城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方法構(gòu)建方法研究

陳旭波

摘? 要：為了能全面、準(zhǔn)確地研究城市小流域降雨徑流污染的特性，構(gòu)建小流域降雨徑流污染分析評(píng)價(jià)模型，為城市小流域的降雨徑流污染控制方案設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析方法，構(gòu)建一套適合于研究城市小流域降雨徑流污染的監(jiān)測(cè)方案尤為重要。該文以南方高開發(fā)城市G河流域?yàn)檠芯勘尘?，探討了以城市小流域降雨徑流污染控制為目?biāo)，優(yōu)化控制研究過程中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)、監(jiān)測(cè)指標(biāo)與監(jiān)測(cè)分析內(nèi)容，建立了城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方案系統(tǒng)化構(gòu)建方法。

關(guān)鍵詞：城市小流域? 降雨徑流? 污染監(jiān)測(cè)? 點(diǎn)位布設(shè)

中圖分類號(hào)：X52 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2021）02（c）-0074-03

Study on Construction of Monitoring Method for Rainfall Runoff Pollution in Urban Small Watershed

CHEN Xubo

（Guangdong Living Environment Harmless Treatment Center Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong? Province， 510405 China）

Abstract： In order to comprehensively and accurately study the characteristics of urban small watershed rainfall runoff pollution， it is particularly important to build a small watershed rainfall runoff pollution analysis and evaluation model， provide basic data analysis method for the design of urban small watershed rainfall runoff pollution control scheme， and build a set of suitable monitoring scheme for the research of urban small watershed rainfall runoff pollution. Based on the research background of G river basin， a high development city in south China， this paper discusses the layout of monitoring points， monitoring indicators and monitoring analysis contents in the process of optimizing the control research， aiming at the control of rainfall runoff pollution in urban small watershed， and establishes the systematic construction method of rainfall runoff pollution monitoring scheme in urban small watershed.

Key Words： Urban small watershed; Rainfall runoff; Pollution monitoring; Point layout

為了能全面、準(zhǔn)確地研究城市小流域降雨徑流污染的特性，構(gòu)建小流域降雨徑流污染分析評(píng)價(jià)模型，為城市小流域的降雨徑流污染控制方案設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析方法，構(gòu)建一套適合于研究城市小流域降雨徑流污染的監(jiān)測(cè)方案尤為重要。該文以南方地區(qū)G 河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，探討了監(jiān)測(cè)方法的系統(tǒng)化構(gòu)建。

城市小流域降雨徑流污染研究應(yīng)響應(yīng)小流域內(nèi)水體生態(tài)修復(fù)及污染防治的方針，結(jié)合已有的城市降雨徑流污染與流域水環(huán)境研究的經(jīng)驗(yàn)[1]，研究一套適合于不同地域、不同目標(biāo)層次的城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方案構(gòu)建方法，全面、科學(xué)、合理地研究城市小流域降雨徑流污染各發(fā)生過程，為城市小流域的降雨徑流污染控制方案制訂提供數(shù)據(jù)與方法的支持。

