高速公路降雨徑流水質特性研究.pdf

1、本研究選取南京機場高速公路祿口高架橋段進行取樣監(jiān)測，對高速公路路面雨水徑流水質變化規(guī)律進行了詳細的研究，分析比較了不同降雨條件下兩類典型污染物隨時間的出流變化規(guī)律，并對高速公路路面雨水徑流的EMC和污染負荷進行了分析，最后探討了高速公路路面徑流污染物的賦存狀態(tài)和初期效應。 對高速公路路面雨水徑流污染物出流規(guī)律的研究表明：SS、COD、BOD5、NH3-N、TN和TP的出流規(guī)律相似，當降雨量和降雨強度較大時初期濃度較高，超出《地表

2、水環(huán)境質量標準》IV類標準的閾值，污染較為嚴重，隨著降雨歷時的延續(xù)，濃度有急劇降低的趨勢，最終平衡在某一穩(wěn)定值不再變化，具有明顯的初期效應特征：當降雨量和降雨歷時較小時，SS、COD、BOD5、NH3-N、TN和TP濃度僅在一個較小的范圍波動，初期效應不明顯。 對高速公路路面雨水徑流的EMC和污染負荷的研究表明：①高速公路路面雨水徑流污染物徑流水質EMC濃度數(shù)據(jù)呈良好的正態(tài)分布，SS、COD、BOD5、NH3-N、TN和TP對數(shù)

3、的AD值分別為0.239、0.245、0.134、0.145、0.223和0.185，表明污染物的對數(shù)正態(tài)分布性良好。②各污染物事件平均濃度平均值分別為：SS171mg/L、COD180mg/L、BOD519.72mg/L、NH3-N4.45mg/L、TN9.67mg/L、TP0.86mg/L，高速公路路面徑流污染嚴重。③Pearson相關系數(shù)確定的污染物間相關性顯著程度結果表明，SS與COD、SS和TP以及NH3-N與TN的相關性較強

4、，SS與NH3-N、TN的相關性較弱。擬合方程分別如下：TN=1.7862NH3-N+1.6343，R2=0.7390，SS=1.019COD+7.2902，R2=0.8858，TP=0.00460SS+0.0807，R2=0.8380。④采用聚類方法分析各影響因素和污染物間的相關性大小，得到各影響因素對水質影響程度的大小順序為：前期晴天數(shù)>降雨強度、降雨量和降雨歷時。⑤SS和COD的年污染負荷最大，分別為1482kg/(ha·a)和1

5、507kg/(ha·a)；BOD5、NH3-N、和TN次之，分別為185kg/ha·a)、35kg/(ha·a)和74kg/ha·a)；TP相對較小，為7kg/ha/a；本研究所估算區(qū)域高速公路路面徑流污染負荷較高，高速公路路面徑流對受納水體影響較大。與其他地區(qū)相比，本研究徑流污染負荷高于美國NURP平均值，低于上海市調查結果與韓國清州市相似。COD和BOD5負荷在法國QASTOR數(shù)據(jù)庫范圍內，高于美國Charlotte和沃特福德的估算

6、結果，而SS負荷低于美國Charlotte。氮、磷污染物方面，本研究估算得到的NH3-N、TP負荷大于美國Charlotte和Waterford以及西德聯(lián)邦公路的結果。 對高速公路路面徑流污染物賦存狀態(tài)的研究結果表明：①溶解態(tài)污染物與顆粒態(tài)污染物的出流變化規(guī)律與總污染物相同。②對高速公路路面徑流中溶解態(tài)和顆粒態(tài)COD、溶解態(tài)和顆粒態(tài)TP以及溶解態(tài)和顆粒態(tài)TN的EMC對數(shù)正態(tài)概率分布的分析表明，不同污染物在概率紙上呈現(xiàn)出良好的線性

7、分布，具有較好的對數(shù)正態(tài)分布性。③對高速公路路面徑流中溶解態(tài)和顆粒態(tài)污染物EMC的統(tǒng)計顯示，不同污染物溶解態(tài)和顆粒態(tài)EMC中值濃度分別為，溶解態(tài)COD60mg/L、顆粒態(tài)COD85mg/L，溶解態(tài)TP0.11mg/L、顆粒態(tài)TP0.53mg/L，溶解態(tài)。TN4.41mg/L和顆粒態(tài)TN0.73mg/L。④對各污染物賦存狀態(tài)的研究表明，COD和TP主要以顆粒態(tài)形式存在，而TN主要以溶解態(tài)存在。從中可以看出，COD和TP可考慮通過沉淀方式去

8、除，而TN則要重點考慮沉淀后的后續(xù)處理方式，如人工濕地處理。⑤通過聚類分析可知，各影響因素對污染物各態(tài)濃度影響的大小：前期晴天數(shù)>降雨歷時、降雨量>降雨強度。 對高速公路路面雨水徑流初期效應的分析結果表明：①對于20/80，30/80的標準而言，高速公路路面徑流污染物不存在初期效應。對于25/50標準，SS、COD、NH3-N、TN和TP存在初期效應的概率分別為30.8％、26.9％、19.2％、23.1％和30.8％。對于25

9、/30標準，SS、COD、NH3-N、TN和TP初期效應存現(xiàn)幾率則分別為76.9％，84.6％，73.1％，61.5％，84.6％，存現(xiàn)率較高。同樣符合50/50標準各污染物初期效應的存現(xiàn)幾率都在84％以上，可見高速公路路面徑流符合25/30和50/50標準的初期效應存現(xiàn)幾率較大，證明高速公路路面徑流的初期效應較為明顯。②高速公路路面徑流的初期效應大多為中等程度，顯著程度的降序排列為，SS>COD>NH3-N>TN>TP。 對高