平原河网城市典型滨河片区雨水径流监测研究

开展城市雨水径流监测,定量评估径流污染水平,分析污染规律及影响因素,可为科学制定水环境治理方案提供重要依据。以我国平原河网地区某城市一典型滨河片区为例,基于对不同下垫面雨水径流及周边河道常规污染物指标的监测,结合河道水环境质量时空变化特征,分析径流污染程度及对河道水环境的影响。结果表明,监测区域径流污染程度总体较高,其中COD、TN、TP指标的平均浓度均接近或超过地表水劣Ⅴ类水质;不同降雨事件、不同污染物、不同取样点雨水径流的初期冲刷程度均不相同,并且与降雨强度和前期污染物积累情况等因素密切相关;降雨过程中工商业发达、人员与交通密集区域排放的雨水径流增加了河道中COD、SS、TN、TP等污染物的浓度;对比结果显示监测区域部分污染物指标的城市径流污染物年排放量超过污水处理厂尾水污染物排放量。     

初期弃流后板房屋面雨水污染物质量浓度衰减规律

为研究初期雨水弃流后不同降雨重现期条件下屋面雨水的污染物质量浓度变化规律,以板房屋面为例,采用3 mm的初期雨水弃流深度,基于暴雨径流管理模型(SWMM),构建了板房屋面径流模型,在采用雨水收集箱中污染物质量浓度实测值对模型验证后,模拟分析了不同降雨重现期板房屋面雨水的污染物质量浓度衰减规律。结果表明:雨水收集箱中污染物质量浓度衰减过程可分为骤降段、过渡段和稳定段3个阶段;衰减曲线符合一阶衰减指数函数分布,决定系数超过0.93;对于同一种污染物,雨水收集箱中污染物稳定质量浓度随降雨重现期增大而减小。     

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。     

天津典型居民区不同下垫面雨水径流污染特征

在对天津典型居民区域的不同下垫面雨水径流水质进行监测的基础上,以典型降雨为例,探讨了雨水径流污染物的特征和事件平均浓度(event mean concentrations,EMC)。结果表明,天津典型居民区主干道和菜市场雨水径流中的污染物质量浓度随着降雨历时的延续呈降低趋势,冲刷效应明显;屋顶雨水径流中污染物的质量浓度随降雨历时的延续变化较小,冲刷效应较弱。3种下垫面雨水径流中污染物质量浓度大小差异明显,菜市场和主干道雨水径流中SS质量浓度相差不大,且都远远超过屋顶雨水径流;雨水径流中COD和TP质量浓度的顺序由大到小依次为菜市场、主干道、屋顶;雨水径流中TN质量浓度的顺序由大到小依次为菜市场、屋顶、主干道。以EMC中值计,菜市场雨水径流中污染物平均浓度要高于主干道和屋顶,菜市场雨水径流中TP的质量浓度是主干道的3倍、屋顶的24倍。天津典型居民区雨水径流污染比较严重,如不经截留或处理直接排入城市河道等接纳水体,会严重影响河道的水质和城市的环境。     

长江经济带城市降雨径流污染特征分析

为系统了解长江经济带城市面源污染状况,针对性解决长江经济带城市降雨径流引起的水环境污染问题,梳理了长江经济带各省(直辖市)的城市下垫面和功能区的雨水径流污染特征,对比分析长江经济带各省(市)不同下垫面和不同功能区降雨径流污染物指标,并采用线性混合模型分析污染物的降雨径流平均浓度与经济发展水平的相关性。结果表明：长江经济带下垫面降雨径流污染主要来自路面,且远高于屋面和绿地;城市功能区降雨径流污染浓度最高的是交通区,其次是商业区和工业区,居住区最低;降雨径流污染物浓度较高的是长江中下游地区,经济发展水平越高的省(市)降雨径流污染物浓度越高。研究成果全面分析了长江经济带城市面源污染状况,可为长江经济带城市降雨径流污染综合治理的规划与设计提供指导。     

邯郸市区不同下垫面降雨径流水质变化特征研究

为缓解邯郸市城区水资源供需矛盾,合理利用雨洪资源,在对生活区屋面、城区道路、公园绿地降雨径流水质进行检测的基础上,分析了雨水径流中主要污染物的变化过程,探讨降雨径流水质受环境条件影响情况。通过研究得出城区初期雨水径流污染最为严重,随降雨历时的延长,污染物浓度逐渐下降并趋于稳定。不同城区下垫面雨水径流污染物含量差异明显,城区主干道路降雨径流水质最差。     

