测的试验方法,对2016年6-8月期间的6场降雨径流事件进行全程人工时间间隔监测,测试径流过程重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd的浓度变化,分析路面径流重金属EMC值、污染水平及初期冲刷效应。结果表明,各场次降雨事件各重金属EMC值相差较大;Pb、Cr污染水平较高,大部分场次径流Pb、Cr的EMC值介于《地表水环境质量标准》Ⅲ与Ⅴ类标准限值间,Cu、Zn、Cd污染污染程度相对较轻;西安市绕城高速重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd初期冲刷现象并非普遍存在,前峰型和平缓型降雨事件各重金属均显示中等程度初期效应,多峰型为中等或微弱,后峰型降雨事件各重金属均未出现初期冲刷效应;不同类型降雨事件初期冲刷强度顺序依次为:前峰型>平缓型>多峰型>后峰型,其重金属FF30均值分别是0.515、0.400、0.351、0.266;各重金属初期冲刷强度顺序依次为:Cu>Zn>Ni>Pb>Cr>Cd.其FF30均值分别为0.401、0.388、0.387、0.378、0.375、0.369。

初期雨水污染特征及截流量分析

为研究初期雨水径流污染特征和截留量,对某汇水区的雨水径流污染指标(COD、SS、NH_(4)^(+)-N、TN、TP)进行监测,分析各污染指标随降雨时间的变化特征,并通过无量纲曲线和质量比率曲线判断降雨对该区域的冲刷效应,最后根据无量纲曲线分析结果确定截流量。研究结果表明,初期雨水径流污染与降雨强度和雨前晴天数有关,降雨强度越大,雨前晴天数越多,初期雨水所产生的污染越严重;降雨对于该区域的冲刷效应不仅与降雨强度有关,还受降雨雨型密切影响;经过无量纲曲线分析,确定其截流量为雨水径流体积的45%~50%。

合流制排水系统的位置和面积比对径流污染影响的研究

为了研究和控制合流制排水系统中径流污染对城市水环境的影响,采用InfoWorks ICM软件对广州市猎德涌流域的合流制排水系统进行水力水质建模,分析流域在3场降雨事件下合流制区域的不同位置和合流制汇水面积比对径流污染的影响,同时结合M(V)曲线分析管内径流的初期冲刷效应。结果显示,径流中固态悬浮物(Suspended Solids,SS)质量浓度总体呈现先快速上升然后下降的变化势态,而且径流初期的SS质量浓度高于后期。随着位置逐渐远离末端排口,径流污染的峰值逐渐向后推移,初期冲刷效应被削弱,M(V)曲线中前30%的累积径流比例所包含的累积污染负荷分别为44.2%~80.5%、46.3%~81.0%和16.9%~74.2%;随着合流制面积比值从0上升到50%,超标排放的持续时间、体积占比和排污量占比均逐渐提升,分别由28 min上升至126 min、15.64%上升至67.75%和28.38%上升至81.49%,初期冲刷效应越不明显,M(V)曲线散度以面积比值为0~10%的情况最大;降雨形成的管内径流对管渠末端沉积物的冲刷是溢流初期SS质量浓度激增的主要原因。

长江流域丘陵与平原城镇降雨径流污染特征对比分析

随着城市化进程的加速,长江流域降雨径流导致的城镇面源污染问题日益凸显。在长江流域丘陵城镇重庆永川区和平原城镇常州金坛区分别选取部分老城区和部分新城区作为研究区域,监测4个研究区域降雨径流的水质和水量,采用场次降雨径流平均浓度(EMC)和综合径流系数法计算各下垫面降雨径流污染物平均浓度和污染负荷,采用b(初期冲刷系数)参数法分析降雨径流初期冲刷效应。结果表明:1)SS、COD、TP、NH3-N和TN的EMC主要受地形、降雨特征及前期干旱天数影响,丘陵城镇中交通道路SS和COD的EMC分别是其他下垫面的1.10~7.05和0.86~8.98倍,平原城镇中交通道路SS和COD的EMC分别是其他下垫面的1.01~3.70和1.07~6.70倍;2)丘陵城镇降雨径流初期冲刷效应强于平原城镇,且SS和COD的初期冲刷强度较高,b的范围分别为0.25~1.20和0.50~1.28;3)丘陵城镇各下垫面污染负荷平均输出系数大于平原城镇,丘陵城镇老城区各指标污染负荷平均输出系数为平原城镇的0.37~16.13倍,丘陵城镇新城区各指标污染负荷平均输出系数为平原城镇新城区的0.38~7.11倍。研究揭示了长江流域丘陵和平原城镇降雨径流污染特征,可为这两类城镇降雨径流污染控制提供参考。

