南昌市朝阳新城径流污染特征研究及SWMM模型构建_袁翼.pdf

收稿日期：2022-12-26基金项目：2020 年南昌市第二批科技计划项目“南昌市城市内涝防治与河湖水质调控工程技术中心”（2020-NCGCZX-005）作者简介：袁翼，男，工程师，硕士，主要从事市政给水排水工程设计工作。引文格式：袁翼，王震，吴琦.南昌市朝阳新城径流污染特征研究及 SWMM 模型构建 J.市政技术，2023，41（5）：195-204.（YUAN Y，WANGZ，WUQ.Studyon characteristicsand construction ofSWMMmodel ofrunoffpollution in ChaoyangNewTown ofNanchangCity J.Journal of municipal technology，2023，41（5）：195-204.）文章编号：1009-7767（2023）05-0195-10第41卷第5期2023年5月Vol.41，No.5May 2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.05.195Journal of Municipal Technology南昌市朝阳新城径流污染特征研究及SWMM 模型构建袁翼1*，王震1，吴琦2（1.南昌市城市规划设计研究总院集团有限公司，江西 南昌 330038；2.华东交通大学，江西 南昌 330013）摘要：以南昌市朝阳新城作为研究区域，选取了 3 类城市功能区（物流区、居住区、公建区）进行研究，根据降雨实测数据，以悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）作为主要水质指标，研究不同城市功能区径流污染物随降雨强度、降雨历时的变化规律，分析地表径流中各项水质指标变化原因；并构建 SWMM 径流污染模型，通过径流污染水质的监测数据，结合降雨情况，不断优化调整率定得到 SWMM 模型的相关参数。研究结果表明，朝阳新城不同功能区地表径流中同一污染物质量浓度截然不同，在整个降雨历时内，SS 污染初期冲刷效应明显，而 COD 和 TP 污染随降雨强度的增减变化明显，均呈现出滞后性的特点；物流区 SS 污染较其他功能区更严重，居住区 COD 污染最严重，公建区 TP 污染最严重；各项水质指标模型模拟值与实测值吻合度高，水质参数率定结果可靠。该研究结果为径流污染控制提供了参数依据。关键词：径流污染；SWMM；污染物累积/冲刷；下垫面；降雨特征；初期效应中图分类号：TU 992文献标志码：AStudy on Characteristics and Construction of SWMM Model ofRunoff Pollution in Chaoyang New Town of Nanchang CityYuan Yi1*，Wang Zhen1，Wu Qi2（1.Nanchang Urban Planning&Design Institute，Nanchang 330038，China；2.East China Jiaotong University，Nanchang 330013，China）Abstract：Taking the Chaoyang new town area in Nanchang City as an example，three types of urban functional areas（logistics area，residential area and public construction area）were studied.According to the measured data of rain鄄fall，suspended solids（SS），chemical oxygen demand（COD）and total phosphorus（TP）were the main water qualityindicators to study the variation laws of runoff pollutants with rainfall intensity and rainfall duration in different urbanfunctional areas.The reasons for the changes of the above water quality indicators in surface runoff were analyzed；The storm water management model（SWMM）runoff pollution model was constructed.Through the monitoring data ofrunoff pollution water quality，combined with the rainfall situation，the relevant parameters of the water qualitymodel were obtained by continuous optimization and adjustment.The results show that the concentration of the samepollutant in the surface runoff of different functional areas is quite different.During the whole rainfall duration，thescouring effect of SS pollution is obvious at the initial stage，while both COD and TP pollution change significantlywith the increase or decrease of rainfall intensity