城市雨水径流水质监测及影响因素_魏飒

1. 2 水质监测项目 试验期间分别在省水科院院区内和新华区
表 1 省水科院各种建筑物占地面积
泰华街机动车下水道入口 (省水科院大门附近) 进行了雨水水质监测. 监测分析项目主要包括 固体悬浮物 、化学需氧量 、总氮 、总磷等有机污 染物和营养性物质. 1. 3 监测时间及降雨状况
占地类别
楼房建筑 绿地
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
·125 ·
垫面下的雨水水质取样监测时间不同 ,由于污染最严重的屋面径流一般都发生在每年最初的几场雨和夏季 高温期[4 ] ,因此典型屋面雨水水质取样时间为 2006 年 7 月 6 日 ,即降雨强度大 、降雨历时较长的时间 ,从水 科院科技楼雨水管道取水样 10 个监测 ;院区雨水由于不易收集 ,结合雨水利用工程蓄雨池的修建 ,降雨后从 蓄水池取样 15 个进行监测分析 ,取样时间为 2006 年 8 月 3 日 ;市区道路雨水水样取自机动车下水道入口 , 取样时间为 2006 年 8 月 29 日降雨之后 ,取样个数 20 个.
0. 5～1. 5
注 :首都“248”重大科技创新工程项目 (北京城区雨洪控制与利用技术研究与示范 ,2005 年 2 月) .
3. 1 大气沉降物对雨水水质的污染 大气沉降物对雨水水质的污染主要取决于城区的空气状况. 从石家庄市城区降雨水质分析结果看 ,天然
雨水中含有一些污染成分 ,如固体悬浮物 、硫化物 、化学需氧量等 ,但质量浓度相对较低. 3. 2 集雨屋面材料对雨水水质的污染
1) 对屋面雨水 、院区集蓄利用雨水及路面雨水的径流水质随降水变化过程进行分析 ,经比较 ,结果表明 天然雨水优于屋面雨水 、优于院区雨水 、优于路面雨水.
2) 为保障院区雨水利用的水质要求 ,对雨水集蓄利用时采取了有效的控制措施 ,包括雨水收集的源头 控制 、院区雨水截污装置 、初期雨水弃流 、雨水过滤处理等.
利用.
2. 2. 2 雨水集蓄利用水质
蓄雨池水质取样测试结果表明 ,院区雨水主要污染因子是固体悬浮物和化学需氧量 ,雨水径流处理前水
质较差 ,固体悬浮物为 220 mg/ L ,化学需氧量为 150 mg/ L . 经过拦污沉淀和过滤处理后 ,固体悬浮物和化学
需氧量明显下降 ,分别降低到 20 mg/ L 和 15 mg/ L . 利用蓄雨池进行雨水沉淀 (见图 3) ,经过 24 h 自然沉淀 ,
图 1 省水科院雨水利用示范工程平面布置
2 监测结果分析
2. 1 屋面雨水水质
汇水面的性质 ,即屋面材料的种类对径流水质有重要影响 ,
通常瓦屋面的雨水径流水质比较稳定 ,而油毡屋面的雨水水质
变化幅度很大. 科技楼顶楼屋面为油毡屋面 ,初期径流污染最严
重[4] ,屋面雨水经过初期弃流后雨水监测结果见图 2 ,结果表
关键词 :城市 ; 水质 ; 监测 ; 影响因素 中图分类号 : F 323. 213 文献标识码 :A 文章编号 :100025854 (2009) 0120124204
河北省水资源短缺 ,降水时空分布严重不均 ,树立“雨水是资源 ,综合利用在前 ,排放在后”的指导思想 ,
提高雨水利用率 ,实现城市雨水资源化利用是改善城市生态环境的有效措施[1 ] . 雨水径流水质能否满足使
南 、西邻均有院墙或建筑物分隔 ,东临泰华街 ,是唯一的排水出路. 院区内有宿舍楼 1 座 ,办公楼 2 座 ,院区总
面积 4 133 m2 ,是一个集办公 、宿舍于一体的复合型院区. 2003 年进行了院区改造 ,按照土地利用类型 ,大体
划分为楼房建筑 、绿地和地面铺装 3 种形式 ,各种形式占地面积见表 1 、示范区平面布置见图 1.
标 ;法国巴黎近年来开始注意屋面径流的污染 ;德国有资料将屋面雨水径流与路面雨水径流水质进行了区
分 ,以便针对不同的水质进行处理和利用[2 ] . 北京也对城区雨水径流进行了分析[4 ] ,赵剑强等[5 ]针对西安城
市路面探讨了影响城市道路路面径流污染物浓度变化的因素及各污染物因子之间的相互关系. 以上研究多
用要求 ,其水质状况直接影响雨水利用途径和成本 ,因此雨水水质控制是现代城市雨水利用的重要组成部分
和主要特征.
近年来国内外对城市雨水水质均有研究 ,加拿大[2 ] 通过分析雨水径流带来的污染物的量和机理 ,研究
了对接纳水体水生生物和公众健康的影响 ;美国[3 ] EPA 于 1983 年就提出城市暴雨径流的主要污染评价指
市区道路 (特别是机动车道) 由于受汽车尾气 、轮胎磨损 、油污以及路面垃圾的影响 ,雨水水质污染程度 大. 降雨初期的路面雨水径流水质极差 ,固体悬浮物达 528 mg/ L ,化学需氧量达 350 mg/ L ;但在降雨中后 期 ,雨水水质明显变好 ,固体悬浮物和化学需氧量分别下降到 40～155 mg/ L 和 25～95 mg/ L (见图 4) .
