（环境科学专业论文）南昌大学前湖校区降雨径流污染特征及控制管理措施.pdf

学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指 导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 .鱼鱼a l 生或 其 他 教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学 位 论 文 作 者 签 “ : 乖 芳 签 字 日 期 :问年 月 /8 f1 学位论文版权使用授权书 本 学 位论 文作 者 完 全了 解南昌大学 有关 保 留、 使 用 学 位论 文的 规 定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和 借 阅。 本 人 授权南昌大学可以 将学 位 论 文的 全 部 或 部 分内 容 编 入 有 关 数 据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学 位 论 文 作 者 签 名 : 又 乖 芳 签 字 日 m : 坷年d 月18 日 学 位 论 文 作 者 毕 业 后 去 向 : 将支 导 师 签 “ : f l, 片 黔日 期 : 1/夕 年 月 f 8 日 工 作 单 位 : /户 通讯地址: / 电 话: / 邮 编/ 第 1 章引言 第 1 章引言 1 . 1概述 随 着社会、经济 发展和城镇规模的扩大、人民生活水 平的 提高以 及对资 源 的不断开发，各种 污染物通过生产废水和生活污水 进入库区 水体， 也就是所说 的点源污染。 在加大 环保力度的政策下 ， 我国城 市中大 部分点 源污染已 经得到了 治理。但研究表明，即使点源污染得到全部控制，河流、湖泊、水库等地表水 水质达 标率仅为 4 2 % 6 5 % 1 。据资 料表明， 丹麦、 荷兰、美国等国家的水 污染 有 一 半 以 上 来自 于 非 点 源 污 染 z 1,u s e p a 把 城 市 雨 水 径 流 污 染 列 为 导 致 全 美 河 流 和湖泊 污染的 第三大 污染源3 1 ， 另有报道， 在美国 至少 5 0 %的 水污染起源于非点 源。作为非点源污染之一的城市降雨径流污染，由于其复杂性与难控制性以及 环境建设 在城 市整体建设中 的重要性的 提高更 是成为当前 水环境研究的难点和 热点之一。 1 .2非点源污染的 相关研究 1 . 2 . 1非点源的概念及特征 1 . 2 . 1 . 1非点 源污染的 概念和类型 非 点源污染( n o n p o i n t p o l l u t i o n ) ， 或面 源污染 ( d i f f u s e d p o l l u t i o n ) ， 指的是溶 解和固体的污染物从非特定的地点，在降雨或融雪的冲刷作用下，通过径流过 程而汇入受纳水体并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污 染 n o v o t n y 和o le m , 1 9 9 3 ) 。 非点源污染是相对于点 源的 重要污 染类型， 与点源污 染相比，非点源污染起源于分散、多样的区域，地理边界和发生位置难以识别 和确定，随机性强，成因复杂，潜伏周期长，因而防治也显得十分困难。王听 皓将非点源污染定义为:地面的各种污染物质如城市垃圾、农田中的化肥、农 药、 重金属及其它有毒或有机 物随降 雨产生的地面径流进入水体 造成的污染4 1 在发达国家，由于基本上实现了对工业点源污染的有效管理，非点源的营 养物质己 成为 环境的最大污染 5 1 。 非点 源营养污染物质包括泥沙、 细菌、 营养盐、 重金属和有机物等， 其中氮磷营养盐是引 起水体富营 养化的主要原因。 大量的 第 1 章引言 污染物直接进入水体，引起水体的富营养化，破坏水生生物的生存环境，降低 河流、湖泊和河口 的旅游价值和储水能力，引 起排灌渠 道堵塞 和淤积，造成土 壤生产潜力和水质下降，根据1 9 8 5 年美国 水上保持基金 会调查，美国 江河中的 7 3 %的 b o d , 9 2 % 的悬浮泥沙和 8 3 % 的细 菌均来自 非点源污染 物 6 在非点源污染引起的各种水问题中，不同地区起上导作用的污染源类型也 不相同 。