海绵型建筑与小区年径流污染控制率计算方法探讨

【目的】年径流污染控制率是海绵城市建设中的核心控制指标,对指导海绵设施设计具有重要意义。但其设计计算过程中的计算方法与公式存在不统一或不合理的问题,须探究更适用于实际工程的计算公式。【方法】梳理了国内外对于海绵设施污染物去除率的取值来源与计算方法,分析了目前工程设计中单一海绵设施对污染物去除率的取值和地块污染平均去除率计算方法存在的问题,并对比不同地区雨水管理径流控制指标,从定义出发推导更适用于建筑与小区小尺度流域的计算方法。【结果】在建筑与小区等小尺度流域的设计中,与其他三种地块海绵设施对悬浮物的平均去除率的算法相比,采用海绵设施的有效汇水面积进行加权平均计算会更加合理;而在年径流污染控制率的计算中,引入累积污染物负荷率与累积径流体积率比例,将其转化为年平均径流污染量控制率与污染物平均去除率的乘积进行计算会更加合理。【结论】对于年径流污染控制率的计算应该积极开展试验或数值模拟,并形成适合国内实际情形的数据库。应该提高设计人员对源头海绵设施污染物去除过程的认知,避免在建筑与小区等小尺度流域的设计计算中采用不合适的公式而引起的误差。

土质边坡非饱和渗流场与应力场耦合数值分析

阐述了坡面径流-非饱和渗流分析与应力场耦合分析的重要意义和作用;介绍了在非饱和渗流分析中具有重要作用的土-水特征曲线,包括考虑固结压力条件下的土-水特征曲线,并介绍了部分试验成果以及坡面径流-非饱和渗流耦合分析的计算方法;提出坡面径流-非饱和渗流分析与应力场的耦合计算方法,并编制相应的有限元程序;通过算例对比了耦合与非耦合情况下应力场、渗流场的差异,说明耦合分析更符合实际,且所提出的方法是切实可行的。

不同密度杉木幼林系统生产力和生态效益研究

杉木幼林系统是由 4个不同密度级处理系列小区组成 ,栽植密度分为 1 6 6 5、3330、4995和 6 6 6 0株 /hm2 (以下分别用A、B、C和D代替 )。这些小区土壤质地及地形别无二致 ,都是用 1年生实生苗 1 987年春天定植。 8年生时调查了这些幼林系统林木生长、冠层厚度、枝下高以及生态效益等。随着密度由A增加到D :平均胸径生长量从 8 1cm降到 6 6cm ;平均树高生长量由 5 9m降至 5 4m ;平均冠层厚度自 4 9m变薄到3 3m ;平均枝下高由 1 0m上升到 2 3m ;这些系统生产力从A到D分别为 :4 6、7 3、9 5和 1 0 3t/hm2 ·a。不同密度系统迳流系数、液体迳流与固体迳流等 ,在A密度区依次为 1 35 %、1 9 4mm/hm2 ·a和 334kg/hm2 ·a ;在B密度区分别是 0 5 2 %、8 1mm/ /hm2 ·a及 1 38kg/hm2 ·a ;在C密度区先后是 0 6 9%、8 9mm / /hm2 ·a与 1 96kg/hm2 ·a ;在D密度区顺序为 0 75 %、1 1 8mm/ /hm2 ·a和 2 84kg/hm2 ·a ,B与C密度区生态效益比较好。最后根据 5个项目中 1 5个类目值排序综合评价 ,得分结果从大到小的次序是 :C密度得 5 0分 ,B密度得43分 ,D密度得 36分 ,A密度得 2

合肥市城区流失水土污染特征研究

利用降雨一径流过程中的采样与监测，研究道路面、草坪地和灌丛地径流中固体颗粒物、氮、磷等污染物浓度的变化特征。结果表明，城区降雨径流中初期污染物浓度明显高于后期，但不同下垫面上径流污染物变化规律有所差异。道路面径流污染物（SS，N，P）浓度在初期很高且下降幅度很大，末期则较低且趋于稳定;草坪地和灌丛绿地径流污染物从初期到末期基本呈平稳下降趋势。试验结果还表明，城区径流中输出的磷污染物以颗粒态为主，颗粒吸附态磷（PP）达到70％以上；氮污染物中颗粒态明显低些，但颗粒吸附态氮（PN）在40％～60％。

湖南省大围山杉木新造幼林水土流失的研究

本文对杉木新造林地进行了水土保持观测，取得了研究数据和科学结论，以指导杉木造林。１径流场地点基本情况径流场地位于湖南省浏阳县张访林场，地处幕阜山系大围山南麓。多年平均降水量１５５２３ｍｍ，历年日最大降水量为２７６１ｍｍ（１９６５０７０６），年...

