【摘要】：隨著城市的快速發(fā)展,降雨形成的徑流污染負荷不斷升高,由此導(dǎo)致的面源污染成為自然水體的重要污染源�，F(xiàn)階段對降雨徑流的研究主要集中于降雨洪峰過程對城市發(fā)展的影響,缺少降雨徑流污染特征的研究,對降雨徑流污染物的沖刷及輸移規(guī)律的研究較少,缺乏用于指導(dǎo)雨水徑流污染控制的相關(guān)理論與技術(shù)方法。 論文通過引進徑流產(chǎn)流負荷的概念,建立了雨水徑流污染物沖刷模型,實現(xiàn)了對雨水過程徑流水質(zhì)的模擬,并結(jié)合概率分布模型對降雨污染負荷進行了評價�；诮涤陱搅髁亢臀廴据斔瓦^程,對降雨徑流污染物的輸移規(guī)律進行了研究,建立了降雨徑流污染初期沖刷效應(yīng)定量評價模型,實現(xiàn)了對初期沖刷效應(yīng)強度的定量評價。在徑流污染物輸移規(guī)律和初期沖刷效應(yīng)研究的基礎(chǔ)上,提出了雨水徑流污染控制參數(shù)計算公式。最后,開發(fā)了雨水徑流污染生態(tài)綠地控制技術(shù),為徑流污染控制提供了一條新的途徑。論文主要成果包括以下方面: (1)建立了雨水徑流污染物沖刷模型 以徑流產(chǎn)流負荷替代降雨強度校正了傳統(tǒng)的徑流污染物沖刷模型,在此基礎(chǔ)上建立了雨水徑流污染物濃度模型: C(t)=M_0×(0.01+α/(1.1-exp(-H_(ef)/b)×R_(ef)~α)×exp[(-0.01×H_(ef)+(∫_0~t-α/(1.1-exp(-H_(ef)/b))×R_(ef)~(1+α)dt)] 校正后的沖刷模型能夠消除降雨過程和徑流輸送之間的時間差,提高了降雨徑流污染物濃度模型的精度。雨水徑流濃度模型對徑流污染物濃度模擬結(jié)果與實測結(jié)果擬合性較好,沖刷模型可用于徑流污染沖刷規(guī)律研究。建立的雨水徑流污染物水質(zhì)模型,有助于對雨水徑流污染輸移規(guī)律的深入研究。 (2)提出了地表積累污染物的計算方法 吸塵器收集的地表積累污染物不能代表實際可沖刷轉(zhuǎn)移至徑流中的污染物,因此在提出了地表可沖刷污染物積累量概念,在污染物沖刷模型的協(xié)同下實現(xiàn)了可沖刷污染積累量的計算。 與吸塵器收集的全部積累污染物量相比,可沖刷污染物積累量代表了地表可被沖刷轉(zhuǎn)移至雨水徑流中的污染物,因此可沖刷積累量遠小于吸塵器收集獲得的污染物積累量。污染物可沖刷積累量可以直接應(yīng)用于徑流污染物沖刷模型,減小了因地表積累污染物難以定量所帶來的模擬誤差。 (3)實現(xiàn)了雨水徑流污染負荷的評價 基于概率分布模型,建立了雨水徑流污染負荷累積概率模型和平均濃度數(shù)學期望模型,模型可應(yīng)用于雨水徑流污染負荷狀況的評價,并實現(xiàn)了降雨徑流污染平均濃度的預(yù)測。 雨水徑流污染負荷模型的評價結(jié)果表明,西安市主城區(qū)年雨水徑流COD負荷相當于2500萬m~3城市市政污水,是不可忽視的城市水環(huán)境污染源。降雨量與雨水徑流污染物平均濃度顯現(xiàn)負相關(guān)過程,隨著降雨量的增加雨水徑流污染物平均濃度產(chǎn)生下降趨勢,初期降雨是雨水徑流污染形成的主要時期,是城市雨水徑流污染控制的最佳實施期。 (4)對雨水徑流污染物輸送過程進行了模擬 基于降雨—凈雨轉(zhuǎn)化模型,通過對凈雨強度的恒定化處理,在坡面流的圣維南方程組基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了降雨徑流量的模擬。結(jié)合雨水徑流污染物沖刷模型,對匯流面雨水徑流污染物輸移規(guī)律進行了研究。以匯流區(qū)域污染物輸移模型為基礎(chǔ),利用Muskingum流量方程,建立了雨水管道雨水徑流污染物流量和濃度模型,模型能夠?qū)Υ髤^(qū)域(含雨水管道)雨水徑流污染物輸移進行模擬。雨水徑流污染物的輸移過程研究為雨水徑流污染控制提供了技術(shù)依據(jù)。 (5)建立了雨水徑流初期沖刷效應(yīng)定量評價模型 以雨水徑流量和污染物輸送過程為基礎(chǔ),建立了雨水徑流初期沖刷效應(yīng)間隙函數(shù),從而提出了雨水徑流污染初期沖刷效應(yīng)定量評價模型: SFF=∫_0~1[f(F)-F]dF 雨水徑流污染初期沖刷效應(yīng)間隙函數(shù)存在峰值區(qū)域,峰值區(qū)域代表的徑流深度是雨水徑流污染控制的高效區(qū),雨水徑流污染物的控制以峰值前徑流控制為主。評價模型實現(xiàn)了對雨水徑流和季節(jié)性初期沖刷效應(yīng)的定量評價,從而可以針對性的采取相應(yīng)的污染控制措施,為雨水徑流污染物的高效控制提供了理論技術(shù)依據(jù)。 (6)開發(fā)了雨水徑流污染生態(tài)綠地控制技術(shù) 在雨水徑流污染輸移和初期沖刷效應(yīng)研究的基礎(chǔ)上,提出了雨水徑流污染控制參數(shù)。開發(fā)了雨水徑流污染物生態(tài)綠地控制技術(shù),雨水生態(tài)綠地中設(shè)置了沉水厭氧區(qū),創(chuàng)造了持續(xù)穩(wěn)定的厭氧環(huán)境,促進了反硝化過程。雨水生態(tài)綠地中植物吸收只去除了積累TN的20%,但雨水生態(tài)綠地中未發(fā)生明顯的TN積累,因此沉水厭氧區(qū)的設(shè)置對TN的去除發(fā)揮了重要的作用。同時,沉水厭氧區(qū)的蓄水通過毛細作用到達土壤表層供給生物生長,提高了土壤含水率,雨水生態(tài)綠地中的植物顯示了更加優(yōu)越的景觀功能。雨水生態(tài)綠地在雨水徑流污染控制的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了雨水利用,可以廣泛的應(yīng)用于雨水徑流污染的控制。 論文通過雨水徑流污染物輸移規(guī)律的研究,提出了相應(yīng)的污染控制方案和技術(shù)方法,從而為雨水徑流污染物的控制提供了理論技術(shù)支持。
【圖文】：

圖 2.10 可沖刷污染物積累研究區(qū)域.2 可沖刷污染物積累量及其變化（1）可沖刷污染物積累量對 2008 年 4 月-2010 年 6 月的 18 場中小強度降雨進行監(jiān)測，，并計算其可物積累量，結(jié)果見圖 2.11。0100200300400500600污染物類型累量積m(g/m2)道路 屋面SS COD TP×100 TN×10 NH3-N×10 NO3—-N×10** *
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：X52

【引證文獻】

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1 龍?zhí)煊?曹懷亮;安強;賀秀斌;喬敦;;三峽庫區(qū)紫色土坡耕地吸附態(tài)磷可遷移污染負荷空間分布[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2013年04期

本文編號：2621502