降雨-径流与非点源污染物浓度及流失量关系分析——以铁岭市柴河水库上游流域为例

以铁岭市柴河水库上游集水区域为研究对象,利用铁岭市柴河堡水文站降雨时节实测的暴雨径流数据、泥沙数据、污染物浓度数据进行分析,侧重研究降雨时节暴雨径流量与主要污染物浓度及污染物瞬时流失量之间的关系,以期为柴河流域农业非点源污染控制提供参考。研究结果表明:暴雨期内,非点源污染物浓度及瞬时流失量与径流峰值几乎同步出现,它们之间存在着非常密切的关系。

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。

砖下垫面对降雨径流污染物削减作用的研究

针对目前主要的房屋材料──砖,进行了一系列室内模拟降雨径流实验,考察了不同污染物浓度、不同流量对实验结果的影响。结果表明:原水浓度越小,砖吸附径流污染物的效果越好;降雨强度越大,径流污染物削减率越好。

典型城市降雨径流污染特征调查分析

为了了解城市降雨径流污染特征,对武汉市汉阳区5种不同下垫面不同场次降雨径流进行取样监测,研究结果表明,该城区主干道、支路及绿地径流COD、TN污染程度劣于Ⅲ类水体水质标准,SS浓度劣于城镇污水处理厂污染物排放一级A标准。降雨特征对降雨径流污染影响显著:对于特定采样点降雨强度越大、雨前干期越长,则场次降雨径流污染物浓度(EMC)相对越高;降雨强度大、雨峰靠前、雨前干期长其初期冲刷效应显著,且雨峰越靠前的降雨事件其场均降雨累积径流量比例为30%时所对应的累积污染负荷比例(FF30)值越大。

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。

城市降雨屋面径流污染分析和管理控制

城市屋面是城市不透水面积的一个重要组成部分,屋面径流是城市非点源污染的一个重要来源。分析国外对屋面径流水质研究情况并结合自己的实验结果发现,屋面径流水质含有的污染物浓度较高。实验研究表明不同屋面材料、屋面的使用时间长短、位于不同功能区的屋面其径流中污染物浓度存在有很大的差异,其大致的规律是混凝土屋面径流的污染指标基本上都比较高,屋面使用的年载越长,其径流中污染物浓度相对越高,靠近交通要道的屋面,径流中污染物浓度都较高。用无量纲累积污染物量与累积径流量的比值方法分析初始冲刷效应,发现屋面径流初始冲刷比较明显。屋面径流处理后实现再利用,处理过程简单,可以成为城市用水的一个重要来源。

城市合流制管网降雨径流污染特征分析

对北京市老城区合流制管网排除系统下游干管进行降雨径流监测,分析降雨径流和生活污水混合后的水质变化特征,以便为合流制管网污染控制提供数据依据。结果表明北京市合流制管网污染程度较高,其污染过程受降雨过程、管道汇流过程、地表径流污染特征和管道沉积物冲刷等综合影响。

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。

我国城市降雨径流污染的相关探讨

目前,我国城市降雨径流污染成为城市水环境污染的主要原因之一。文中综述了我国城市降雨径流污染的特点、四种径流类型及相互关系。

城市不同下垫面降雨径流水质监测及特征研究

城市面源污染是仅次于农业面源污染的第二大非点源污染,也是影响城市水生态系统健康的重要原因。随着城市化的快速发展,下垫面改变导致城市河流洪峰增大,河流污染加剧。基于沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地四种典型城市下垫面的5场降雨径流监测试验资料,分析了不同下垫面条件下的降雨径流污染水平、径流水质变化特征和初始冲刷效应。结果表明:(1)4种下垫面的降雨径流总氮质量浓度均属于劣Ⅴ类水;四种下垫面的总磷污染程度相对较轻,沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地的降雨径流总磷质量浓度优于Ⅳ类水的频率分别为80%、16%、88.46%和5.56%;沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地的降雨径流总悬浮物质量浓度分布范围分别是7~798、15~569、10~871和44~378 mg/L。(2)总氮和总磷的径流污染水平排序为:砖砌路面>绿地>沥青屋面>油毡屋面;总悬浮物的径流污染水平排序为:绿地>砖砌路面>油毡屋面>沥青屋面。(3)中雨情景下各下垫面不同污染指标变化趋势差异较大,而小雨情景下受人为活动影响较大的下垫面的各污染指标浓度较高。(4)各下垫面污染物的初始冲刷强度排序均为:总悬浮物>总磷>总氮;各下垫面的初始冲刷强度排序为:沥青屋面>油毡屋面>砖砌路面>绿地。(5)沥青屋面和油毡屋面降雨径流中的总悬浮物和总磷具有较好的同源性,而砖砌路面降雨径流中的总磷与总氮和总悬浮物都具有较好的同源性。综合而言,各下垫面总氮和总悬浮物的场次降雨径流平均浓度远超于地表水Ⅴ类水质标准,会对城市水体造成污染,可根据不同下垫面的特点采取相应措施来降低污染物浓度。

