海绵城市地块汇水区颗粒污染物的传输

作者：李佳; 谢文霞; 姜智绘; 单溪环; 廖云杰; 赵洪涛^*; 李叙勇

来源：环境科学, 2020, 41(09): 4113-4123.

DOI：10.13227/j.hjkx.202001170

• 地块汇水区
• 低影响开发
• 街尘
• 降雨径流
• 粒径分布

目前我国海绵工程建设多集中在地块汇水区单元内开展,通过多个低影响开发(LID)设施协同完成地表径流水质水量的调控,但基于地块汇水区尺度下城市面源污染的产生和控制效果鲜有报道.本研究比较分析了不同硬化率地块汇水单元内的面源颗粒污染物晴天累积、降雨冲刷、地表径流及径流输出负荷状况.结果表明,地块汇水单元内硬质路面是面源颗粒污染物贡献的最主要的下垫面类型,中硬化率(61.1%)地块和高硬化率(73.6%)地块路面街尘累积量分别约占汇水区单元的88.4%(2.22～12.51 g·m-2)和90.1%(4.99～33.43 g·m-2),对径流SS的输出贡献比率分别约为91.7%(0.97～7.34 g·m-2)和90.5%(0.92～18.77 g·m-2),降雨径流SS污染负荷占比分别约为95.2%和83.1%,经LID设施处理后输出径流污染负荷约为地表径流的24.0%和40.2%.硬质路面的街尘晴天累积及降雨冲刷以>150μm为主,地表径流及输出径流则以<50μm粒径段为主,同时地块不透水比例的增加,细粒径(<105μm)颗粒物的累积及冲刷分布增大(24.4%和106.4%),而粒径<50μm的颗粒物在路面径流中的分布减小(12.4%).屋面的街尘累积、冲刷及降雨径流的粒径分布状况与硬质路面大致相似,但中硬化率地块(>1 000μm)和高硬化率地块(250～450μm、<45μm)在3个粒径段范围的颗粒物累积和冲刷相较于路面街尘粒径分布明显增加(>1 000μm:58.1%和108.5%; 250～450μm:72.9%和41.8%;<45μm:59.2%和64.8%).以上结果揭示了颗粒污染物在地块汇水区尺度下的污染全过程(累积-冲刷-输出)分布及LID设施对地块整体SS污染负荷的控制效果,可为地块汇水单元内LID设施工程绩效的科学评估提供重要参考.

• 单位
  青岛大学; 中国科学院生态环境研究中心; 城市与区域生态国家重点实验室; 环境科学与工程学院