and show the characteristics of hysteresis.SS pollution in logisticsarea is more serious than that in other functional areas.COD pollution in residential area is the most serious.TP pol鄄lution in public construction area is the most serious.The simulation value of each water quality index model is inJournal of Municipal Technology第41卷雨水地表径流中含有大量的悬浮物（SS）、大肠杆菌、可溶盐营养物和重金属等污染物1，这些污染物以不同形态在不透水地表累积；同时由于排水管道中的泥沙和污染物长时间累积，在地表径流达到一定强度时，泥沙和污染物会和不透水地表富集的污染物一同被冲刷到受纳水体，造成受纳水体污染。随着高速的城市化，城市下垫面发生了巨大变化，市政道路、混凝土屋面、停车场等不透水地面大量增加，地表径流量相应增大，径流污染问题日益凸显，成为亟需解决的问题。降雨径流形成的面源污染主要受到降雨强度、降雨历时、降雨量、路面清扫周期、城镇土地利用类型等多方面因素影响2，面源污染具有随机性、广泛性、复杂性、滞后性、时空性、间歇和集中排放性、初期冲刷效应等显著特征3-4。具体表现为降雨事件、降雨历时、降雨强度、时空范围等具有不确定性，因此，降雨事件形成的地表径流也具有随机性。地表径流又因其具有广泛性，所以污染物来源也较为广泛，不同地表、不同周围环境，污染物可能会多种多样5。国内外学者针对降雨径流污染特征做了大量的研究6-9，但对于不同城市功能区径流污染物随降雨历时、降雨强度的变化规律研究甚少。鉴于此，笔者选取了3类城市功能区（物流区、居住区、公建区），并结合实测降雨数据，以悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）作为主要水质指标，研究不同城市功能区径流污染物随降雨历时、降雨强度的变化规律，分析各项水质指标变化原因；并根据片区下垫面类型和雨水管网构建SWMM径流污染模型，通过水质监测数据对SWMM模型进行率定，以期揭示南昌市朝阳新城径流污染的时空变化规律，为径流污染控制研究提供模拟技术平台。1研究区域概况该研究以南昌市朝阳新城作为研究区域。朝阳新城位于南昌城区八大片区的朝阳洲片区内，北起水厂路，南至昌南大道，东临象湖，西滨赣江，总面积11.7 km2。研究区域属亚热带湿润季风气候区，多年平均气温在17.117.8 之间，四季分明、雨量充沛，多年平均降水量为1 567.71 654.7 mm。根据研究区域雨水管网布置情况，选取了物流区、居住区和公建区3个具有代表性的功能区进行研究，其中物流区属于工业用地，呈片区、园区式分布，具有低密度、高物流量的特征，环境污染较为严重；居住区是被城市街道或自然界限所包围的相对独立地区，位于商业区或工业区的外围，具有一定的人口和用地规模，集中布置有居住建筑、绿地、道路以及其他各种工程设施；公建区位于城市中心或次中心，呈集中团块和沿街线形分布，具有高密度、高人流量的特征，且具有标志性。2研究方法2.1监测点选取物流区监测点选在南昌市园林规划设计研究院门口的雨水箅子和雨水井处，邻近排口，为雨水管网末端节点，汇水区域内地块主要为工业用地；居住区监测点选在观洲街与银环路交叉口东北角的雨水井和路边雨水箅子处，邻近排口，为雨水管网末端节点，汇水区域内地块主要为居住用地；公建区监测点选在九洲天虹商场门口的雨水箅子和雨水井处，邻近排口，为雨水管网末端节点，汇水区域内地块主要为商业用地。具体监测点位见图1。good agreement with the actual monitoring value.The calibration result of water quality parameters is reliable.Thestudy provides a parameter basis for the study of runoff pollution control.Keywords：runoff pollution；storm water management model（SWMM）；buildup-washoff；underlying surface；rain鄄fall characteristics；initial effect图1不同功能区监测点卫星图Fig.1 Satellite map of monitoring points in different functional areas196第5期2.2实测降雨数据分析实测降雨数据来源于蓑衣荚排口雨量站2022年3月6日的站点历史数据，具体数据见表1。根据蓑衣荚排口雨量站监测数据，5 min降雨强度对应的简化降雨数据见图2。由图2可知，在2022年3月6日12：0515：35降雨历时/min5 min降雨强度/（mm/h）累积降雨量/mm降雨历时/min5 min降雨强度/（mm/h）05101520253035404550556065700.004.800.002.402.404.804.802.402.400.000.002.402.400.002.401.001.401.401.601.802.202.602.803.003.003.003.203.403.403.6075808590951001051101151201251301351401454.802.402.404.804.807.209.602.404.804.807.204.804.802.400.00累积降雨量/mm降雨历时/min5 min降雨强度/（mm/h）累积降雨量/mm4.004.204.404.805.205.806.606.807.207.608.208.609.00