昆明地区3种典型降雨参数对滇池环湖截污干渠调蓄城市雨水效果的影响

基于滇池环湖截污干渠“总氮浓度阈值-控制点液位/总氮浓度通量”城市初期雨水收集调蓄技术,考察了昆明地区3种典型降雨参数对滇池环湖截污干渠(以下简称干渠)东岸段截留城市雨水径流中典型污染物效果的影响。研究采用Box-Benhnken的响应面法,分析了滇池东岸典型降雨参数——雨峰位置、降雨历时、前次与本次降雨时间间隔三因素三水平,对东岸干渠截流城市雨水径流中4种典型污染物COD,SS,TN,TP效能的影响。结果表明:3个典型降雨参数对于在“总氮浓度阈值-液位/总氮负荷通量”调蓄运行模式下的雨水径流收集率存在显著的线性、平方以及双因子交互影响,对于4种典型污染物收集率只存在线性影响。研究建立3个典型降雨参数与雨水收集率以及污染物收集率的数学模型,为干渠的雨洪高效管理提供参考。     

基于人工神经网络和粒子群优化的初期雨水调蓄池设计方法研究

城市地表径流所产生的非点源污染是城市水系水质恶化的主要原因,设置初期雨水调蓄池是缓解地表径流污染最经济有效的手段之一。目前,初期雨水调蓄池一般采用经验方法设计,没有考虑汇水区污染物累计特性、污水处理厂处理规模、可用征地等客观条件,初期雨水调蓄池的截污效果有限。本文利用SWMM模型模拟分析了地表径流污染物累积特性,利用人工神经网络得到各调蓄池不同截污率与对应总截污量之间的高精度非线性数学模型;结合该模型,以调蓄池总截污量最大为优化目标,以污水处理厂处理规模和可用征地为约束条件,采用粒子群优化算法得出各调蓄池的优化截污率;结合各调蓄池截污率与径流量累积量之间的关系,得出各调蓄池的设计容积,并与国内常用的设计方法进行对比。分析表明,本文提出方法可在满足约束条件下实现截污效果最大化,采用本文提出方法设计的调蓄池在土地使用率和截污效果上均优于规范设计法。该方法合理、高效和适用范围广,可为城市初期雨水调蓄池设计提供技术支撑。     

雨污联合调蓄技术在昆明市第二污水处理厂服务区域的应用研究

在昆明市第二污水处理厂服务区域建立雨污联合调蓄系统,并对系统进行了1年的运行研究.研究表明,雨污联合调蓄系统可以有效截流暴雨期间产生的雨污合流污水,并截留大量的污染负荷.本工程中最合适的调蓄容积为20 m3/hm2,在此容积下,调蓄系统调蓄的水量和污染物浓度分别为:水量40%、SS 45%、CODCr 43%、NH3-N 52%、TP 52%,从而有效减少向自然水体排放的污染负荷,极大缓解了滇池的水体污染.     

城市屋面降雨冲刷污染物变化模型模拟研究

城市屋面降雨径流污染是受纳水体质量恶化的主要影响因子。以典型屋面作为汇水单元,开展天然降雨情况下雨水径流水文水质过程监测试验,水质指标包括SS、COD、TN。利用雨水径流产流负荷替代降雨强度校正了传统冲刷模型,研究有效降雨深度与径流水质之间的相关函数关系,构建了雨水径流污染物浓度变化模型,对相关参数进行求解。模型模拟的SS、COD、TN的浓度变化过程精度较高,纳什效率系数均在0.87以上。表明模型的实用性较好,可为城市雨水资源高效利用、面源污染控制技术与措施制定、海绵城市建设等提供依据。     

