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天津市不同功能区道路雨水径流水质监测分析 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 TU984 A 随着城市的发展,水资源需求与短缺的矛盾不断增长。雨水作为一种可供利用的非常规水资源,对缓解水危机具有十分重要的意义。我国雨水资源丰富,年降水量可达 6 190 亿 m3,但由于没有健全的暴雨汇集和调蓄设施,易造成暴雨时的洪涝灾害和旱季的严重缺水。随着城市化的高速发展,建筑物密集和路面硬化程度的不断加剧,使不透水地表面积不断扩大,雨水资源流失量急剧增 加。 天然降雨对大气污染物产生淋溶作用,受到了一定污染。而城市不透水面积的不断增加以及其面层上污染物的积累,使得天然雨水降至不透水面层后形成降雨冲刷和径流输移,雨水污染严重。城市路面是不透水面的一个重要组成部分,本文以天津市不同功能区(文教区、居住区和商业区)的道路雨水为研究对象,对其径流雨水水质进行监测分析,以期掌握道路雨水水质特点及变化规律,探索其收集利用的可行性,为雨水资源化利用提供技术支持。 2 研究方法 2.1 采样点的选择 按照不能功能区的划分,试验共选择 了三个不同性质下垫面的采样点,如图 1 所示: A 点为天津城市建设学院(文教区); B 点为侯台花园(居住区); C 点为人人乐超市(商业区)。所有采样点均为道路两侧的雨水口。所选不同功能区采样点的环境特征见表 1。 表 1 不同功能区采样点的环境特征 功能区 汇水面积 /m2 路面清扫状况 车流量 /辆 /h 人流量 /人 /h 文教区 220 一天一次,无洒水车 20 600 居住区 340 一天两次,无洒水车 1800 80 商业区 300 一天两次,有洒水车 1200 120 注:表中车流量、人流量均为降雨期间的统计平均值。 2.2 取样方法 降雨径流采样点设于道路雨水口(见图 2),降雨产流开始即用 2.5L 聚乙烯瓶采集径流水样,取样时间分别为0min、 5min、 10min、 15min、 20min、 30min、 40min、60min、 80min、 100min、 120min、停雨时刻,同时用水盆收集降雨过程中天然雨水的混合水样,并且用虹吸式雨量计(见图 3)记录降雨量,对于有特殊要求的检测指标(如阴离子表面活性剂)单独取样。样品在规定的 24h 保存时间内,按照 国家环境监测标准方法进行污染指标的测试。 2.3 监测指标及检测方法 水样包括 pH、色度、浊度、 CODCr、 BOD5、 TN、 TP、氨氮、阴离子表面活性剂和重金属 (Fe3+、 Mn2+、 Cu2+、 Zn2+、Pb 和 Cd)等 15 项指标,检测方法见表 2。 表 2 检测方法 监测指标 检测方法 pH 玻璃电极法 (GB 692086) 色度 铂钴比色法 浊度 ss 重量法( GB 11901-89) CODCr 重铬酸钾法 (GB 1191489) BOD5 稀释法 (HJ 5052009) TN 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 ( GB 11894-89) TP 过硫酸钾消解钼酸铵分光光度法 ( GB 11893-89) 氨氮 纳氏试剂分光光度法( HJ 535-2009) 阴离子表面活性剂 亚甲蓝分光光度法( GB 7494-37) 金属离子 火焰原子吸收法 3 监测结果与分析 3.1 降雨特征 通过雨量计监测及气象资料查询, 2011 年 4 9 月的气候情况见表 3。 表 3 天津 2011 年 4-9 月气候情况 月份 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 平均温度 / 14 20 27 27 26 21 最高温度 / 22 30 35 34 34 29 最低温度 / 2 12 19 21 21 12 降雨量 /毫米 36 32 51 118 97 72 降水天数 /日 6 5 8 14 11 6 最大平均降雨强度 /mm h-1 11 7 10 25 30 35 平均风力 /级 2 4 3 4 3 4 微风 3 4 2 4 由上表可以看出:天津市, 7 月份气温较高,风力较低,降雨频繁,降雨量最大,平均降雨强度也较高。 试验过程中在不同月份,根据降雨情况,分别进行水样采集,及检测分析,取样过程中的采样频率和气候特征见表 4。 