基于MIKE11的城市河网雨水径流污染模拟研究

随着我国社会经济的快速发展,城市雨水径流污染成为影响水环境的重要因素,预测雨水径流的影响对保证用水安全与城市水环境质量具有重大意义。基于MIKE11模型软件,构建城市河网水力水质模型,确定河网水量水质变化情况;模拟降雨径流对河网水环境的影响范围与时间,掌握河网水质自净及纳污规律。通过与实际监测数据对比分析,该模型能较好模拟河网在雨水径流影响下的水环境变化,预测结果可以为该区域水环境保护和水资源管理决策提供科学依据。     

城市雨水径流污染负荷计算及评价模型

以苏南某城市一小区为例,运用最小二乘原理,通过共扼梯度法。确定了城市雨水径流污染负荷模型的参数,并经验证具有良好的精度．为受纳水体的污染进行评价、控制和规划提供了量化数据．     

基于MIKE11的城市河网雨水径流污染模拟的研究

随着我国社会经济的快速发展,城市雨水径流污染成为影响水环境的重要因素,预测雨水径流的影响对保证用水安全与城市水环境质量具有重大意义。基于MIKE11模型软件,构建城市河网水力水质模型,确定河网水量水质变化情况;模拟降雨径流对河网水环境的影响范围与时间,掌握河网水质自净及纳污规律。通过与实际监测数据对比分析,该模型能较好模拟河网在雨水径流影响下的水环境变化,预测结果可以为该区域水环境保护和水资源管理决策提供科学依据。     

城市绿地对雨水径流污染物的削减作用

采用模拟城市绿地和降雨系统装置研究城市绿地对径流雨水污染物的削减作用,通过对降雨过程及降雨后装置内土壤微生物数量、生化作用强度及土壤性质的分析,初步研究了城市绿地对雨水径流污染物的削减作用机理.结果表明：在2 h的降雨过程中模拟绿地对雨水中COD_Cr、氨氮、硝态氮、总氮和总磷的平均削减率分别为41.3％,44.1％,38.5％,38.2%和39.0％.随着降雨时间的延长,削减率逐渐降低.绿地系统对径流污染物的去除是生物与非生物共同作用的结果.在降雨过程中污染物的去除主要依靠土壤及植物根系的吸附、过滤和截流作用,降雨后的5～8 d内土壤微生物的生化作用最强,并且土壤有机质、总氮和总磷含量逐渐降低,主要进行的是微生物对吸附于土壤颗粒表面的污染物的分解作用.两周后总氮和有机质在土壤中还有一定的累积,总磷含量基本达到降雨前的水平.     

城市雨水径流污染模型参数优化方法研究

为了优化雨水径流污染模型参数,比较了四种不依赖模型具体数学表达形式的基于最小二乘法原理的参数估计算法,包括拟牛顿法、单纯形法、模式搜索算法和遗传算法,还比较研究了四种优化算法在收敛速度,收敛稳定形和准确性及初始值等方面对优化结果的影响.研究结果表明,拟牛顿法收敛速度最快,单纯形法稳定性最好,遗传算法对初始值最不敏感.在此基础上,提出优化雨水径流污染模型参数的计算方法,应结合遗传算法和单纯形等方法进行,该方法能够利用多次降雨事件记录的径流污染数据,同时优化污染物累积模型和污染物暴雨冲刷模型参数,为雨水径流污染模拟的模型选择和参数优化提供了较好的通用方法.     

广州城区雨水径流非点源污染特性及污染负荷

以广州市新河浦社区部分排水区为研究对象,将研究区域划分为居住区、马路、草地3种典型下垫面,在各典型下垫面分别进行若干场雨水径流水质监测,主要分析雨水径流中的化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD5),以及总悬浮物固体(TSS)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮等污染物的浓度,探讨TSS和COD的相关性,揭示污染物的时空变化规律和径流的初期冲刷效应。基于暴雨径流管理模型(SWMM)建立了研究区域降雨径流非点源污染的模型,根据研究区域的水质监测资料率定模型参数,结果表明:水样中TSS和COD的相关性不明显;居住区、马路存在较为明显的初期冲刷效应,草地的初期冲刷效应不如居住区和马路明显;所建立的非点源污染模型具有较高的精度,利用该模型分别模拟不同重现期、不同降雨类型及不同下垫面类型的非点源污染负荷,所得负荷量结果较为合理,可以为城市雨水径流非点源污染的控制提供参考依据.     