温州城市不同下垫面径流中无机氮的含量及初期冲刷效应

在温州两个采样区分别监测了4场降雨事件,选取交通干道、停车场、小区屋面、小区路面、城市排水系统汇流口、草地等6种下垫面,测定地表降雨径流中溶解铵态氮(NH+4-N)、溶解硝态氮(NO-3-N)、溶解亚硝态氮(NO-2-N)的含量及基本理化指标.结果表明,温州城市降雨径流中NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N的降雨事件平均浓度(EMC)值分别介于0.40～5.55、0.01～4.70、0～0.87mg·L-1(以N计)之间,九山外河区域氮污染比山下河区域严重,交通干道、居民生活区是氮污染严重的地方,应加以重视.多数下垫面径流中溶解态无机氮以NH+4-N为主,比例可达50%以上,九山外河区域各下垫面径流中NH+4-N普遍超过了地表水环境V类水标准.除小区路面以外,各下垫面径流多次出现NH+4-N的初期冲刷效应,仅小区屋面和汇流口径流中出现过NO--N初期冲刷效应.

西安市城市主干道路面径流初期冲刷效应

以西安市城市主干道南二环太白路高架桥为路面径流采样区域,采用人工等时间间隔采样方法,在桥梁排水立管对2010年9—11月的3场径流事件进行全程采样,测试径流过程SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、溶解性Pb、Zn和溶解性Zn的浓度变化,研究路面径流的初期冲刷效应及其影响因素。结果表明,西安市城市主干道路面径流污染严重,降雨数小时后的末期径流仍具有较高的污染水平;径流过程污染物浓度变化规律与其赋存形态有关,SS、COD、Pb等以颗粒态为主的污染物的浓度随雨强变化剧烈波动,NH3-N、溶解态COD、溶解态Zn等以溶解态为主的污染物浓度变化受雨强影响较小,随径流过程呈逐渐减小趋势;路面径流初期冲刷现象并非普遍存在,与污染物的赋存状态和场次降雨特征密切相关,溶解态污染物易于出现初期冲刷现象,颗粒态污染物是否出现初期冲刷与场次降雨特征有关;测试的3场径流事件初期30%的径流携带的SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、Zn和溶解性Zn的负荷占场次径流总负荷的比例分别为21.8%～50.0%、25.5%～49.3%、36.3%～52.6%、52.6%～66.7%、26.8%～45.0%、27.2%～63.4%和36.2%～62.6%,表明仅对初期径流进行治理无法实现对西安市路面径流污染的有效控制。

山地城市初期合流溢流污水冲刷效应研究

以涪陵城区典型合流雨污溢流口——城五校溢流口(检查井编号为YW22-3J)为研究对象,对山地城市初期合流溢流污水的冲刷效应进行研究。研究结果表明,涪陵城区初期合流溢流污水中污染物的EMC值如下:TSS=477 mg/L、TCOD=530 mg/L、TP=3.11 mg/L、TN=26.2mg/L,均高于地表水Ⅴ类标准限值;当降雨强度较大时,初期合流溢流污水的TCOD、TSS、TP、含砂量等指标均有明显的初期冲刷效应。总体来说,山地城市初期合流溢流污水冲刷效应一方面受到降雨量、降雨强度、降雨历时、雨前晴天数、地表沉积物和管道沉积物积累等因素影响;另一方面,山地城市地势高差大、管网落差明显的特征,强化了初期合流雨污水的冲刷效应,增加了溢流雨污水中污染物的扩散程度,对周边水体造成的污染更为严重。