潜流人工湿地对污染物去除率的正交实验研究

以湿地污染物去除率为考察指标,通过正交实验分析了植物、流量和水位对去除率的影响。结果表明：3种因素对BOD5、CODMn和TN去除率的影响一致,均为植物〉流量〉水位;植物是BOD5、CODMn和TN去除率的显著性影响因素,其中大薸对3种污染物的去除率显著高于凤眼莲,但其在9月底易发生二次污染,需要及早收割,流量是TN和CODMn去除率的显著性因素,水位为不显著因素;BOD5、CODMn和TN浓度在系统的前端下降速率较大,随后逐渐减小并趋于平稳,表明大部分污染物在湿地的前端被去除,湿地整体截污能力尚有较大提升空间。应用中可选择大薸在北方推广,并充分利用湿地后端潜能,最大化处理污染源水体。     

高污染城市河流初期雨水一体化截污系统研究

针对高污染城市雨源性河流治理中的"外源控制、内源削减"问题,以典型城市黑臭河流——观澜河为例,提出流域截污治污的一体化集成系统,涵盖了截污箱涵、雨水调蓄池、污水厂、人工湿地的技术体系,形成多层次的截污治污体系,并在观澜河进行工程集成。     

北京典型村镇降雨径流污染及排放特征

以2009～2010年在北京郊区大牛坊村和榆林村的10场降雨地表径流中污染物监测数据为基础,分析了村镇降雨径流污染物排放特征及初期冲刷效应.结果表明,地表径流中CODCr和SS为主要污染物;雨污合流制村镇地表径流中,TP、TN、CODCr与SS的事件平均浓度(EMC)均值分别为0.11mg/L、3.09mg/L、1 684.27mg/L、285.83mg/L.雨污分流制村镇地表径流中,TP、TN、CODCr与SS的EMC均值分别为0.37mg/L、4.73mg/L、281.97mg/L、72.57mg/L.降雨径流污染物具有较明显的初期冲刷效应,40％～50％的TP、TN、CODCr与SS污染负荷由占总径流量30％的初期径流所运移.     

北运河(北京段)水污染特征时空变化模拟

基于不规则网格的MIKE 21软件包搭建了北运河水系数值模型,通过逐月参数率定及模拟过程校验,实现了对北运河流场和污染浓度场的二维数值模拟。主要结论为:2015年北运河流域COD、NH_3-N、TP和TN四项污染物负荷削减率在16.5%~43.5%之间,其中氮、磷去除效果最为显著。2015年北关拦河闸四项水质指标年均浓度较2013年有所下降,但COD、NH_3-N、TP浓度仍超出城镇污水处理厂出水一级B标准的1.3、2.3和2.7倍,仅TN浓度达标。因此,建议北运河流域在控制点源污染的同时,应加大雨污合流管道汛期溢流污水及雨水管道初期雨水的收集和处理,有效控制面源污染入河。     

抚仙湖北岸生态调蓄带工程入湖污染物减排效益核算

抚仙湖属珠江流域西江水系的源头型深水湖泊,湖岸陡峭,岸滩不发育,湖泊生态系统十分脆弱,水质一旦被污染将很难恢复。近年来受流域内人类活动强度持续加剧与全球气候变化的双重驱动影响,抚仙湖水位持续降低、河湖水污染问题日益突出,湖泊水质保护问题迫在眉睫,因此,2017年针对入湖污染负荷占比最大且农田面源污染问题最为突出的抚仙湖北岸片区实施了集截污、调蓄、水质净化、水资源回用、清水置换、湿地补水建设于一体的抚仙湖北岸生态调蓄带工程,并将1179.09亩农田改建为调蓄带湿地。从实施效果来看,调蓄带工程2018—2021年期间减少的TN、TP入湖负荷量分别为245.84 t、28.99 t,调蓄带对抚仙湖北岸片区农田面源负荷削减率均超过81%;从生态调蓄带入湖污染物减排效益贡献大小来看,土地利用方式变化＞湿地水质净化＞湖滨湿地补水＞水资源回用＞清洁水资源置换;从调蓄带入湖污染物减排效益持续提升来看,水资源回用和清洁水资源替换潜力有待进一步挖掘和提升。     