镇江市雨水径流水质分析与旋流分离处理技术试验研究

水力旋流器在暴雨径流污染控制中的应用是一项新技术。通过分析镇江市城市暴雨径流,发现城市地表降雨径流污染物浓度较高,COD与SS之间存在较好的相关性,控制SS可以有效减少COD的排放量。通过实验室模拟降雨初期雨水,并利用水力旋流器去除其固态污染物,实验结果表明去除率均在70%以上,可有效地控制暴雨径流中的污染物。

上海市排水系统雨天出流及地表径流沉降特性初探

实际SS沉降特性是雨水池、沉淀池设计及优化运行的重要参数。采用累积曲线法测定了上海市典型排水系统雨天出流和地表径流的SS沉降特性。结果表明：地表径流中SS的2 h沉降去除率为58%～88%,且SS沉降去除率随SS初始质量浓度增加呈递增趋势;各类排水系统雨天出流中SS沉降速率和沉降去除率在合流制中相对较大,分流制相对较小,混接的分流制介于前两者之间,SS沉降去除率均在50%以上;合流制中COD的2 h沉降去除率为50%～80%。

镇江城市降雨径流营养盐污染特征研究

城市降雨径流污染是城市水体水质恶化的主要原因之一，为了分析降雨径流的污染特征，从2006-05开始，选择镇江具有代表性的土地使用功能对其降雨径流水质进行监测，分析了径流中固体悬浮物和营养盐的变化特征.结果表明，镇江不同功能区中5-40μm粒径的固体悬浮物体积分数最大；商业区径流污染物浓度很高，其中SS浓度高达978 mg/L，是城市面源污染的主要来源；降雨初期的30 min径流污染物浓度很高，随降雨历时的延长污染物浓度逐渐下降并趋于稳定；溶解态氮、颗粒态磷和固体悬浮物是径流中污染物输出的主要形态；通过分析固体悬浮物与其他污染物的相关性，发现固体悬浮物是径流中营养盐吸附的载体，去除固体悬浮物是治理镇江降雨径流污染的有效途径.

百年一遇大旱后城区降雨径流中重金属与悬浮物相关性分析

为了探讨2009年入秋至2010年春,西南百年一遇大旱后城市降雨径流中重金属污染特性,对昆明市交通干道路面及路旁一处混凝土屋面的3次降雨径流进行了监测,研究了城区降雨径流中Cu、Zn、Cd、Pb、Fe、Mn、Cr的变化过程,分析了不同重金属之间、重金属与悬浮物(SS)之间的相关性。3次降雨径流中重金属质量浓度随降雨呈不同程度下降。大旱后的首次降雨径流重金属污染最严重,次日的降雨径流重金属污染最轻。降雨径流中各重金属均与SS在含量上明显相关,径流中的重金属主要以吸附在SS上的不溶态存在。屋面与路面径流中的大多数重金属具有良好的同源性。

河道生态护坡对地表径流的污染控制

在上海市进木港生态河道示范区，通过现场模拟径流试验，研究了柴笼、灌丛垫、植草3种不同类型的生态护坡对地表径流的延滞作用和污染控制作用．结果表明，生态护坡在控制地表径流污染方面具有良好的生态效益，柴笼对地表径流的平均延滞时间为28．00-33．33min，可拦截80．95％粒径为30．07-111．05μm的悬浮固体，可截留92．58％-97．15％的水溶态营养盐和75．75％-91．24％的泥沙结合态营养盐．灌丛垫使地表径流进入河道的时间比对照裸坡滞后9．70～15．33min，可有效截留88．53％-92．94％的水溶态营养盐；但其对悬浮颗粒的拦截能力比柴笼和植草护坡弱．植草护坡延滞地表径流的能力不及柴笼和灌丛垫，但其对地表径流中较小粒径的悬浮固体（14．89-52．63μm）和泥沙结合态营养盐的拦截率分别达到85．93％和80．53％-85．33％．研究还探讨了生态护坡对地表径流污染的控制与植被覆盖度、土壤含水率以及土壤抗剪强度等指标的关系，并提出了控制地表径流污染的生态护坡优化组合方案．

乌鲁木齐河源冰川径流中总可溶性固体和悬浮颗粒物的特征及影响因素分析

通过对天山乌鲁木齐河源1号冰川进行连续4年(2004—2007年)冰川融水径流观测取样,应用数理统计、不同参数和模型比较等方法,对径流中总可溶性固体(TDS)和悬浮颗粒物(SPM)的特征及影响因素进行分析研究.结果表明,总体上冰川区径流中TDS和SPM与其它区域相比浓度较低,且随时间变化明显.TDS年际变化较小,年内变化表现为消融初期和末期浓度较高,消融强烈时浓度较低;SPM年际变化较大,年内变化与TDS呈相反的变化趋势.气温和降水通过影响径流量来影响TDS和SPM的含量变化.气温较高,降水量较大时,径流量较大,径流中TDS浓度较低,SPM浓度较高.影响因素分析表明,径流中TDS主要受冰川融水、高山降水以及径流化学侵蚀影响,而SPM主要受流水侵蚀、冰川侵蚀和不溶粉尘等影响.

