邯鄲市區(qū)不同下墊面降雨徑流水質(zhì)變化特征研究

郭鳳震，郭 婧，劉慶華，霍毅鑫

（1.河北省邯鄲水文水資源勘測(cè)局，河北 邯鄲056001；2.河北大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定071002；3.邯鄲市水資源綜合管理辦公室，河北 邯鄲057750）

邯鄲市人均占有水資源量176m3，僅占全國(guó)人均水平的8%，地表水資源總開發(fā)利用率達(dá)80%以上，水資源的匱乏嚴(yán)重制約了邯鄲市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)。邯鄲市屬于溫帶大陸性季風(fēng)型氣候，多年年平均降水量為548.9mm，由于時(shí)空分布不均，全年降雨量70%以上集中在6—9月，其中又主要集中在7月下旬至8月上旬。為了有效利用城區(qū)雨洪資源，2007年開始進(jìn)行了邯鄲市城區(qū)雨洪資源研究。

由于城區(qū)降雨徑流攜帶大量的懸浮顆粒物、營(yíng)養(yǎng)鹽、重金屬、有機(jī)污染物和其他污染物質(zhì)［1］，作為非點(diǎn)源污染源對(duì)水環(huán)境具有較大影響，為了掌握城區(qū)雨洪水質(zhì)特征并對(duì)其進(jìn)行有效控制與治理，對(duì)城區(qū)降雨徑流水質(zhì)進(jìn)行了專題研究。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域選擇邯鄲市主城區(qū)中華大街南部及兩側(cè)，分生活區(qū)、道路、公園綠地和城區(qū)雨水匯流處，生活區(qū)為水電學(xué)院生活區(qū)，道路為中華大街水電學(xué)院門前和學(xué)院路中段，公園綠地為邯山廣場(chǎng)，城區(qū)雨水匯流處選沁河。

1.2 取樣

1.2.1 取樣地點(diǎn)

（1）生活區(qū)。屋面是城區(qū)不透水區(qū)域的主要組成部分，在城市面污染源污染中扮演著重要角色，它是承接大氣干濕沉降的的主要載體［2］，由于屋面材料本身也存在污染物質(zhì)，使得屋面雨水徑流存在污染。邯鄲城區(qū)屋面多為混凝土平面結(jié)構(gòu)，為此選用2號(hào)樓為監(jiān)測(cè)對(duì)象，用采樣器在雨水管底部采集樣品。

（2）城區(qū)道路。道路表面尤其是交通活動(dòng)頻繁的城市道路表面，能夠通過(guò)汽車尾氣排放、輪胎和路面磨損及油脂的滲漏等積累大量的懸浮顆粒、營(yíng)養(yǎng)鹽、重金屬和多環(huán)芳烴等污染物質(zhì)［3］。由于城區(qū)道路的高度不透水性，這些污染物質(zhì)在降雨期間被道路表面產(chǎn)生的雨水徑流溶解、沖刷并通過(guò)城市雨水管網(wǎng)排入水體，對(duì)受納水體造成污染。邯鄲市中華大街是邯鄲市主要街道和樣板路，選中華南大街水電學(xué)院門前作為城區(qū)主干道監(jiān)測(cè)點(diǎn)，學(xué)院路中段作為住宅區(qū)道路監(jiān)測(cè)點(diǎn)。用采樣器在路邊雨水口處采集樣品。

（3）公園綠地。隨著城市三年大變樣，邯鄲市城區(qū)綠化面積和綠化率逐年提高，有力地改善了城區(qū)環(huán)境。公園綠地也是城區(qū)主要透水區(qū)，降雨產(chǎn)生徑流相對(duì)較小、較慢，但由于綠地在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中施肥、噴藥，加上長(zhǎng)期吸附、蓄積空氣中灰塵和其他廢物，隨著雨水徑流生成的大量污染物將會(huì)隨之進(jìn)入水環(huán)境，對(duì)接納水域產(chǎn)生污染和影響。選擇廣場(chǎng)南側(cè)綠地旁匯水口為采樣監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（4）沁河。邯鄲城區(qū)內(nèi)一條河流，水源為西污水處理廠的中水和上游少量來(lái)水，降雨時(shí)兩岸有大量雨水匯入。

1.2.2 取樣時(shí)間、頻次

房屋降雨徑流采樣時(shí)間為2009年6月19日、7月12日、7月25日。道路降雨徑流和雨水匯流區(qū)沁河采樣時(shí)間為7月12日、7月25日。公園綠地降雨徑流采樣時(shí)間為7月12日。

降雨產(chǎn)生徑流開始取樣，每隔10min取樣一次，至徑流停止。沁河在降雨初期、漲水初期、洪峰、落水期分別采集水樣。每個(gè)水樣分別檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)為COD、SS、NH3、TN 4項(xiàng)。

1.3 監(jiān)測(cè)方法

分析方法依據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》。

2 降雨徑流污染物變化

2.1 屋面降雨徑流

對(duì)3次降雨徑流進(jìn)行檢測(cè)，共取樣21個(gè)，屋面降雨徑流中COD、SS、TN、TP含量變化見圖1～4。

由圖1～4中可以看出屋面降雨徑流初期的污染最明顯，水質(zhì)比較混濁，隨著降雨時(shí)間的延長(zhǎng)，污染物濃度逐漸下降并趨于穩(wěn)定。

圖1 屋面降雨徑流COD含量變化

圖2 屋面降雨徑流SS含量變化

圖3 屋面降雨徑流TN含量變化

圖4 屋面降雨徑流TP含量變化

降雨初期COD 在70～100mg/L，SS 在50～90mg/L，TN 在5～10mg/L范圍內(nèi)，TP接近0.4mg/L，屬于GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》劣Ⅴ類水，經(jīng)過(guò)30min沖刷后，降雨徑流水質(zhì)變好。降雨后期（50min）COD低于20mg/L，SS低于10mg/L，TN在1mg/L左右，TP穩(wěn)定在0.15mg/L以下，接近地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)再對(duì)接納水體產(chǎn)生污染。