基于雨型的南方城市道路降雨径流污染负荷分析

为研究南方道路降雨径流污染负荷,分析对比了重庆市和苏州市4场典型降雨过程中污染物浓度及污染负荷的变化。结果表明:雨型是污染负荷分布的重要影响因素,Ⅱ型降雨的污染负荷变化相对Ⅶ型降雨与径流量(或降雨强度)变化更为相似;污染物浓度与污染负荷的相关性差,径流量(或降雨量强度)与SS/TSS、TP、Pb的污染负荷存在明显相关性。南方城市道路径流污染控制在截留高浓度的初期雨水的同时,也应从污染负荷方面进行总量控制。     

天津典型居民区不同下垫面雨水径流污染特征

在对天津典型居民区域的不同下垫面雨水径流水质进行监测的基础上,以典型降雨为例,探讨了雨水径流污染物的特征和事件平均浓度(event mean concentrations,EMC)。结果表明,天津典型居民区主干道和菜市场雨水径流中的污染物质量浓度随着降雨历时的延续呈降低趋势,冲刷效应明显;屋顶雨水径流中污染物的质量浓度随降雨历时的延续变化较小,冲刷效应较弱。3种下垫面雨水径流中污染物质量浓度大小差异明显,菜市场和主干道雨水径流中SS质量浓度相差不大,且都远远超过屋顶雨水径流;雨水径流中COD和TP质量浓度的顺序由大到小依次为菜市场、主干道、屋顶;雨水径流中TN质量浓度的顺序由大到小依次为菜市场、屋顶、主干道。以EMC中值计,菜市场雨水径流中污染物平均浓度要高于主干道和屋顶,菜市场雨水径流中TP的质量浓度是主干道的3倍、屋顶的24倍。天津典型居民区雨水径流污染比较严重,如不经截留或处理直接排入城市河道等接纳水体,会严重影响河道的水质和城市的环境。     

基于Digital Water的初期雨水径流污染控制措施研究

初期雨水作为非点源污染已经严重影响城市水环境现状,初期雨水的治理也被国内外专家重视。分析类比了不同类型的初期雨水径流污染控制措施,阐述了初期雨水污染物的积累及冲刷过程的模拟函数。借助Digital Water对研究区域降水进行模拟,分析未开发、仅增加LID措施、增加LID措施与末端调蓄池组合方案3种情况,发现初期雨水的源头控制和末端控制对初期雨水径流总量削减和污染物浓度削减分别在不同的时间和空间上起着显著的作用,LID措施通过源头截留在降雨初期削减污染物浓度和洪峰流量,而后削减能力减弱,继而雨水进入末端调蓄池,降雨后期洪峰流量和污染物通过调蓄池削减。初期雨水的源头控制和末端控制组合应用效果良好,对流总量削减和污染物浓度削减有不同的贡献率。而初期雨水的过程控制也就是初期雨水截留控制应用及研究还不足,是未来研究和实践的发展方向。     

镇江金山湖水体污染源解析

分析了2012年金山湖各监测段的水质情况,并对金山湖水体污染源进行解析。结果表明,运粮河入流水质较差,金山湖TN值超标;降雨地表径流是金山湖的第一大污染源,并且城镇地表径流所产生的污染物的负荷及浓度要远高于农田地表径流;由于截污工程的实施,工业生产废水与城镇生活污水对污染的贡献率较低。     

极端降雨条件下合肥市董铺和大房郢水库防洪调度实践

以合肥市董铺和大房郢水库为研究对象,分析了应对 2020 年 0717 号洪水典型防洪调度方案及其防洪效果。董铺水库削峰率 78.9%,最大拦蓄水量 0.385 亿 m3,大房郢水库削峰率 67.4%,最大拦蓄水量 0.361 亿 m3,系统总结了南淝河流域面对极端降雨条件的防洪调度措施;分析了在历史极值降雨强度下分别以安全取水位、安全供水水位及主汛期汛限水位为起调水位进行不泄洪调度方案,在历史最大 1 日与历史最大 3 日面降雨量情况下三种起调水位最高水位均低于相应设计洪水位。结果表明：在 1～3 日极值降雨情况下,若下游城市河道南淝河和巢湖防洪排涝压力大,可以采用不泄洪的调度策略,为推进水库优化调度,统筹合肥市城市防洪安全与供水安全提供参考。     