上海市公路雨水径流中重金属的形态及分布特征

对上海市内环高架一段路面的5场降雨径流进行监测，分析了典型降雨一径流事件中固体颗粒物的粒径分布特征和各个颗粒粒径范围内重金属的含量．结果表明：径流中悬浮固体主要由粒径〈250μm的颗粒组成；颗粒态重金属是径流中污染物输出的主要形态；SS和重金属都表现出了较强的初期冲刷效应．通过拦截路面径流初期20％～30％的径流量，能够去除路面径流中大部分的SS和重金属等主要污染物．因此，去除固体悬浮物是治理上海公路径流重金属污染的有效途径．

植被过滤带对城区道路径流的延滞效果及TSS、Zn削减效率影响

本项目研究目的是测量上海市城区道路植被带对径流延迟效果和对污染的净化效率,为城区道路路边绿化提供依据。对裸地、野生杂草狗尾草、人工草坪高羊茅、高羊茅/狗尾草植被过滤带测定表明,随着植物覆盖率增加,在夏季径流的优势流速（Up）从0.750m/min降低到0.411m/min,对径流出流时间（Tc）延滞约0.90～11.63 min,对径流终止时间（Ts）延滞约3.61～13.60min;对TSS的平均净化率从16.02%上升到90.53%,对Zn的平均净化率从9.70%上升到93.98%;冬季植物枯落时期,延滞效应、TSS和Zn净化率均有所下降。提高径流进水的污染物浓度条件（TSS=542mg/L,Zn=0.541mg/L）,有植被覆盖的过滤带的TSS净化率略有提高,而Zn的净化率都没有明显改善,裸地的TSS和Zn净化率均没有提高。进水的污染物浓度为TSS=827mg/L,Zn=0.803mg/L时,植被覆盖对TSS的净化率没有进一步提高,而Zn的净化率则增加,裸地仍没明显变化。

透水路面对路表径流污染的控制效能

为了明确透水路面控制路表径流非点源污染的功效,在明确路表径流污染主要评价指标基础上,从透水路面材料组成与结构组合角度研究其控制路表径流污染的效能.试验结果表明,透水路面各结构层材料对路表径流水质中的COD均具有一定的去除效果.含有结合料的面层和基层材料对径流中的SS具有良好的去除率,但无结合料的碎石蓄水层和砂砾垫层会增加径流水质的SS含量.通过在结构层中增加纤维布等材料的过滤下垫层,可明显提高SS的去除效果.由此,进一步明确了透水路面材料与结构控制径流污染的物理作用机理,并提出了基于控制路表径流污染的透水路面材料及结构设计要点.

不同空隙结构沥青混合料对路面径流污染的控制效能

为了明确透水路面控制路表径流非点源污染的功效,在明确路表径流污染主要评价指标基础上,从不同空隙结构沥青混合料的材料组成角度研究其控制路表径流污染的效能.试验结果表明,具有不同空隙结构的多孔沥青混合料对路表径流均具有一定的有机污染物和固体悬浮物的去除效果,去除效果与沥青混合料的空隙结构形成因素有关.在充分压实基础上通过级配设计所形成的不同空隙结构中,随着空隙率的降低,污染物去除效果越明显,兼顾透水与去污效果,推荐沥青混合料的有效空隙率为20%左右.

草地过滤带对地表径流中悬浮固体和氮磷的截留

构建模拟降雨产流径流小区,以裸露土壤径流区为对照系统,考察以百慕大、高羊茅、白三叶为植被的草地过滤带对降雨水力侵蚀形成的地表径流中的悬浮固体和氮磷的截留效果。结果表明:草地过滤带径流出水中除NO_(3)^(-)-N浓度与对照系统无显著差异外,SS、NH_(4)^(+)-N、TN、TDP、TP和COD_(Mn)浓度均显著低于对照系统,其中,SS浓度平均减少80.80%,NH_(4)^(+)-N浓度平均减少12.23%,TN浓度平均减少39.33%,TDP浓度平均减少12.46%,TP浓度平均减少61.44%,COD_(Mn)浓度平均减少83.34%。草地过滤带对不同类型污染物的截留效果存在差异,过滤带对颗粒态污染物SS和COD_(Mn)拦截率高于溶解态污染物NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和TDP,对较强吸附性污染物NH_(4)^(+)-N和TDP拦截率高于弱吸附性污染物NO_(3)^(-)-N,TN和TP中颗粒态组分比例越高,其拦截率越高。

