合肥市典型城區(qū)非滲透性鋪面地表徑流初期效應(yīng)分析

(1.巢湖城市建設(shè)投資有限公司 安徽 合肥 230001；2.合肥市濱湖新區(qū)建設(shè)投資有限公司 安徽 合肥 230088)

一、緒論

(一)研究目的及意義

城市水源污染，不僅是制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，而且成為危害和威脅人民健康的嚴(yán)重社會(huì)問題。隨著城市化進(jìn)程的加速，人類活動(dòng)能力強(qiáng)度增加，城市不透水地面的面積迅速增長(zhǎng)，雨水徑流量也隨之增加，雨水徑流所帶來的污染也越來越嚴(yán)重。目前，城市面源污染防控的理論方法在總體上體現(xiàn)了出了一種源頭控制的思想，即自源頭起預(yù)防潛在污染的產(chǎn)生。

本項(xiàng)目分別在商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、交通干線各布置了1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。商業(yè)區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)選在合肥市長(zhǎng)豐南路附近的“龍蝦一條街”；生活區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)選在肥西路附近的盛華苑小區(qū)；交通區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于合肥市重要交通干道長(zhǎng)江中路的西段。通過對(duì)于城市雨天出流的初期效應(yīng)的研究，能為面源污染的治理與控制提供理論支持，因此具有重大的理論和實(shí)用意義。

(二)研究?jī)?nèi)容

按土地使用類型的不同選擇了3個(gè)不同功能區(qū)進(jìn)行了地表徑流水質(zhì)污染調(diào)查，基于調(diào)查數(shù)據(jù)，采用b參數(shù)法對(duì)地表徑流污染的初期效應(yīng)進(jìn)行分析。

二、研究方法

(一)采樣方案

直接從雨水口采集地表徑流樣品，自地表徑流開始每隔5min在不同功能區(qū)同時(shí)采樣。在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)北一門對(duì)面小區(qū)的門衛(wèi)室安裝雨量計(jì)一臺(tái)，記錄每次降雨過程。

樣品采集后立即送入實(shí)驗(yàn)室分析。本文選擇了3次有效降雨事件，如表1所示。

表1 地表徑流監(jiān)測(cè)相關(guān)降雨事件情況總匯

(二)2.2 初期效應(yīng)分析方法

通常采用無(wú)因次累積負(fù)荷體積分?jǐn)?shù)曲線 [M(V)曲線 ]和 b參數(shù)方法判斷初期效應(yīng)。對(duì)初期效應(yīng)的界定有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[8-9]，一般認(rèn)為只要M(V)曲線在角平分線的上方便存在初期效應(yīng)，與50/50標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)對(duì)應(yīng)(50%的徑流體積攜帶了50%以上的污染負(fù)荷)。b參數(shù)法與M(V)曲線判斷方法在本質(zhì)上是相同的，將M(V)擬合成冪函數(shù)F(x)=xb，M(V)曲線在角平分線的上方則b<1，b值越小，則M(V)曲線高過角平分線距離越大，本研究采用b參數(shù)法。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

(一)地表徑流初期效應(yīng)分析

初期效應(yīng)存在與否及其程度，涉及到城市面源污染控制的設(shè)施的選擇及其規(guī)模。表2給出了本次調(diào)查得出的合肥市典型城區(qū)不同土地使用類型鋪面的地表徑流初期效應(yīng)的b參數(shù)分析結(jié)果，其中r為相關(guān)系數(shù)

表2 合肥市典型城區(qū)地表徑流初期效應(yīng)b參數(shù)分析結(jié)果

注：‘*’代表無(wú)初期效應(yīng)情況

表2中的b值通過對(duì)各污染物的M(V)曲線做冪函數(shù)擬合得出，r2均在0.9以上，說明分析結(jié)果較為可信。以50/50標(biāo)準(zhǔn)(b≤1)，3次降雨事件中各功能區(qū)地表徑流中的各類污染物濃度多數(shù)情況下存在不同程度的初期效應(yīng)。b值越大，初期效應(yīng)在本質(zhì)上是由地表沖刷過程決定，因此除了與降雨前非滲透鋪面的污染物程度有關(guān)、還與降雨過程降雨強(qiáng)度的時(shí)間分布、降雨歷時(shí)等因素有關(guān)。

初期效應(yīng)明顯，則意味著更多的污染負(fù)荷被更少的初期地表徑流量攜帶，越有利于初期雨水的收集處理和管理。降雨特性很難人為改變，而前文分析表明減少雨前鋪面的污染程度有利于強(qiáng)化初期效應(yīng)，因此提高非滲透鋪面清潔度，是增強(qiáng)初期效應(yīng)以減少初期徑流棄除量的最為可行的有效措施。

四、主要結(jié)論

本文以合肥市一典型城區(qū)為研究對(duì)象，按土地使用類型的不同選擇了3個(gè)不同功能區(qū)進(jìn)行了地表徑流水質(zhì)污染調(diào)查，基于調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)地表徑流污染的初期效應(yīng)進(jìn)行分析，主要得出以下結(jié)論：

(1)以50/50標(biāo)準(zhǔn)判斷，3次降雨事件中各功能區(qū)地表徑流中的各類污染物濃度多數(shù)情況下存在不同程度的初期效應(yīng)，提高非滲透鋪面清潔度，是增強(qiáng)處理效應(yīng)以減少初期徑流棄除量最為可行的有效措施。

(2)多數(shù)情況下，地表徑流中的氨氮、TN、TP、COD、SS濃度隨徑流變化趨勢(shì)接近：在經(jīng)過一定程度波動(dòng)后，在累計(jì)降雨量為1.0～1.5mm后，進(jìn)入雖徑流時(shí)間單調(diào)遞減狀態(tài)；累計(jì)降雨量均不超過2mm時(shí)，地表徑流COD、SS濃度仍較高，累積降雨量為4mm時(shí)，各污染物濃度均降至較低范圍。