城市径流对受纳水体的污染特征研究

以润溪湖为受纳水体,通过对8场降雨的径流水样和雨前、雨后的湖水水样SS、COD、TP和氨氮4项污染指标进行测试,采用平均浓度法计算每场雨水径流的EMC值,探究各项污染物浓度的变化规律,对集水区内每场雨水径流产生的污染负荷和受纳水体在降雨前后污染负荷的增加进行了核算,并进行受纳水体污染物浓度增加值与雨水径流EMC相关性分析。研究结果表明:雨水径流EMC以SS和COD污染最为严重,两个采样点4项污染物指标雨水径流产生的污染负荷占到受纳水体污染负荷增加的45.00%~79.78%;相关性分析结果显著,经不同采样点综合得到的回归直线能用于推算该区域内受纳水体污染负荷增加,预测水体污染程度。     

镇江城市道路雨水径流污染预测

以模拟平均偏差为比较标准,采用单纯形算法和基因算法,优化模型参数,得到了6种雨水径流污染模型参数和模型拟合的平均偏差,比较了基于污染物累积和冲刷过程建立的这6种雨水径流污染模型在镇江道路路面雨水径流污染模拟方面适用性．计算表明,不同方法所得结果相近,平均相对偏差约为10％．     

典型植物对山地城市雨水径流净化效果及其生长适应性

为探究在山地海绵城市建设中,植物对雨水径流的改善效果,根据重庆市雨水径流特征,配制模拟雨水径流,对10种本地植物进行为期2个多月培养实验,对植物的生长情况、模拟雨水中重点污染物的去除效果等定期检测。结果表明:植物有利于模拟雨水中氮、磷、COD_(Cr)的去除;培养45 d后,再力花培养组对氨氮去除率98. 3%;黄菖蒲培养组对总氮(TN)去除率96. 5%;水竹、德国鸢尾培养组对总磷(TP)的去除率达到90. 0%;大漂、美人蕉培养组对COD_(Cr)的去除率分别为79. 0%、76. 9%。总的来说,植物对模拟雨水中氮、磷、有机物的去除贡献率分别达到16. 9%～29. 9%、10. 0%～30. 0%、5. 5%～23. 9%。德国鸢尾、水竹、美人蕉、金鱼藻生长适应性及污染物去除效果良好,推荐为人工浮岛、生物滞留带等海绵设施优先植物。     

全国污染物排放总量减排与水环境质量改善的响应关系及其分区研究

以2011—2015年全国污染物排放总量和水环境质量数据为基础, 通过数据包络分析模型, 分析全国污染物排放总量减排与水环境质量改善的响应关系, 发现这种响应关系在时空上呈现差异化特点。进一步对二者的响应关系进行分区, 提出不同分区模式下的污染物总量控制与水污染防治对策建议, 使污染物总量控制更好地服务于水环境质量改善, 为流域水环境质量目标要求下的精准治污提供科学依据。     

典型山地城市雨水径流污染负荷时空分布

为了了解山地城市雨水径流污染特征,选取坡度大、绿地比率高的典型山地区域,研究在各降雨等级条件下、不同下垫面的初期雨水污染物时空分布特性及不同污染物指标间相关性。结果显示：径流污染在降雨初期有最大值,其后各污染指标随时间变化迅速下降,且雨强越大趋势越明显;不同下垫面初期雨水径流水质优劣顺序为砖石>硬化铺装>绿地,不同雨强初期雨水径流水质优劣顺序为中雨>大雨>暴雨;研究区域内地表径流中总氮(TN)主要以溶解态输出,总磷(TP)则以颗粒态输出;绿地的产流中颗粒态氮磷要显著高于其他下垫面,暴雨下雨水径流中颗粒态氮磷也显著高于其他雨强;在不同雨强及下垫面条件下,悬浮颗粒物(SS)与高锰酸盐指数(COD_Mn)、TP、TN、溶解性总磷(TDP)、溶解性总氮(TDN)均高度正相关。说明山地型绿地存在一定水土流失情况,污染负荷较集中于初期雨水中,而且随雨强增大更加明显,SS对各污染物浓度的变化具有显著影响。因此,控制初期雨水中SS含量是降低山地城市雨水径流污染物含量的有效途径。     

