下垫面雨水初期地表径流污染物的研究

选取校园内两种不同下垫面(屋面、路面)的雨水径流,同时以天然雨水作对比进行水质污染指标分析。通过两种不同下垫面的水质污染指标分析结果研究校园雨水初期地表径流污染物特征。研究结果为水质污染物浓度随径流历时先增后降最后趋于稳定,从污染物含量来看,道路雨水径流高于屋面雨水径流,屋面雨水径流又高于天然雨水。     

宁波市典型城市下垫面雨水径流污染特征解析

雨水径流污染影响受纳水体水质,为掌握宁波市雨水径流污染特征,于2009～2019年开展了8场降雨调查,采用频率统计分析和相关性分析方法研究了中心城区的屋面、广场、绿地、小区道路、商业街道路和城市主干道等不同下垫面的雨水径流污染水平,径流污染来源,以及中小雨型径流水质的冲刷规律.结果表明,宁波市各下垫面雨水径流的化学需氧量(COD)、氨氮、总氮、总磷和总悬浮固体(TSS)等污染指标的次降雨径流平均浓度(EMC)均值分别介于23.88～102.31、 0.40～1.69、 3.41～8.71、 0.09～0.50及37.6～323.4mg·L~(-1)之间.除广场外,其它各下垫面雨水径流的COD和总氮污染严重,屋面、商业街和小区雨水径流氨氮显著高于广场、绿地和主干道(P0.05),商业街、主干道和绿地雨水径流总磷浓度显著高于(P0.05)其它下垫面;屋面、广场、主干道及商业街雨水径流中的TSS与COD、氨氮、总磷具有同源性质,绿地和小区雨水径流的氨氮和总氮具有同源性质;在中小雨情景下屋面和绿地等下垫面的氨氮较易形成初始冲刷效应,而广场、小区和城市主干道等下垫面的总氮和总磷初始冲刷效应并不明显.     

北京市城市降雨径流水质评价研究

选取北京市城市天然雨水与3个不同下垫面(屋面、单位内部道路和环路干道道路)的降雨径流为研究对象,在2010年7～10月期间,测定了8场降雨中的13个理化指标,并采用灰色关联分析和主成分分析方法进行水质综合评价和污染物来源分析.结果表明,环路干道径流的综合水质最差,其他依次为屋面径流、单位内部道路径流和天然雨水,其中环路干道径流综合水质超出国家地表水Ⅴ类水质标准,天然雨水、单位内部道路径流和屋面径流综合水质满足国家地表水Ⅱ类水质标准;天然雨水与各下垫面降雨径流的主要污染物为氮,其中TN和NH4+-N平均浓度为5.49～11.75 mg.L-1和2.90～5.67 mg.L-1;环路干道径流中第一类污染物为P、SS和有机污染物,其主要来源为车辆轮胎和路面材质的磨损;第二类污染物为N和溶解态重金属,其主要来源为车辆尾气和大气干湿沉降.本研究结果可以为城市雨水水质评价、城市面源污染控制和雨水回收利用提供科学依据.     

不同使用年限沥青屋面降雨径流特征研究

屋面降雨径流是城市面源污染的重要组成部分。2015年雨季对石家庄市3场降雨时段的屋面径流进行采样监测,分析了2种不同使用年限的屋面径流污染物的出流过程和初始冲刷现象。结果表明,2种不同使用年限屋面径流水质参数中TN、TDN、NH4+-N和COD的EMC值超出国家地表水环境质Ⅴ类标准,为屋面径流主要污染物。新屋面TN、TDN、NH4+-N和NO3--N的浓度高于旧屋面,但是,旧屋面p H、TP、TDP、COD和TSS的浓度高于新屋面;2种屋面径流中污染物的析出规律表现出径流峰值提前或同步于径流量的峰值(2015年8月18日的降雨事件中新屋面径流中TSS的径流过程除外),但是,新屋面径流中污染物TSS、COD、TP和TN的浓度波动要大于旧屋面;2种屋面径流中污染物都存在不同程度的初始冲刷现象,且各污染物FF30均值都大于30%,但是,旧屋面各污染物FF30的均值都高于新屋面;此外,由于监测降雨事件较少,该研究未针对降雨特征对不同使用年限屋面径流过程的影响作详细的探讨,将来研究应针对该问题做深入探讨。     