植被过滤带水土保持和水质净化效益研究

植被过滤带是水土保持和面源污染防控的重要措施之一。本研究于2016年8月在鹫峰人工降雨大厅通过土槽植草冲刷试验,观测不同宽度和坡度的植被过滤带(高羊茅)对地表径流、总悬浮物(TSS)以及污染物(TN、TP、K)的削减效果,定量分析植被过滤带宽度、坡度及入流流量大小等因素对植被过滤带径流拦蓄、TSS拦截和水质净化效益的影响。结果表明:植被过滤带的宽度对径流拦蓄效益影响较大,宽度为1、3和5 m植被过滤带的径流削减率分别为25.9%、79.6%、79.7%;污染物(TN、TP、K)削减率随着宽度逐渐增大,分别为51.7%~92.9%、44.4%~98.8%、31.7%~97.9%;TSS削减率分别为97.6%、99.4%和77.4%。随着坡度的增加(3°、7°和10°),径流和TSS的削减率呈逐渐减小趋势。对于同一个植被过滤带而言,较小的入流流量所对应的径流和TSS削减率较大,而污染物负荷削减率较小。研究表明,植被过滤带能有效拦蓄径流、拦截悬浮固体等污染物质,具有较好水土保持和水质净化效益。

改良型透水铺装对弱透水土质地区SS的去除效果试验

为研究适用于弱透水土质的改良型透水铺装对典型雨水径流污染物悬浮固体(SS)的去除效果,以嘉兴地区的淤泥质黏土为土基层制作试验装置,以人工模拟降雨的方法模拟并检测不同降雨重现期条件下改良型透水铺装装置削减径流污染物SS的效果,并以常规透水铺装和普通路面作为对比。结果表明:较小的降雨重现期更有利于透水铺装对SS的去除;弱透水土质条件下改良型透水铺装在对SS的去除过程中,不但去除率高于常规透水铺装,去除速率也得到了提高;在降雨重现期1a条件下,改良型透水铺装平均每分钟比常规透水铺装多去除29.82%的SS。

土工布强化透水铺装对径流污染阻控的研究

城市道路等下垫面积累大量污染物被雨水径流冲刷汇入受纳水体,造成污染威胁。透水铺装是削减径流污染的有效措施之一。为研究铺装隔离层土工布强化透水铺装对径流污染阻控的作用,明确铺装中土工布的选用,实现透水铺装性能的优化,采用模拟均匀降雨方式,在透水铺装中加铺不同材质、规格、层数的土工布研究其对出水悬浮物(SS)浓度、粒径以及总磷(TP)浓度的影响。结果表明:对于悬浮物(SS),聚酯长丝土工布去除效果较好;在双层200 g/m^(2)土工布的基础上每加铺同等规格100 g/m^(2)的土工布,出水90 min时去除率提高2.4%~3.3%,加铺双层600 g/m^(2)土工布的铺装去除率可达89.71%;加铺土工布后可以有效去除0~76μm粒径的SS。对于总磷(TP),聚酯长丝和聚丙烯短纤土工布去除效果好;加铺双层600 g/m^(2)土工布的铺装对TP去除效果最好,出水120 min时去除率为86.24%。因此,在铺装内加铺双层聚丙烯短纤或聚酯长丝材质土工布并适当增大规格,既能缓解铺装堵塞,又能强化铺装径流污染阻控,加铺土工布对透水混凝土铺装污染物去除率影响较大,在装置中可稳定发挥作用。

暴雨径流与水库异重流相关性分析

建立了不同季节入库径流量-含沙量-水温-入流密度关系,确定了不同季节、不同入流强度下潜流位置及基本变化规律。得出近9年入库流量Q和入库含沙量S的拟合关系为:S=0.4655e^(0.0024Q)(R^2=0.711 4);上游水文监测断面入库含沙量S和主库区控制断面含沙量S主峰值的拟合关系为:S_主=0.034e^(0.233S)(R^2=0.768)。对近9年不同季节、不同入库流量条件下入流水温进行汇总,由入流水温和主库区控制断面含沙量可以估算入流密度,根据典型月温度-密度分布可推算出潜流位置,潜流位置计算值与实测结果吻合良好。汛期取水应避开高浊潜流水层并充分利用潜流位置在高程545 m附近的潜流泄洪,实现优水优供、排浊蓄清。