石家庄市区道路径流雨水污染特征调查

为保护地下水和城市生态环境,中国已经开始大规模建设海绵城市。海绵道路是海绵城市建设的重要组成部分。近些年,石家庄市政设计研究院提出了种植土碎石绿化带新型海绵道路结构,并已在石家庄市推广使用。入渗雨水水质是否符合标准,是否会污染地下水是这种道路结构设计中亟待解决的关键问题。为此,弄清石家庄市道路雨水径流污染情况对于石家庄市海绵道路结构设计及海绵城市建设都极为必要。为获得石家庄市道路雨水径流污染特征,在石家庄市南二环与裕翔街口、河北科技大学东门口、西二环与中山路口高架桥下和路边雨水井设置了4个采样点。这些采样点位于石家庄市区主干路上,涵盖了石家庄市区的东部和西部,基本代表了石家庄市区道路雨水径流的污染状况。从2017年3月到6月一共收集了6场雨水,选取典型、可代表石家庄市中小雨道路雨水径流污染物平均状况特征的5月3日的调查结果进行分析。用重铬酸钾法测试了道路径流雨水COD浓度;用钼酸铵分光光度法测试了TP浓度;用过硫酸钾消解-紫外分光光度法测试了TN浓度;用纳氏试剂分光光度法测试了NH3-N浓度;用滤纸过滤法测试了SS浓度;用电感耦合等离子体法测试了Zn离子和Pb离子浓度。根据测试结果,研究了降雨过程中道路径流雨水COD,TP,TN,NH3-N,SS,Zn离子和Pb离子浓度的演化规律。结果表明:石家庄市道路雨水径流污染物大致随降雨历时而衰减,降雨90min后渐趋稳定;污染物浓度与降雨历时之间近似呈负指数函数关系。基于调查结果,分别利用时间加权平均和雨量加权平均方法提出了石家庄市道路初期雨水径流和长历时道路雨水径流的污染物浓度特征值。石家庄市初期雨水径流设计质量浓度的时间加权平均法建议值:TN为14.49mg/L,NH3-N为10.93mg/L,TP为0.45mg/L,SS为651.00mg/L,COD为437.73mg/L;长历时道路雨水径流的污染物质量浓度值建议值:90min以内,TN为8.05 mg/L,NH3-N为5.60 mg/L,TP为0.59 mg/L,SS为559.22 mg/L,COD为237.96mg/L;90 min以后,TN为5.13 mg/L,NH3-N为4.11 mg/L,TP为0.58 mg/L,SS为422.67mg/L,COD为97.35mg/L。石家庄市初期雨水径流设计质量浓度的雨量加权平均法建议值:TN为14.40 mg/L,NH3-N为10.86 mg/L,TP为0.50 mg/L,SS为684.10 mg/L,COD为440.08mg/L;长历时道路雨水径流的污染物质量浓度值建议值:90min以内,TN为12.46mg/L,NH3-N为9.19mg/L,TP为0.52mg/L,SS为642.80mg/L,COD为363.92mg/L;90min以后,TN为5.13 mg/L,NH3-N为4.11 mg/L,TP为0.58 mg/L,SS为423.30 mg/L,COD为97.35mg/L。总体来看,雨量加权平均法获得的设计浓度值比时间加权平均法获得的结果略大。Zn离子和Pb离子在土壤中极难降解,且危害大,建议取30min时间加权质量浓度值作为初期径流雨水和长历时降雨道路径流雨水的设计浓度,Zn离子设计质量浓度建议值为0.67mg/L,Pb离子设计浓度建议值为0.11mg/L。     

人工湿地技术对水源地雨水径流污染阻控的应用研究

设置了不同基质(砾石、加气混凝土)及是否种植美人蕉的不同人工湿地结构,通过小试实验对比各个工况对雨水径流污染的阻控效果.研究发现,加气混凝土与种植美人蕉的人工湿地组合成本略高(4.20元/工况),较其余工况高出1.00～2.90元/工况,但在运行的两个周期(交替运行30 h,落干48 h)内,对NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN、PO₄^3-、TP和COD_Cr的平均去除率分别为73.3%、47.0%、85.4%、56.4%、76.0%和65.5%,平均高出其余工况10.9%～18.8%,效果最优,性价比最高,适于推广应用.     

