【摘要】：城市化進(jìn)程的加速伴隨著城市景觀格局的改變,大面積的硬質(zhì)下墊面代替了原有的透水性下墊面,使城市的水文條件發(fā)生改變,對區(qū)域氣候、環(huán)境、水體等產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。隨著點(diǎn)源污染治理率的持續(xù)提高,包括城市地表徑流污染在內(nèi)的非點(diǎn)源污染已成為引起城市水生態(tài)環(huán)境惡化的第二大污染源。小區(qū)作為城市主要構(gòu)成單元,占城市面積比例較大,路面、屋面和綠地是城市小區(qū)3類主要下墊面。與城市道路徑流相比,小區(qū)內(nèi)道路、屋頂、綠地徑流水質(zhì)相對較好,但其因占城市下墊面面積的比例大,故徑流量大,其徑流污染負(fù)荷亦不容忽視;另一方面,小區(qū)下墊面大面積的收集空間及相對較好的水質(zhì)也給雨水資源集蓄利用提供了良好的基礎(chǔ),而全國正廣泛推行的海綿城市建設(shè)也需基于各類下墊面徑流水質(zhì)及污染排放特征合理開發(fā)設(shè)計LID(Low Impact Development)雨水利用系統(tǒng)。本研究在西安市典型文教區(qū)設(shè)置路面、屋面和綠地徑流采樣點(diǎn),采用人工時間間隔采樣法對2016年8月-2017年8月的10場降雨徑流和2場融雪徑流全程采樣,測試徑流過程SS、COD、TN、TP、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr、PAHs、溶解態(tài)COD、溶解態(tài)重金屬及溶解態(tài)PAHs的濃度以及顆粒物粒徑d50,研究比較了不同下墊面的徑流污染水平、濃度和負(fù)荷輸出特征,并對徑流中對人體有“三致作用”的PAHs的濃度、來源、排放規(guī)律進(jìn)行了研究。得到如下結(jié)論:西安市文教區(qū)不同下墊面徑流污染特征研究結(jié)果表明:(1)西安市文教區(qū)3類典型下墊面降雨徑流主要污染物為SS、COD、TN、Pb、Cr。(2)除COD外,路面和屋面徑流中重金屬和PAHs主要以顆粒態(tài)存在,且屋面徑流溶解態(tài)污染物比重高于路面徑流。(3)路面徑流SS、Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Cd、PAHs等污染物的濃度高于屋面徑流,而COD、SCOD、TN等指標(biāo)則相反。(4)路面融雪徑流污染程度遠(yuǎn)大于降雨徑流,而屋面融雪徑流水質(zhì)優(yōu)于降雨徑流。(5)雨水中TN、Cr污染較為嚴(yán)重,其對路面徑流TN、Cr、溶解態(tài)污染物以及屋面徑流TN、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr、溶解態(tài)Cu和溶解態(tài)Ni的污染貢獻(xiàn)較大,且其對屋面徑流總量重金屬和PAHs的污染貢獻(xiàn)大于路面徑流。西安市文教區(qū)不同下墊面降雨徑流污染濃度輸出特征研究結(jié)果表明:(1)不同下墊面降雨徑流污染濃度輸出規(guī)律差異顯著,路面徑流污染物初期濃度較大,受雨期交通排污影響中后段波動較劇烈,屋面徑流污染物呈現(xiàn)沖刷模型所描述的隨徑流歷時持續(xù)降低并趨于穩(wěn)定的排放規(guī)律,綠地徑流污染物濃度沿程變化相對較小。(2)降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時等降雨特征以及路面距上次清掃時間等對徑流污染物濃度輸出和顆粒物粒徑分布有重要影響。(3)除Cr、Cd、Ni、Pb、溶解態(tài)Cu、TN外,屋面徑流其余污染指標(biāo)濃度輸出符合指數(shù)函數(shù),建立的數(shù)學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)均0.8。西安市文教區(qū)不同下墊面徑流污染負(fù)荷輸出特征研究結(jié)果表明:(1)路面徑流初期30%的徑流攜帶的SS、COD、TN、TP、Pb、Zn的污染負(fù)荷率分別為51.2%、52.7%、44.8%、42.4%、45.3%、46.1%,屋面徑流相應(yīng)為55.7%、60.0%、64.4%、75.3%、76.2%、48.5%,表現(xiàn)為中等強(qiáng)度初期沖刷,且屋面徑流對應(yīng)的初期徑流負(fù)荷率均大于路面徑流。(2)下墊面類型、污染物賦存狀態(tài)和降雨特征對地表徑流污染負(fù)荷排放影響顯著。屋面較路面初期徑流攜帶的污染負(fù)荷更高,溶解態(tài)污染物較總量污染物更易在徑流初期具有較高的污染負(fù)荷,暴雨、大雨降雨事件較中、小雨降雨事件徑流初期更容易攜帶更多的污染負(fù)荷。(3)路面和屋面徑流各類污染物污染負(fù)荷排放均符合冪函數(shù)方程,建立的各污染物負(fù)荷輸出數(shù)學(xué)模型方程相關(guān)系數(shù)均0.99。西安市文教區(qū)不同下墊面降雨徑流PAHs污染特征及源解析研究結(jié)果表明:(1)降雨徑流PAHs濃度路面屋面綠地,且不同場次路面和屋面徑流PAHs含量變化不大。3類下墊面降雨徑流PAHs成分譜具有明顯的相似性,即以2環(huán)組分為主,4-6環(huán)組分次之,3環(huán)組分最少。與國內(nèi)外相關(guān)研究相比,西安市文教區(qū)降雨徑流PAHs屬于中等污染水平。(2)路面、屋面和綠地降雨徑流中73.32%、67.69%和65.16%的PAHs呈顆粒態(tài)。(3)徑流過程中PAHs濃度與其他污染物具有相似的沿程變化特征。(4)各類下墊面降雨徑流PAHs均主要來源于石油類產(chǎn)品泄漏和揮發(fā)。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X52
【圖文】：

