合肥市典型城區非滲透性鋪面地表徑流初期效應分析

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

一、緒論

(一)研究目的及意義

城市水源污染，不僅是制約國民經濟發展的重要因素，而且成為危害和威脅人民健康的嚴重社會問題。隨著城市化進程的加速，人類活動能力強度增加，城市不透水地面的面積迅速增長，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重。目前，城市面源污染防控的理論方法在總體上體現了出了一種源頭控制的思想，即自源頭起預防潛在污染的產生。

本項目分別在商業區、居民區、交通干線各布置了1個監測點。商業區監測點選在合肥市長豐南路附近的“龍蝦一條街”；生活區監測點選在肥西路附近的盛華苑小區；交通區監測點位于合肥市重要交通干道長江中路的西段。通過對于城市雨天出流的初期效應的研究，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用意義。

(二)研究內容

按土地使用類型的不同選擇了3個不同功能區進行了地表徑流水質污染調查，基于調查數據，采用b參數法對地表徑流污染的初期效應進行分析。

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在不同功能區同時采樣。在安徽農業大學北一門對面小區的門衛室安裝雨量計一臺，記錄每次降雨過程。

樣品采集后立即送入實驗室分析。本文選擇了3次有效降雨事件，如表1所示。

表1 地表徑流監測相關降雨事件情況總匯

(二)2.2 初期效應分析方法

通常采用無因次累積負荷體積分數曲線 [M(V)曲線 ]和 b參數方法判斷初期效應。對初期效應的界定有多個標準[8-9]，一般認為只要M(V)曲線在角平分線的上方便存在初期效應，與50/50標準相對對應(50%的徑流體積攜帶了50%以上的污染負荷)。b參數法與M(V)曲線判斷方法在本質上是相同的，將M(V)擬合成冪函數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參數法。

三、實驗結果與討論

(一)地表徑流初期效應分析

初期效應存在與否及其程度，涉及到城市面源污染控制的設施的選擇及其規模。表2給出了本次調查得出的合肥市典型城區不同土地使用類型鋪面的地表徑流初期效應的b參數分析結果，其中r為相關系數

表2 合肥市典型城區地表徑流初期效應b參數分析結果

注：‘*’代表無初期效應情況

表2中的b值通過對各污染物的M(V)曲線做冪函數擬合得出，r2均在0.9以上，說明分析結果較為可信。以50/50標準(b≤1)，3次降雨事件中各功能區地表徑流中的各類污染物濃度多數情況下存在不同程度的初期效應。b值越大，初期效應在本質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、還與降雨過程降雨強度的時間分布、降雨歷時等因素有關。

初期效應明顯，則意味著更多的污染負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化初期效應，因此提高非滲透鋪面清潔度，是增強初期效應以減少初期徑流棄除量的最為可行的有效措施。

四、主要結論

本文以合肥市一典型城區為研究對象，按土地使用類型的不同選擇了3個不同功能區進行了地表徑流水質污染調查，基于調查數據，對地表徑流污染的初期效應進行分析，主要得出以下結論：

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

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