史秀芳 王麗晶 潘興瑤 盧亞靜 王巖

摘要 選取北京市東城區(qū)北護(hù)城河某雨水排水口進(jìn)行水質(zhì)水量聯(lián)合監(jiān)測(cè)，分別識(shí)別了老城區(qū)在小雨、中雨、大雨3種不同雨型下的降雨徑流污染特征，分析了初期沖刷效應(yīng)和影響徑流污染的敏感性指標(biāo)及其閾值，制定了老城區(qū)源頭和末端污染物管控方案。研究結(jié)果表明，降雨初期（小雨前20 min、中雨前30 min、大雨前10 min）污染物濃度較高，存在初期沖刷效應(yīng)。小雨對(duì)SS、TP和TN指標(biāo)的敏感性高于中雨和大雨，中雨對(duì)COD和NH3-N指標(biāo)的敏感性高于小雨和大雨，中雨和小雨的EMC濃度值比大雨高。對(duì)于SS、NH3-N、TP指標(biāo)，污染物濃度變化范圍最大的分別為大雨、中雨、小雨。徑流污染削減率為30％時(shí)，小雨、中雨和大雨需控制的降雨初期徑流體積分別為25 m3、35 m3、150 m3，或控制降雨初期的降雨量為4 mm、9 mm、24 mm。

關(guān)鍵詞 北京市;老城區(qū);降雨徑流;污染特征;初期沖刷

中圖分類號(hào)：X52? DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2024-03-002

The characteristics of rainfall runoff pollution in the old urban area： A case study of a drainage district inDongcheng District， Beijing

SHI Xiufang1，2， WANG Lijing1， PAN Xingyao3， LU Yajing1， WANG Yan4

（1.Beijing Water Science and Technology Institute， Beijing 100048， China;2.Qinhuangdao Haigang District River System Service Center， Qinhuangdao 066000， China;3.Beijing Water Authority， Beijing 100048， China; 4.Daxing Water Authority， Beijing 102600， China）

Abstract A rainwater outlet in the north moat of Dongcheng District of Beijing was selected for joint monitoring of water quality and quantity， and the characteristics of rainfall runoff pollution in the old city under light rain， moderate rain and heavy rain were identified respectively. The initial scour effect and sensitivity indexes affecting runoff pollution and their thresholds were analyzed， and the control scheme of source and end pollutants in the old city was formulated. The results showed that the pollutant concentration was higher in the early period of rainfall （20 min before light rain， 30 min before moderate rain， 10 min before heavy rain）， and there was an early scour effect. The sensitivity of light rain to SS， TP and TN is higher than that of moderate rain and heavy rain， the sensitivity of moderate rain to COD and NH3-N is higher than that of light rain and heavy rain， and the EMC concentration value of moderate rain and light rain is higher than that of heavy rain. For SS， NH3-N and TP indexes， heavy rain， moderate rain and light rain had the largest variation range of pollutant concentration. When the runoff pollution reduction rate is 30％， the runoff volume of light rain， moderate rain and heavy rain should be controlled to be 25 m3， 35 m3 and 150 m3， or the rainfall in the early rainfall should be controlled to be 4 mm， 9 mm and 24 mm respectively.

Keywords Beijing; the old city; rainfall runoff; pollution characteristics; first flush

