城市道路表面粗糙度对街尘累积-冲刷规律的影响

发布时间：2020-08-31 10:30

　　由降雨冲刷引起的降水径流是城市水污染的主要来源之一。沥青路面和水泥路面是当前中国最典型的两种道路类型,两者在粗糙度、质地、渗透率等方面存在明显差异,对街尘的累积—冲刷过程有着重要影响,对其进行深入研究将对污染物负荷的估算以及LBMPs-LID的设计提供科学依据。本文以典型沥青和水泥路面的街尘及径流为研究对象,采用配对法试验设计,对比分析粗糙度对街尘累积—冲刷规律的影响。结果表明:(1)相比沥青路面,粗糙度较小的水泥路面所持留的颗粒物单位面积质量较少,颗粒物粒径较细,分选性较好。(2)氮磷含量与两种道路表面的粗糙度并无明显的相关关系,主要受环境因素影响较大,各粒径对氮磷含量负荷比与其质量比一致,细粒径颗粒物对氮磷的吸附作用并不明显。而重金属污染则受两种道路表面的粗糙度影响较大,水泥路面浓度高于沥青路面,且细粒径颗粒物对重金属污染负荷比较大,高于其质量比2.4%~24.1%。(3)在街尘动态累积过程中,沥青路面街尘累积平衡时间与累积平衡量均高于水泥路面,其中沥青路面累积平衡量约为水泥路面的3.9倍。(4)在不同降水条件下,沥青与水泥两种道路表面对街尘降水前后的变化有着不同的影响,总体上降雨前后沥青路面街尘单位面积总量的减少比例低于水泥路面1.4%~13.4%。同时,在径流冲刷过程中沥青与水泥两种道路表面对街尘的冲刷规律存在明显的差异。城市道路表面的粗糙度对街尘的累积—冲刷过程均存在明显的影响,深入系统的分析其影响过程具有重要意义,将对污染物负荷的估算以及低影响开发的设计提供重要的指导作用。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU992;X52
【部分图文】：

过程图,城市面源,过程图

注 a：图片来源于网络图 1.1 城市面源污染过程图Fig 1.1 Process map of urban non-point source pollution如暴雨时期，由于城市道路等不透水地面水文活动的强烈性，街尘中所携带的大量染物质在降水径流的冲刷作用下，直接对受纳水环境造成污染。若未经处理的径流体被用作为农业灌溉用水、追肥以及其他用作农业生产的方式，则会使街尘中所包的污染物质经过这些特殊的物质迁移途径进入土壤，危害农牧业生产过程，进而形潜在的污染生态效应。同时，街尘中所吸附的污染物质通过大气干湿沉降等途径不地对城市环境中生物地球化学循环产生不利影响。除此之外，街尘由于其在物质结、粒径组成等方面的特殊性质使其具有潜在的向大气输送的能力，与土壤中污染物比较，街尘及其所包含的污染物质更易通过呼吸、接触等途径进入人体对人类健康成潜在威胁。街尘作为一个具有复杂来源的各种污染物质的混合体，是城市环境中各种污

不透水,覆盖率,道路,表面特征

存在比较大的影响[30]。同时，由于沥青路面和水泥路面在渗透率和微表，使其在降雨初期雨水的渗透量及径流产生时间亦存在一定差异[29]。街多未被固化粘结在道路表面上，且街尘颗粒物质大多粒径较小（<2mm）及风力作用下具有较强的迁移性，不同的道路表面由于其粗糙度的不同对迁移状态街尘颗粒物质的持留能力能存在较大差异[31]。刘安等人的研究刷过程中沥青路面倾向于传输限制，水泥路面倾向于源限制，这进一步证特征对街尘冲刷过程的影响确实存在[32]。目前，研究普遍认为街尘的累受土地利用类型、晴天累积天数、降雨强度、降雨量、径流系数及街尘本素的影响[14,18,33-34]，但对道路表面特征的研究相对缺乏。道路表特征（如纹凹陷单元分布均匀度、质地等）对街尘的持留、削减以及径流的冲刷效应影响。有少量涉及道路表面的研究也大多集中在对比不同道路表面（如屋之间的径流特征，或将道路表面特征作为相关因素进行模型参数优化研究主要为模拟实验研究，对于实际降雨过程中道路表面特征是如何对街尘的过程产生影响的，我们所知甚少。

示意图,采样点,空间分布,青岛大学

采样点空间分布示意图

【参考文献】