根据污染物的来源不同，非点源 污染可 分为农 业化肥农药污染、农 村 牲畜粪便污染、城市径流污染、林区非点源污染、矿区建筑工地非点源污染以 及其他 污染 源污染。 其中， 城市 径流是 仅次于农业非 点 源的 第二大非 点源污染7 1 h e a n e y 和 h u b e e r( 1 9 8 4 ) 8 的 研 究 认 为 每年 由 城 市 地 表 径 流 造 成的 污 染 负 荷 相当 于 城市污水处理 厂排放的 污染负荷， 城市地表径流水中污染物的s s 、重金属及碳 氢化合物的浓 度在数量级上与未经处理的 城市 污 水基本 相同。可见，城市地表 径流污染的危害是相当大的。 1 . 2 . 1 . 2非点 源污染的特征 1 ) 、污染物主要发生在与气象事件密切相关的间歇时段，以扩散方式进入 水体，即 污染物的来源 和排放点都不固定， 排放具有间歇 性，发生具 有随 机性; 2 ) 、非点源污染物 进入水体的流量与 降 雨量、降 雨强度等 气象条件及所用 的 排水体制有关，污染 物质的成分和数量与 径流流经地区的气 象条件、地形条 件、土地使用类型、交通状况等因素有关，污染负荷随时间和空间的变化大; 3 ) 、非点 源污染的实地 监测、调查 情况复杂，且费时、费工，故尽可能通 过搜集 现有资 料，一般 不可能 进行直接 准确的 监测; 4 ) 、非点源污染的治理重在土地利用和径流管理措施上，而不是污水处理; 5 ) 、点源污染最 严重危害发生在枯 水期，而非点 源污染的严重危害却发生 在暴雨之后。 1 . 2 . 2城市降雨径流的研究背景 水是自 然 环境形成中最 重要和活 跃的要 素，也是 人类生存和发展中不可或 缺的物质，人类文明的起源与发展也都是与 水资源的开发利用休戚相关的。城 市的发展，高密集的人口 和产业对 水环境的 需求 和依赖不断增大，同时对水 环 境的影响和改变也是十分剧烈的。自 然 地理环境的改变，天然 土壤植被由 建筑 物、道路和桥梁取代，城市不透水面积 迅速增多 . . 这 些都严重影响到城市水 第 1 章引言 循环。如 表 1 . 1 ( u s e p a , 1 9 9 7 ) 表 1 . 1 不透水路面增加的城市化带来的影响 不透水面积的增 加导致 结果导致的影响 洪水生物减少侵蚀河道拓宽河床改 变 流量增加j j j j j 峰值增加j j j j j 峰值时间延长j j j j j 河流水温升高j 沉积物增多j j j j j 城市化以后，由于人类活动的影响，天然流域被开发，植被被破坏，土地利 用状况改变， 混凝土建筑、 道路、 商业区、 住宅区、 停车场等不 透水地面大量 增加，使城市的水文循环状况发生了很大的变化，蒸发及填洼的部分减少，而 地表径流部分却大量增加， 这种变化随 着城市化的发 展，愈演愈烈。这样就给 城市水环境带来两个很重要的影响: 对受纳水体水量的影响。城市不透水面积的增大，减少降雨径流的渗透， 增加径流，使地表总径流量和峰值量增加，滞后时间 ( 径流量落后于降雨量的 时间) 缩短，其关系如图1 . 1 ( s c h u e l e r , 1 9 8 7 年) 。 对受纳水体水质的影响。 大量的地面径流冲刷地面后携带很多有毒有害的 污染物通过城市下水道排放到城市河道、湖泊及河口，严重污染了受纳水体， 成为典型的城市非点源污染。 一 一 城 市 化 后 t m w 1 更 高 更 快 的 峰 值小 暴 畔 城 市 化 前 更多的流量 1111 州书瑞寡 、/ 降雨历时 图 1 . 1 城市化产生的地表径流对河流水量的影响 第1 章 引言 因 此， 对 城市降 雨径流污 染进行 研究， 分 析其变化规律， 提出 管理控制措施， 对改善城市水环境，促进城市可持续发展有着举足轻重的理论和实际意义。 1 . 2 . 3城市降雨径流研究的进展 1 . 2 . 3 . 1国 外的研究进 展 城市降雨径流作为一 种很重 要的非点 源污染，在发达国家 研究的历史较长。 