北京市新建城区不透水地表径流N、P输出形态特征研究

2010年通过对北京市新建城区典型不透水地表径流水样的采集与分析,研究新建城区地表径流水质特征及其N、P输出形态组成,以期为城市地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,北京市新建区典型不透水地表屋面和道路地表径流污染初期冲刷效应显著,屋面径流污染负荷的输出主要集中在初期10 mm径流,而道路径流污染负荷的输出主要集中在初期15 mm径流.屋面地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为50.2、81.7、6.07、2.94、1.05和0.11 mg·L-1;道路地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为539.0、276.4、7.00、1.71、1.51和0.61 mg·L-1.屋面径流颗粒态COD、TN和TP分别占20.8%、12.3%和49.7%,道路径流颗粒态COD、TN和TP分别占68.6%、20.0%和73.6%.屋面径流溶解性氮素占总氮87.7%,其中NH4+-N和NO3--N分别占57.6%和22.5%,道路径流溶解性氮素占总氮的80.0%,其中NH4+-N和NO3--N分别占42.1%和35.0%.城市地表径流污染控制应加强NH4+-N和NO3--N的去除.     

宁波市城区不同下垫面降雨径流水质特征分析

分析了宁波市城区5种不同下垫面(屋面、绿地、居民区道路、工业区道路、商业区道路)的7~10场降雨的径流水质,研究其污染程度和变化规律。监测项目包括p H、SS、COD、TN、TP、NH3-N、重金属。结果表明:各污染物浓度在径流初期均较高,存在较明显的初期冲刷效应,随降雨历时逐渐下降并趋于稳定。不同下垫面径流污染程度顺序为:商业区道路工业区道路≈居民区道路屋面绿地。除绿地外,各下垫面的径流水质均较差,超过了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》V类标准。相比于国内其他城市,宁波城区径流污染总体属于中等水平。     

沥青油毡屋面降雨径流污染物浓度历时变化研究

城市面源污染是我国水环境质量恶化的重要原因之一.屋面是城市下垫面的主要组成部分,因而屋面暴雨径流污染成为城市面源污染的重要来源.以北京市典型的文教区为例,在2004年对沥青油毡屋面径流水质进行了为期4个月的监测,指标包括pH、SS、COD、TN、TP、BOD5及Cu、Cr、Zn、Cd和Pb等重金属.监测结果表明,屋面径流水质污染比较严重,COD、TN和BOD5均值一般都超过地表水环境质量Ⅴ级标准;屋面初期径流污染物浓度大,随着降雨历时的延长,COD、TN、TP、BOD5及SS的浓度大幅度下降;污染物的起始浓度以及浓度达到稳定所需的时间随雨前晴天数的不同而有较大变化.屋面暴雨径流中的重金属浓度在整个降雨过程中均较低,而且随降雨历时的延长,其浓度变化较小.     

北京城区不同下垫面降雨径流产污特征分析

通过对北京城区3类不同下垫面的降雨径流水质进行监测以及对实验数据进行皮尔森(Pearson)统计分析,探讨了沥青路面、硬质屋顶及草地屋顶的雨水径流污染物历时变化规律,计算了各场次降雨径流污染物的事件平均浓度(EMCs),分析了径流水质的主要影响因素.结果表明,相对于沥青路面与硬质屋顶,草地屋顶对除磷外的其他径流污染物浓度有明显削减作用;初期降雨径流中CODcr、NH3-N、NO3-N、TP、Pb、Cu、Zn的EMC值大多超出V类国家地表水标准,3类重金属污染物监测结果也表明城区暴雨径流污染明显;统计分析结果表明污染物质与前期晴天数、降雨历时呈现正相关关系,与降雨量、降雨强度呈现负相关关系,通过控制初期径流污染、加强清扫及屋顶绿化可以从源头减少城市降雨径流污染.     