临安区不同功能区道路降雨径流污染特征及源解析

通过采集杭州市临安区不同功能区6个监测点3次降雨径流过程的水样,监测降雨径流中总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、化学需氧量(COD)的EMC值,分析城市道路地表径流污染特征。结果表明,临安区不同功能区路面降雨径流中相同污染物浓度不同,降雨径流污染物EMC平均值由高到低为商业区>交通区>居民区>文教区。降雨径流污染物EMC值随着降雨时间增加逐渐降低。降雨前期空气污染越严重,降雨径流污染物浓度越高,即冬季降雨径流污染物浓度大体上高于秋季。

基于雨型的南方城市道路降雨径流污染负荷分析

为研究南方道路降雨径流污染负荷,分析对比了重庆市和苏州市4场典型降雨过程中污染物浓度及污染负荷的变化。结果表明:雨型是污染负荷分布的重要影响因素,Ⅱ型降雨的污染负荷变化相对Ⅶ型降雨与径流量(或降雨强度)变化更为相似;污染物浓度与污染负荷的相关性差,径流量(或降雨量强度)与SS/TSS、TP、Pb的污染负荷存在明显相关性。南方城市道路径流污染控制在截留高浓度的初期雨水的同时,也应从污染负荷方面进行总量控制。

城中村不同降雨特征下的径流污染变化规律研究

为了探讨城中村里不同降雨特征下,路面径流的水质演变规律和污染特性,选取了深圳市某城中村,对城中村内典型雨水口进行了15场降雨的径流污染物监测,并与周边市政道路、工业区、住宅区雨水口径流水质特征进行对比。选出城中村3场典型雨型,分析排水口水质指标随时间的变化规律。研究结果表明:与其他用地区域相比,城中村的径流水质最差;城中村中,典型小雨和大雨的监测结果显示,在前期干旱天数较长的情况下,初期径流水质劣于生活污水水质,前期干旱时间长的降雨径流污染物浓度明显高于前期干旱时间短的降雨;典型大雨的降雨量和降雨强度可以使路面径流污染物浓度在短时间内快速降低。

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.

基于SOM网络的山地城市径流污染影响因素研究

以万州区海绵城市建设试点为研究对象,采用自组织映射神经网络(SOM网络),通过径流污染指标变量与影响因素变量的U矩阵识别降雨径流污染的主要影响因素及其相关性,并利用构建的场次降雨污染物平均浓度(EMC)预测模型分析确定各因素的影响强度。结果表明,有限的监测数据难以识别径流污染的显著影响因素,而采用SOM组分面(U矩阵)可直观地半定量解译各污染物间的相关关系,与Pearson定量相关性分析结果吻合。SOM网络可有效识别径流污染物的主要影响因素,其中SS、COD和TP污染物主要受降雨量和径流系数影响,NO_(3)^(-)-N和NH_(3)-N受降雨量和降雨历时影响,而TN则主要受径流系数驱动影响。