但早期的城市 径流 污染 研究只局限于 对现象的因果分析，定量 化分 析则很少。 2 0 世纪7 0 年代以后， 人们对城市径流污染的研究才逐渐深化， 如1 9 7 2 年s a rt o r 和 b o y d 进 行的 街 道 径 流 污 染 研 究 91, 1 9 7 8 年 r im e r a .e . e t a l .进行 的 暴 雨 径 流 对 各 种地表面的影响和污 染特征分析【 1 0 ， 通过对城 市不同 下垫面 径流污 染负荷调查， 分析其 污染特征、影响因 素， 初步研究了 单场暴雨和长期平均污染负荷输出 模 型，接着进行了城市径流污染的长期变化研究。这时期所取得的进展主要表现 在两 个方面 u :一是 从简单 的经验统计分析 提高 到复杂的 机理模型; 二是从长期 平均负荷输出或单场暴雨分析上升到连续的时间序列响应模型。 进入8 0 年代，对城市径流污染的研究更深入、更活跃，大量的研究表明由 城市径流所引起的非点源污染是造成受纳水体水质退化的一个主要原因。这时 期研究的重点开始转向如何把已有的模型应用到城市径流污染的管理中去，开 发新的实用模型。 在 众 多 非 点 源 水 质 模 型 中 ， h s p f . d r 3 m - q u a l . s w m m 1z1 ( 城 市 水 管 理 模型) 、s t o r m 2 1 ( 城市 地表径流数学 模型) 是最主要的四个模 型， 这是因为 后来出现的很多非点源模型都是来源于它们的。 为了 更清楚地了 解 这四 个模型各自 的 特点， 表1 .2 对这四个模型 进行了比 较。 从表中可以 看出， s w m m 是 模型中最完善的 一个， 它考虑的因素较多， 但要求的 数据少。 9 0 年代以后，为实 现城市排水的可持 续发展， 开始重视对城市径流污染 控 制与管理的研究。如英国伦 敦将城市 径流引 至市 郊，利用自 然与人工湿地处理 后再 排入河道0 3 1 . 德国 柏林 在分流 制排水地区试 验，就地取材， 采用分散性处 理 方 法 处 理 径 流 污 染 p a l 第1 章 引言 表 1 .2 国外最主要四个城市非点源污染模型比较 特 模型 征 s wmm h s p f s t o r m d r 3 m- q u a l 开发商美国环保局美国环保局美国水文 工程中 心美国地质勘察局 模拟降雨类型连续、单个连续、单个连续连续、单个 模拟污染数量1 0 1 0 6 4 降雨分析可以可以可以可以 排水系统流程模拟可以可以不可以可以 满流动力学方程可以不可以不可以不可以 调节池、溢流设备可以不可以可以不可以 特殊固体可以可以不可以可以 贮存分析可以可以可以可以 处理分析可以可以可以可以 合理性和设计合理、设计合理、设计合理合理、设计 微型计算机应用可以可以不可以不可以 数据和人员要求高高低一般 整个模型复杂性高高一般 一般 1 . 2 , 3 . 2国内的 研究进展 城市径流 污染的 研究在我国起步较晚，从2 0 世纪8 0 年代的北京城市径流污 染 研 究 开 始 1s 随 后 杭 州 16 1 、 南 京 17 、 成 都 18 ,191 、 苏 州 2 01 、 上 海 2 1 等 城市 对 径流 污染都 进行了 一定 程度的研究。车武2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 等对雨水利用与城市环 境、北京城区屋面雨水污染及利用研究、对城市雨水地下回灌的分析、屋面雨 水土壤层渗透净化研究、生态住宅小区雨水利用与水景观系统案例分析、北京 城区非点源污染特征及其控制对策、北京城区雨水径流水质及其主要影响因素 等作了 分析和研究。 一般认为屋面雨水径流水质 较好。 但由 于城市环境因 素和 屋面材料的影响，北京市城区屋面雨水径流也受到相当程度的污染，主要污染 物为c o d , s s . 张思聪、惠士博【2 9 3 0 3 1 3 2 1 等对北京市雨 水利用、 北京市公 路路面 径流水质、北 京市城区雨洪滞蓄对地下水环境的 影响、 北京市小区雨洪利用的 降雨径流等作了分析和研究. 