城市集水區(qū)降雨徑流污染特征及調(diào)控模擬研究.pdf

1、伴隨城市化的快速發(fā)展，原來(lái)大面積透水性地表逐漸被建筑物、瀝青等不透水材料覆蓋，使得城市水文循環(huán)發(fā)生改變，導(dǎo)致城市內(nèi)澇頻繁發(fā)生、水體水環(huán)境生態(tài)惡化加劇。城市降雨徑流管理新概念—低影響開(kāi)發(fā)（Low Impact Development，LID），通過(guò)采用入滲、過(guò)濾和滯蓄等多種源頭控制管理措施，實(shí)現(xiàn)了對(duì)降雨形成的徑流量及污染物的削減。采用LID措施對(duì)城市降雨徑流及其污染進(jìn)行有效管理與控制，需對(duì)城市降雨徑流污染現(xiàn)狀與污染特征，以及LID措施對(duì)其

2、調(diào)控效果與影響因素進(jìn)行大量基礎(chǔ)研究，尤其是降雨特征對(duì)LID措施徑流污染調(diào)控效果的影響。暴雨雨洪管理模型（Storm Water Management Model,SWMM）是公認(rèn)的最適合于城市降雨徑流及其污染模擬研究的重要工具。本研究以南昌大學(xué)前湖校區(qū)為例，選取3種典型下墊面（路面、停車場(chǎng)和屋面），對(duì)南昌城市集水區(qū)降雨徑流污染現(xiàn)狀與污染特征進(jìn)行分析與探討，構(gòu)建并利用SWMM模型進(jìn)行LID措施（以雨水花園、綠色屋頂和透水鋪裝為例）對(duì)降雨徑

3、流及其污染負(fù)荷的調(diào)控效果進(jìn)行探討。選擇徑流峰值流量、總流量、峰值出現(xiàn)時(shí)間以及總懸浮顆粒物（TSS）、化學(xué)需氧量（CODcr）、總氮（TN）與總磷（TP）等污染負(fù)荷，分別作為降雨徑流及其污染負(fù)荷的SWMM模型輸出變量，并以雨水花園為例分析降雨特征（重現(xiàn)期和雨型）對(duì)LID措施調(diào)控效果的影響，以期為L(zhǎng)ID措施的廣泛推廣與應(yīng)用、相關(guān)導(dǎo)則與規(guī)范的編制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。
　　本研究得出的結(jié)論如下：
　　（1）南昌城市集水區(qū)降雨徑流污染的

4、隨機(jī)性較強(qiáng)，污染較為嚴(yán)重且存在不同程度的初期沖刷效應(yīng)。集水區(qū)降雨徑流中TSS的濃度超出《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的1.08~2.95倍，CODcr和TN的濃度分別超出《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的1.08~1.76倍和1.33~1.66倍；降雨徑流污染隨機(jī)性較強(qiáng)，污染物的濃度與降雨事件平均濃度（EMC）變異性均較大，除pH外其他徑流污染物的濃度與EMC變異系數(shù)分

5、別在65.3％~133.3%和20.0%~150.0%之間，污染物濃度的分布均屬左偏態(tài)，數(shù)值集中于較小數(shù)值區(qū)域。降雨徑流污染存在不同程度的初期沖刷效應(yīng)，沖刷強(qiáng)度與降雨事件和污染物種類有關(guān)，在降雨初期污染物濃度偏高，且具有一定波動(dòng)性，持續(xù)一定時(shí)間后，污染物濃度下降至較低的穩(wěn)定水平。
　?。?）LID措施（雨水花園、綠色屋頂和透水鋪裝）對(duì)城市降雨徑流及其污染具有較好的調(diào)控效果。雨水花園、綠色屋頂和透水鋪裝等 LID措施對(duì)降雨徑流峰值流

6、量和總流量的削減率分別為50.56%～61.42%和59.78%～63.95%，延遲峰值出現(xiàn)時(shí)間5～8 min；對(duì)降雨徑流中TSS、COD、TN和TP污染負(fù)荷的削減率分別為49.08%～63.84%、47.48%～66.34%、35.53%～70.67%和31.43%～72.86%。
　?。?）降雨重現(xiàn)期對(duì)雨水花園調(diào)控降雨徑流及其污染的效果影響顯著。降雨徑流的峰值流量、總流量及污染負(fù)荷與降雨重現(xiàn)期呈正相關(guān)，雨水花園對(duì)降雨徑流及其污

7、染的調(diào)控效果與降雨重現(xiàn)期呈負(fù)相關(guān)。在相同降雨重現(xiàn)期條件下，雨水花園對(duì)降雨徑流中TSS的污染負(fù)荷削減率最大，徑流污染物負(fù)荷的削減率依次為T(mén)SS＞COD＞TN＞TP。
　?。?）雨型對(duì)雨水花園調(diào)控降雨徑流及其污染的效果影響較小。降雨徑流的總流量和污染負(fù)荷隨雨型峰值系數(shù)變化差異較小，徑流峰值流量出現(xiàn)時(shí)間隨峰值系數(shù)變大而推遲，峰值流量的變化與雨水花園是否設(shè)置有關(guān)。雨水花園對(duì)降雨徑流峰值流量和污染負(fù)荷的削減率，隨雨型峰值系數(shù)增大而減??；雨水