[发明专利]一种屋面雨水径流污染物浓度的计算方法及其控释应用

说明书

本发明属于资源与环境技术领域。现有水质模型对屋面径流污染物浓度进行计算的方法在应用时与实际差异较大。针对现有技术中的问题，本发明公开了一种屋面雨水径流污染物浓度的计算方法，步骤为：首先明确区域降雨的典型雨型公式，通过雨型公式获知该区域不同降雨重现期下降雨量的变化规律，并将这一规律应用于后续步骤中；然后设计该区域的降雨重现期P和场次降雨时长T，收集该区域的降雨前期晴天数Td，并选定某一屋面为对象，明确其长度L和坡度θ；再由式2计算出汇流时间tc，并根据汇流时间tc的大小选择相应的污染物浓度计算式描述屋面径流污染物浓度随时间的变化过程。该计算式科学性强，与实验数据的相关性高。

技术领域

本发明具体涉及一种屋面雨水径流污染物浓度的计算方法及其控释应用，属于资源与环境技术领域。

背景技术

随着城市居住区范围和建筑密度的增加，屋面面积不断扩大，其表面会在晴天积累大量污染物，降雨时，这些污染物又会随雨水径流进入到城市水环境中。许多研究显示屋面径流的污染物浓度与路面径流相近，部分污染物甚至超过了路面径流，屋面径流特别是初期屋面径流已成为引起城市雨水面源污染的原因之一。在此背景下，对屋面径流水质的模拟在污染物控释和技术优化方面具有重要意义。雨水水质模型是数学程序的组合，用以描述集水区对某一特定暴雨事件或在某一段时间的水质响应，可以为面源污染的管控提供决策依据。为保证应用暴雨水质模型的科学性，需要深入了解内在的物理过程及规律，建立准确可靠的数学方程。目前，常用水质模型通常将屋面径流污染物进入受纳水体的过程概化为积聚、冲刷和输送三个过程，并建立了相应的数学模型。然而，一方面由于影响冲刷过程的因素包括降雨强度、集水区长度、坡度、污染物类型等较多因素，另一方面由于实际过程中降雨的不确定性，采用目前常用水质模型对屋面径流污染物浓度进行计算的方法存在一定的局限性，与实际差异较大。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种屋面雨水径流污染物浓度的计算方法及其控释应用，本发明在已有屋面径流污染物浓度计算方法的基础上，结合典型雨型条件下屋面径流的污染物检测分析结果进行拟合优化，据此得到的屋面径流污染物浓度的计算方法具有良好的科学性和可操作性，可以更切合实际地描述屋面径流污染物浓度变化过程，从而更准确地对屋面径流污染物进行控释。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种屋面雨水径流污染物浓度的计算方法，步骤如下：

(1)明确区域降雨的典型雨型公式f＝i(t)，通过雨型公式获知该区域不同降雨重现期下降雨量的变化规律，并将这一规律应用于后续步骤中；

(2)设计该区域的降雨重现期P和场次降雨时长T，收集该区域的降雨前期晴天数T_d，并选定某一屋面为对象，明确其长度L和坡度θ；

(3)基于上述基础数据，由式2计算出汇流时间t_c；

其中，t_c为汇流时间，s；L为屋面长度，m；θ为屋面坡度，°；m为曼宁粗糙系数，s·m^-1/3，取值范围为0.015～0.030，I为降雨强度，m/s；

(4)当汇流时间t_c占场次降雨时长T比例不超过2％时，屋面径流中污染物浓度随时间变化的过程如式3.1所示，当汇流时间t_c占场次降雨时长T比例大于2％时，屋面径流中污染物浓度随时间变化的过程如式3.2所示，其中，式3.1和式3.2中各项参数α、β、γ、k的参考范围如表1所示，各项参数的具体数值随污染物的类型有所不同；

t＞T，C(t)≈k