城区雨水主要有屋面、路面、绿地三种汇流介质。 由于植物和土壤的吸收截纳作用，绿地汇集的雨水径流应比较好。路面除受大 第 1 章引言 气非点源污染外，还受汽车排放物、城市废弃物以及路面材料的影响。 1 .3存在的问题和本研究的主要内 容及意义 1 .3 . 1 存在的 问 题 前面己经提到，在我国加大环保力度的政策下，点源污染已经得到了治理， 但非点源污染尚未引起重视，也没有系统的研究过，所以对非点源污染进行研 究已 经成为 环保人事的 一项重要而艰巨的 任务。虽 然国 外对这方面的 研究从 7 0 年就己经开始了，但有些结果甚至是相悖的。比如在研究影响城市地表径流污 染物浓度的因素时， wi l k i n s o n 3 3 发 现前期干早时间越长， 径流中 污染 物浓度 越 高 ， h e d l e y 和 k i n g ( 1 9 7 1 )在英 国 中 部 地 区 的 观 测 结 果 支 持 w il k in s o n 的 结 论 ， 但 是 ， w ri l e l ( 1 9 6 4 ) . b i y o n ( 1 9 7 2 ) . w h i p p le ( 1 9 7 7 ) 和b e d i e n t ( 1 9 8 0 ) 等人在美国的调查中 却没找到类似的结果。其次，由于各国具体情况不同，比如国内与国外在汽车 污染及路面径流污染方面就存在着较大的差异，因此开展这方面的基础研究就 显得尤为必要。 1 .3 .2研究 的主 要内 容 本研究拟以南昌大学前湖校区不透水路面和草坪两种校园土地使用类型为 研究对 象，采 用晴 天时 对路面沉积物进行采样、分析及降 雨时 对路面及草坪径 流过程进行实地监测，结合国内外相关文献对下列问题进行试验研究: 路面沉积物的污染的特性。 了解路面沉积物的颗粒组成以及不同粒径颗粒的 污染潜力。 路面径流的水质特性。了解路面径流中污染物的成分、主要污染物浓度、各 污染指标的相关性。 草 坪径流的水质 特性。 了 解草坪径流中污染 物的成 分、 主要污染物浓度、 各 污染 指标的相关 性， 然后和路面径 流进行对比。 降雨径流对受纳水体的影响。监测分析受纳水体晴天背景值和雨天实测值， 计算降雨径流的年污染负荷。 降雨 径流污染控制 措施。 目 的是 通过 探讨其 对各种污染 物的去除 机理、 去 除 效 率， 提出适合南昌大 学校园建设 特点 和径流排放特点的 各种径流 控制管理 措施。 第i 章引 言 1 . 3 .3研究的意义 前人的 研究主要 针对 屋面和路面进行了径流 水质的 监测， 初步分析了 径流 中污染物种类和污染程度， 缺乏对绿地径流污染的研究。本文对路面和草坪这 两种城市中主 要的土地使用类型进行了 径流水质的采样分析，确定汇水面径流 的污染程度， 分析各污染物之间的相关性，这有助于了解城市水体污染的来 源 并为城市水污染治理和决策提供基础数据和科学依据。 通过本 研究， 预期在校园路面 沉积物的 污染 特性、 降雨径 流水质的污染特 性及其与汽车交通的关系等方面获得一些基础性的 研究资料， 提出适 合南昌大 学前湖校区校园降雨径流污染的最佳管理措施，以便今后为南昌大学建设生态 校园，为南昌 市研究降雨径流提供基础资 料，同时也为环保部门 对非点源污染 的控制管理决策提供了研究资料和研究依据。 第2 章路面沉积物污染特性研究 第2章路面沉积物污染特性研究 2 .1城市降雨径流中 污染物的类型及其来源 城市降雨 路面径 流做为一种具有较大污染潜力的 污染 源己 经得到了各 发达 国 家的 广 泛 关 注 134 1 。 按 照 s a n s a lo n e ( 1 9 9 7 ) 13 5 的 观点 ， 城 市 路 面 径 流 中 的 污染 物 质 通常包括有:金 属、颗 粒状或溶解状的固体物质、有机 物及包括冬季除 冰盐 在 内的 无机物 等。 路面 径流中 的金属物质可分为溶解态的 及颗粒结合 态两 种。固 体物质则分为 溶解态的 和悬浮态的两 种。 城市径流中 夹带的 大量悬浮 物主 要来 自 交通工具锈蚀产生的碎屑物质、机动车产生的废气、大气干湿沉降物、轮胎 和刹车摩 擦产生 的物 质以 及居民 烟囱 释放出的烟尘等 如表 2 . 