城市暴雨径流初始冲刷效应与径流污染管理.pdf

第17卷第2期 水科学进展 Vo】．17，No．2 2006年3月 ADVANCESINWATER Mar．，2006 SCIENCE 城市暴雨径流初始冲刷效应和径流污染管理 王和意，刘 敏，刘巧梅，侯立军，欧冬妮 (华东师范大学地理系，教育部地理信息科学重点实验室，上海200062) 摘要：城市暴雨径流污染初始冲刷效应在城市径流污染的研究中占有很重要的地位，总结和分析了国外对城市暴 雨径流污染初始冲刷的研究状况和存在的问题，对不同的初始冲刷定义进行分析和比较，建议采用初期30％的径 流中携带了整个降雨事件污染物总量的80％这一初始冲刷定义，可以比较合理的对初期径流中污染物进行定量， 从而为径流污染的治理提供方便；提出了处理初期径流污染物和保护受纳水体的管理方法，可为我国城市暴雨径 流污染的治理提供科学的理论基础和借鉴。 关键词：城市暴雨径流；初始冲刷效应；径流污染；管理措施 中图分类号：X143 文献标识码：A 文章编号：1001．6791(2006)02—0181—05 城市化的迅速发展，使城市不透水区域的面积所占比例越来越重，导致雨天特别是暴雨天气产生大量的径 流只能通过管道排放到受纳水体，由于径流中携带的污染物来源广泛，种类繁多[1]，已经成为城市受纳水体水 质下降及城市河口污染的重要来源[2J。目前由于对径流污染处理时需要花费大量的人力物力，大面积的径流处 理比较困难，因此引出了初始冲刷(firstflush)的概念，即在一次降雨事件中暴雨产生的初期径流携带了大量的 污染物质，只要把开始的那部分径流滞留处理，就可以保护受纳水体的水质。对初期径流进行定量化后，可以 作为设计暴雨径流处理设备的主要依据。然而一直以来对径流初始冲刷的定义不是非常的清晰和准确，不同的 学者对其有不同的定义，为了使暴雨径流得到科学合理的管理控制，定义一个准确的初始冲刷的定义、采用科 学的管理措施对径流污染进行有效的管理是非常必要的。 1初始冲刷效应(FFE)定义分析 暴雨径流中污染物的变化一般用污染物浓度图来表示，但对于不同的降雨事件，采用量纲一累积曲线来表 示更确切。对每一降雨事件的每一种污染物，用累积污染负荷占整个降雨事件总污染负荷的比值除以累积径流 负荷占整个降雨事件总径流量的比值，建立量纲一累积曲线，所有关于初始冲刷的定义都是以这种曲线为基 础的。 1．1埘(矿)曲线的定义 此Q表示径流速率，c表示污染物的浓度。为了对不同降雨事件进行对比研究，引入一种量纲一表示法。这种 表示法由一条曲线组成即M(y)曲线，从这条曲线可以了解累积污染物与总的污染物之比相对于累积径流量与 总的径流量之比的变化情况，对于一次降雨事件中Ⅳ次按降雨历时采样，Q；为径流速率，C；为污染物浓度，假 设9和c的变化成线性关系，则M(y)曲线可以表示为 收稿日期：2004—09—09：修订日期：2004：12—04 (SHKD001) 万方数据 182 水科学进展 第17卷 ∑GQ；At； f，∑Q；At；]f∑K1 爿—一：卅与LI=爿与1_l (1) ∑CiQ；At；l∑iQ；At；JI∑KJ 式中 一种污染物质，用累积污染负荷除以整个降雨事件中总的污染负荷与累积径流负荷除以整个降雨事件中总的径 流量所得结果进行比较，前者为纵坐标，后者为横坐标作图，即可以形成肘(y)曲线(图1)。图中的对角线表 示整个降雨过程径流中污染物均衡迁移。当肘(y)曲线高于对角线且最大离散度大于20时，即发生了初始冲 是浓度上。另外，它对初始冲刷进行了简单的定量，使得不同的降雨事件可以进行比较。但由于其中的最大散 度可以出现在降雨的任何一个阶段，或者根本就不是出现在降雨的初期，那么定义初始冲刷的意义就不存在