太湖地区何家浜流域初期雨水对水稻田污染物的冲刷效应

为研究农田非点源污染物在降雨过程中初期冲刷效应的变化规律,在太湖地区何家浜流域划定若干块水稻田作为研究区域,并分别选取单块封闭水稻田沿河岸的直入河点和多块水稻田沿沟渠汇流后的沟渠入河点为采样点,对比封闭小区域和非封闭大区域污染物输移的特征,通过监测在降雨-径流过程中的水量、水质,并结合相关分析方法,分析降雨初期污染物的冲刷规律。结果表明,初期雨水对水稻田污染物的冲刷强度从颗粒态悬浮物(SS)、颗粒态氮(PN)、颗粒态磷(PP)到溶解态氮、磷逐渐减弱,其中最明显的是SS,定义新的雨水初期冲刷效应强度量化考核指标后,计算得各主要指标的冲刷效应强度I值从大到小依次为:SS(0.059 3)>PP(0.021 2)>TP(总磷,0.013 0)>TN(总氮,0.006 8)>PN(0.004 6)>PO3-4-P(磷酸盐,0.003 7)>NN(硝态氮,-0.002 8);封闭小区域的初期冲刷效应非常明显,非封闭大区域的初期效应相对较弱,比较小区域和大区域,颗粒态污染物如SS、PP和PN等初期冲刷效应被弱化的程度较小,溶解态污染物如NN、PO3-4初期冲刷效应被弱化的程度较大。

滇池北岸面源污染的时空特征与初期冲刷效应

为研究滇池流域城市面源污染的时空分布特征与初期冲刷效应,在滇池北岸昆明市区不同功能区布置监测点,对在不同下垫面及不同功能区收集到的降雨径流水质进行监测。结果表明:不同功能区的降雨径流污染特征存在差异,其中交通道路区的各污染物浓度最高,而城郊结合部径流污染程度仅次于交通道路区;不同类型下垫面的降雨径流污染特征差异性较大,各污染物的EMC值排序为:道路>庭院>屋顶;不同污染物在不同下垫面的初期冲刷效应因受多种因素影响而表现出不同的分异规律。

南昌市朝阳新城径流污染特征研究及SWMM模型构建

以南昌市朝阳新城作为研究区域,选取了3类城市功能区(物流区、居住区、公建区)进行研究,根据降雨实测数据,以悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)作为主要水质指标,研究不同城市功能区径流污染物随降雨强度、降雨历时的变化规律,分析地表径流中各项水质指标变化原因;并构建SWMM径流污染模型,通过径流污染水质的监测数据,结合降雨情况,不断优化调整率定得到SWMM模型的相关参数。研究结果表明,朝阳新城不同功能区地表径流中同一污染物质量浓度截然不同,在整个降雨历时内,SS污染初期冲刷效应明显,而COD和TP污染随降雨强度的增减变化明显,均呈现出滞后性的特点;物流区SS污染较其他功能区更严重,居住区COD污染最严重,公建区TP污染最严重;各项水质指标模型模拟值与实测值吻合度高,水质参数率定结果可靠。该研究结果为径流污染控制提供了参数依据。

城市降雨屋面、路面径流水文水质特征研究

为研究城市硬质下垫面径流的水文过程与污染物浓度变化特征,对北京市2006年6-8月的4场降雨进行路面和屋面水文、水质过程同步分析.结果表明,径流曲线与降雨过程线形状类似,波动幅度相对较小,滞后于降雨过程线5- 20 min,屋面径流系数在0.80-0.98之间;路面径流系数在0.87-0.97之间.径流污染物的浓度是由累积排放规律决定的,路面径流的污染物浓度高于屋面径流,径流中COD、TN、TP的浓度均超过地表水环境质量标准V类水要求.各类污染物之间的相关性均处于显著性水平R=0.1以上,屋面径流颗粒物与有机物和阴离子之间的相关关系较大（〉0.5）,而与氮磷等营养物质的相关系数较小（〈0.5）;路面径流中,TN、TP与颗粒物的相关性有所增加.径流中各类物质大多存在初期冲刷现象,并受到污染物种类、下垫面特征、降雨强度和雨型等因素的影响.SS初期冲刷现象较其它几类污染物更为明显,路面较屋面更容易形成初期冲刷,低强度降雨不容易形成有机物和营养物质的初期冲刷现象.控制初期径流污染是北京市径流管理的有效措施.