北方沿海城市屋面雨水径流水质及影响因素

选取天津市某小区3种材质的屋顶(瓦面、油毡屋面、沥青面)径流为研究对象,通过7场连续降雨监测,分析探讨了径流污染物平均浓度(EMC),屋面雨水径流水质特点,污染物出流规律以及径流水质影响因素。结果表明,天津市天然雨水中含氮量较高;通过计算3种屋面径流及路面径流EMC值,得出屋面径流中SS和COD严重超标,油毡面径流污染最重,天津市屋面径流污染水平比上海市高,也比美国、德国和法国等国家高;屋面雨水径流前期污染较高,存在一定的初使冲刷效应;晴天积累天数是影响屋面径流水质的重要因素,屋面初期径流污染物浓度与晴天累积天数成正相关;降雨强度对径流污染物具有分段影响,降雨强度6 mm/h时,径流污染物浓度随降雨强度的增大而增加,降雨强度6 mm/h时,径流污染物浓度随雨强的增大而降低。     

城市雨水径流水质演变过程监测与分析

为了探讨降雨从落地前至居住小区出口径流的水质演变规律和污染特性,于2011年7～10月进行了6场雨水径流水质演变过程的监测与分析,同时,初步对比了草带对屋面径流的净化效果.结果表明:①城市降雨从"落地前雨水-屋面径流-路面径流-小区出口径流",水质变化规律明显,落地前雨水水质最好,屋面径流和小区出口径流水质较差,路面径流水质最差;②雨水水质从落地前到小区出口的演变过程中,除可溶性TP平均浓度未超出地表水环境质量Ⅳ类标准外,COD、NH4+-N、TN平均浓度均超出地表水环境质量Ⅴ类标准;③前期晴天时间短的降雨径流污染物平均浓度明显低于前期晴天时间长的降雨,并且同一场降雨过程,降雨结束时径流水质明显好于初期;④草带对降雨径流中污染物的浓度削减作用明显,约1.0 m宽的草带对屋面径流污染物COD和氮的削减率基本都在30%左右.     

镇江市城区降雨径流水质分析

雨水径流污染是城市面源污染的主要形式,通过对镇江市城区2011年10场降雨径流水质监测,分析了镇江市城区降雨径流水质。结果表明,镇江市城区降雨径流存在一定污染,直接排入城市地表水体会对其造成污染。其主要污染指标为COD、BOD5、NH3-N、TP和总悬浮颗粒物,重金属含量较低,基本不存在重金属污染。各种不同类型雨水径流水质污染程度差异较大,天然降雨、屋面径流,大市口路面径流水质相对较好,基本能达到Ⅲ或Ⅳ类水体的水质标准;泵站、排口径流、河道径流污染较重,大多属于超Ⅴ类水体;南门大街路面径流污染最为严重,部分水质指标接近工业废水。     

惠州市城市降雨径流氮、磷污染特征研究

本文通过对惠州市2009-2011年12场降雨径流进行监测,研究了惠州市内不同土地利用类型城市下垫面降雨径流中氮、磷污染特征,计算并分析了城市降雨径流中氮、磷的EMC值,发现惠州市内除城市绿地外各种土地利用类型的TN、NH4+-N、TP的EMC值均超过Ⅴ国家水体,不同土地利用类型城市下垫面的EMC值变化较大,但相比国内外同种土地利用类型城市下垫面,惠州市城市降雨径流的氮、磷EMC值大多较高。本研究为惠州市城市降雨径流污染定量化研究及综合治理提供了科学依据。     