隨著城市化進(jìn)程加快，下墊面不透水面積比例逐漸增大，城市下墊面不透水區(qū)域通常占總面積的60%～100％［1］，包括屋頂、瀝青道路和混凝土等，不透水區(qū)域只允許少量的雨水滲透，導(dǎo)致雨水徑流量加大，并通過(guò)管網(wǎng)排入河道［2］。加之氣候變化影響，雨水徑流污染日漸加重，目前已成為城市區(qū)域重要的環(huán)境問(wèn)題，而造成雨水徑流污染的原因包括大氣沉降和交通浮塵等因素［3-5］。城市面源污染長(zhǎng)期以來(lái)被廣泛關(guān)注，20世紀(jì)70年代初，美國(guó)率先開(kāi)展相關(guān)研究，其發(fā)展歷程主要包括“工程措施-工程措施和非工程措施結(jié)合-建章立制-綠色措施”幾個(gè)階段，歐洲、日本等也根據(jù)當(dāng)?shù)赜晁畯搅魑廴咎卣鞑扇×酸槍?duì)性措施［6］，20世紀(jì)80年代末，城市雨水污染被列為德國(guó)90年代水污染控制的三大目標(biāo)之一［7］。日本開(kāi)展了對(duì)城市雨水利用與管理的研究，以防滲和推行下水道普及為主要目標(biāo)，積極建設(shè)能夠同時(shí)收集雨水和污水的合流制排水系統(tǒng)，同時(shí)制定了相應(yīng)政策［8］。我國(guó)面源污染研究始于北京市［7，9］，隨后在深圳［10］、重慶［11］、上海［12］等城市相繼開(kāi)展。大量研究表明，降雨徑流沖刷下墊面，夾雜氮、磷等無(wú)機(jī)物排入河道，造成河道水質(zhì)惡化，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化［13］，且降雨徑流污染物濃度與降雨量、平均降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)和雨前干燥期存在一定的相關(guān)關(guān)系［14］。

北京市東城區(qū)用地功能相對(duì)單一且高度城市化，下墊面不透水面積比例約為65.42％。由于東城區(qū)是老城區(qū)，排水體制為合流制，其中雨水排口未設(shè)截流設(shè)施，汛期雨水經(jīng)排水管道直接排入河道，嚴(yán)重影響河湖水環(huán)境、水生態(tài)。本研究在2019—2021年每年6—9月對(duì)北護(hù)城河某雨水排口進(jìn)行水質(zhì)水量聯(lián)合監(jiān)測(cè)，分析了降雨事件基本特征、降雨徑流污染物濃度變化規(guī)律，識(shí)別了徑流污染敏感性指標(biāo)和閾值，提出了老城區(qū)降雨徑流污染管控方案，研究結(jié)果可為老城區(qū)城市面源污染治理與水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)度提供參考。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

選取位于北京市東城區(qū)北護(hù)城河河段（見(jiàn)圖1）的某雨水排口為實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其上游排水分區(qū)管道排水體制為雨污分流制，面積8.38 hm2，下墊面類型主要為綠地、建筑和道路，比例分別為34.58％、27.74％和37.68％。綠地包括小區(qū)綠地、道路綠化帶，建筑包括居住建筑、公共建筑，道路包括小區(qū)道路、市政道路等。降雨期間，雨水沖刷下墊面，匯集后經(jīng)管道入北護(hù)城河，排入北護(hù)城河水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)需高于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2019—2021年在某雨水排水口進(jìn)行水質(zhì)水量聯(lián)合監(jiān)測(cè)，并在排水口附近安裝雨量計(jì)，同步監(jiān)測(cè)研究區(qū)降雨量。為了與水質(zhì)監(jiān)測(cè)時(shí)段對(duì)應(yīng)，根據(jù)國(guó)家氣象部門對(duì)降水等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，本研究將場(chǎng)次降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和降雨事件劃分，分別選取了降雨時(shí)間連續(xù)且水質(zhì)監(jiān)測(cè)樣本與降雨時(shí)間對(duì)應(yīng)的9場(chǎng)降雨。流量監(jiān)測(cè)采用堰槽法在線監(jiān)測(cè)，將薄壁計(jì)量堰、水位傳感器和遠(yuǎn)傳式明渠流量計(jì)箱等監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝于某排水口上游檢查井內(nèi)。水質(zhì)采樣采用前密后疏的方法，第1 h每10 min采集1次樣品，第2 h每15 min采集1次樣品，第3 h每20 min采集1次樣品，第4 h每30 min采集1次樣品，第4 h后每1 h采集1次樣品，一次降雨徑流過(guò)程最多可連續(xù)采集24瓶樣品。水質(zhì)分析指標(biāo)共5項(xiàng)：懸浮顆粒物（SS）、化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、總氮（TN）。本研究獲取的數(shù)據(jù)情況如表1所示。