初期弃流后板房屋面雨水污染物质量浓度衰减规律

为研究初期雨水弃流后不同降雨重现期条件下屋面雨水的污染物质量浓度变化规律,以板房屋面为例,采用3 mm的初期雨水弃流深度,基于暴雨径流管理模型(SWMM),构建了板房屋面径流模型,在采用雨水收集箱中污染物质量浓度实测值对模型验证后,模拟分析了不同降雨重现期板房屋面雨水的污染物质量浓度衰减规律。结果表明:雨水收集箱中污染物质量浓度衰减过程可分为骤降段、过渡段和稳定段3个阶段;衰减曲线符合一阶衰减指数函数分布,决定系数超过0.93;对于同一种污染物,雨水收集箱中污染物稳定质量浓度随降雨重现期增大而减小。     

典型农用地降雨径流污染物输出特征

选取常熟金泾塘地区典型农用地为研究对象,通过人工降雨研究不同降雨条件下径流污染物的输出特征,并分析径流污染对河水污染的贡献。结果表明：小强度降雨径流初期污染物输出浓度最大,而高强度降雨径流污染物输出最大浓度相对滞后;污染物 TN 和 CODMn输出总量远大于 TP 和氨氮,且污染物输出总量随雨强增大而增加,但并不呈线性增长关系;径流污染输出的 TN 和 TP 对金泾塘河水污染贡献较大。     

城区雨水管网径流污染特征研究

以新乡市城区屋面作为汇水区域,开展试验对雨水管网中场次降雨径流水文水质过程进行研究,可为有效利用城市雨水、控制非点源污染等提供依据。水质指标包括SS、COD和TN。结果表明:水质指标中SS、COD变化趋势基本一致,随着降雨过程的持续浓度逐渐降低并趋于一个稳定值;TN随着雨量的累积浓度逐渐降低,但在降雨结束前有反弹趋势;指标标准差率呈SS>COD>TN的趋势;径流初期屋面冲刷效应明显,初期径流量可定义为前1³mm的降雨量;径流中SS与COD、TN之间的相关性较好,在控制径流污染时可采取措施同时去除;径流污染物直接通过城区排水管网汇入受纳水体后对其水质影响较大,尤以SS、COD的变化最为明显。     

北江飞来峡库区典型流域非点源污染特征分析及模拟

为分析飞来峡库区典型流域非点源污染状况,开展社岗流域场次降雨径流水量水质监测试验,采用平均浓度法估算非点源污染负荷量,分析各场次降雨径流污染物特征并计算非点源污染贡献率,应用SWAT模型进行径流及非点源污染模拟。结果表明,径流量对SS、BOD_5等浓度和负荷量均有较强的主导作用,TN、NH_3-N等初期冲刷效应较为明显,污染物负荷量与径流量的相关性好于污染物浓度与径流量的相关性,各污染物的非点源污染贡献率均达到80%以上。SWAT模型径流模拟的率定期和验证期效率系数分别为0.85和0.73,表明所构建的SWAT模型精度良好。在污染物率定期,雨强较大的典型日污染物模拟效果最佳,污染物相对误差基本在10%以内,而在雨强较小时,TN、TP等均出现较大程度的低估现象;在污染物验证期,由于该时期正处于春耕施肥期,TN、TP模拟结果相对误差较大,且均为低估。总体而言,SWAT模型模拟精度良好,基本能反映该流域非点源污染状况,可为飞来峡库区流域的非点源污染模拟与控制提供参考。