沿岸草坪为主要土地覆盖的市人民大会堂草坪小流

域(!
"#)进行降雨监测$面积%&'()*',其中,绿地面积'&+%)*',道路面积约,&(-)*',屋面面积约,&.
/)*',面积比例分别占(-0、',0、+-0,不透水率达%-0左右$两者功能相近,皆是城市绿化景观区域$从使用情况来看,澳门二龙喉公园绿地作为公园景观,是人们日常休闲场所;而厦门市大会堂绿地较大程度是景观绿地,人们在此休闲活动相对较少,其中有会议室大楼和小型停车场(约+,,个泊车位)$!
"#降雨径流样品采集与测定方法根据12#和!
"#两绿地小流域的雨水管网分布图,分别确定两绿地小流域的取样位置,即都在雨水井下面的圆形管道口处$其中:12#小流域采用自动采样器(3456(7+')在断面处进行采样,自动采样器连接的雨量筒和流量计可同步采集每个水样时的雨量、流量数据,自动采样时通过设定降雨强度来驱动水质采样器和流量计工作,水样采集数量固定为+'个;!
"#小流域采用手工采集水样,流量的测定采用容量法和#89)流量计(43":;为间隔采样,后期为间隔采样$12#小流域采集的水样送至澳门民政总署化验所进行分析;在!
"#小流域采集的水样由厦门大学课题组进行分析$监测水质指标有氨氮(@#A.
B@)、硝氮(@6C%B@)、亚硝氮(@6C'B@)、总磷(D!
)、化学需氧量(56E)、D44、F#值以及重金属G>、!
H、5I等$所有水质指标均按照国家水质分析标准进行测定[+,]$在12#与!
"#'个小流域各分别进行了.
场和7场降雨径流监测,由于流量计的原因,12#小流域在',,(B,.
B'(和',,(B,.
B'/'场降雨进行了流量监测,其余'场降雨仅监测水质,!
"#小流域7场降雨都测流量$具体降雨采样情况如表+所示$!
"$数据处理方法表!
降雨采样情况D8HJK+LM=KNOKP9M=FQ=R>RN*R>=QRM=>S9R>O=Q=R>POIM=>SM8=>N8JJKTK>QP=>QURPQIOV98Q9)*K>QP地点日期干期长度W)采样历时W*=>总降雨量W**平均降雨强度W**·*=>C+样品数W个',,-B,/B,7&12#',,(B,'B'7',,(B,.
B'('.
Q*K8>9R>9K>QM8Q=R>,1:5)是城市暴雨径流污染物冲积与累积过程的产物,常被用于表征一场降雨地表径流量全过程排放的某污染物平均浓度[']$1:5的计算公式如下:1:5X!
!
"X+#"$"!
!
"X+$"(+)式中,#"为第"时间所测的污染物的浓度,*S·2C+;$"为第"时间段的径流量,*%;一般按'个样品采集时间间隔之中间值划分流量区间(平均分割法);!
为时间分段数$污染负荷,即单位面积产污量,是由单场降雨的总产污量除以产污面积,公式如下:%X"&',#&(&)&*X!
!
C+'X+#'A#'A+'Y('A('A+'Y!
&'*(')式中,&'为降雨持续时间;!
为样品采集数;#'、('分别为第'个样品的污染物浓度和流量;#'A+、('A+分别为第'A+个样品的污染物浓度和流量;*为产污面积$!
"$"#初始冲刷效应的判定初始冲刷效应是降雨径流污染的重要现象,通过对污染物的初始冲刷分析,可以为控制初期降雨-+-%+'期黄金良等:城市绿地降雨径流污染特征对比研究:以澳门与厦门为例径流污染提供依据!
国际上常借助场次暴雨累积污染物总量与累积径流总量之比的曲线,也就是所谓的!
(")曲线,来判定是否存在初始冲刷效应[""]!
图"为!
(")曲线的示意图,对角线表示在整个降雨径流中污染物均衡迁移,如果污染物的累积污染负曲线位于均衡线之上,则发生初始冲刷现象;反之,没有初始冲刷现象!
图!
初始冲刷的!
(")曲线#$%!
"!
0*,,*&.
已有研究表明可用累积曲线与均衡线的偏差代表初始冲刷的强弱,用##12,即123径流量与该时所对应的污染物量的比来表示初始冲刷的强度,##12值越大,冲刷强度就越大["4,"1]!
根据文献["5]的计算方法推导,##12可由式(")、(4)计算而得:#6(1237$2)8($"7$2)9#:(1)式中,#为123累积径流量点的前后水样采集的间隔时间;$2为前一个水样采集时的累积径流量(3);$"表示后一个水样采集时的累积径流量(3);#:为123累积径流量的时刻与邻近的前一个水样采集时间差!
[(%"7%2)6#:8(#"7#2)];%29%123(5)式中,#2、#"分别是123累积径流量出现时临近的前后水样采集时间;%2、%"分别是累积径流量为123时临近的前、后水样污染物累积负荷(3);%123为累积径流量为123时污染累积负荷量(3)!