1.3 研究方法

1.3.1 次降雨平均濃度和污染負(fù)荷計(jì)算

在降雨產(chǎn)流過(guò)程中，降雨強(qiáng)度存在隨機(jī)性和極大的不確定性，降雨徑流污染物濃度受降雨時(shí)間和降雨強(qiáng)度影響波動(dòng)較大，因此采用平均濃度（event mean concentration，EMC，mg·L-1，式中簡(jiǎn)記CEMC）表征場(chǎng)次降雨徑流事件的地表徑流污染物濃度［15］。

CEMC==MV=∫T0C（t）Q（t）dt∫T0Q（t）dt（1）

式中：M為某場(chǎng)降雨徑流所排放的某污染物總量，g;V為某場(chǎng)降雨地表徑流總量，m3;C（t）為某污染物在t時(shí)的瞬時(shí)濃度，mg／L;Q（t）為t時(shí)刻的地表徑流量，m;T為某場(chǎng)降雨的總歷時(shí)，s;則污染負(fù)荷是由一場(chǎng)降雨所引起的地表徑流排放的某污染物總量，可用該污染物的EMC與總降雨徑流量的乘積表示［16］。

1.3.2 初期效應(yīng)判別方法

采用無(wú)量綱累積曲線M（V）方法分析，該曲線橫坐標(biāo)為場(chǎng)次降雨累積徑流量與徑流總量之比，縱坐標(biāo)為污染物累積負(fù)荷與污染物負(fù)荷總量之比［17］，當(dāng)曲線M（V）的斜率大于1時(shí)，即曲線在45°對(duì)角線上方時(shí)，表示污染物的累積速率大于徑流量的累積速率，這時(shí)表明存在初期沖刷，反之則不存在初期沖刷效應(yīng)。

M（V）=M（t）V（t）=∫t0Q（t）ρ（t）dt／∫T0Q（t）ρ（t）dt∫t0Q（t）dt／∫T0Q（t）dt≈∑ki=0（ti）ρ（ti）Δt／∑ni=0（ti）ρ（ti）Δt∑ki=0（ti）Δt／∑ni=0（ti）Δt（2）

式中：M（t）為某場(chǎng)降雨徑流t時(shí)刻排放的污染物負(fù)荷量，mg;V（t）為某場(chǎng)降雨地表徑流t時(shí)刻排放的徑流量，L·min-1;Q （t） 為t時(shí)刻的地表徑流量， L·min-1;ρ（t）為t時(shí)刻的瞬時(shí)污染物濃度，mg·L-1;T為從降雨產(chǎn)生徑流到結(jié)束持續(xù)時(shí)間，min;（ti）為ti時(shí)刻Δt計(jì)算時(shí)間段內(nèi)徑流量平均值，L·min-1。

污染物初期沖刷率（MFF30）是在Geiger的M（V）曲線上提出來(lái)的，可以定量描述初期沖刷現(xiàn)象［18］，并將MFF30（式中簡(jiǎn)記F30）分為5級(jí)［19］，衡量初期沖刷效應(yīng)的強(qiáng)弱。分類標(biāo)準(zhǔn)如表2所示，其中，F(xiàn)F30表示前30%的地表徑流攜帶的累積污染負(fù)荷比例。

F30=∫t0CtQtdt／M∫t0Qtdt／V

式中：M為某場(chǎng)降雨徑流所排放的某污染物總量，g;V為某場(chǎng)降雨地表徑流總量，m3;t為徑流量達(dá)到n％的時(shí)刻;Ct為t時(shí)刻污染物濃度;Qt為t時(shí)刻地表徑流量，L·min-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 小雨條件下徑流污染特征分析

按照氣象部門降雨等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將2019至2021年監(jiān)測(cè)的9場(chǎng)有效降雨（降雨量大于2 mm）劃分為小雨（24 h降雨量<10 mm）、中雨（24 h降雨量為10～24.9 mm）、大雨（24h降雨量為25～49.9 mm），分別選取小雨、中雨、大雨各3場(chǎng)降雨，分析降雨期間雨水排口徑流污染特征。統(tǒng)計(jì)降雨事件降雨歷時(shí)、最大雨強(qiáng)、總降雨量和雨前干燥期等降雨特征（見(jiàn)表3），其中，降雨量為3.40～48.8 mm，10 min最大降雨強(qiáng)度為1.0～14.80 mm，降雨歷時(shí)為1～10.33 h，雨前干燥期為1～6 d。