邯郸市街道雨水径流污染物变化规律研究

通过对邯郸市城区街道雨水径流水质的分析测定,发现城区雨水径流水质尤其是初期径流水质污染严重。影响雨水径流水质的主要因素有道路污染状况、路面材料、降雨量、降雨强度等。提出了改善雨水径流水质的建议。     

湖州雨水径流污染的初期弃流控制技术研究

通过分析湖州市城市暴雨径流,初期雨水,其水质条件比较差,不能满足雨水利用的水质要求。然而,雨水径流污染物随降雨的持续呈递减趋势,最后趋于平缓。因此,在雨水利用时,可以采用初期雨水弃流。初期雨水弃流是一种非常有效的水质控制技术,合理设计可控制径流中大部分污染物,包括细小的或溶解性污染物。通过研究雨水径流中污染物冲刷规律,在去除雨水径流3mm的初期径流可以去除50%-70%的污染物,设计的初期雨水弃流装置在现场应用中,效果明显,结构简单,无动力部件、不需人员进行雨后管理,只需定期进行维护。     

上海高架道路径流污染特征及雨水资源化利用技术

通过调研和分析上海市典型高架道路的雨水径流污染特征及变化规律,发现颗粒物(SS)和化学需氧量(COD_(Cr))浓度较高,氮磷营养类物质和重金属污染相对较轻,并且初期雨水弃流有助于雨水净化和利用程度的提升。雨水水量供需平衡计算表明,上海高架道路的全年雨水收集量可以满足桥下绿化的全年用水需求,在综合分析现有雨水利用标准和规范的基础上,提出参照《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)确定雨水回用道路绿化的标准阈值。并对高架道路雨水净化处理的工艺要求提出几点建议。     

考虑非点源污染影响的河流污染物总量控制研究

初步提出了考虑非点源污染影响的污染物总量控制模型。以渭河干流西安段为例,应用所建模型计算了该河段不同水平年及研究年(2009年)丰、平、枯三个水期的水环境容量及负荷削减量。结果表明,渭河西安段丰水年的水环境容量大于枯水年的水环境容量,丰水期的水环境容量大于枯水期的水环境容量;同时,丰水年COD和NH3-N的总污染负荷削减量均大于枯水年的总削减量,丰水期COD和NH3-N总削减量均大于枯水期的总削减量。     

低影响开发模式下住宅小区年径流总量控制率研究

选取北京市海淀区某雨水利用小区为研究对象,构建SWMM模型。对透水铺装和蓄水池2种低影响开发措施运行模式下的水量控制进行评价。首先,通过研究区实测降雨产流数据进行模型的率定和验证,得到可用的SWMM模型;分别对1年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇和20年一遇24 h降雨雨型进行模拟,计算研究区实际年径流总量控制率;并计算研究区开发前的控制率。通过改变研究区现状硬化路面透水铺装率和调蓄容积计算年径流总量控制率,对研究区两项措施规模的配比进行分析计算。结果表明,以透水铺装和蓄水池两种组合方式改造的居住小区年径流总量控制率大大提高,小区改造后比改造前年径流总量控制率提高了42%;对不同规模硬化路面透水铺装和蓄水池进行计算可知,透水铺装和蓄水容积对控制率均有影响。当硬化路面透水铺装率达到70%,蓄水池容积改变率达到30%时,研究区年径流总量控制率达到85%的要求。研究成果能够应用于缺少实测数据的城市集雨区域,可对不同LID组合方式的径流减控效果研究提供参考。     

北京校园区降雨径流产污特性及其对水环境的影响

城市降雨径流产生的非点源污染是城市水污染的重要来源。该文以北京清华大学校园区为例,研究校园区的降雨径流污染特征及其对水体环境的影响。选取校园内道路、屋顶和绿地等不同的下垫面类型,采用天然降雨径流取样和人工降雨实验相结合的方式,对降雨径流的水质进行了化验分析,得到不同下垫面的降雨径流水质特性。结果表明:屋顶和道路径流以氮素污染为主,绿地径流以总磷TP和化学需氧量COD污染为主;通过降雨前后河道水质检测,分析了地表径流对河流水体环境质量的影响;最后对比分析了绿化屋顶和普通屋顶的径流水质表明,绿化屋顶具有较好的减污效果。     

海绵城市雨洪控制中雨水径流水质变化规律分析

在充分利用水资源的理念下,对海绵城市某公司不同取样点的雨水水质进行检测。介绍了研究区域的详细情况,给出雨水采集方法、实验方法和水质指标检测方法。选择研究区域4个不同下垫面的屋面和路面作为雨水取样点,分析了雨水径流水质随降水时间的变化规律、雨水径流水质随降水强度的变化规律和不同下垫面影响下雨水径流水质变化规律。结果表明,降雨初期雨水污染程度较高,雨洪控制中衡量雨水径流水质指标含量相对较高;随着降雨时间的增加,水质逐渐好转并最终趋于稳定;短时暴雨和强度消耗时长降雨相比,径流污染负荷明显更高;舍弃前10 min的初期径流雨水后,水质明显更好,说明海绵城市雨水利用潜力很高,可作为第二水源。