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。

化工企业初期雨水收集处理的环境经济效应

以上海化学工业区某典型化工企业57场降雨径流在线监测数据为基础,模拟不同初期雨水收集深度情景下化工企业雨水排放口水质达标率与雨水系统运行费用的变化。分析结果显示,化工企业收集20 mm初期雨水后,预计污染降雨径流流量下降32%,雨水水质超标频率降低72%,企业雨水系统运行费用减少32%。因此,化工企业做好初期雨水管控,能够显著减少雨水系统运行费用,同时可以有效降低企业水环境污染风险。

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。

城市暴雨径流初始冲刷效应和径流污染管理

城市暴雨径流污染初始冲刷效应在城市径流污染的研究中占有很重要的地位,总结和分析了国外对城市暴雨径流污染初始冲刷的研究状况和存在的问题,对不同的初始冲刷定义进行分析和比较,建议采用初期30%的径流中携带了整个降雨事件污染物总量的80%这一初始冲刷定义,可以比较合理的对初期径流中污染物进行定量,从而为径流污染的治理提供方便;提出了处理初期径流污染物和保护受纳水体的管理方法,可为我国城市暴雨径流污染的治理提供科学的理论基础和借鉴。

上海城市降雨径流污染时空分布与初始冲刷效应

选取上海市中心城区典型功能区监测降雨事件,研究降雨径流污染时空变化及初始冲刷效应。研究表明,上海中心城区路面径流主要污染物为TSS和CODCr,超出国家地表水Ⅴ类标准四倍多;总磷超出Ⅴ类水质标准两倍以上,氮素营养盐也有不同程度的污染。污染物含量在不同功能区之间显示出相似的分布趋势,交通区明显高于其他区域,其次为商业区和工业区,居民区情况较为良好。降雨强度是影响初始冲刷效应的主要因素,强度较大的降雨冲刷效应较为明显;不同功能区之间,商业区初始冲刷效应较强,其次为居民区和工业区,交通区冲刷强度较弱;TSS和CODCr在商业区和工业区冲刷强度要大于氮磷污染物质;而在交通区和居民区分异特征不明显。

重庆市不同材质屋面径流水质特性

2010年雨季对重庆市6场降雨时段的屋面径流进行采样监测,分析了水泥屋面和瓦屋面径流污染物的出流过程和初始冲刷现象,并且运用多元统计方法分析了降雨特征对径流水质的影响.结果表明:2种材质屋面径流水质参数中CODCr和TN的次降雨平均浓度(EMC,以ρ计)均超出GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准,为屋面径流主要污染物.水泥屋面的CODCr、TN、NO3--N、TSS、Cu和Zn的EMC明显高于瓦屋面,分别高出1.63、1.57、1.15、1.70、1.50和1.88倍.在水泥屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)变化幅度大于瓦屋面,并且其峰值滞后或同步于最大雨强;在瓦屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)的峰值提前或同步于最大雨强.瓦屋面各污染物FF30(初期30%径流携带的污染负荷)的平均值均高于水泥屋面;水泥屋面各污染物(除Zn和Cd外)FF30的标准差均高于瓦屋面.各污染物的EMC与降雨量、平均雨强、径流量和最大雨强呈负相关;溶解态重金属的EMC与前期晴天数呈负相关,其余指标均与前期晴天数呈正相关.

城市流域降雨径流水质特性及初期冲刷现象

为了解城市流域降雨径流水质特性及其初期冲刷现象,以重庆市盘溪河流域和虎溪流域为研究对象,对6场降雨径流进行监测.结果表明：各场次降雨中,城市流域降雨径流污染物浓度均呈抛物线型分布;在所监测的6场降雨中,盘溪河流域ρ（TSS）（TSS为总悬浮物）、ρ（CODCr）、ρ（TN）、ρ（TP）平均值分别为2 000、420、13.0、5.7 mg/L,虎溪流域ρ（TSS）、ρ（CODCr）、ρ（TN）、ρ（NH3-N）、ρ（NO3--N）、ρ（TP）、ρ（Fe）、ρ（Zn）、ρ（Pb）、ρ（Cd）的平均值分别为33、38、2.6、0.7、1.1、0.1、2.1、0.2、0.6、0.06 mg/L.在盘溪河流域和虎溪流域降雨径流中,磷均以颗粒态为主（分别占56%和87%）,氮均以无机氮为主（分别占72%和82%）.盘溪河流域未发现明显的初期冲刷现象,虎溪流域初期40%的径流携带了50%~80%的污染负荷.降雨径流流量分析表明,单峰降雨事件的峰值流量取决于且滞后于峰值雨强,多峰降雨事则件往往导致多峰流量响应.

处理生态住宅区雨水径流的人工湿地运行特性研究

结合重庆市某生态住宅区的雨水资源化利用工程,分析了雨水径流的水质、水量特征,并对处理该雨水径流的人工湿地的运行特性及不同运行方式下的除污效果进行了研究,以期为类似住宅区人工湿地的设计、运行管理提供参考。结果表明,在降雨量较大的南方城市,建有分流制管网的新开发住宅区的雨水水质较好,具有资源化利用优势;在恒定流量下,人工湿地系统对雨水的净化效果良好,出水水质能达到《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921—2002)的要求;人工湿地系统能够承受短期的高强度冲击负荷;在设计调蓄池时,其调蓄容积宜大于或等于所汇集的初期雨水水量,以便最大程度地消除溢流对环境的影响和初始冲刷效应对构筑物造成的冲击。