當(dāng)累積降雨量達(dá)到3.6 mm左右時(shí)，排水口開(kāi)始溢流，溢流時(shí)間為1 h左右，開(kāi)始溢流時(shí)間晚于降雨時(shí)間約1 h，溢流量在40～110 m3之間。3場(chǎng)小雨的徑流污染物瞬時(shí)濃度變化如圖2所示，總體而言，降雨初期污染物濃度較高，隨著降雨的進(jìn)行，污染物濃度逐漸降低，并趨于穩(wěn)定。從污染指標(biāo)濃度最大值來(lái)看，前3個(gè)水質(zhì)樣品污染物濃度值較高，所有污染指標(biāo)在0～30 min內(nèi)達(dá)到最大值。從時(shí)間角度來(lái)看， 6月份之前污染物累積時(shí)間長(zhǎng)、降雨頻率小，下墊面污染物負(fù)荷高，所以6月份降雨徑流污染物濃度高于7月份，溢流期間污染物濃度值均低于Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。7月份降雨，SS、NH3-N、TP指標(biāo)在降雨中后期達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，而TN指標(biāo)遠(yuǎn)低于Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，污染程度較高。當(dāng)兩場(chǎng)降雨的降雨量和最大雨強(qiáng)量級(jí)相近時(shí)（2019-07-19、2021-07-22），雨前干燥期越長(zhǎng)，降雨徑流污染物濃度越高。

繪制無(wú)量綱累積曲線M（V）（見(jiàn)圖3），計(jì)算污染物初期沖刷率MMF30（見(jiàn)表4），參照5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分析小雨初期沖刷效應(yīng)。場(chǎng)次小雨初期沖刷效應(yīng)普遍較弱，其中，2019-07-19由于雨前干燥期短，下墊面污染物累積少，除COD指標(biāo)外的其他指標(biāo)不存在初期沖刷效應(yīng)。但小雨事件的MMF30值均超0.8，表明5種指標(biāo)容易發(fā)生強(qiáng)初期沖刷效應(yīng)。對(duì)比場(chǎng)次小雨5種污染指標(biāo)MMF30平均值，初期沖刷效應(yīng)強(qiáng)度依次為SS>COD>TP>TN>NH3-N。

2.2 中雨條件下徑流污染特征分析

當(dāng)累積降雨量達(dá)到4 mm左右時(shí)，排水口開(kāi)始溢流，溢流時(shí)間在1.5～6 h之間，開(kāi)始溢流時(shí)間晚于降雨時(shí)間約40 min，溢流量在5～200 m3之間。3場(chǎng)中雨的徑流污染物瞬時(shí)濃度變化如圖4所示，降雨初期污染物濃度變化趨勢(shì)與小雨相似，均呈逐漸降低趨勢(shì)，但中雨污染物濃度出現(xiàn)上下波動(dòng)，這與降雨過(guò)程相關(guān)，降雨期間降雨強(qiáng)度增強(qiáng)，對(duì)下墊面或管道內(nèi)沉積物的沖刷作用增強(qiáng)導(dǎo)致了污染物濃度上下波動(dòng)。從污染指標(biāo)濃度最大值來(lái)看，前4個(gè)水質(zhì)樣品污染物濃度值較高，所有污染指標(biāo)在0～40 min內(nèi)達(dá)到最大值。從時(shí)間角度來(lái)看，除TP指標(biāo)外，6月份降雨徑流污染物濃度高于7、8月份，溢流期間污染物濃度值均低于Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。7、8月份降雨，SS、COD、NH3-N指標(biāo)在溢流40 min左右達(dá)到或接近Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，TP指標(biāo)在溢流1 min左右達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，TN指標(biāo)遠(yuǎn)低于Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，污染程度較高。

中雨的無(wú)量綱累積曲線M（V）如圖5所示，污染物初期沖刷率MMF30如表5所示，場(chǎng)次中雨初期沖刷效應(yīng)普遍較弱，其中，2021-07-29由于雨前干燥期短，下墊面污染物累積少，且雨強(qiáng)較小，對(duì)下墊面的沖刷作用較弱，除SS和COD指標(biāo)外的其他指標(biāo)不存在初期沖刷效應(yīng)。對(duì)比場(chǎng)次中雨5種污染指標(biāo)MMF30平均值，初期沖刷效應(yīng)強(qiáng)度依次為TN>SS>COD>TP>NH3-N。