1 所示。 表 2 . 1 城市路面径流污染物来源 污染物制动器轮胎车体 来源燃料、 润滑油 混凝土路面沥青路面杂物 1丫月丫 月丫 牙丫.勺 月习1习 月丫口v j , i 月y 了习j习 月习月勺 cd cr cu f e p b n i v ( 钒) z n 氯化物 有机固体 无机固体 p a h s ( 多环芳烃) 酚j 根 据 k o b r in g e r 136 1和 j .b .e lli s 13 71 等人 的 研 究， 路面 沉 积 物中 的 污 染 物 有 s s , c o d 、重金 属 ( 如p b , z n , c u , c r , n i , f e , c d 等) 、 p , n 营养物、氯化物、 油和脂、 农药 和p a h 等，并且雨水在与 路面 接触形成路面 径流后其污染物含量 第2 章 路面 沉积物污染 特性研究 较 之雨 水 本 身 大 大 增 加 。 它 们的 来 源 如 下: 1 ) s s : s s 是城市径 流中 最主要的污染物， 其主 要来源有轮胎磨损颗粒、 筑 路材 料 磨损 颗 粒等 。 西 安 市 测 定 路 面 径 流 水中 的 s s 浓 度 为 2 4 2 2 3 2 2 m g /l ，其 流 量 加 权 平 均 浓 度 为 9 3 4 m g / l ， 远高 于 污 水 综 合 排 放 二 级 标 准 3 8 . 3 9 2 )重金属:重金属是城市径流中一种最典型的无机有毒污染物，它主要来 源于机动车，也有部分来 自 于燃料或润滑油的泄漏。 3 ) 耗氧有机物 ( 有机无毒物) :主要来源于生活垃圾、 树叶、草以及 杂乱 废弃物的堆放。 4 ) 有机有毒物: 主要来源于园林绿地、菜地等施用农药、机动 车辆排放的 废气以 及大气的 干湿沉降等3 8 ,3 9 ，包 括杀虫剂、多氯联苯 ( p c b s ) 和多环芳烃 ( p ahs )。 5 ) 细菌:主要 来源于下水道溢流、宠物以 及城市中的野生生物 等。 这些物质一部分直接沉积在路面附近，其它部分则飘散在空气中霍随降尘 或降雨进入路面或土壤表面。路面的污染物随径流排放，其数量与地理特征、 降雨量、降雨强度、降雨历时、晴天累计天数、路面清扫情况等因素都有关。 2 .2路面沉积物的研究 城市地表径流的污染源一地表沉积物是城市地表径流污染物的主要来源。 地表污染物以 各种形式积蓄 在街 道、阴沟和其它与 排水系统直接相连接的不透 水地表上。如行人抛弃的废物、从庭院和其它开阔地上冲刷到街道上的碎屑和 污染物、建造和拆除房屋的 废土、 垃圾粪便或随风抛洒的 碎屑，汽车漏油与排 放的尾气、轮胎磨损、从空气中沉降的污染物等。 2 . 2 . 1国外的相关研究 德国学者a n d r e a s k r e i n 4 0 1 等人研究了公路路面沉 积物的累计 过程， 发现某 些污染物如依附于颗粒上的重金属及 p a h s的累积 与 晴天累积天数存在较好的 对数关系， c u 与晴 天累积天数存在较 好的指数关系。且 有人行道的 污染物沉积 量明显大于无人行道的路面。 1 9 7 2 年 ， 美 国 环 保 局s a r to r 和b o y d 采用 多 钟 路 面 清扫 技 术对5 个 城 市 的 街 道沉积物 取样并 分析 其颗粒级配。 发 现5 个城市的 平均值占 总重量 1 / 3 的 是大于 8 4 0 g m的 颗粒， 见表2 .2 及图2 . 1 所示: 第2章路面沉积物污染特性研究 表2 . 2 街道沉积物的颗粒级配 美国 环保局 颗粒分 级 ( g m )重量比 ( %) 8 4 0 1 3 .5 1 1 .0 1 7 石 2 2 .2 3 5 .6 尸leslweeses卜.lesesesweleseseslesesesesjes 05八曰5日sn j任qjojq曰0乙11).工 5卜 0匕 一 一 一 ， 一 - 一 叫一一 一一 ，一一- 1 2 3 4 5 粒径等级“ m 次彭佘仁酬籽翼吴钧七 图2 . 