城区屋面雨水径流水文水质特征研究

研究城区屋面径流水文过程与污染物浓度变化特征,为有效利用城市雨水、控制非点源污染提供依据。通过体积法对新乡市城区屋面降雨径流进行采样,水质指标分析包括pH、SS、COD和DO。屋面径流系数为0.92~0.98间。研究结果表明:径流初期污染严重,后期COD、SS浓度分别在25 mg/L和30 mg/L以下。径流曲线形态与降雨过程线类似,两者波动幅度相对较小。径流中COD与SS之间的相关性较好,而DO与其之间的相关性较差。径流水质主要受降雨量、降雨强度、屋面材料、季节和气温等因素影响。     

城市面源污染特征的分析

对城市面源污染物的种类、来源和危害,以及对受纳水体的影响两方面综合进行分析;系统归纳了城市面源污染特征的研究结果,得出结论:城市地表径流中污染物以悬浮颗粒物为主,其浓度明显大于城市污水;重金属及碳氢化合物浓度在数量级上与未经处理的城市污水基本相同;COD、BOD5、总大肠菌数、TN和TP都低于未经处理的城市污水;不同使用功能的地表降雨径流过程排污状况中,商业区污染负荷最大;城市地表径流污染物中的金属主要来自屋顶径流;碳氢化合物和铅主要是吸附在颗粒上,其他污染物浮动性较大。最后分析了城市面源污染的影响因素,如降雨强度、降雨量、降雨历时、城市土地利用类型、大气污染状况、地表清扫状况等。     

青岛市李沧工业园区降雨径流污染特征研究

以青岛李沧工业园为研究区域,选取上下游分设水质监测点,研究了降雨径流污染物浓度随降雨历时变化规律及径流污染物分布特征,并探讨了工业区径流冲刷效应和污染物之间的相关性。研究表明:初期降雨径流污染较为严重,区域初期冲刷效应明显,随降雨历时延长,径流污染物浓度逐渐降低并趋于稳定,且径流雨水中各污染指标与SS之间存在良好相关性,拟合度较好。     

低影响开发措施对雨水径流的控制效应

为了解LID措施在实际应用中对雨水径流的控制效应,选取广州市天河智慧城透水铺装和绿地开展现场监测,在透水铺装和绿地上分别选取20场次和11场次降雨径流资料分析径流削减情况,在透水铺装和绿地上均选取2场次降雨水质资料分析污染物去除情况。结果表明:透水铺装和绿地的径流量削减率均随着雨前干旱期增加而上升,随着降雨历时、降水量和最大雨强的增加而下降;在降水量较小时,绿地的径流量削减率比透水铺装的大,在降水量较大时反之。雨前干旱期越久,地表累积的污染物越多,冲刷到雨水径流中的污染物越多,雨前干旱期越长的场次降雨的透水铺装和绿地雨水径流污染物质量浓度亦越高。     

初期径流雨水工程截流措施及效果初探

初期径流雨水是受纳水体的主要污染源,用降雨深度界定初期径流雨水量并将其截流可降低对受纳水体的污染。为便于采取工程措施有效截流初期径流雨水,以《中华人民共和国地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅴ类水体基本项目标准限值为依据,将污染指标值高于该标准限值的径流雨水界定为初期径流雨水,因此后期径流雨水量即为污染指标值等于或小于该标准限值时的产流量,用单位时间内的降雨体积表示。据此按钢筋混凝土圆管(满流)的水力计算图确定截流管道的管径,并采用溢流堰式截流井截流。通过实际工程验证,其截流效果显著,且工程易于实施。     

考虑倾角的土质边坡Green-Ampt改进入渗模型

针对传统Green-Ampt入渗模型忽略坡角和土体非饱和区对边坡降雨入渗的影响这一情况,利用倾角对土体入渗势能梯度进行修正,并将入渗时边坡土体按含水率划分为饱和层、过渡层和未湿润层,建立考虑倾角的土质边坡分层假定入渗模型,推导边坡降雨入渗深度与降雨历时的关系,并通过入渗实例将新模型与传统模型进行比较。研究结果表明:分层假定模型预测的坡面产流时间及湿润锋深度与降雨历时的关系较传统Green-Ampt入渗模型（简称为GA模型）更接近实测值;自由入渗阶段,分层假定模型的湿润锋扩展深度与GA模型一致,但入渗速率低于GA模型;积水入渗阶段,分层假定模型的湿润锋扩展深度及入渗速率均大于GA模型,湿润锋扩展深度的差值随着降雨历时的增大逐渐增大,而入渗速率差值的变化呈相反趋势。根据新模型,分析了倾角和雨强对边坡降雨入渗的影响,发现随着边坡倾角的增大或雨强的减小,雨水入渗到坡体内相同深度所需的降雨历时增加,这种现象在倾角大于60°或雨强小于20 mm/h时尤为明显。     