广东小城镇雨水径流污染特征及其藻毒性解析

雨水径流污染已成为城市受纳水体水环境恶化的主要原因之一。目前针对雨水径流的研究主要集中在大城市,而针对数量众多、面积较大、人口密集及卫生环境欠佳的小城镇研究较少。而且,传统的雨水径流水质是用单个污染物的浓度或负荷表征,这忽略了污染物之间的耦合作用,因此无法综合表征雨水径流水质的优劣。据此,该研究选取了广东省汕头市典型小城镇为研究对象,从污染物浓度和毒性2个角度深入解析了小城镇不同下垫面的雨水径流水质特征。研究结果表明,小城镇雨水径流的化学需氧量、总氮、氨氮、总磷和固体悬浮物等污染物指标的场次降雨径流平均浓度值分别介于8~491、0.09~17.33、0.05~9.62、0.02~0.83、3~3090 mg/L之间。主干道和次干道雨水径流的重金属污染较严重,居民区雨水径流氮、磷污染严重,而学校路段和屋顶雨水径流污染较轻。从蛋白核小球藻的毒性实验结果来看,主干道、次干道和居民区道路雨水径流均对蛋白核小球藻的生长量、叶绿素a的合成量产生了一定的抑制作用并促进了胞内过氧化氢酶的生成;但学校路段和屋顶污染物浓度较低,未对小球藻生长产生明显抑制作用。研究成果能够为小城镇雨水径流污染管控提供重要的数据支撑,也为受雨水径流污染的受纳水体生态风险控制提供了理论支持。

某造船基地径流污染分析及对水生态环境的影响

为了评估上海市某大型造船基地降雨径流污染对水环境和长江口水生生物的影响,通过降雨径流的现场采集、实验室分析及数据评价,对降雨径流中的污染物成分及浓度进行定量分析;并从排放的污染物对受纳水体的鱼类生存、洄游通道和长江口赤潮等3个方面的影响,阐述了造船基地降雨径流对水生态环境的影响,为企业雨水排放口的设置和运行管理的方案编制提供了依据。

澳门城市路面地表径流特征分析

对澳门半岛孙逸仙大马路两场降雨时段的地表径流进行采样监测,项目包括浊度、CODCr、Pb、Zn、Cu.结果表明,初期径流水质中浊度和CODCr极高,但随着降雨冲刷强度的增大,SS和Pb的监测浓度增加.路面径流水质参数随降雨径流历时变化的过程曲线,很大程度上取决于降雨特征、路面车流量和路面垃圾清扫状况.2场降雨路面径流初始冲刷现象定量分析结果正好相反,反映了路面径流特征的不确定性和复杂性,因此,需对路面径流冲刷、累积过程的影响因素进行综合考虑.

城区路面雨水径流水文水质特征试验研究

鉴于研究城区路面径流水文过程与污染物变化特征可为有效利用城市雨水、控制非点源污染等提供参考依据,采用污染物分析方法对新乡市2010年城区路面3场降雨—径流的水文、水质过程进行采样分析。试验结果表明,路面径流系数在0.78～0.82之间,径流曲线形态与降雨过程线类似,两者波动幅度相对较小;径流初期污染严重,后期COD、SS浓度分别小于203、458mg/L;各指标的标准差率呈SS>COD>DO>pH值的趋势,这与各自浓度变化过程的指向性一致;径流中COD与SS之间的相关性较好,而DO与其之间的相关性较差。

基于GIS的漳河上游城市非点源污染负荷估算

为了解漳河上游水污染成因,2017年对长治市城区典型功能区不同下垫面进行了11场降雨监测,分析了次降雨径流污染物平均浓度(EMC),采用平均浓度模型法估算了2017年漳河上游各城市非点源污染年负荷,并结合ArcGIS技术分析了各市县污染程度。结果表明:2017年,长治市城区降雨径流非点源污染较为严重;各功能区路面径流污染物的EMC值大于屋面,主要污染源为SS、CODCr、TN和重金属Cd;商业区路面SS的EMC值高达666.87 mg/L,工业区屋面Cd的EMC值是44.27μg/L,居民区路面CODCr、TN的EMC值分别为148.69 mg/L、6.273 mg/L。长治市城区非点源TN、TP、SS、CODCr、Cd、Cu、Zn和Pb年负荷入河总量分别为5.301 t/a、0.464 t/a、267.310 t/a、177.890 t/a、0.075 t/a、0.150 t/a、0.384 t/a和0.023 t/a;3种下垫面非点源污染年负荷入河贡献率顺序为屋面、路面、绿地。从空间分布方面来看,长治市城区污染的产出最多,武乡县产出最少。