2.3 大雨條件下徑流污染特征分析

當(dāng)累積降雨量達(dá)到4 mm左右時(shí)，排水口開(kāi)始溢流，溢流時(shí)間在3.5～7 h之間，開(kāi)始溢流時(shí)間晚于降雨時(shí)間約30 min，溢流量在40～750 m3之間。3場(chǎng)大雨的徑流污染物瞬時(shí)濃度變化如圖6所示，降雨初期污染物濃度SS與COD指標(biāo)呈逐漸降低趨勢(shì)，NH3-N、TP、TN濃度在中后期出現(xiàn)陡升與陡降趨勢(shì)，主要受降雨過(guò)程影響，中后期出現(xiàn)降雨強(qiáng)度突然增強(qiáng)，徑流量增加，對(duì)管道沖刷作用增強(qiáng)，導(dǎo)致污染物濃度增加，由此可見(jiàn)，大雨事件前期對(duì)管道沖刷不完全。從污染指標(biāo)濃度最大值來(lái)看，污染指標(biāo)普遍前3個(gè)水質(zhì)樣品污染物濃度值較高，所有污染指標(biāo)在0～30 min內(nèi)達(dá)到最大值，而對(duì)于雨前干燥期較長(zhǎng)的大雨事件，TP、TN指標(biāo)在降雨中后期出現(xiàn)濃度最大值，受最大雨強(qiáng)影響較大。從時(shí)間角度來(lái)看，7月份降雨，SS、COD、NH3-N指標(biāo)在溢流20 min左右達(dá)到或接近Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，TP指標(biāo)污染程度較低，對(duì)于雨前干燥期較長(zhǎng)的大雨事件，在降雨中后期出現(xiàn)濃度超標(biāo)情況，TN指標(biāo)遠(yuǎn)低于Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，污染程度較高。從降雨特征來(lái)看，降雨量量級(jí)相差不大時(shí)，雨前干燥期越長(zhǎng)，污染指標(biāo)濃度越高。

大雨的無(wú)量綱累積曲線M（V）如圖7所示，污染物初期沖刷率MMF30如表6所示，場(chǎng)次大雨初期沖刷效應(yīng)處于中等和偏弱水平。比較場(chǎng)次大雨的MMF30值可知，同一月份連續(xù)3場(chǎng)雨前干燥期相差不大的降雨，其初期沖刷效應(yīng)逐漸減弱（2021-07-01>2021-07-03>2021-07-05）， 由于降雨頻繁、雨前干燥期短，下墊面污染物累積少，因此時(shí)間序列偏后的降雨場(chǎng)次初期沖刷效應(yīng)相對(duì)較弱。對(duì)比場(chǎng)次大雨5種污染指標(biāo)MMF30平均值，初期沖刷效應(yīng)強(qiáng)度依次為COD>SS>TN> NH3-N>TP。

2.4 影響徑流污染的敏感性指標(biāo)及其閾值

統(tǒng)計(jì)場(chǎng)次小雨污染物指標(biāo)監(jiān)測(cè)濃度范圍，計(jì)算EMC濃度及超標(biāo)倍數(shù)（見(jiàn)表7）。降雨徑流監(jiān)測(cè)污染物濃度范圍（最小值～最大值）SS為5.00～204.00 mg·L-1、COD為19.00～196.0 mg·L-1、NH3-N為0.86～1.96 mg·L-1、TP為0.18～0.60 mg·L-1、TN為4.45～10.60 mg·L-1。Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)COD為30 mg·L-1、NH3-N為1.5 mg·L-1、TP為0.3 mg·L-1、TN為1.5 mg·L-1。3場(chǎng)降雨SS指標(biāo)EMC濃度值均超出《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（30 mg·L-1），說(shuō)明就SS指標(biāo)而言，小雨雨水徑流污染程度超出一般的點(diǎn)源污染事件。COD、NH3-N、TP、TN指標(biāo)均超出Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中，TN超標(biāo)倍數(shù)相對(duì)較高。由此可見(jiàn)，在小雨徑流污染中，SS和TN為主要污染物。

