[发明专利]基于等流时线法不透水地表径流污染物冲刷效率测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于等流时线法不透水地表径流污染物冲刷效率测定方法，属于市政工程技术和环境工程监测技术的交叉领域。

背景技术

随着城市化水平的不断加快，导致城市不透水地表面积的增加，城市热岛效应的形成，加之全球气候变暖，使得短历时强降雨频率的增加，容易导致城市内涝的发生，如2012年北京7·21事件、2015年南方大面积内涝，伴随城市内涝的发生致使地表径流污染物的形成，尤其是当不透水地表污染物经冲刷流落到城市的各个角落时给城市环境卫生造成了严重的危害，当形成径流通过城市管渠进入河湖容易造成水体的富营养化，据研究发现地表降雨径流污染已经是除工业污染、农业污染以外的第三大污染源。

地表径流污染物除了大气干湿沉降外主要来源于地表的累积，由于人类活动造成地表累积污染物的指标复杂，造成水体污染严重的常见污染物的指标有SS、COD、TN、TP和NH₄-N。目前我国对地表径流污染物的研究已从传统的定性研究开始向模型的概化研究转变，主要通过计算机模型软件模拟地表污染物的迁移过程，从而计算出污染物在一次降雨中的冲刷量，但由于目前大部分计算机模型如SWMM水质模型是根据国外的环境特点、气候特点设计的，造成参数上与我国具有差异性，无法真实地反映污染的冲刷过程，同时不同降雨强度对地表的冲刷能力也不同，得到的污染物的浓度也就有差异，从而使得冲刷效率不同，对地表冲刷能力的核算也具有影响

发明内容

针对上述问题，本发明涉及基于等流时线法不透水地表径流污染物冲刷效率测定方法，属于市政工程技术和环境工程监测技术的交叉领域。该发明在地表径流污染物监测的基础上通过对研究区域进行概化，运用数学理论模型进行分布研究，首先确定研究区域下垫面类型(N)、汇水面积(A)、平均坡度(S)和地面流行距离(L)等参数，通过经验公式计算出汇流时间t_c，根据地形特点以单位时间作为分割点确定径流速度、划分等流时线、确定等流时面积；其次根据等流时线绘出出水口流量过程线，将每一时间段内监测的地表径流污染物浓度C_t减去天然降雨的浓度C₀后与对应的流量Q_t相乘获得这一时段内污染物负荷量M_t；接着将各时段径流污染负荷的进行累加得到总负荷量∑M，将∑M与雨前清扫物的污染负荷量M比较得到δ值；最后通过多场降雨得到δ的取值范围，再将δ反推估算未来某场降雨形成的地表径流污染物负荷∑M的大小范围。

1.基于等流时线法不透水地表径流污染物冲刷效率测定方法，其特征在于步骤如下：

(1)根据等流时线法得到各时刻下出水口流量，将出水口流量和对应浓度进行相乘得到径流污染物负荷总量∑M:

式中Q_t表示第t时刻出水口的流量；C_t表示t时刻时段出水口污染物的浓度；C_o表示天然降雨水质浓度；∑M表示研究区域径流污染物负荷总量，n表示降雨场次；

(2)接着将雨前清扫样品的污染物负荷量M同研究区域污染物的冲刷量(∑M)进行比较,得到冲刷效率δ值，即：

其中δ表示一场降雨地表污染物的冲刷效率；

(3)最后通过n场降雨次数获得n个冲刷效率数值δ_i，其中i＝1、2、3、…、n，，δ＝(minδ_i,maxδ_j)；i,j∈(1，n)

通过降雨前地表清扫物的含量预测每场降雨形成的地表径流污染负荷量∑M的取值范围：

∑M＝(minδ_i,maxδ_j)×M(3)

式中M表示未来某场降雨前地表清扫物的污染负荷量；minδ_i表示前n场降雨中冲刷效率最小的值；maxδ_j表示前n场降雨中冲刷效率最大的值；i,j∈(1，n)。

附图说明

图1流域等流时线示意图

图2不同净雨历时情况下的径流过程；

图3技术流程图。

具体实施方式

(1)针对不透水地表污染物冲刷负荷效率的测定方面研究，目前还没有专门的研究，该方法简单易懂，适合城市大小流域的研究；

(2)等流时线法属于水文学中常用的数学模型，应用广泛，具有科学性和实用性。本发明属于首次运用到水质模型理论中，为定量研究地表径流污染物负荷量具有重要意义。