1 城市地表径流颗粒级配 ( u s e p a 1 9 7 2 ) 1 9 9 9 年， r o g e r 4 q 等人 对 路 两 径 流 携 带 的 固 体 颗 粒 的 级 配 及 水 力 特 性 进 行了 研究，并总结了前人的研究结果，见表 2 . 3 所示: 表 2 . 3 重金属含量在不同粒径颗粒中的分配 ( d a s t u g u e e t a l . , 1 9 9 0 ;r o g e r e t a l . , 1 9 9 8 ; v i g n o l e s a n d v ig n o le s , 1 9 9 1 ) 金属 1 0 0 p m 1 0 0 - 1 0 0 0 p r n p b 9 0 之%9 .8 z n 9 6 4 c u 9 8 .4 1 .6 cr 91 .6 8 .4 ni 9 4 . 5 5 . 5 c d 1 0 0 0 2 . 2 . 2实验方法 城市 地表径流污染的研究一直以 来就是环境 科学领域内的一 项基础性研究 课题。目 前为止的所有研究方法都 是以 现场监测 或采样 分析的 结果为 依据， 结 合理论分 析， 探索径流污染的规律。目 前， 采用的 测试 研究 可分为以 下三种: ( 1 )对街道地表污染物直接取样测试，以此确定污染物的量及污染潜力: 第 3 章降雨径流污染特性研究 第3章降雨径流污染特性研究 3 . 1雨量分析 3 . 1 . 1地理概况 江西省位于长江中下游南岸， 东经1 1 3 0 2 5 至 1 1 8 0 2 9 ， 北 纬2 4 0 2 9 ， 至3 0 0 0 5 ， 之间， 全 省 总 面 积1 6 6 9 4 8 k m e 江西省地处中亚热带湿润季风气候区 ， 气候温和， 雨量丰 沛， 四 季分明。 年平均 气温为1 6 . 2 0 c -1 9 . 7 0 c ， 年平均蒸发量为1 1 4 8 . 6 m m -1 9 3 7 . 3 m m ， 年平均降水量 1 6 3 7 m m 。 降水主要集中在 4 - 6 月 ， 占全 年降 水量的5 0 %。 降 水的年际变化很大导 致旱涝频发。加之近年来植被破坏、水土流失严重、农田施用化肥农药等非点 源污染， 水环境遭到破坏，对江西省的 经济有很大的影响 1 4 2 . 4 3 1 3 . 1 . 2雨量研究 据南昌 市水文局统计资料显示，2 0 0 6 年1 1 月至2 0 0 7 年4 月南昌 大学前湖校区 共降 雨3 9 3 . 5 m m ， 最大降雨强度达到1 . 1 0 m m / m i n 4 8 1 o 3 . 1 . 2 . 1降雨的时间分 布 降雨多发生在晚间 ， 在 0 : 0 0 5 : 0 0 时间 段的降 雨约占了 6 0 %， 如图 3 . 1 所示， 白 天 的 降 雨 极 少 14 41 降雨时间分布 s a 翻澎健世 1 0 7 5 2 0 25 降雨开始时间 图3 . 1 降雨时间分布图 第3章降雨径流污染特性研究 3 . 1 .2 .2降雨等级 我国气象上规定，2 4 小时雨量小于l o m m为小雨，小于2 5 m m为中雨，小于 5 0 m m 为大雨， 5 0 m m 以上 为暴雨。 按照此标 准分类， 统计期内发生大9 1 4 次， 中 雨9 次，其余 均为小雨 4 8 1 0 4 次大雨 的降 雨量达到总雨量的 4 0 。 反映出 降雨集 中、强度大的特点。 3 . 1 .2 .3降雨雨型 天然降 雨过程千 变万化， 根据对大量降雨 过程的分析 ， 一般归纳为六种模 式 44 1， 如 图 3 .2 . i - i ii 类 为 单 峰 雨 型， 雨 峰 分 别 在前 、 后 和 中 部 ， i 类 为 大 致 均 匀的雨型，v -v i 类为双峰雨型。 巴i ii iii 生 画 色一 图3 2降雨雨型的六种模式 3 .2降雨径流的研究 3 . 2 . 1降雨径流污染源特征分析 城市地表大部分为不透水路面，降雨尤其是暴雨落到地面后迅速形成径流， 冲刷并 挟带地表污染物形成 暴雨 径流污染。根 据文 献报导 4 5 1 城市降雨径流中 含 有悬浮物、耗氧物 质、 营养物质、 有毒物质、油 脂类物 质等多种污染物。