"结果与分析"#!
绿地降雨径流水质特征表4为与@>降雨径流的降雨径流主要污染物为BCD、EC71FE、G,其降雨径流主要污染物BCD、EC71FE、G的的BCD、G、EC71FE、E>;5FE、OP都比厦门大会堂绿地径流大!
的BCD、G污染负荷平均值大于@>的污染负荷平均值"个数量级,而的OP和E>;5FE的污染负荷平均值则比@>小"个数量级,但两绿地小流域EC71FE平均污染负荷相当!
表"澳门二龙喉与厦门大会堂绿地小流域径流污染物$%&和污染负荷平均值对比GQR/*4B+MSQ($-+P+,;5FEB'ROP降雨场次8次—")4444——4小流域降雨径流中BCD、G、EC71FE浓度相对较高、变化范围较宽,均值与中位值也相对较大;而E>;5FE、B'、R、OP在@>降雨径流中相对变化范围较宽,浓度值也相对较大!
"#"降雨F径流过程与污染物浓度历时变化图1和图5分别是@>(422NF2IF2I)与(422HF25F4H)两绿地小流域4场降雨径流和污染物浓度变化过程!
从图1可以看出,422IF2IF2I降雨场次,@>小流域降雨径流污染物浓度峰值出现时间都早于径流量峰值,BCD、G、EC71FE、R、OP最大峰值分别提前于径流最大峰值1I、"I、4I、"I、5IM$P!
BCD浓度分别在"2、II、"22M$P时出现了明显的峰值;GXX浓度则在42、NI、""I时出现了明显的峰值;EC71FE浓H"I1环境科学12卷图!
"#$与%&$城市绿地径流的污染物浓度对比0012*-2,3'-34-2+*2"'-542644-789*-:;7'0012'0AB@CB@C+*"-.
*004D4-2"-7893*23=(4-2EFC>F%期黄金良等:城市绿地降雨径流污染特征对比研究:以澳门与厦门为例图!
"#$径流污染物浓度随径流量历时变化曲线0,(/1"1'0233453%524+,"06,((7870*"09:70*图%&'$小流域降雨径流初始冲刷!
(")曲线!
"#$>!
(")'6!
"+1*6()1.
7667、23="0时出现了明显的峰值,随后逐渐下降并趋于稳定,说明BCDE5B容易受径流的冲刷并较快的排放;B;F%5B浓度总体也是呈下降趋势,在2>、>3、G>="0时出现了明显的峰值$H&浓度也出现了多个峰值的现象,分别在G3、II>="0时出现峰值$由图%可见,受降雨特征的影响,9:;小流域233453%524降雨径流JCK、H&存在显著的浓度递减规律$重金属L0浓度存在波动,但总体呈下降趋势$JCK、H&、BCDE5B、L0浓度最大峰值在径流量峰值前约I3ME3="0时出现$()*初始冲刷效应分析()*)+&A;绿地小流域降雨径流污染初始冲刷效应分析图>是厦门绿地小流域N场降雨主要污染物降雨初始冲刷!
(")曲线图$从中可见,&A;小流域绿OI>E环境科学E3卷地降雨径流污染初始冲刷效应因不同降雨场次、不同水质参数而不同!
"##在降雨径流中初始冲刷现象最明显,次之,其余场次降雨的初始冲刷效应不明显!
+,-在降雨径流中存在初始冲刷效应,其余场次降雨中没有明显的初始冲刷现象!
".
则在各场降雨径流中均没有明显的初始冲刷现象,降雨中其!
(")曲线在均衡线上方,但是非常贴近均衡线!
/,01'/在降雨中初始冲刷较为明显,其他场次降雨中不明显!
可见降雨径流中,"##、+,-、".
以及/,01'/均发生了不同程度的初始冲刷现象;而其他场次降雨初始冲刷却不明显;与其他场次降雨相比,降雨采样监测持续时间长,达到了$&2345(见表*)!
!
"#"!
678绿地小流域降雨径流初始冲刷效应分析对678绿地小流域$%%2'%)'$2和$%%2'%)'$&$场降雨绘制!
(")曲线,以分析主要水质参数初始冲刷效应,结果见图2!
图$%&'降雨径流污染物初始冲刷!
(")曲线94:!
2!
(");BC;5;平均值678绿地小流域6E+>平均值美国6E+>平均值*)国家!
类水质标准[*(]"##$$R12—$)S&R)—+,-2%R)&*2(RSS($R&)%".
%R))%RT2%R1$%R)/,01'/H/8H)'/$R1)&R2&%R22—+A%R%%(S—%R%*1(*.
K%R%%11—%R%2S(%R*U5%R%&T&%R*%1)%R*2$$*)美国6.
J监测降雨径流6E+数据汇总[*2];$)表示缺数据T*(1*$期黄金良等:城市绿地降雨径流污染特征对比研究:以澳门与厦门为例照表[!
"],可以看出厦门、澳门城市绿地径流多数污染物浓度相对较低,但#$%、&'以及($)*+(,(-,.