技術(shù)路線圖

且 m(t)>80%，即初期 30 %的徑流攜帶了至少 80%的強(qiáng)度顯著；>25%，且 m(t)’>80%[90-91]，即初期 25%的徑流攜帶了至少 80%刷顯著。采用判定標(biāo)準(zhǔn)③的研究較多，本研究采用判據(jù)③來表征初期沖量判定方法究初期沖刷程度，Bertrand 等[48]提出對實(shí)測所得的無量綱 M(v指數(shù) b 的大小定量表征初期沖刷程度，采用的擬合公式如（2Y=Xb積徑流污染物排放率；X 為累積徑流率；b 為擬合指數(shù)。通常和 M(v)曲線非常吻合，相關(guān)系數(shù)（R2）≥0.9[27]。根據(jù) b 的 M(V)曲線分為 6 個區(qū)域，不同區(qū)域曲線代表不同的初期沖刷

k 為沖刷系數(shù)（mm-1），x 為徑流時間（min））型指數(shù)函數(shù)擬合，擬合曲線、擬合方程分別見圖4.8 和表 4.2。表 4.2 屋面徑流污染物濃度數(shù)學(xué)模型污染物 方程 相關(guān)系數(shù)（R2） 污染物 方程 相關(guān)系數(shù)（R2）SS y=203.22e-0.05758x0.8651 COD y=1181.44e-0.10372x0.9628SCOD y=893.93e-0.10913x0.9644 TN y=40.41e-0.03711x0.7971TP y=0.4305e-0.0411x0.8525 Pb y=147.23e-0.03723x0.7275Zn y=706.00e-0.03383x0.8336 溶 Zn y=274.13e-0.05894x0.8747Cu y=102.75e-0.03693x0.8228 溶 Cu y=32.19e-0.07719x0.7543Cd y=8.586e-0.03797x0.6936 溶 Cd y=2.972e-0.08131x0.8569Ni y=48.167e-0.01239x0.7215 溶 Ni y=15.78e-0.05885x0.8085Cr y=188.57e-0.00958x0.4858由圖表可見，除 Cr、Cd、Ni、Pb、溶解態(tài) Cu、TN 以外，其余污染物濃度輸出數(shù)學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)均在 0.8 以上，可用其定量模擬和預(yù)測屋面徑流污染濃度輸出過程，所建立的數(shù)學(xué)模型可為相關(guān)徑流污染模型的水質(zhì)參數(shù)率定提供參考。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2771469