天津中心城区典型区域雨水径流污染特性

不同生活水平区域因生产结构、生活方式等因素的不同,导致雨水径流指标呈现出区域差异性特征。针对天津雨水径流污染问题,以天津中心城区降雨特征为研究对象,选取天津中心城区5个区域,研究不同生活水平区域与径流污染之间的关系。通过对试验区域内9个监测点5次降雨径流过程分析发现,天津中心城区道路径流中固体悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、总氮（TN）、氨氮（NH₃-N）和总磷（TP）的次降雨径流平均浓度（EMC）值分别为159.5~386.1 mg/L,74.6~157.6 mg/L,6.5~10.2 mg/L,1.9~5.4 mg/L和0.38~1.07 mg/L,屋面径流中SS、COD、TN、NH₃-N和TP的EMC值分别为107.7~135.1 mg/L,70.5~102.3 mg/L,8.3~9.1 mg/L,3.1~4.1 mg/L,0.24~0.69 mg/L;对于道路径流,SS、COD和TP浓度与生活水平拟合线的斜率分别为-104.7,-44.8和-0.28,SS、COD显著受区域生活水平影响,呈负相关关系;径流中SS与COD的相关系数为0.86,具有很强的相关性;区域生活水平越低,降雨量对径流污染的影响越大;对于屋面径流,污染浓度与区域生活水平拟合程度较差,无显著关系;降雨量对屋面径流的影响较小,主要影响因素为初期效应的强弱;区域污染源为生活源且具有高生活水平时,可采用Sartor-Boyd冲刷模型进行模拟。     

北京城市典型下垫面降雨径流污染初始冲刷效应分析

城市硬化地表的迅速增加使得降雨径流量增加,屋面和路面等下垫面上污染物的大量累积并随径流进入城市排水系统,对城市水环境造成威胁.为了解径流污染过程和给径流污染控制提供科学依据,于2004～2006年选取典型屋面和路面对径流污染过程进行了监测和分析,计算了两种径流的次降雨平均浓度(EMC)水平,发现两类径流的COD和TN污染较为严重;屋面径流的化学需氧量(COD)、总氮(TN)分别超标(地表水环境质量标准GB 3838-2002 V类)3.64和4.80倍;路面径流的COD、TN分别超标3.73和1.07倍.利用M(V)曲线,判断径流量同径流污染负荷的关系,发现屋面径流污染物总悬浮颗粒物(TSS)、COD、TN和总磷(TP)发生了不同程度的初始冲刷现象;路面初始冲刷现象主要表现为TSS和TP,总体上初始冲刷效应不明显.汇水面性质、降雨强度、污染物累积状况等都是影响屋面和路面径流污染物排放特征的重要影响因素.     

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。     

城市绿地削减降雨地表径流污染效应的试验研究

针对城市降雨地表径流造成的非点源污染已成为城市收纳水体水质恶化和生态退化的主要因素这一现状,利用室内土壤柱模拟城市绿地对典型降雨地表径流污染的削减效应,研究土地覆被、径流污染物浓度、土层厚度以及水力负荷与停留时间对污染削减率的影响.结果表明,在低、中和高3种典型降雨地表径流污染浓度水平(COD为44.5、144.3、487.2 mg.L-1;NH4+-N为4.27、11.44、36.61 mg.L-1;TP为0.98、2.85、9.66 mg.L-1),8.15、7.13和6.12 cm.h-1的进水负荷持续1 h条件下,城市绿地的污染削减能力良好、稳定,对照组对COD、NH4+-N和TP的平均削减率分别达到33.41%~37.14%、58.74%~61.49%和63.65%~67.08%;受复氧能力和水力停留时间的限制,绿地覆被植物对污染物削减率的影响不明显;随着降雨地表径流污染浓度水平的增加,绿地的污染综合削减率保持在50%~60%左右,略有增大趋势;绿地对降雨地表径流污染的削减主要发生在深度50~70 cm的土层之上.     

