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。

川中丘陵区村镇降雨特征与径流污染物的相关关系

以野外观测的12场降雨径流污染数据为基础,分析川中丘陵区村镇的降雨径流污染物之间及与降雨特征的相关关系.结果表明,村镇降雨径流中TN、TP、COD、SS的EMCs(事件平均浓度)分别为21.31,3.00,526,1941 mg/L.TN和TP的EMCs与降雨特征(最大雨强、降雨量、径流量、径流时间、降雨时间)存在负相关关系,氮和磷污染物因初期径流冲刷而具有较高的浓度,但随着雨量、径流量的增大而发生稀释或污染源耗竭效应;TN和TP二者的EMCs存在显著的正相关关系,说明氮和磷的主要污染源相同.COD和SS的EMCs与降雨特征无显著相关关系,且COD和SS的EMCs存在显著的正相关关系,说明COD和SS的污染源较均匀分布于集水区,来源充足,控制颗粒物污染,可以较好地控制村镇COD输出.TN、TP、COD、SS的EMCs和FF30(由占总径流量30%的初期径流所运移的负荷)之间存在显著的负相关关系,表明初期径流运移的负荷较大,有将近40%的污染负荷为占总径流量30%的初期径流所运移.村镇降雨径流污染普遍存在中等初期冲刷效应.

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。

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。

城市旅游区降雨径流污染特征——以武汉动物园为例

选择武汉动物园旅游区具有代表性的5种汇水单元,对降雨径流水质水量进行了同步监测,研究了城市旅游区降雨径流污染过程,对比了裸露林地、草地林地、兽类泥土场院、禽类泥土场院及屋顶这5种汇水单元的年降雨径流污染物平均浓度,并计算了污染物的年污染负荷.研究结果表明,透水地表的水土流失是其降雨径流污染的主要原因,室外动物展览馆中动物排泄物在地面累积使场馆径流受到严重污染.城市旅游区中颗粒态是N、P污染物输出的主要形态.各汇水单元中,TN、DN、TP、DP、COD、SS的年污染负荷最高值分别为165、31.2、22.5、1.03、2216、8571kg·hm-·2a-1.城市旅游区的土地景观利用方式是影响污染物输出的首要原因.

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。

快速城市化地区小流域降雨径流污染特征

降雨径流污染对快速城市化地区的水环境安全造成巨大威胁。在对深圳市石岩水库6条入库支流的4次降雨径流事件进行水文水质监测的基础上,选择CODCr、NH3-N、TN、TP、SS和BOD56种常见水质测试指标对该区域的降雨径流污染的水质状况、空间差异和初始冲刷效应等基本特征进行了分析。结果表明,研究区降雨径流中耗氧性污染物尤其是固体悬浮物污染严重;城镇用地占较大比例的流域,污染物以颗粒态输出为主;城中村比例较大的子流域降雨径流污染严重;初始冲刷强度随着子流域不透水面积比例和雨强的增大而增强。

无锡市城区降雨特征对径流污染的影响分析

选择无锡市沈巷小区、广丰三村、槐古豪庭三个经过雨污分流改造的排水区(以下简称"排水达标区")作为研究区域,对2014年7月1日至9月23日13次降雨事件中研究区域的降雨径流排水过程进行水质水量同步监测,分析了无锡城区主要地表径流污染物类型,比较了降雨特征(降雨历时、降雨量、降雨强度和前期累计晴天)与污染物次径流平均浓度EMC的相关性大小,选取典型降雨事件,研究了降雨径流初期冲刷效应。结果分析表明:虽然排水达标区已经完成雨污分流改造工程,但降雨径流污染仍然很严重,主要污染物为COD、NH3-N、TP;降雨强度与EMC有显著的正相关关系,其余降雨特征与EMC的相关性不明显;降雨初期的降雨强度对初期冲刷效应的影响较大,降雨初期雨强大,则初期冲刷效应明显。

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。

深圳市道路径流雨水典型污染物特征及其相关性分析

以深圳市光明新区为对象,选取具有代表性的路段,开展了3种降雨条件下道路径流雨水中典型污染物质量浓度变化规律,污染物平均质量浓度(EMCs)及主要污染物的相关性研究。研究结果表明:降雨类型、前期干旱时间均对道路径流雨水中污染物质量浓度有较大的影响,这是导致I型降雨污染物质量浓度较高的主要原因;道路径流雨水中COD和TP均不同程度的高于地表水V类标准,SS和COD均超出城镇污水处理厂污染物一级B排放标准,因此SS和COD为道路径流雨水中的主要污染物;COD与SS、TN与SS、TP与SS之间存在较好的线性关系。

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。

苏州相城区望庭镇水稻田降雨径流污染特征研究

为研究水稻田非点源污染降雨径流的流失规律,减少水田中氮、磷等对地表水环境的污染提供科学依据,在自然降雨条件下,开展水稻田降雨—产流—产污同步观测的非点源试验,分析了降雨强度、降雨前田面水深、农田管理等因素对水田产流、产污的影响,计算次降雨平均质量浓度(珋ρEMCs).试验结果表明:同一场次降雨不同污染物的流失规律有很大不同,不同场次降雨的珋ρEMCs差异也很大;水稻田降雨前期的田面水深是决定径流产生的一个重要影响因子,对于分析是否有径流产生和异常数据的解析有重要作用;化肥的施用以及降雨距离施肥后时间间隔是影响珋ρEMCs的重要因素;苏州望亭镇的试验点,总氮(TN)、总磷(TP)的径流输出系数分别为4.363和0.156kg·hm-2,分别占稻季施肥量的1.21%和0.35%.

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。

粤西典型村域次降雨条件下非点源氮素排放特征

粤西农业发达,施肥季降雨频繁,面源污染风险大。为研究粤西典型农业村镇不同土地利用类型在次降雨条件下的非点源氮素输出特征,采用降雨过程密集连续监测、雨后径流追踪监测的方法,结合降雨特征和土地利用类型分析降雨事件中氮素浓度及其形态的时空变化规律。结果表明:①监测点在降雨中总氮(TN)的事件平均浓度(EMC)为1.20~8.66 mg/L,其中溶解态氮(DN)占TN的比例最大,平均占比在43.23%~77.00%之间,DN又以溶解态氨氮(AN)为主,占比峰值达64.46%,氮素浓度表现为居民区>果园>农田。②结合氮浓度与径流量变化特征分析,发现氮素输出呈现两个峰值,其浓度随降雨时间的增加呈现先增后减的趋势,各形态氮素均存在初期冲刷效应,居民区最为显著,农田在整个降雨过程倾向于均匀输出。③降雨特征参数中,氮素浓度与前期干燥天数、降雨历时呈正相关,与最大降雨强度呈显著负相关,表明间隔多日的长时降雨会增加氮素输出风险,而雨强较大的降雨会起到稀释作用。氮素浓度受土地利用类型面积的影响,整体与农田、果园面积均呈显著负相关,与居民区面积呈显著正相关。④雨后氮素浓度在农田和果园呈先降后升的趋势,居民区则明显升高。农田沟渠对氮素存在消解作用,居民区是氮素的最大污染源。研究显示,粤西农业农村氮素面源污染要结合降雨和土地利用类型的污染特征对河道中(DN)进行精细化管控,同时要重视农村居民区的面源污染削减。

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。