城市面源污染特性及污染負荷預測模型研究.doc

-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-城市面源污染特性及污染負荷預測模型研究1葉閩楊國勝肖彩長江水資源保護科學研究所武漢430051-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-摘要本文通過分析武漢市漢陽地區(qū)城市面源污染的來源和污染特征，并針對城市土地利用和下墊面類型特點，建立城市面源污染預測模型，研究探討城市降雨徑流及污染負荷預測模擬和遷移規(guī)律。所建模型已成功地應用于武漢市漢陽地區(qū)城市面源污染控制技術研究，獲得了滿意的結果。該模型可為城市水環(huán)境規(guī)劃、面源控制和管理研究提供科學手段。關鍵詞城市面源污染特性預測模型1前言隨著我國城市化水平的發(fā)展進程加快，可滲透地面的面積比例越來越小，由暴雨徑流產(chǎn)生的突發(fā)性的、沖擊性強的城市面源污染已成為受納水體水環(huán)境污染的主要來源之一。城市暴雨徑流中包含有大量的污染物，使得其初期徑流產(chǎn)生的污染負荷遠高于城市生活污水。因此，由面源引起的水環(huán)境污染已成為當前城市水環(huán)境綜合治理中亟待解決的主要問題之一。近十年來，武漢漢陽地區(qū)的城市面源污染加劇，大量污染物排入水體，水質急劇下降，由城市面源污染和其他污染引起的水環(huán)境問題已經(jīng)嚴重制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。本文通過分析武漢市漢陽地區(qū)城市面源污染的種類、來源和污染物特征；并針對城市土地利用和下墊面類型特點，建立城市面源污染預測模型，研究探討城市降雨徑流及污染負荷預測模擬和遷移規(guī)律。為有效控制城市面源污染提供強有力的科學手段。2漢陽地區(qū)城市面源污染來源及特性武漢市漢陽地區(qū)位于武漢市西南部，長江、漢江交匯處的三角地帶。為武漢三鎮(zhèn)一方。以漢陽區(qū)漢陽大道和鸚鵡大道為軸的建成區(qū)，兩面臨江（東北臨漢江，東南臨長江），是漢陽地區(qū)人口密度最高的地區(qū)，人口密度為1.6萬人/km2。漢陽區(qū)域內水資源較為豐富，分布著大大小小的湖泊數(shù)十個。根據(jù)近年來湖泊水質監(jiān)測結果分析，漢陽城區(qū)幾個重點湖泊水質極差，按國家地表水環(huán)境質量標準評價，基本均為劣V類。這些湖水污染來源除受工業(yè)污染廢水、城市生活污水共同影響外，來源于暴雨沖刷地表固體污染物所產(chǎn)生的污染也不容忽視。特別是在暴雨初期，由于降雨徑流將地表的、沉積在下水管網(wǎng)的污染物，在短時間內，突發(fā)性沖刷匯入受納水體，而引起水體污染。據(jù)觀測，在暴雨初期（降雨前20分鐘）污染物-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-濃度一般都超過平時污水濃度，如2003年6月，對漢陽地區(qū)城市雨水排水出口處一次大暴雨監(jiān)測，其監(jiān)測結果比平時排放口流出的污水濃度要高得多，如SS（懸浮物）濃度值就高于平時污水濃度的10倍左右，COD高34倍，而且暴雨期入湖水量遠遠的大于平時排放口的水量。因此，城市面源也是引起水體污染的主要污染源。對于城市面源污染具有突發(fā)性、高流量和重污染等特點，主要是因為城市的硬質下墊面占大多數(shù)，徑流系數(shù)較大，因而形成徑流的時間短，地下入滲量小，對污染物的沖刷強烈。另外，由于城市的市政建設和管理不到位，城市排水管網(wǎng)以雨污合流制居多，生活垃圾及廢棄物任意丟棄，由人為因素引起的面源污染占總污染量的60以上。