模拟降雨条件下径流侵蚀力与地貌特征的动态响应关系

本文通过模拟降雨模型试验,用高精度摄影测量、GIS技术和分形理论,对不同雨强条件下小流域模型次降雨径流侵蚀力和地貌形态分形维数变化及其动态响应关系进行了研究。结果表明,基于次降雨洪峰流量模数和径流深乘积的流域尺度径流侵蚀力量化方法揭示了径流的做功效率;大雨强的次降雨径流侵蚀力明显高于小雨强,不同雨强的次降雨径流侵蚀力随模拟降雨场次增加均呈现较为相似的变化趋势;小流域模型历经25场模拟降雨,地貌形态趋于复杂化,地貌形态分形维数呈波动增加趋势;小流域模型地貌形态分形维数的所处取值范围对于相同降雨条件下次降雨径流侵蚀力变化趋势具有决定性影响。本研究揭示了地貌形态特征与次降雨径流侵蚀力空间变异定量作用关系,提高了流域尺度土壤侵蚀预报模型精度和适用性。     

山地城市屋面雨水可利用量分析——以重庆市沙坪坝某片区为例

为定量评估山地城市屋面雨水可利用量,以重庆市沙坪坝某片区为例,分析了重庆市的降雨特征,利用改进的径流系数法定量评估了代表年屋面雨水可利用量,并分析了降雨特征对可利用量的影响;运用设计降雨量和设计暴雨强度两个指标相结合的方法确定了蓄水池规模,使其满足径流控制率和防洪减涝的要求。研究表明:在代表年降雨量为1 198.9、1 104.4和962.7 mm时,研究区域屋面雨水可利用量分别为267 951.8、247 421.3和198 917.9 m~3,雨水利用潜力较大,降雨量对可利用量的影响较大,而降雨强度对其影响很小;研究区域蓄水池总规模为9 312 m~3,屋面径流控制率达到86.4%,为山地城市雨水利用系统中蓄水池的规模设计提供了参考依据。     

Characterization of runoff from various urban catchments at different spatial scales in Beijing, China

In order to investigate the characterization of runoff in storm sewer from various urban catchments, three monitoring systems at different spatial scales have been installed separately. They have been held since July 2010 in urban area of Beijing (China). The monitoring data revealed that chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and NH(3)-N values significantly exceed the Class V surface water quality standard developed by Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China (MEP). A surface solids buildup and wash off model for small watershed was adopted to analyze and discuss the process of a runoff pollutant discharge. More than a half of pollutant parameters presented a good fit to the model. However, a slightly worse-fit to the wash off model appeared in less than half of the data. Due to the influence of sewer sediments, sewer system characteristics, catchment characteristics, and other reasons, first flush was seldom observed in storm sewer runoff from these three survey areas. Meanwhile, the correlation between TSS and any other pollutant was analyzed according to cumulative load of pollutants in runoff events. An event mean concentrations (EMCs) approach was adopted to quantify the pollution of runoff. EMCs of various pollutants in storm sewer runoff between different rainfall events were slightly higher than the typical values observed in similar areas at home and abroad, according to other studies reported in literature. Based on quantitative analysis, it can be concluded that urban non-point source pollution is recognized as the major causes of quality deterioration in the receiving water bodies. This is after the point source pollution has been controlled substantially in Beijing. An integrated strategy, which combines centralized and decentralized control, along with the conditions of meteorology, hydrology, urban planning, existing drainage system, etc., will be an effective and economic approach to urban runoff pollution control.     

基于Digital Water的初期雨水径流污染控制措施研究

初期雨水作为非点源污染已经严重影响城市水环境现状,初期雨水的治理也被国内外专家重视。分析类比了不同类型的初期雨水径流污染控制措施,阐述了初期雨水污染物的积累及冲刷过程的模拟函数。借助Digital Water对研究区域降水进行模拟,分析未开发、仅增加LID措施、增加LID措施与末端调蓄池组合方案3种情况,发现初期雨水的源头控制和末端控制对初期雨水径流总量削减和污染物浓度削减分别在不同的时间和空间上起着显著的作用,LID措施通过源头截留在降雨初期削减污染物浓度和洪峰流量,而后削减能力减弱,继而雨水进入末端调蓄池,降雨后期洪峰流量和污染物通过调蓄池削减。初期雨水的源头控制和末端控制组合应用效果良好,对流总量削减和污染物浓度削减有不同的贡献率。而初期雨水的过程控制也就是初期雨水截留控制应用及研究还不足,是未来研究和实践的发展方向。     

广州市中心城区典型合流制排水口污染负荷排放规律分析

随着广州市中心城区河道水环境治理力度的加大,合流制溢流污染问题越来越突出,对城市河道水体构成了日益严重的威胁。本文选取广州市中心城区典型合流制排水口进行了18场降雨的径流污染监测,总结了在典型小雨、典型中雨及典型大雨场次下排水口各水质指标随降雨历时的变化规律,同时分析了18场降雨的排水口最高浓度、平均浓度与总降雨量的关系,研究成果可为合流制污染控制工程的设计提供参考。