山地城市径流污染特征及其对城市水体水质
影响研究
重庆大学博士学位论文
学生姓名：郝有志 指导教师：何 强 教授 专 业：市政工程 学科门类：工 学
重庆大学城市建设与环境工程学院
二O一三年十月
Characteristic of Urban Rainfall Runoff Pollution and the Influence on Receiving
Waterbody in Mountainous City
A Thesis Submitted to Chongqing University in Fulfillment of the Requirement for the
Doctor’s Degree of Engineering
By Hao Youzhi
Supervised by Prof. He Qiang Major: MunicipalEngineering
Faculty of Urban Construction and Environmental Engineering,
Chongqing University, Chongqing, China
October 2013
中文摘要
摘 要
随着城市化进程的快速推进，由于暴雨径流冲刷引起的城市面源污染已成为受纳水体水质安全的重要威胁。城市面源污染的产生随机性强，影响因素众多，不同地区的研究结果鲜有一致。山地城市地形起伏多变，其面源污染的发生规律更为复杂，认识山地城市不同用地类型暴雨径流污染的时空分布特性、初期冲刷效应、污染物赋存形态分布特性，建立山地城市暴雨径流污染模型，对于山地城市暴雨径流管理具有重要意义。论文以山城重庆为例，以山地城市典型下垫面为研究对象，观测了不同用地属性的场次降雨径流特性，耦合分析了场次降雨径流监测结果，得出主要结论如下：
① 山地城市暴雨径流污染物浓度时间分布特征研究表明，场次降雨中单一用地下垫面和城市综合流域的暴雨径流污染物浓度变化规律不同，单一下垫面大部分污染物浓度单调递减，且浓度主要降低时间段发生在产流后10-20min，而综合性流域场次降雨径流中污染物最高浓度出现在暴雨径流中前期。大尺度流域污染物浓度峰值时间滞后于径流峰值时间，小尺度流域则相反（Cd除外）；大尺度流域的峰值流量和峰值雨强、降雨持续时间显著相关，而小尺度流域的峰值流量与降雨量、降雨持续时间显著相关。
② 山地城市暴雨径流模拟研究表明，山地城市暴雨径流模型的参数取值与平原城市有较大区别。对于综合性流域，SWMM模型水力模块中透水凹蓄、不透水凹蓄、透水地面曼宁系数的取值山地城市均小于平原城市，而水质模块中污染物冲刷系数和冲刷指数的取值均大于平原城市。对于单一下垫面来说，山地城市暴雨径流污染物浓度时间分布符合指数冲刷模型，交通干道、屋面、居民区道路常规指标的相关系数分别达到0.75-0.88、0.81-0.91、0.73-0.94，且冲刷指数绝对值大于平原城市，表明山地城市暴雨径流具有较快的污染物浓度降低速率。
③ 山地城市不同下垫面暴雨径流污染物EMCs（Event Mean Concentrations）分析表明，城市交通干道TSS和COD的EMCs（597和408mg/L）显著高于生活区道路、商业区、混凝土屋面、瓦屋面和校园综合汇水区；生活区道路、商业区和城市交通干道TN的EMCs（7.1-8.6 mg/L）相互接近，且高于混凝土屋面、瓦屋面和校园综合汇水区三种用地类型，TN以溶解性氮为主要赋存形态（占TN的73-82%），而溶解性氮中又以无机氮为主（占TN的63-82%）。对于TP、NH3-N来说，校园汇水区、瓦屋面的EMCs较低，满足地表水环境质量标准（GB 3838-2002）Ⅲ类标准，而城市交通干道和商业区TP、NH3-N的EMCs则分别是该标准的2.35-5倍和3倍。对于重金属，Cu和Zn的EMCs则满足地表水环境质量标准（GB
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