天津某住宅区降雨径流颗粒粒径分布及污染物赋存形态

为考察城市不同下垫面降雨径流中颗粒粒径分布及与污染物的关系,2020年7—8月在相同降雨条件下对天津市某居民区油毡屋面、塑钢屋面、水泥瓦屋面和沥青路面的6场降雨事件进行采样,分析降雨径流污染特征及颗粒物分布. 结果表明:①沥青路面降雨径流中悬浮颗粒物（suspended solids, SS）浓度最高,与油毡屋面、塑钢屋面和水泥瓦屋面径流SS浓度在统计上有显著差异(P<0.05);②不同下垫面降雨径流中颗粒物粒径主要分布在10~200 μm之间,4种下垫面中值粒径（D₅₀）浓度在计量上均有显著差异(P<0.05);③粒径在10~50 μm的颗粒物占比最大,在油毡屋面、塑钢屋面、水泥瓦屋面和沥青路面径流中占比分别为30.95%、25.53%、30.41%和50.47%,粒径大于300 μm的颗粒物体积分数占比最小;④降雨径流中颗粒物是污染物的主要载体,径流中化学需氧量（COD）和总磷（TP）主要以颗粒态形式存在,而总氮（TN）主要以溶解态形式存在. 通过对降雨径流中颗粒物粒径分布和污染物赋存形态的研究,以期为城市径流污染控制及雨水净化方法的选取提供数据支撑.      

温州城市不同下垫面径流中无机氮的含量及初期冲刷效应

在温州两个采样区分别监测了4场降雨事件,选取交通干道、停车场、小区屋面、小区路面、城市排水系统汇流口、草地等6种下垫面,测定地表降雨径流中溶解铵态氮（NH＋4-N）、溶解硝态氮（NO-3-N）、溶解亚硝态氮（NO-2-N）的含量及基本理化指标.结果表明,温州城市降雨径流中NH＋4-N、NO-3-N和NO-2-N的降雨事件平均浓度（EMC）值分别介于0.40～5.55、0.01～4.70、0～0.87mg·L-1（以N计）之间,九山外河区域氮污染比山下河区域严重,交通干道、居民生活区是氮污染严重的地方,应加以重视.多数下垫面径流中溶解态无机氮以NH＋4-N为主,比例可达50%以上,九山外河区域各下垫面径流中NH＋4-N普遍超过了地表水环境V类水标准.除小区路面以外,各下垫面径流多次出现NH＋4-N的初期冲刷效应,仅小区屋面和汇流口径流中出现过NO--N初期冲刷效应.     

温州市不同功能区地表径流污染特征研究

以温州市城区为例,在多雨季节对商业区、工业区、居民区、交通路面、绿地等五大功能区的降雨径流水质进行了6次采样监测,发现不同功能区地表径流水质差异较大。前10 min初期径流中各功能区COD、TN;商业区和工业区的NH4+-N;商业区、交通路面和工业区TP的平均浓度均劣于地表水V类水质标准。随着降雨历时的延长,降雨径流中主要污染物浓度逐渐下降,并在30~45 min趋于稳定。对COD而言,由商业区造成的径流年污染负荷最高,达5 763.15 t/a;对SS而言,温州市几个重要工业经济开发区所造成的径流年污染负荷最为严重,达到15 883.67 t/a,居民区次之,达11 804.81 t/a;对NH4+-N而言,由工业区、商业区和居民区所造成的径流污染相对较重,分别在50 t/a左右。地表径流对温瑞塘河的COD贡献较大,达22.88%;而由地表径流所引起的NH4+-N和TP污染对温瑞塘河的污染贡献较小。     

百年一遇大旱后城区降雨径流污染时空差异与可生化性

2009年入秋至2010年春,中国西南地区发生了百年一遇的特大旱灾。为探讨百年一遇大旱后城市降雨径流污染特性,对昆明市典型交通干道路面及屋面进行了三次降雨径流监测,研究了百年一遇大旱后的昆明城区降雨径流污染时空差异与可生化性并同其他城市做了比较。结果表明,径流污染物浓度基本上并未随降雨时间表现出明显的下降趋势。大旱后首场降雨形成的地表径流污染最严重,次日降雨的最轻,路面污染显著高于屋面污染。总体上径流的可生化性较差,不宜用生物法进行处理。同国内外部分城市与2007年调查的昆明比较发现,大旱后的昆明城区屋面和路面径流污染较严重。