这些 污染物随径流 进入江 河湖泊， 造成 水体污染。径 流污染 物的排放 特征为表现为 晴天累积，南天排放。 一般 而言 ， 影响城市 路面 径流污染的因素包括:降雨强 度、降雨量、降 雨历时、 交通流量、路面清扫及维护状况等4 6 1 。降雨强度决定 第 3 章降雨径流污染特性研究 着 冲 刷 路面 污 染 物 的 能 量 的 大 小; 降 雨量 决 定 着 稀 释污 染 物 的 水 量 ; 降 雨 历 时 决定着污染物 在降雨期间累积于路面的时间长短; 路面 清扫的频率及效果影响 着晴天时 在路面累 积的污染 物的数量。 所以，研究降雨 径流污染，就需要在降 雨时 进行现场测试，并 根据研究的目的 对相关的 环境条件进 行统 计 4 7 1 3 .2 . 2降雨径流污染的研究方法 对城市地表径流的研究，目前较多采用的是在雨水排水口处对排水及污染 物进行监测，从而确定可能排放到地表水体的污染物量。为了实现对地表径流 排污规律的准确描述，研究者们探索了 许多种方法。如d e l e t i c 等人 ( 1 9 9 8 ) 设计了自 动监测设备， 对城市 地表雨水口 处径流南 水的水量及水质 ( p h , 温度、 浊度及电 导率) 进行了 连续测定. 赵剑强等人4 7 1 利用自 制简易雨强测量设备对 地表径流及降雨强度采用了人工测试的方法。 在本项研究中采用的方法为:雨天时，对路面径流和草坪径流的流量进行 等时间 间隔连续测量，并同 步用雨强仪4 7 1 测量各时段降雨强度，并采集各时段 水样，带回实验室分析其水质。该方法的缺点是现场操作难度大，需要大量人 力、 时间，优点是操作简 单、 数据可靠。雨 强仪构造如图 3 .3 1 : 承雨盘一一多冲一一一一-一一一、 ( 巾 4 2 0 m m ) 量简 图3 .3 自 制雨强仪 3 .2 .3前 湖校区 径流污 染的 研究内 容 3 . 2 . 3 . 1采样的地点 本项研究的路面 采样地点 分别选在前湖校区 人流量和车流量 较大得学生宿 舍楼前 ( 见照片 3 . 1 )、行 政楼前 ( 见照片 3 . 2 )， 两处路面材料 均为沥青。 草坪 采样地点设在综合楼旁 ( 稍有坡度) 的草坪 ( 见照片 3 . 3 )。 1 雨强仪折算系数:l m l / m i n -0. 0 0 7 2 2 m m / m i n 第3 章降雨径流污染特性研究 1 4 f- 3 2 1 0 尹尹尹犷尹尹 n 尹尹 o 降雨历 时 图 3 . 5 2 0 0 7年 1 月 1 6日学生宿舍楼前t n随降雨历时的变化 1 . 4 1 . 2 1 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2 0 洲、比日d卜 p i:p p -k 屋面; 路面的c o d , b o d 5 污染最严重， 草坪的t p 污染最严重， 屋面的 t n污染最严重;草坪污染物浓度虽大， 但由于草坪径流量小，大部分雨水都被 土壤吸 收， 故总体产生的 污染 物较少。 这与本 研究2 0 0 7 年 1 月1 6 日 对路面和 草坪的 径流测试结果分析 基本一 致。 b 降雨状况的影响 降雨对城市下垫面上的污染物具有冲刷、稀释和溶解等多重作用，降雨强 度越大，雨 水对地表的冲刷 作用就 越强， 携带的 污染物就越多，典型的降雨雨 强呈一种先小后大再小的趋势，而且整个降雨过程雨强不断的波动夺化.这必 第 3 章降雨径流污染特性研究 然会对径流中污 染物浓度造成影响。 以本 研究2 0 0 7 年1 月1 6日 和2 0 0 7 年4 月 2 日 的降雨径流 测试结果为例， 比 较降雨强度 对污染物浓度的影响， 发 现平均雨 强为 0 . 0 7 m m / m i n的 1月 1 6日 的径流各污染物浓度普遍高于平均雨强为 0 . 0 2 n u n / m in 的4 月2 日。 c . 路面沉积物性质的影响 路面沉积物的种 类、大小、溶解性都对降雨 径流过程造成一定的 影响。如 前初冲现象所述， 在径流形 成初期都有一 浓度急 剧增大 现象，人们普遍认为 这 一现象与污