使得這些污染物除了受地形影響在雨水的作用下流向低洼地外，大部分匯入了城市地下排水系統(tǒng)，然后流入湖泊、河流中污染其水體。根據(jù)實地調查和遙感衛(wèi)星資料分析，武漢市漢陽城區(qū)，主要以工礦企業(yè)、城市居民區(qū)、機關單位的建筑物群、城市道路（包括停車場、廣場等）不透水硬質下墊面為主，硬質下墊面占城區(qū)面積80左右，其他為沿湖荒地、菜地、小區(qū)公園、道旁綠地等一些透水地面即軟質下墊面組成的區(qū)域。下墊面的類型直接決定了面源污染的性質和特征。經(jīng)過調查分析，漢陽城市面源有如下一些特征：（1）城市的硬質下墊面占大多數(shù)，徑流系數(shù)較大，形成徑流的時間短，地下入滲量小，對污染物的沖刷強烈。徑流形式以短時間的地表徑流和較長時間的管內流為主。（2）城市面源雨水徑流可粗分為屋面徑流和路面徑流。屋面徑流污染源主要為屋面沉積物及屋面材料析出物。最關鍵的因素為屋面材料性質。路面徑流水質除了與路面材料、老化程度有關外，還取決于道路交通密度。主要污染源為路面沉積物、行人和車輛的交通垃圾等。屋面徑流和路面徑流兩者所受的污染程度不同。屋面徑流基本不受人、車輛等流動因素的影響，因此水質略好于路面徑流。（3）面源負荷來源主要為：屋面建筑材料、建筑工地、路面垃圾和城區(qū)雨水口的垃圾和污水、汽車產(chǎn)生的污染物、大氣的干濕沉降等。在這些污染物中產(chǎn)生負荷影響較大為雨水口的垃圾和污水。雨水口的污染可分為三種：人為掃入、丟入的各種生活垃圾（紙屑、煙頭等道路及生活固體垃圾）、人為傾倒的污水和腐爛變質的沉積物等。（4）地表徑流大部分通過城市下水管網(wǎng)排入受納水體中，其匯水區(qū)范圍主要通過排水管網(wǎng)的走向確定。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-（5）城市面源的主要污染物為：有機物、SS、石油類和N、P等。3漢陽地區(qū)面源污染模擬3.1模擬方法面源污染是造成水體水質污染的重要因素之一，要控制面源污染，除加強城市管理力度，減少人為因素影響外，根據(jù)面源污染源特征，研究城市面源污染物的產(chǎn)生、運移與輸出過程，開發(fā)出適合漢陽地區(qū)的城市面源污染負荷與預測模型。也是為更有效辯識影響面源污染的各種關鍵性因素，分析城市發(fā)展與城市面源污染的關系，有針對性采取一系列技術和措施，削減徑流量，降低污染物輸出濃度，達到控制面源污染有效途徑。由于面源污染是由降雨徑流產(chǎn)生，其污染具有發(fā)生隨機、來源和排放點不固定、污染負荷的時空變化大、污染途徑的隨機性和多樣性、監(jiān)測、控制和處理難度大等復雜特點。因此，對其面源污染的預測和模擬存在著很大的難度。國際上對面源污染的產(chǎn)生規(guī)律和模型模擬也進行了大量研究?；诔鞘忻嬖次廴疚锏漠a(chǎn)生主要源于降雨徑流沖刷地表累積物，以及徑流挾帶污染物在排水系統(tǒng)內的運移，在此基礎上開發(fā)出大量城市面源污染模型。其中，比較成功的模型有：城市暴雨水管理模型（SWMM）和城市暴雨徑流模型（STORM），化學物質徑流負荷與流失模型（CREAMS）。另外，在此之后開發(fā)的MIKESWMM模型，將一維非恒定流模型與暴雨徑流的分布式模型結合，模擬暴雨水和廢水排放系統(tǒng)中管道有壓流、排水渠和地表漫流等。目前，模型的發(fā)展重點是將地理信息系統(tǒng)GIS與原有的面源污染模型相結合，評價面源污染的發(fā)生區(qū)域，污染物的運移變化、控制措施的影響以及受納水體的響應等。如土壤水體評價模型（SWAT，SoilandWaterAssessmentT