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。

东江流域不同地类非点源污染排放特征

以东江流域为研究对象,选取不同土地利用类型小区进行野外径流场试验,研究自然降雨过程中不同地类常规污染物与典型重金属的非点源污染排放特征。结果表明,农业用地水质较差,是流域内的主要非点源,但公路重金属污染物也不容忽视。庭院、公路和菜地地表径流污染物浓度与径流量相关性显著,而水田与林地则相关性差,主要是由同一小区二次降雨间隔差别大与地面特性引起的。庭院SS与COD发生显著初期冲刷现象,TN、TP与重金属(Cu、Pb、Zn及As)初期冲刷不显著,公路、菜地、水田、林地,则大部分指标都发生了明显的初期冲刷现象,同时部分场次降雨中也会出现二次冲刷的现象。不同污染物的初期冲刷现象显著程度规律为SS>COD>Pb>TN>Zn>TP>Cu>As,常规污染物的初期效应比重金属显著,重金属的初期效应更易受到用地类型的影响;对比不同用地类型,则农用地更易发生初期冲刷现象,但公路径流中重金属污染物也存在显著初期冲刷现象。降雨量、降雨强度及二次降雨间隔是影响初期冲刷现象的显著因素。

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。

上海市排水系统雨天出流的初期效应分析

以上海市苏州河沿岸5个代表性排水系统为研究对象,采用无因次累积负荷体积分数曲线[M(V)曲线]和b参数方法,对上海市排水系统雨天出流的初期效应现象进行了探讨。研究表明,若以30/80标准衡量,5个排水区域都没有初期效应。若以50/50标准判定,合流制系统具有微弱初期效应,分流制系统雨天出流水质变化过程随降雨事件不同而有很大波动,总体上没有初期效应。COD和BOD5比SS更具初期效应。各水质指标的初期效应强度随不透水比例增加而增加,随汇水面积增加而减小。研究成果为雨水存储池等城市面源污染控制设施的规划设计提供了依据。

基于污染负荷控制的屋面初期径流弃除量探讨

初期径流污染是城市面源污染的主要组成部分,但目前对初期径流的定义、弃除量等都没有统一的说法,而且影响初期效应的因素多而复杂,并与地区特性紧密相关。通过对北京雨水利用示范区降雨及屋面径流水质监测数据的分析,初步探讨了不同初期径流弃除量对污染负荷的削减效果。在不同降雨特性下,屋面产流后弃除2 mm雨量可削减20%～45%的污染负荷,故建议北京市屋面初期径流弃除量标准按2 mm雨量考虑。

城市降雨径流污染初始冲刷效应对BMPs选择的启示

指出城市降雨径流污染初始冲刷效应(FFE)在城市非点源污染的研究中占有重要地位。综述FFE的判定及大小定量化方法、季节性FFE的概念和污染物的相态对FFE的影响。FFE初中期雨水径流污染物浓度高的特性,为选择经济高效的最佳管理措施(BMPs)提供了理论依据和重要启示。结合FFE及冲刷过程中污染物的形态提出的工程BMPs,能使资源配置和污染控制效果达到最优化,为城市公共管理部门的决策和实践提供建议。

苏州市枫桥工业园区非点源污染特性研究

对苏州市枫桥工业园区湘江路段的14场有效降雨事件径流污染特性进行了研究。结果表明,该工业区降雨径流水质较差,COD、SS、NH3-N、TN和TP的事件平均浓度(EMC)中值分别达到了119、188、2.30、6.35、0.80mg/L,超过了《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)的Ⅴ类水体标准;COD、SS、NH3-N、TN和TP的污染负荷分别为846、1337、16、45、6kg/(hm2.a),是国外工业用地的2～7倍,与我国其他类型用地相比,SS负荷高是其主要特点;该工业区雨水径流的初期效应不明显,且主要污染物指标之间具有较好的相关性,可通过减少SS污染源来削减其他污染负荷。

合肥市典型城区非渗透性铺面地表径流污染特征

明确地表径流污染特征是初期雨水管理与污染控制的基础,合肥市目前尚无相关研究报道。对合肥市一典型城区进行了非渗透性铺面地表径流污染特征调查。调查结果表明,COD、SS污染较为突出,两者事件平均浓度(EMC)平均值远超过我国当前城市生活污水的平均水平;NH_3-N、TN的EMC平均值小于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准规定的限值,但生活区与商业区的地表径流中TN均出现较高的瞬时平均浓度,TN污染仍不可忽视;TP的EMC平均值高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准规定的限值,在选择初期雨水处理措施时,应考虑磷的深度去除;采用b参数对调查区地表径流初期效应进行分析,多数情况下,地表径流中的各类污染物浓度存在不同程度的初期效应,但不够显著,提高非渗透铺面清洁度有利于强化初期效应;对地表径流-水质变化过程进行了分析,分析结果可为合肥市初期雨水弃除量的确定提供一定参考。

高速公路关键地段路面径流污染特征研究

在对湖南省长潭西高速公路关键地段(学士收费站和服务区加油站)降雨径流水质进行监测的基础上,分析了高速公路路面径流污染物特征,探讨了各污染物的初期冲刷效应和各污染因子间的相关性。结果表明,收费站路面径流样品中的COD和SS平均浓度分别为70 585 mg/L,而服务区加油站样品的COD和SS平均浓度分别为120 357 mg/L。受汇水面积差异的影响,收费站处的径流污染物未发生初期冲刷现象,而加油站的径流污染物均产生初期冲刷效应,以COD最为明显,20%的径流量携带的COD含量接近50%。2个地段的各污染物之间相关性处于显著水平以上,SS与其他污染物的相关系数均大于0.7。