統(tǒng)計(jì)場(chǎng)次中雨污染物指標(biāo)監(jiān)測(cè)濃度范圍，計(jì)算EMC濃度及超標(biāo)倍數(shù)（見(jiàn)表8）。降雨徑流監(jiān)測(cè)污染物濃度范圍SS為6.00～141.0 mg·L-1、COD為23.0～101.00 mg·L-1、NH3-N為0.24～4.69 mg·L-1、TP為0.08～0.37 mg·L-1、TN為2.38～9.92 mg·L-1。2021-07-29由于雨前干燥期較短，且2021年7月份降雨頻率高，且多發(fā)持續(xù)性降雨，下墊面污染物累積較少，因此除TN外其他污染物指標(biāo)均為超過(guò)Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2021-06-25和2021-08-16降雨，SS指標(biāo)EMC濃度值均超出城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，COD、NH3-N、TP、TN指標(biāo)均超出Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中，TN超標(biāo)倍數(shù)相對(duì)較高。由此可見(jiàn)，在中雨徑流污染中，SS和TN為主要污染物。

統(tǒng)計(jì)場(chǎng)次大雨污染物指標(biāo)監(jiān)測(cè)濃度范圍，計(jì)算EMC濃度及超標(biāo)倍數(shù)（見(jiàn)表9）。降雨徑流監(jiān)測(cè)污染物濃度范圍SS為5.0～448.0 mg·L-1，COD為9.00～182.00 mg·L-1，NH3-N為0.50～4.42 mg·L-1，TP為0.09～0.38 mg·L-1，TN為1.62～8.87 mg·L-1。場(chǎng)次大雨隨著雨前干燥期的減少，污染物指標(biāo)的EMC濃度逐漸降低，3場(chǎng)降雨中只有TN指標(biāo)超過(guò)Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其他污染指標(biāo)只有雨前干燥期較長(zhǎng)的2021-07-01場(chǎng)降雨超過(guò)Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2021-07-01和2021-07-03降雨，SS指標(biāo)EMC濃度值均超出城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，2021-07-03由于在前2場(chǎng)降雨對(duì)下墊面沖刷比較完全，污染物累積較少，SS指標(biāo)EMC濃度較低。由此可見(jiàn)，在大雨徑流污染中，SS和TN為主要污染物。

比較小雨、中雨、大雨場(chǎng)次降雨徑流平均濃度（EMC），明確不同雨型降雨徑流污染特征，監(jiān)測(cè)周期內(nèi)所有場(chǎng)次EMC分析結(jié)果如圖8，對(duì)于SS指標(biāo)，敏感性為小雨>大雨>中雨，對(duì)于COD和NH3-N指標(biāo)，敏感性為中雨>小雨>大雨，對(duì)于TP和TN指標(biāo)，敏感性為小雨>中雨>大雨。整體來(lái)看，小雨和中雨的EMC濃度值比大雨高，主要是由于大雨降雨量大，降雨量超過(guò)一定值后對(duì)下墊面污染物的稀釋、沖刷和溶解等作用增強(qiáng)，造成源頭耗竭及污染物稀釋效應(yīng)，導(dǎo)致污染物濃度偏低［20］。

2.5 老城區(qū)徑流污染管控方案

參考《北京市東城區(qū)海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃》，以北京市東城區(qū)海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃中年徑流污染削減率3％為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算降雨場(chǎng)次的徑流累積量、累積降雨量，以及污染削減率達(dá)標(biāo)時(shí)，需控制的徑流體積（見(jiàn)表10）。當(dāng)徑流污染物負(fù)荷累積值達(dá)到3％時(shí)，小雨和中雨的徑流量累積量為總徑流量的3％左右，大雨為25％左右，小雨和中雨需截留的徑流量比例高于大雨。

3 結(jié)論

1）降雨初期（小雨前20 min、中雨前30 min、大雨前10 min）污染物濃度較高，存在初期沖刷效應(yīng)，大雨的初期沖刷效應(yīng)最強(qiáng)。場(chǎng)次小雨中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注SS、TP和TN指標(biāo)，場(chǎng)次中雨重點(diǎn)關(guān)注COD和NH3-N指標(biāo)，中雨和小雨的EMC濃度值比大雨高。

