新型雨水篦子对城市径流初期雨水水量控制与水质控制效能研究

摘要

近年来，随着城市化进程的迅速发展和社会生活水平的逐步提高，加之人民群众环保意识的不断增强，城市水环境已引起越来越多人们的关注。很久以来，点源污染被认为是引起地表水体环境恶化的主要因素，因此，以减少点源排放为目的的一些措施被应用到实践中并取得了一定的经济、社会效益。然而，在点源污染得到控制的前提下，面源污染成为水体恶化的主要因素。
　　基于“海绵城市”中低影响开发的雨水管理理念，结合过滤原理并改进原先雨水篦子的基础上，设计、开发了新一代雨水篦子，并在重庆市某公园内投入使用。研究了雨水径流的初始冲刷效应和径流雨水中各污染物指标间的相关性和在不同填料状况下，测试了新型雨水篦子对城市径流水量控制效能和水质控制效能，并给出了一套较为完整的新型雨水篦子评价方法。
　　在不同组合条件、不同降雨强度下，雨水篦子对降雨径流量的削减量各有差异并呈现出一定的规律和特征。新型雨水篦子对径流延缓时间在3.0~7.3min之间，对径流削减量在198~766mL，相当于吸纳0.08~0.32mm的降雨径流量，有效的缓解市政排水管网的压力，与先前雨水篦子相比，其优势明显。
　　对雨水径流初始冲刷效应和各污染物之间的相关性分析表明：径流雨水中污染物的EMC值分别为：TN1.88~4.54mg/L、TP0.47~2.88mg/L、NH3-N0.21~2.06mg/L、NO3-N0.14~0.97mg/L、COD163~259mg/L、SS25~123mg/L，城市降雨径流所含污染物初始冲刷效应（FFE）与稀释效应并存，初始冲刷效应是主力。每一种污染物均值FF30在1.10~1.64之间，其污染物平均初始冲刷强度大小关系如下，FF30（SS）＞FF30（NO3-N）＞FF30（TP）＞FF30（COD）＞FF30（TN）＞FF30（NH3-N），FF30（SS）为1.64表示降雨前30％的径流量含有整场降雨中49.2%的SS，与其他污染物相比，表现出最强的初始冲刷效应。另外，各污染物之间都保持有较好的相关性，相关系数R在0.372~0.819之间。以各污染物指标与SS的相关系数为例，其相关系数在0.372~0.691之间，其相关系数RTP,SS＞RTN,SS＞RNO3-N,SS＞RCOD,SS＞RNH3-N,SS。
　　不同填料组合工况下，新型雨水篦子对降雨径流污染物去除效果监测结果表明：当雨水污染物浓度为TN1.88~4.54mg/L、TP0.47~2.88mg/L、NH3-N0.21~2.06mg/L、NO3-N0.14~0.97mg/L、COD163~259mg/L、SS25~123mg/L时，新型雨水篦子对相应污染物的去除率在0%~69.9%、-9.6%~64.8%、0%~76.8%、-11.4%~65.3%、0%~36.1%、-14.8%~31.7%，这对减少城市道路面源污染起到了重要作用。
　　基于试验结果表明，新型雨水篦子对城市降雨径流水量控制、水质控制具有较为显著的效果，对减少城市道路面源污染具有一定作用。为实现新型雨水篦子的推广应用，亦提出了评价及维护方法。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 城市面源污染现状

1.3 城市面源污染的综合控制方法与途径

1.4 城市面源污染处理系统概述

1.5 课题来源、研究目的、内容及技术路线

2 实验材料与方法

2.1 试验地点概况

2.2 试验装置设计思路

2.3 选择填料应考虑的因素

2.4试验方法

3 降雨事件及雨水污染物特性分析

3.1 降雨事件分析

3.2 地表径流污染物迁移形态特征

3.3 城市降雨径流污染物初始冲刷规律

3.4 径流污染物各指标相关性分析

3.5 本章小结

4 新型雨水篦子对降雨径流水量的控制效能

4.1 以砾石填料填充廊道各工况下的削减

4.2 以活性炭填料填充廊道各工况下的削减

4.3 以石英砂填料填充廊道各工况下的削减

4.4 以鹅卵石填料填充廊道各工况下的削减

4.5 以陶粒填料填充廊道各工况下的削减

4.6 径流时间的延缓

4.7 本章小结

5 新型雨水篦子对降雨径流污染物的控制效能

5.1 以活化沸石为廊道的新型雨水篦子对径流水质的控制效果

5.2 以海绵铁为填料的新型雨水篦子对径流水质的控制效果

5.3 以陶粒为填料的新型雨水篦子对径流水质的控制效果

5.4 本章小结

6 新型雨水篦子的设计维护

6.1 参数设计

6.2 新型雨水篦子的维护

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间参加的相关科研项目

B. 作者在攻读硕士学位期间申报和获批的专利