紫色丘陵区典型小流域暴雨径流氮磷迁移过程与通量

对紫色丘陵区盐亭截流小流域2007年3次暴雨径流的全过程进行了连续监测,测定了径流量及降雨—径流过程中氮、磷的形态、浓度与通量变化。结果表明,N、P各形态浓度变化曲线与流量曲线趋势大致相同,总氮(TN)浓度迅速达到峰值后缓慢下降,而后期又略呈上升趋势,硝态氮(NN)浓度变化总体呈上升趋势,颗粒态氮(PN)与颗粒态磷(PP)浓度在径流过程中迅速达到峰值后陡然下降,氨态氮(AN)及磷酸盐(PO43--P)含量较低且波动较小。暴雨径流前期氮素迁移以PN为主,主要来源于地表径流,受降雨强度控制。后期以NN为主,来源于土壤硝酸盐随壤中流淋失。磷素主要以地表径流迁移的PP为主。暴雨径流导致的N、P流失负荷巨大,说明初期冲刷效应明显。

基于雨型的南方城市道路雨水径流污染物分析

以嘉兴市区主干道为研究区域,开展了该市两种典型降雨条件下,道路雨水径流中典型污染物初期冲刷效果、质量浓度变化规律、道路雨水径流水质污染指标相关性,污染物平均质量浓度(EMC)的研究。针对城市典型降雨,分析城市降雨径流污染过程的变化规律,对城市道路径流污染的控制和雨水资源有效利用具有重要意义。利用模式雨型对嘉兴市2010年至2013年间90场降雨进行归纳,总结出Ⅲ型和Ⅶ型为嘉兴市的常见雨型。从2013年降雨监测期间筛选出与该市发生频率最高的两种雨型相似的典型降雨进行分析,结果表明,(1)降雨雨型、降雨强度、降雨前期干燥时间均会对道路径流雨水中污染物浓度产生较大的影响,这也是Ⅶ型降雨比Ⅲ型降雨中道路雨水径流中污染物较高的原因。(2)以携带80%污染物所实际发生的径流量的多少来判断初期冲刷效应的强弱,则Ⅶ型降雨中TN、NH4+-N、SS、TP、COD的初期冲刷效应均强于Ⅲ型降雨。两场降雨中TP的初期冲刷效应均低于其他4种污染物。(3)道路雨水径流中TN、NH4+-N、COD与SS之间均存在良好的相关性。Ⅶ型降雨中TP与SS的相关系数为0.917,而在Ⅲ型降雨中TP与SS的相关系数仅为0.772,所以TP与SS的相关性受降雨条件影响较为明显。(4)Ⅲ型和Ⅶ型降雨中道路雨水径流中SS、COD、TP质量浓度分别为353.2、465.71、4.03mg·L-1和548.41、335.96、1.18 mg·L-1均不同程度的高于地表水V类标准。Ⅲ型和Ⅶ型降雨中TN浓度为3.47和6.62 mg·L-1高于国家污水一级排放标准,因此SS、COD、TP是道路雨水径流中的主要污染物。

山地城市径流污染特征分析

以重庆主城某大学校园为例,对路面、屋面和绿地等3种典型的城市下垫面径流水质进行了监测,指标包括pH、悬浮固体（SS）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）等。研究结果表明：除TP外主要污染物质的平均浓度均超过地表水环境Ⅴ类标准,降雨径流SS的平均浓度可高达1.73×103mg/L,COD和NH3-N平均浓度可高达76.25 mg/L和3.67 mg/L;存在显著地初期冲刷效应,混凝土路面的SS、COD、NH3-N的初期径流浓度分别为2.33×103mg/L、106.4 mg/L、5.64 mg/L,初期径流浓度相当于全场降雨径流浓度的2-4倍左右,其最高值出现在产流后10~15 min内。对比3场不同降雨强度下的径流水质,降雨强度越大,径流污染物浓度越高,其中降雨强度对大坡度路面的地表径流污染物浓度影响更大。

山地城市典型硬化下垫面暴雨径流初期冲刷研究

为了解山地城市典型硬化下垫面暴雨径流初期冲刷效应,对山城重庆的8场暴雨进行了径流全过程监测,并与平原城市作了对比分析.结果表明:TSS(总悬浮物)、COD和TP来自城市交通干道的贡献较混凝土屋面大,而TN、NH3-N两者相当;对于重金属,除Cd外,城市交通干道重金属的EMC(Event Mean Concentration)值均高于混凝土屋面.城市交通干道,初期40%的暴雨径流携带了53%±16%TSS,66%±10%COD,59%±2%TN,58%±2%NH3-N,51%±5%TP;而混凝土屋面,初期40%的暴雨径流携带了64%±20%TSS,66%±17%COD,55%±14%TN,52%±14%NH3-N,56%±3%TP,建议两类硬化下垫面至少以初期40%的暴雨径流作为控制量.与平原城市相比,山地城市交通干道初期40%的暴雨径流携带污染负荷TSS与COD的比例比平原城市分别高出16%和22%,初期冲刷效应更加明显.