2.2 道路降雨徑流

城區(qū)主干道中華大街和生活區(qū)街道學(xué)院路降雨徑流中COD、SS、TN、TP含量變化情況見圖5～8。

圖5 道路降雨徑流COD含量變化

圖6 道路降雨徑流SS含量變化

圖7 道路降雨徑流TN含量變化

圖8 道路降雨徑流TP含量變化

從圖5～8可以看出，道路降雨徑流水質(zhì)與車輛、行人的過(guò)往密度和路面污染程度有關(guān)，水質(zhì)的波動(dòng)性比較大，在降雨初期污染最嚴(yán)重。交通干道比住宅區(qū)內(nèi)道路的路面徑流污染程度高。交通干道初期徑流雨水COD最高接近1000mg/L，SS超過(guò)1000mg/L，TN為25mg/L，TP達(dá)0.5mg/L；而住宅區(qū)內(nèi)道路COD最高在400mg/L，SS不足500mg/L，TN為13.8mg/L，TP低于0.4mg/L。

路面徑流雨水水質(zhì)隨著降雨歷時(shí)增加而改變，路面初期徑流的COD、SS、TN和TP較高，降雨強(qiáng)度越大，沖刷越徹底，徑流水質(zhì)越差；降雨徑流歷時(shí)20min后水質(zhì)趨于穩(wěn)定。降雨后期交通干道COD穩(wěn)定在200mg/L左右，SS在300mg/L左右，TN在10mg/L以下，TP不足0.15mg/L；住宅區(qū)路面COD在50mg/L以下，SS低于150mg/L，TN低于5mg/L，TP小于0.15mg/L。住宅區(qū)路面徑流污染低于交通干道的路面徑流。

2.3 公園綠地降雨徑流

邯山廣場(chǎng)綠地降雨徑流主要污染物隨時(shí)間變化情況見圖9，10。

圖9 綠地降雨徑流COD、SS含量變化

圖10 綠地降雨徑流TN、TP含量變化

由圖9，10可看出，綠地降雨徑流前期水質(zhì)較差，COD、SS含量在500mg/L以上，TN超過(guò)15mg/L，TP接近4mg/L，遠(yuǎn)超地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)和GB5084—2005 《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，隨著徑流時(shí)間的延長(zhǎng)水質(zhì)逐漸變好，受降雨強(qiáng)度的影響，水質(zhì)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。

2.4 雨水匯水區(qū)沁河

雨水匯流區(qū)沁河降雨過(guò)程中水質(zhì)變化情況見表1。

表1 沁河降雨過(guò)程中水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì) 單位：mg/L

由表1可以看出，漲水初期由于降雨徑流初期的污染物含量較高，河水水質(zhì)較差，洪峰時(shí)COD含量最高，落水期水質(zhì)變好。

3 城區(qū)雨水資源利用

城區(qū)雨水資源利用包括直接利用和間接利用。

直接利用就是根據(jù)不同的水質(zhì)，采用獨(dú)立的雨水收集、處理、利用物化處理系統(tǒng)，即選用快速過(guò)濾法、快速混凝沉淀法或快速生物吸附法等接觸過(guò)濾加消毒的工藝處理過(guò)程，使雨水水質(zhì)達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求，然后直接用于城市清潔、綠化、路面噴灑、水體景觀。

間接利用就是利用雨水回灌補(bǔ)充地下水資源，提高地下水水位，改善生態(tài)環(huán)境。城區(qū)通過(guò)建設(shè)低草坪花壇、鋪設(shè)滲水路面、開挖淺溝渠道等途徑，加大雨水滲透量，有效補(bǔ)充、涵養(yǎng)地下水。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）城區(qū)雨水徑流主要污染物為有機(jī)物和懸浮物，初期雨水徑流污染最為嚴(yán)重，隨降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)，污染物濃度逐漸下降并趨于穩(wěn)定。

（2）屋面經(jīng)過(guò)一段時(shí)間沖洗后，降雨徑流水質(zhì)變好，降雨后期水質(zhì)接近Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，可以直接用于日常用水，不會(huì)對(duì)匯入水體產(chǎn)生污染。

（3）城區(qū)路面降雨徑流水質(zhì)波動(dòng)較大，與車輛、行人的過(guò)往密度和路面污染程度有關(guān)，住宅區(qū)路面徑流污染低于交通干道的路面徑流。

（4）公園綠地降雨徑流水質(zhì)受降雨強(qiáng)度影響較大。

（5）不同城區(qū)下墊面雨水徑流污染物含量差異明顯，城區(qū)主干道路大于住宅區(qū)道路大于公園綠地大于屋頂。

（6）城區(qū)雨水匯水河流受來(lái)水影響，漲水初期污染物含量較高，洪峰過(guò)后，水質(zhì)變好。

［1］黃金良，杜鵬飛，歐志丹，等.澳門城市暴雨徑流污染特征研究［A］.中國(guó)給水排水論文集［C］.2006－09－10，62－67.

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