基本介紹
水質特性,概述,特性研究,控制對策,結論建議,
水質特性
概述
隨著城市化的飛速發展，地殼表層用地屬性構成被快速改變，硬覆蓋率快速提升，由此引發的城市暴雨徑流污染已成為受納水體的主要污染源；在城市區域，交通道路面積廣，負荷重，道路暴雨徑流污染更為突出。國外對於城市道路暴雨徑流污染的研究起步較早，而國內由於長期困於點源污染的整治，開始著手開展針對城市道路暴雨徑流的研究。隨著對城市道路暴雨徑流污染認識的不斷深入，很多城市先後進行了城市道路暴雨徑流污染的研究工作，結果大大豐富了國內城市道路暴雨徑流的基礎資料，及時總結已有的研究成果，對於城市道路暴雨徑流研究的縱深推進很有必要。城市交通道路是城市區域最主要的不透水下墊面類型，其旱期污染物累積量大、來源廣，由此導致城市道路暴雨徑流污染物濃度更高，污染成分更複雜。鑒於此，筆者針對城市道路暴雨徑流水質的研究現狀進行了綜合闡述，以期為城市道路暴雨徑流污染的有效防治提供參考。
特性研究
1.1城市道路暴雨徑流污染物濃度研究
城市道路暴雨徑流污染物濃度與交通負荷、周圍環境背景、環境衛生管理水平等密切相關，不同研究地點得出的研究結果差異顯著。有研究表明，後期道路暴雨徑流水質較初期徑流顯著改善，尤其是道路坡度較大的情況 。也有研究發現，城市道路暴雨徑流水質甚至劣於生活污水，西安城市主幹道南二環路暴雨徑流的研究發現，濃度遠高於生活污水，筆者總結了不同學者在不同環境背景下得出的城市道路暴雨徑流污染物濃度水平。同時，關於城市道路暴雨徑流水質的研究大多屬於巨觀觀測範疇，而對於降雨過程中污染物隨徑流遷移轉化的微觀過程研究還較少。
1.2城市道路暴雨徑流水質影響因素研究大氣污染狀況、氣候特徵、風速以及人類活動強度等的區域差異，使得城市道路暴雨徑流污染物濃度水平的影響因素非常複雜 ，針對城市道路暴雨徑流水質影響因素的研究主要有以下幾個方面。
（1）降雨雨情因素
降雨雨情因素包括降雨強度、降雨持續時間、前期乾旱期、降雨雨型分布等。降雨強度越大，對地表累積污染物的沖刷強度也越大，可能導致污染物濃度的升高，也可能出現過大的暴雨徑流稀釋污染物濃度使得污染物濃度降低的現象。前期乾旱期越長，地表累積污染物越多，可能引起暴雨徑流污染物濃度的升高。在澳門雅廉訪流域的調查結果表明，前期乾旱期越長、降雨強度越大，污染物濃度越高。調查了東莞市同沙水庫集水區降雨徑流的水質特性，結果發現雨前乾旱期、最大雨強、不透水率對污染負荷的影響程度最大。顏文濤等 研究了山地城市道路暴雨徑流水質特性，結果發現，降雨強度對污染物濃度具有顯著影響，降雨強度越大，暴雨徑流的污染物濃度越高，其中大坡度路面暴雨徑流的污染物濃度受降雨強度的影響最為顯著，可能是道路坡度和降雨強度雙重影響的結果，這也說明了山地城市道路暴雨徑流可能蘊含有更為突出的污染強度。研究認為，前期晴天時間是影響城市徑流污染物濃度和賦存形態的主要因子。研究發現，污染物濃度與前期晴天數、降雨歷時均呈正相關關係，而與降雨量、降雨強度呈負相關關係。然 而，也有研究指 出 前 期乾 旱 時間與污染物濃度並不存在相關關係。等對慕尼黑高負荷交通道路暴雨徑流的研究表明，前期乾旱期對污染物濃度沒有顯著影響，並把這種現象歸結於街道清掃、風吹或交通引起的空氣擾動流失等因素。
（2）大氣乾濕沉降
有研究表明，大氣沉降是暴雨徑流鎘、銅、鉛的重要來源，且大氣濕沉降占痕量重金屬總沉降的1%～10%，總沉降重金屬負荷占流域降雨徑流重金屬總負荷的57%～100%。此外，也有研究表明，大氣沉降是居民區暴雨徑流重金屬污染的主。
（3）其他因素