1? 監(jiān)測(cè)方法構(gòu)建的思路

城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)應(yīng)協(xié)同于城市小流域水體污染控制的方針，全面、綜合地關(guān)注到小流域內(nèi)不同地表污染物的累積、降雨沖刷與污染物遷移這3類降雨徑流污染發(fā)生過程的研究，為城市小流域降雨徑流污染特性、分析評(píng)價(jià)模型構(gòu)建與控制方案設(shè)計(jì)及效能評(píng)估研究提供獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的途徑[2]。因此，城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方法構(gòu)建應(yīng)該滿足以下2點(diǎn)需求：（1）以城市小流域內(nèi)水體水質(zhì)污染防治為目標(biāo)。（2）為城市小流域降雨徑流污染系統(tǒng)研究累積基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?；谝陨闲枨?，城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)應(yīng)該依據(jù)降雨徑流污染發(fā)生過程進(jìn)行“累積—沖刷—匯流”系統(tǒng)化布點(diǎn)。累積監(jiān)測(cè)主要針對(duì)城市小流域不同城市用地類型地表污染物累積過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。沖刷監(jiān)測(cè)主要針對(duì)城市小流域不同城市用地類型地表污染物降雨沖刷過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其目的是為降雨沖刷特性分析、分析模型的城鎮(zhèn)數(shù)據(jù)庫建立以及降雨徑流污染過程控制類措施設(shè)計(jì)獲取所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。匯流監(jiān)測(cè)主要針對(duì)城市小流域內(nèi)的降雨徑流匯入過程，根據(jù)匯入對(duì)象的不同，可以分為對(duì)控制設(shè)施效能的監(jiān)測(cè)與受納水體的監(jiān)測(cè)，其目的是為分析模型的參數(shù)率定與模型模擬結(jié)果校準(zhǔn)與驗(yàn)證，降雨徑流污染工程類控制類措施設(shè)計(jì)及控制方案效能評(píng)估獲取所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3]。

2? 監(jiān)測(cè)方法構(gòu)建的流程

結(jié)合已有研究的城市降雨徑流污染監(jiān)測(cè)研究經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方法時(shí)所需掌握的關(guān)鍵要素包括：監(jiān)測(cè)過程、下墊面類型、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、監(jiān)測(cè)指標(biāo)。在構(gòu)建城市小流域降雨徑流污染研究監(jiān)測(cè)體系時(shí)應(yīng)該結(jié)合研究區(qū)域的現(xiàn)狀，針對(duì)監(jiān)測(cè)過程與小流域內(nèi)下墊面類型特征，進(jìn)行科學(xué)、合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè);結(jié)合城市小流域內(nèi)水體污染控制方針以及降雨徑流污染控制研究需要，篩選關(guān)鍵的污染物指標(biāo)作為監(jiān)測(cè)指標(biāo);結(jié)合研究區(qū)域的歷史氣象數(shù)據(jù)，確定監(jiān)測(cè)體系的所需關(guān)注的典型降雨要素信息。

城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方法構(gòu)建的流程如圖1所示。

3? 監(jiān)測(cè)方案系統(tǒng)化構(gòu)建

以南方地區(qū)G河流域?yàn)槔瑯?gòu)建城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方法。G河流域是典型的城市小流域，地處于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的南方S市與D市的交界處，流域內(nèi)城市區(qū)域面積在50%以上，土地利用開發(fā)程度高，G河為雨源型河流。

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需求分析

構(gòu)建城市小流域降雨污染研究監(jiān)測(cè)方法，需要收集相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并進(jìn)行梳理，以指導(dǎo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)與監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定。所需收集的城市小流域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括流域邊界、水系數(shù)據(jù)，流域用地類型數(shù)據(jù)，流域水量水質(zhì)數(shù)據(jù)，流域已有控制設(shè)施數(shù)據(jù)等[4]。

利于GIS分析的G河流域收集到的水系邊界、控制設(shè)施與流域用地類型。根據(jù)所收集到的小流域用地類型數(shù)據(jù)選擇相對(duì)分散的多個(gè)城市區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場勘察研究，并結(jié)合的城市用地類型定義方法細(xì)化G河流域的城市用地類型。

3.2 城市用地類型細(xì)化

根據(jù)對(duì)于收集的數(shù)據(jù)的分析，G河流域城市用地類型不具體，無法進(jìn)行累積與沖刷監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)，因此需通過現(xiàn)場勘察進(jìn)一步細(xì)化G河城市用地類型。以 SWAT的城市用地分類方法對(duì)區(qū)域1與區(qū)域2內(nèi)及周邊區(qū)域現(xiàn)場勘察。

同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場勘察研究，總結(jié)了G河流域不同城市用地類型的地表污染物潛在來源的差異。綜合分析，G 河流域城市用地類型可分為工業(yè)用地、高密度住宅用地、中密度住宅用地、商業(yè)用地、交通用地與公共管理服務(wù)用地。

