合肥市经开区初期雨水污染特征及其截流调蓄研究

发布时间：2020-07-24 03:23

【摘要】：初期雨水是降雨在降雨前期形成的,在降雨过程中,雨水淋洗大气中的废气和灰尘,在下垫面上,径流对道路、屋面和绿地进行冲刷,使初期雨水中含有大量的污染物,严重影响水体环境。本文以合肥市经济技术开发区为研究对象,研究了雨水径流的污染特征和初期雨水的截流比例;同时,根据实测的降雨事件建立了暴雨洪水管理模型(SWMM),对不同重现期下降雨的水质和水量进行了模拟,确定了调蓄池的容积。首先,对研究区域内雨水径流的水质水量特征进行了解析,确定了适合合肥地区的初期雨水截流量,并进行了污染物浓度相关性分析。现场实测了研究区域三场降雨的水质水量,通过分析污染物浓度特征,发现COD_(Cr)和SS受降雨强度影响,降雨强度越大,冲刷作用越强,其浓度越高;TN、TP和NH_3-N浓度与雨前干燥天气期(ADWP)有关,ADWP越大,下垫面累积污染物越多,浓度越高。SS的降雨径流事件平均浓度(EMC)是《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中一级A排放标准的9.43~69.38倍,COD_(Cr)、TN、NH_3-N和TP的EMC值分别是《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类水的2.00~6.44、2.98~8.25、1.47~5.15、2.13~3.18倍。质量比率曲线(MFF_n)分析结果表明,集水区域的雨水存在初始冲刷效应,但初始冲刷效应不明显,应适当增大初期雨水截流比例;根据M(V)曲线,合肥市可按照雨水径流体积的40%-45%确定初期雨水的截流量。采用SPSS软件对各污染物浓度之间的相关性进行分析,结果显示TN和NH_3-N、COD_(Cr)和SS极显著相关,二者之间的关系为三次函数时,回归性最好。其次,运用研究区域实测雨水水量和水质数据构建了SWMM模型。根据概化原则,将研究区域概化为75子汇水区,76个节点,76条雨水管道和1个雨水排口。用2017年5月14日降雨事件的水量和水质数据对SWMM模型中的参数进行率定,并用2017年6月5日降雨事件的水量和水质数据对参数进行验证,表明构建的SWMM模型准确可靠。最后,在研究区域根据不同重现期建立降雨过程线,计算了研究区域内调蓄池的容积。随着降雨历时的增加,不同重现期下的降雨强度先逐渐增大,再逐渐减小;同时,重现期P越大,降雨量越大。重现期P=0.5 a时,COD_(Cr)、SS、TN、NH_3-N和TP浓度曲线均为先上升后下降的单峰型曲线;重现期P=1 a、3 a和5 a时,节点处发生溢流,COD_(Cr)、SS、TN、NH_3-N和TP浓度曲线均先上升后下降,再次上升后逐渐回落。根据《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)(2016年版),调蓄池容积最大为32400 m~3,综合考虑环境效益与经济效益,选定3年重现期计算调蓄池容积,并选择45%的雨水径流体积作为初期雨水的截流量,调蓄池的容积为53000 m~3。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU992;X52
【图文】：

合肥工业大学硕士学位论文湖六个社区（镇），目前管辖面积 258.57 km2，实有人口 53.2 万人间，全区 GDP、规模以上工业增加值、规模以上工业总产值三项经家级开发区十强，综合发展水平在全国 219 家国家级开发区中排名第究区域位于合肥市经济技术开发区，面积约 4.5 km2，研究区域内包业区、校区、道路和绿地等，地面情况复杂。研究区域内铺设有雨分流制排水系统，雨水在雨水管网里汇集后，经雨水转输管流入十图 2.1 所示。

合肥工业大学硕士学位论文异，即在每个子汇水区中，降雨强度是相同的。（3）在研究区域进行雨水管网系统的概化时，为方便模型的建立和计算，只考虑小区主干管和城市道路两旁的雨水管网，不考虑雨水管网系统中的支管。（4）依据实际情况，在研究区域内根据给定的雨水管网平面布置图划分子汇水区，以此来表征不同土地利用类型的污染物冲刷和累积。（5）根据研究区域的土地利用类型，将其划分为绿地、屋面和路面，（6）在研究区域进行 SWMM 模型的模拟计算时，假设雨水管网排水系统是独立的，与外部雨水管网无联系，即无水量的流入与流出。3.3.2 排水系统概化结果研究区域同本文第二章，位于合肥市经济技术开发区，汇水面积约 4.5 km2，研究区域采用分流制排水系统，位置如图 3.1 所示。

图 3.2 研究区域排水分区概化示意图Fig. 3.2 The general sketch map of drainage subarea in study area研究区域共概化为 75 个子汇水区，其中参数包含汇水区编号、面积、出水节点编号、无洼蓄地表面积比（%）以及不透水地面比例（%），如表 3.1 所示。表 3.1 研究区域子汇水区概化结果表Table 3.1 The general result of subcatchment in study area汇水区编号 面积(ha) 出水节点编号 无洼蓄地表面积比(%) 不透水地面比例(%)1 5.74 J63 25 502 4.14 J62 25 503 5.70 J52 25 504 5.28 J51 25 505 5.69 J50 25 506 5.08 J40 25 507 5.91 J1 25 508 5.57 J26 25 50

【参考文献】

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本文编号：2768245