不透水铺装 透水铺装
占地面积/ m2 占地比例/ %
1 847 276
1 830 180
44. 7 6. 7
44. 3 4. 3
材料Hale Waihona Puke 类油毡 花草 石面砖 透水砖
为使监测分析的数据具有代表性 ,不同下
Ξ 收稿日期 :2008 - 01 - 28 ; 修回日期 :2008 - 03 - 18 基金项目 :石家庄市科技攻关课题 (04279253A) 作者简介 :魏 飒 (1981 - ) ,女 ,河北保定人 ,硕士研究生 ,工程师 ,研究方向为水资源与水环境.
部分和主要特征. 城市雨水水质情况比较复杂 ,城市区域的不同地区 、不同汇水面条件 、不同季节及不同降雨
特征等都会导致雨水径流水质的很大差异. 雨水径流污染作为非点源污染 ,不同下垫面影响雨水水质污染物
指标的因素很多.
表 3 北京城区多场降雨污染物比较
屋面雨水
路面雨水
污染物
平均值/ (mg·L - 1) 沥青屋面 瓦屋面
第 33 卷/ 第 1 期/ 2009 年 1 月
河北师范大学学报/ 自然科学版/
J OURNAL OF HEBEI NORMAL UNIVERSITY/ Natural Science Edition/
Vol. 33 No . 1 J an. 2009
城市雨水径流水质监测及影响因素Ξ
魏 飒1 , 郭永辰1 , 王 军2
控制. 利用省水科院院内建筑物四周的一些花坛和绿地来接纳屋面雨水 ,既美化环境又净化了雨水. 在满足
植物正常生长的要求下 ,尽量选用渗透速率和吸附净化污染物能力较大的土壤填料. 2) 院区雨水截污装置.
院区内设集雨沟 ,集雨沟顶面设拦污栅 ,以控制路面带来的树叶 、垃圾和悬浮固体等污染物. 3) 初期雨水弃
图 3 蓄水池雨水沉淀化学需氧量随时间变化
图 4 道路雨水径流固体悬浮物、化学需氧量随降雨历时变化
2. 4 不同下垫面雨水径流水质比较
石家庄城区 (示范区) 不同下垫面多场降雨径流 水质监测结果见表 2 ,结果表明 ,天然雨水优于屋面
表 2 不同下垫面多场降雨污染物 平均质量浓度比较
mg/ L
流. 每年雨季第 1 场降雨 (一般小于 2～3 mm) 直接排入市政排水管网. 4) 雨水过滤处理. 对院区除采用拦污
和滞留沉淀措施外 ,在蓄雨池中还进行了必要的砂滤处理 ,即将蓄雨池分设为集水和清水 2 部分 ,中间由“滤
水砂墙”隔开 ,经拦污和沉淀过的雨水首先进入集水池 ,然后经“滤水砂墙”过滤进入清水池 ,最后经水泵提出
雨水 、优于院区雨水 、优于路面雨水.
污染物 天然雨水 屋面雨水 院区雨水 路面雨水
同北京城区多场降雨污染物平均质量浓度相比 化学需氧量 25
35. 00
52. 00
85. 00
较 (表 3) ,总磷 、总氮相差不大 ,而化学需氧量和固 固体悬浮物 < 10
45. 00
85. 00 100. 00
3) 影响不同下垫面雨水径流水质的因素很多 ,但一般规律表明污染物均主要集中在初期径流中 ,因此 直接弃流初期雨水成为减少雨水污染物的一个简单方法.
4) 城区雨水径流的污染程度直接关系到雨水资源的合理利用和城市生态环境建设的可持续发展 ,因此 需针对不同下垫面采取相应的控制措施 ,如屋面材料的改进 、路面环境的改善等 ,这也是下一步工作的难点 和重点.
·127 ·
3. 3 办公院区和居民区雨水水质的污染 该污染主要取决于下垫面条件 (包括地面铺装材料 、卫生状况等) 的影响 ,主要污染成分有固体悬浮物 、
油类 、化学需氧量等. 3. 4 路面雨水径流水质和影响因素
路面材料 、汽车排泄物 、生活垃圾 、裸露或植被地带冲出的泥沙等等 ,其成分复杂 ,随机性很大. 一般规律 也是污染物主要集中在初期径流中 ,质量浓度受降雨间隔时间 、雨量与雨强 、路面状况等因素影响 ,主要污染 成分有化学需氧量 、油类 、固体悬浮物及其他无机盐类. 4 结 论
明 ,化学需氧量随降雨历时的延长而逐渐降低 , 降雨初期为
48. 5 mg/ L ,降雨后期基本稳定在 8. 2 mg/ L .
2. 2 院区雨水集蓄利用水质 2. 2. 1 院区雨水水质控制
图 2 屋面雨水径流化学需氧量随降雨历时变化
为了收集利用雨水 ,在水科院院内修建了蓄雨池 ,为保障水质 ,采取的主要控制措施 :1) 雨水收集源头
变化系数
平均值/ (mg·L - 1)
变化系数
化学需氧量
328. 00
123
0. 5～2. 0
582. 00
0. 5～2. 0
固体悬浮物
136. 00
136
0. 5～2. 0