3.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

3.3.1 累積監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

累積監(jiān)測(cè)點(diǎn)位應(yīng)該包含G河流域的6類城市用地類型：工業(yè)用地、高密度住宅用地、中密度住宅用地、商業(yè)用地、交通用地與公共管理服務(wù)用地。研究在現(xiàn)場勘察研究的基礎(chǔ)上對(duì)區(qū)域1與區(qū)域2布設(shè)累積監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，且每個(gè)區(qū)域均包括全部城市用地類型，且每類用地類型在各監(jiān)測(cè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量均為5。

3.3.2 沖刷監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

沖刷監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)應(yīng)該在累積監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的基礎(chǔ)上進(jìn)行布設(shè)，其布設(shè)也應(yīng)該包括G河流域的6類城市用地類型[5]。與累積監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布點(diǎn)不同在于：累積監(jiān)測(cè)布點(diǎn)在不同用地類型區(qū)域地表，沖刷監(jiān)測(cè)布點(diǎn)在不同用地類型區(qū)域降雨徑流匯流處。

3.3.3 匯流監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

G河流域QP斷面為省考核斷面，將Q斷面設(shè)為G河流域降雨徑流污染研究匯流監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。同時(shí)G河流域 QH人工濕地、LH調(diào)蓄池與G調(diào)蓄池，應(yīng)該在這3處控制設(shè)施增設(shè)匯流監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。G河流域降雨徑流污染研究沖刷監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)見圖2。

3.3.4 監(jiān)測(cè)指標(biāo)篩選

通過利用收集到的QP斷面水質(zhì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行單項(xiàng)污染指數(shù)法分析，通過選取地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值S監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定[6]。通過分析可知，G河流域水體TN屬于重度污染項(xiàng)，氨氮與TP數(shù)據(jù)中度污染項(xiàng)，G河流域水體COD、Cu、Zn、Pb、Cr與石油類達(dá)標(biāo)，G河流域降雨徑流污染研究監(jiān)測(cè)體系應(yīng)選擇TN、TP與氨氮為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。因此，選擇TN、TP與氨氮為G河流域降雨徑流污染研究監(jiān)測(cè)體系監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

4? 結(jié)語

以城市小流域降雨徑流污染控制為目標(biāo)，優(yōu)化控制研究過程中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)、監(jiān)測(cè)指標(biāo)與監(jiān)測(cè)分析內(nèi)容，建立了城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方案系統(tǒng)化構(gòu)建方法。該方法包括：監(jiān)測(cè)方案的構(gòu)建路線、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位細(xì)化和監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定方法，并在南方高開發(fā)城市G河流域開展了應(yīng)用研究。

（1）城市小流域降雨徑流污染監(jiān)測(cè)方案應(yīng)包含累積過程、沖刷過程與匯流過程3類監(jiān)測(cè)層次，其構(gòu)建內(nèi)容為：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需求分析、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)、監(jiān)測(cè)指標(biāo)篩選與分析內(nèi)容確定。

（2）監(jiān)測(cè)方案的監(jiān)測(cè)布點(diǎn)涵蓋累積監(jiān)測(cè)、沖刷監(jiān)測(cè)與匯流監(jiān)測(cè)，可利用圖紙分析法、GIS水文分析法與現(xiàn)場勘察法結(jié)合SWAT模型城市用地類型劃分方法進(jìn)行細(xì)化布點(diǎn)。監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定應(yīng)通過頻度分析法與單因素污染物指數(shù)法，篩選出河流水質(zhì)的污染指數(shù)大于1.0的污染物指標(biāo)作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)。監(jiān)測(cè)分析內(nèi)容應(yīng)以徑流污染控制措施制定與模型城鎮(zhèn)參數(shù)本地化識(shí)別為目的，涵蓋地表污染物累積特征與沖刷特征，重點(diǎn)在于地表累積規(guī)律，污染物形態(tài)特征與初期沖刷效應(yīng)分析。

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