海綿化小區徑流污染削減效果監測分析與研究

李小風 柴同志 楊超

摘 要：海綿城市建設即采用源頭生態化技術控制面源污染，面源污染與地面徑流正相關，且污染物在降雨初期及小雨情況下濃度較高，因此，控制面源污染即控制初期地表徑流。本文通過監測小區海綿化后出口流量及污染物濃度變化，研究在小雨條件下污染物濃度削減效果，分析指標之間的相關性。

關鍵詞：海綿城市 面源污染 徑流

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0130-02

城市降雨地表徑流造成的面源污染已成為城市水環境污染的重要因素[1]。徑流污染是一個涉及多介質、多時空尺度和多污染物的復雜過程。區域氣候、降雨特征，土地利用類型、強度、不透不面積的比例，排水體制，以及城市規劃管理等因素都對徑流污染的形成具有重要影響。降雨前地表污染物的累積狀況與降雨特征是影響城市徑流污染程度的主要因素，即使降雨量近似相同的降雨事件，徑流污染負荷也存在明顯的差異[2]。建成區污染物濃度明顯比規劃新城高，雨量越大初期污染物濃度超高，中雨到暴雨降雨條件下污染物濃度20min左右趨于穩定，暴雨中污染物濃度在5min內降低50%；15min內降低70%～80%[3]。道路中交通量對面源污染物濃度影響較大，交通量越大徑流中有機含量超高，膠體態有機碳和大分子類色氨酸蛋白物質含量越多[4]。

透水混凝土路面對雨水徑流有一定的凈化效果，但透水混凝土去除各種污染物的機理研究不足，面層材料和微生物對污染物凈化貢獻不清[5]。綠地進行海綿化改造，增加生物滯留塘等可實現初期雨水面源污染年削減率58%，屋頂綠化對徑流污染具有較大作用[6]。透水鋪裝去除徑流中TP、COD和TSS等污染物效果較好，而對TN的去除效果較差，混凝土縫隙透水磚鋪面對NH4+-N去除效果明顯優于透水混凝土[7]。下凹式綠地污染物去除效率高，對COD、TP、TN、SS 的平均去除率分別為56.3%、72.1%、47.1%、74.3%[8]。

海綿城市建設中，雨水花園、透水鋪裝、生物滯留塘、屋頂綠化等構筑物已在國內外解決初期徑流污染中廣泛采用，而海綿城市年徑流總量控制率指標主要用于控制中小降雨事件。因此，本文主要研究中小降雨事件中，海綿化對小區徑流污染物削減效果，分析相關指標相關性。

1 實證分析

1.1 項目概況

武漢市殘疾人康復中心建成于2014年，項目占地面積10605m2，其中：硬質屋面面積為1461m2，小區道路面積為3529m2，廣場鋪裝面積為2260m2，綠地面積為3356m2。區域綜合雨量徑流系數0.61，存在局部積水問題。項目68%的區域為硬質地面，綠化區占32%，并且現狀植物長勢較差，植物退化較嚴重，部分黃土裸露生態性差，現狀下墊面對面源污染控制較弱。

1.2 方案設計

康復中心海綿城市建設與公益事業結合，以康復重建為主題，解決積水問題，控制面源污染，提升生態環境。堅持“小雨不濕鞋、大雨不內澇、熱島有緩解、水體不黑臭”的目標，水體不黑臭治理路徑以源頭技術措施為重點，采取滯排卵石溝截水、生態透水停車場濾水、空中雨水花園控水、透水路面攔水、生物滯留帶凈水等多種方式實現對徑流及污染的控制。

項目共計建設綠化屋面420m2；透水鋪裝（含生態停車場、透水磚、透水瀝青）5700m2、下凹綠地（雨水花園、生物滯留帶）720m2。

1.3 效果分析

監測海綿改造后排口處流量、SS、TP、TN、COD等指標變化。降雨量與排口出流量直接相關，降雨量通過排口處流量間接反映。本次監測4場小降雨事件，降雨強度均在在3～5mm/h，日降雨量20～30mm。

（1）流量與SS的關系。連續監測排口流量和SS，降雨過程中每5min取一個樣，共采取60個數據。數據顯示小雨條件下流量與SS變化幅度均不大，沒有極端峰值出現。通過相關性分析，發現兩者負相關，但相關性不顯著。因此，小雨條件下，海綿改造對固體污染物有較好削減效果，出水SS濃度穩定，監測SS平均值為18.43mg/L。

（2）流量與TP、TN、COD的關系。其中2場雨進行多指標監測，包括流量、TP、TN、COD和SS，共取樣35個。各指標變化曲線如圖2所示。TP、TN、COD濃度均值分別為0.30 mg/L、7.29mg/L、25.89mg/L。TP和COD達到地表水環境質量Ⅳ類標準，說明海綿化對污染溶解態污染具有較強去除能力，滿足海綿城市建設目標要求。TN超過Ⅴ類標準，TN超標可能與植物栽植時施加人工肥有關。

通過流量與TP、TN、COD相關性分析，計算結果如圖1所示：TP、COD與流量的相關系數分別為0.44和0.55，具有正相關性，顯著性在0.01級別（雙尾），相關性顯著。分析顯示，TN與流量相關性較弱。

相關性分析說明小雨時，降雨強度增加，沖刷攜帶污染物濃度增加，此處不能證明大雨條件下降雨強度與污染物濃度的關系。

2 結論

（1）海綿城市建設對控制面源污染效果較好，尤其對TP、COD、SS去除效果較好，可以滿足地表水環境質量要求。植物栽植時應盡量減少人工肥投放。（2）降雨強度較小時，徑流中SS攜帶量基本保持穩定，TP、COD呈現出與降雨強度一定的正相關性。因此，海綿城市建設中應采用更多措施，控制溶解態污染物的排放。

參考文獻

[1] Macklin M G.Fluxes and storage of sediment-associated heavy metals in floodplain systems：assessment and river basin management issues at a time of rapid environmental change[J].Floodplain processes，1996（13）：441-459.

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[3] 李暢，涂曉杰，秦雅琪，等.南寧市道路初期雨水徑流污染物濃度分析[J].環境工程，2017，35（7）：70-75.

[4] 于振亞，杜曉麗，王蕊，等.交通密度對道路雨水徑流溶解性有機物污染特性的影響[J].環境科學學報，2017（3）：71.

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[8] 張曉菊，董文藝.下凹式綠地徑流污染控制與徑流量消減影響因素分析[J].環境科學與技術，2017，40（2）：113-117.