表 4 采样频率和降雨特征 日期 降雨前晴天数 /d 降雨时间 日降雨量 /mm 最大降雨强度 /mm h-1 取样 时间 取样频率 2011.5.8 3 13:00 开始, 15: 40 停 止 26.5 20 13:30 15:40 间隔 10min 2011.6.11 0 17:10 开始, 17:30 停止 16 8 17:10 16:10 间隔 5min 2011.7.1 0 7:35 开始, 8:30 停止; 9:40 开始, 11:10停止 22.5 56 9:50 11:10 间隔 5min 3.2 不同功能区道路雨水径流水质特征 经过雨水采样及水质监测,取得天然雨水及 3 个不同功能区采样点共计 13 组暴雨径流水质数据。经过整理,各个采样点的径流污染物浓度变 化范围详见表 5。 表 5 不同功能区道路径流雨水的水质特征 指标 天然雨水 文教区 居住区 商业区 地表水 类标准 杂用水 (城市绿化) pH 6.89 7.23 6.87 7.27 7.22 7.86 7.05 7.61 6 9 色度 /度 96.7 161 362.7 1094.4 4185.5 9566 1723 4062 30 浊度 / NTU 21.3 50 30 229 601 2368 190562 10 SS/ mg L-1 2.5 370 350 1668 214606 10 CODCr/ mg L-1 29.1 35 52 239 267.7 574.2 174.6 419 40 BOD5/ mg L-1 1.57 2.41 7.34 10.2 30.43 51.3 16.68 22.9 10 TN/ mg L-1 3.141 10.8 3.739 4.21 2.48819.326 3.857 17.326 2.0 氨氮 / mg L-1 1.73 7.02 1.58 5.91 0.626.77 2.0 TP/ mg L-1 0.10 0.28 0.28 1.61 2.98 6.37 0.79 3.02 0.4 阴离子表面活性剂 / mg L-1 2.36 11.76 6139.4 5.47 22.57 0.3 Fe/ mg L-1 0.4 Mn/ mg L-1 0 0 0.024 0 0.033 0 0.058 0.1 Cu/ mg L-1 0 0.004 0.024 0.001 0.029 0.0060.058 1.0 Pb/ mg L-1 0.1 Cd/ mg L-1 0.01 由上表可以看出,监测区域天然雨水仅色度、浊度和TN 超出地表水 类标准或杂用水(城市绿化)标准,这主要是由监测区域大气中颗粒物和含氮气体所造成;监测区域不同功能区的道路雨水径流水质均很差,检测指标中除 pH 以外均严重超出地表水 类标准或杂用水(城 市绿化)标准,同时,三个功能区的道路雨水径流污染由轻自重依次是文教区、商业区、居住区;道路雨水径流初期雨水污染最为严重,混浊、呈黑色,其中混杂了大量的污染物,如泥砂、碎垃圾和有机物等。 3.3 道路雨水径流水质影响因素分析 影响道路雨水径流水质的因素很多也很复杂。综合起来有降雨量、降雨历时、降雨强度、两场降雨之间的时间间隔、气温、日照强度、车辆、人流量、路面清扫状况等因素。总的来说,道路雨水径流水质主要取决于路面污染状况,路面的各种污染物是最直接的污染原因。 ( 1)降雨历时 的影响 以 2011.5.8 检测的文教区道路雨水径流 CODCr、 TN、TP 浓度随降雨历时的变化为例,由图 4 可以看出随着降雨历时的延长, CODCr、 TN、 TP 浓度会不断降低。 ( 2)降雨强度和降雨量的影响 以 2011.5.8 监测的文教区道路雨水径流 CODCr 浓度随降雨强度和降雨量的变化为例,由图 5 可以看出在降雨初期,降雨强度越大,污染物浓度降低的变化程度越大。随着降雨历时的不断增加,当达到一定降雨量的情况下,污染物的浓度趋于稳定。 ( 3)路面状况的影响 以 2011.5.8 检测的不同功能区道路雨水径流 CODCr 浓度随降雨历时的变化为例,由图 6 可以看出不同功能区道路雨水径流的污染程度不同,居住区道路雨水径流污染最严重。综合表 5,分析可知,与另外两个功能区道路雨水径流中CODCr 浓度相比,居住区道路雨水径流污染最为严重,这主要是受其路面车流辆、路面污染物的沉积所致,该区域路面车流量较大,无水洗车清扫,且路边废水倾倒、垃圾堆积情况严重。 ( 4)季节、气温及降雨前晴天数的影响 以居住区不同时期的三场降雨为例,由图 7 可以看出随着降雨时间的不同,同一道路的雨 水径流污染程度不同,雨季前期的道路径流污染最为严重。结合表 5,分析可知,由于降雨情况(两场降雨之间的时间间隔、降雨前晴天数、气温、日照强度等)不同,同一路面在不同时间段的路面雨水径流污染程度不同。 4 结论 通过对天津市不同功能区道路雨水径流的综合分析,可以得出以下结论: 不同功能区的道路雨水径流水质监测指标中除 pH 以外,均超出地表水 类标准或杂用水(城市绿化)标准。三个功能区的道路雨水径流污染程度

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