2）對(duì)于SS指標(biāo)，大雨的污染物濃度變化范圍最大，中雨最小;對(duì)于COD指標(biāo)，小雨和大雨的污染物濃度變化范圍相近，中雨最??；對(duì)于NH3-N指標(biāo)，中雨的污染物濃度變化范圍最大，小雨最?。粚?duì)于TP指標(biāo)，小雨的污染物濃度變化范圍最大，中雨和大雨的污染物濃度變化范圍相近；對(duì)于TN指標(biāo)，小雨、中雨和大雨的污染物濃度變化范圍相近。

3）對(duì)于高度城市化服務(wù)面積約為10 hm2，下墊面中綠地、建筑、道路所占比例約為35％、30％、35％，不透水面積比例約為6％的老城區(qū)，可根據(jù)不同的降雨類型制定源頭和末端管控方案。源頭控制根據(jù)東城區(qū)胡同、學(xué)校、公園等不同地區(qū)特點(diǎn)建造檐溝、集雨樽、下凹式綠地、透水鋪裝等海綿設(shè)施。對(duì)于小雨、中雨和大雨，源頭控制設(shè)施分別需要控制5 mm、8 mm、23 mm的降雨量。末端控制可考慮在雨水排口上游設(shè)置截流設(shè)施，修建調(diào)蓄池，針對(duì)小雨、中雨和大雨，分別截取降雨初期25 m3、35 m3、150 m3的徑流量，將截取的初期雨水送至污水處理廠，經(jīng)處理后再排放入受納水體。另外，老城區(qū)可根據(jù)自身地理位置、氣候條件、徑流污染程度、不同雨型的降雨頻次和經(jīng)濟(jì)情況等因素，綜合選擇源頭和末端控制方案。

參考文獻(xiàn)

［1］ LU D S， WENG Q H. Use of impervious surface in urban land-use classification［J］. Remote Sensing of Environment，2006， 102（1/2）： 146-160.

［2］ 朱彤，趙楊，車伍，等. 杭州市雨水徑流污染分析及控制對(duì)策［J］. 中國(guó)給水排水， 2015， 31（17）： 119-123.

ZHU T， ZHAO Y， CHE W， et al. Analysis of stormwater runoff pollution in Hangzhou City and its control measures［J］.China Water ＆ Wastewater， 2015，31（17）：119-123.

［3］ CHEBBO G， GROMAIRE M C， AHYERRE M， et al. Production and transport of urban wet weather pollution in combined sewer systems： The "Marais" experimental urban catchment in Paris［J］. Urban Water， 2001， 3（1/2）： 3-15.

［4］ DAVIS A P， BURNS M. Evaluation of lead concentration in runoff frompainted structures［J］.Water Research， 1999，33（13）：2949-2958.

［5］ CAMPISANO A， CABOT PLE J， MUSCHALLA D，et al. Potential and limitations of modern equipment for real time control of urban wastewater systems［J］.Urban Water Journal， 2013，10（5）：300-311.

［6］ ELLIS J B， BUTLER D. Surface water sewer misconnections in England and Wales： Pollution sources and impacts［J］.Science of the Total Environment， 2015， 526：98-109.

［7］ 夏青. 城市徑流污染系統(tǒng)分析［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 1982， 2（4）：271-278.

XIA Q. Study on pollution system of urban runoff［J］. Acta Scientiae Circumstantiae， 1982，2 （4）： 271-278.

［8］ 易瑩，葛樂(lè)樂(lè)，周艷偉，等.日本合流制溢流污染防治的經(jīng)驗(yàn)和思考［J］.工業(yè)用水與廢水，2022，53（2）：46-49，60.

YI Y， GE L L， ZHOU Y W，et al. Experience and thinking on the prevention and control of combined sewer overflow in Japan［J］.Industrial Water and Wastewater，202，53（2）：46-49，60.

［9］ 車武，李俊奇. 21世紀(jì)中國(guó)城鎮(zhèn)雨水利用與雨水污染控制［C］∥中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)水工業(yè)分會(huì)第四屆理事會(huì)第一次會(huì)議論文集.寧波：中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)，2002：528-530.