+(的/0#相对较大,比美国/'1监测的/0#2平均值高,也比北京路面及屋面降雨径流[3]中的浓度大,这说明#$%、&'、($)*+(是城市绿地降雨径流的主要污染物,这可能与城市绿地施肥养护及泊车等因素有关[!
4,!
3]5绿地径流污染物排放规律与其他城市下垫面相似,径流前期污染物浓度较大,后期呈现逐渐减少的趋势,而且绿地降雨径流污染物浓度峰值出现时间普遍早于径流量峰值5从厦门绿地6773+78+78和澳门绿地677"+7.
+6"6场典型降雨水量水质变化过程曲线来看,污染物浓度峰值出现在径流峰值之前,这与汉阳地区降雨径流污染物排放规律相似[",9]5!
"#城市绿地降雨径流初始冲刷从两绿地小流域的降雨径流!
(")曲线来看,':-小流域降雨径流污染中&;;、#$%、&'、($)*+(除6773+78+78有明显的初始冲刷效应以外,其余的降雨径流未出现明显的初始冲刷现象,而/,而/N2OMCL2AEMMEPOMDN2EKEEKEO2>':QPBOPA=EO(FF*7)统计指标RS*+(0>.
@.
4@4!
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@*!
6@*0BJ"8@!
8.
@**3@339@*0EB*"@6"6"@!
*63@!
**9@7*;@%567@".
!
4@*39@"669@**#DEM5TBN@7@847@"47@*.
7@48如表.
所示,#$%、&;;、&'及($)*+(的FF*7分别为*"@6"S、6"@!
*S、63@!
*S和*9@7*S5这表明厦门绿地降雨径流主要污染物#$%、&;;、&'、($)*+(没有出现明显的初始冲刷现象,也进一步佐证了之前用!
(")曲线表达研究区域是否存在初始冲刷效应的结果5!
"!
城市绿地污染特征的影响因素分析考虑到数据的有效性,以':-小域为例,分析绿地降雨径流主要污染物#$%、&;;的FF*7与降雨径流各影响因素(包括总降雨量、降雨持续时间、总径流量、平均流量、最大降雨强度、干期长度)的相关性,通过多元回归和;UEBN=B秩相关系数分析,识别影响绿地污染累积冲刷的主要影响因素5结果如表8、表"所示5表0%&&的.
.
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/与降雨参数的相关性&BGCE8#DNNECBO>DPDEMM>P>EO2GEOVEEFF*7DM&;;BINB>MBCCPABNBPOEN>2O>P2N%N(总降雨量))7@3347@33"7@7!
9&N(平均流量)7@!
"6)7@67@47.
"(总径流量)7@*377@4!
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7@!
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'(降雨持续时间)!
@!
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47@"7@673(=BJ(最大降雨强度)!
@6"87@7347@3471%W'(前一次降雨干期长度))7@476)7@67*7@4表1'()的.
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/与降雨参数的相关性!
)&BGCE"#DNNECBO>DPDEMM>P>EO2GEOVEEFF*7DM#$%BINB>MBCCPABNBPOEN>2O>P2N%N(总降雨量)6@"8*7@"847@!
8"&N(平均流量))7@797)7@*!
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7@8.
.
"(总径流量)7@*""7@3697@7.
6'(降雨持续时间))7@*7"7@"7@673(=BJ(最大降雨强度))6@6!
*)7@*.
37@.
991%W'(前一次降雨干期长度)7@84*)7@7837@9!
*!
)!
表示标准化的贝塔系数;#表示秩相关系数;$N表示显著性水平由表8和表"可见,绿地降雨径流中&;;的FF*7与%N(总降雨量)具有较大的相关性,其显著性系数为7@7!
9,而#$%的FF*7与"(总径流量)具较大的相关性,显著性系数为7@7.
65说明对于厦门绿地小流域,在降雨的总降雨量和总径流量较大的情况下容易发生&;;、#$%的初始冲刷效应,这可能与绿地特定的产汇流机制有关5该研究结论与文献[",67]的研究结果不同,其研究结果都显示污染物初始冲刷与最大降雨强度有很大的相关性5$结论(!
)城市绿地降雨径流的主要污染物为#$%、&'、($)*+(,其/0#平均值分别为"7@.
3X!
"8@44=YR>、'!
及(%)*+(的*0分别为*,-6,@、6,-9*@、6:-9*@和*A-0*@;(8)基于多元统计分析表明,总降雨量和总径流量是影响绿地降雨径流污染初始冲刷效应的主要因素;参考文献:[9]"B#,"GHIJNNIBQDNEZI=GQQQBG5D>IJFBGVNFGB5&BDKNFGB5KDFEB5D=D2E5E=FQGBL5DBF2BGKF4[\];(EKTGB1:>VBN];[9,]>I5HHE=R',>4DHHHNBGLLXS,$DWE_X;[VODF;=DFN,"D=LDHG=ERR,_GBD=R\,>5GH$M,9AA:,"%(:867+888;[60]'DEJ:*09+*0A;96.
*96期黄金良等:城市绿地降雨径流污染特征对比研究:以澳门与厦门为例