車伍等在對北京城區道路雨水徑流水質的研究中發現，影響道路徑流水質的最重要的因素有道路類型、降雨強度、路面污染狀況、氣溫、降雨間隔時間和降雨量等。此外，污染物釋放源也是影響道路暴雨徑流水質的重要因素。有研究表明，交通工具剎車磨損是銅的來源，建築牆板是銅、鋅、鉛、鎘的來源，輪胎磨損是鋅的來源，材料種類、建築密度、交通強度、建築物噴漆、地表表層滲瀝是居民區暴雨徑流重金屬的主要來源，而交通尾氣和金屬侵蝕是工業區暴雨徑流重金屬的主要來源。LEE等和申麗勤等總結了城市道路暴雨徑流污染物的主要來源。
控制對策
2．1 初期暴雨徑流控制量的確定
初期徑流污染物濃度較高，攜帶了場次降雨徑流一半以上的污染負荷，科學確定初期徑流量並加重點控制意義重大。初期徑流控制量識別的主流方法目前以M（V）曲線法為主，即對次降雨中的污染物，把累積污染負荷占整個次降雨過程總污染負荷的比值作為縱坐標、把累積徑流量占整個次降雨過程總徑流量的比值作為橫坐標，進而建立 M（V）無量綱曲線，曲線偏離對角線越多，則初期沖刷現象越明顯。由於該方法具有一定的可操作性，並可以給出初期徑流體積比例，在城市道路暴雨徑流管理中得到了廣泛套用。居民區屋面、商業區屋面、工業區屋面的初期徑流控制量分別為初期2mm降雨、初期5mm降雨、初期10mm降雨，居民區道路為初期4mm降雨，而商業區、工業區道路的暴雨徑流應全部收集處理。然而，套用該方法也有未發現初期沖刷現象的案例。SOLLERA等在對美國聖何塞8場降雨過程的調查中發現，初期沖刷現象並不總是存在。BAR－RETT等的研究發現，高速公路暴雨徑流只有微弱的初期沖刷現象。調查雨季初期沖刷現象對分流制和合流制排放水質的影響，結果表明初期沖刷現象的發生頻率較低，不足以支撐雨季排放污染物處理設計需求。
2．2 科學選取/設計控制技術
城市道路暴雨徑流的控制技術有生態化技術和非生態化技術兩種。生態化技術主要包括雨水花園、生物滯留系統、淺草溝、綠色屋頂、河岸緩衝帶等，非生態化技術有滲透路面、沉沙井、棄流池等。一般情況下，城市道路暴雨徑流中的重金屬、總磷、有機物等污染物主要以顆粒態存在，故 TSS常被作為城市道路暴雨徑流的首要控制指標，城市道路暴雨徑流控制技術對懸浮物或者以懸浮物為主要賦存形態的污染物有較高的去除能力，而對於氮、磷等溶解性營養鹽的控制效能則還需要進一步穩定和提高，尤其是對溶解性氮的調控效果。對於城市道路暴雨徑流控制措施的選取，可借鑑國外已有的研究成果，並通過研究實踐改良國外設計標準，使得控制技術的構建能適應國內的環境背景，真正達到城市道路暴雨徑流水質淨化的目的。
2．3 科學規劃，合理布局控制措施
儘管國外對於城市道路暴雨徑流控制技術的研究已有較長歷史，但國內關於城市道路暴雨徑流控制的技術研發還處於起步階段，國外技術的中國化還有很長的路要走，國內技術還有一定程度的升級空間，同時，管理部門之間的溝通協調力度不足，使得很多城市綠地的預置功能單一，往往沒有發揮其暴雨徑流調控的作用。加強城市規劃、園林管理、市政管理等城市管理部門之間的溝通與協調、將城市道路暴雨徑流污染控制納入城市化建設的整體規劃之中，並根據城市道路暴雨徑流污染隨機性、分散性的特點，針對性布局小型化、分散式的暴雨徑流管理措施，並對管理措施的調控效能進行預評估，進而構建城市道路暴雨徑流控制的景觀網路體系，是解決城市道路暴雨徑流污染的可行途徑。
結論建議
（1）城市道路暴雨徑流是城市面源污染的主要
貢獻體之一，其水質影響因素眾多，氣象條件、衛生管理水平、降雨雨情、交通負荷等因素的變化都會導致徑流污染物濃度的波動，不同環境背景下城市道路暴雨徑流污染物濃度水平差異較大，但有機物、重金屬、磷素等污染物以顆粒態為主要賦存形態是目前普遍認同的研究結果。
（2）對於城市道路暴雨徑流污染的控制，巨觀上建議考慮將暴雨徑流控制技術與城市規劃有機結合起來，使得城市開發與城市道路暴雨徑流調控並舉，微觀上建議恰當選取暴雨徑流控制技術，並注重控制技術設計標準的改良和最佳化；同時，科學識別初期徑流的控制量也是城市道路暴雨徑流高效管理的重要手段。