［10］陳瑩，王昭，吳亞剛，等.降雨特征及污染物賦存類型對(duì)路面徑流污染排放的影響［J］.環(huán)境科學(xué)，2017，38（7）： 2828-2835.

CHEN Y， WANG Z， WU Y G， et al. Impacts of rainfall characteristics and occurrence of pollutant on effluent characteristics of road runoff pollution［J］.Environmental Science， 2017，38（7）：2828-2835.

［11］王龍濤，段丙政，趙建偉，等.重慶市典型城鎮(zhèn)區(qū)地表徑流污染特征［J］.環(huán)境科學(xué)，2015， 36（8）： 2809-2816.

WANG L T， DUAN B Z， ZHAO J W， et al.Pollution characteristics of surface runoff of typical town in Chongqing City［J］.Environmental Science， 2015，36 （8）：2809-2816.

［12］程江，楊凱，黃小芳，等.上海中心城區(qū)蘇州河沿岸排水系統(tǒng)降雨徑流水文水質(zhì)特性研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2009，30（7）：1893-1900.

CHENG J， YANG K， HUANG X F，et al. Hydrology and water quality of rainfall-runoff in combined sewerage system along Suzhou Creek in central Shanghai［J］.Environmental Science，2009，30（7）：1893-1900.

［13］蘭千. 雨水徑流污染對(duì)河道水質(zhì)影響的研究［D］.天津：天津大學(xué)， 2017.

［14］王婧，荊紅衛(wèi)，王浩正，等. 北京市城區(qū)降雨徑流污染特征監(jiān)測(cè)與分析［J］.給水排水，2011， 47（S1）： 135-139.

［15］PAULE M A， MEMON S A， LEE B Y， et al. Stormwater runoff quality in correlation to land use and land cover development in Yongin， South Korea［J］.Water Science and Technology，2014，70（2）：218-225.

［16］李家科，李亞嬌，李懷恩.城市地表徑流污染負(fù)荷計(jì)算方法研究［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2010，21（2）：5-13.

LI J K， LI Y J， LI H E. Study on the calculation method for urban surface runoff pollution load［J］.Journal of Water Resources and Water Engineering， 2010， 21（2）：5-13.

［17］GUPTA K，SAUL A J. Specific relationships for the first flush load in combined sewer flows［J］.Water Research，1996，30（5）： 1244-1252.

［18］LUO H B，LUO L，HUANG G，et al. Total pollution effect of urban surface runoff［J］.Journal of Environmental Sciences，2009，21（9）： 1186-1193.

［19］李琪，張娜，羅英杰，等. 基于MFF30方法的城市降雨徑流初期沖刷效應(yīng) ［J］. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào)，2019， 36（5）： 650-662.

LI Q， ZHANG N， LUO Y J， et al. The first flush effect of urban rainfall runoff based on MFF30 method［J］.Journal of The Chinese Academy of Sciences， 2019， 36（5）： 650-662.

［20］李俊奇，戚海軍，宮永偉，等. 降雨特征和下墊面特征對(duì)徑流污染的影響分析［J］. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)， 2015， 38（9）： 47-52.

LI J Q， QI H J， GONG Y W， et al.Effect of rainfall and underlying surface characteristics ofrunoff pollution［J］.Environmental science and technology，2015，38（9）：47-52.

［21］李立青，朱仁肖，郭樹(shù)剛，等. 基于源區(qū)監(jiān)測(cè)的城市地表徑流污染空間分異性研究［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2010， 31（12）： 2896-2904.

LI L Q， ZHU R X， GUO S G， et al. Research on spatial differentiation of urban stormwater runoff quality bysource area monitoring ［J］.Environmental Science，2010，31（12）：2896-2904.

（編 輯 李 靜）

基金項(xiàng)目：國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（2017ZX07103-002，2017ZX07103-007）

第一作者：史秀芳，女，從事海綿城市與合流溢流污染研究，shixiufang0811@163.com。

通信作者：王麗晶，女，高級(jí)工程師，從事城市內(nèi)澇與合流溢流污染研究，wanglijing8903@163.com。