雨水水質(zhì)污染的源頭控制思路—以北京為例

張宗農(nóng)

（河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 河南鄭州 450002）

1　北京雨水污染物的特點(diǎn)[1]

北京1999年至2003年城區(qū)雨水徑流的水質(zhì)分析表明，雨水初期徑流的污染物濃度（表1）遠(yuǎn)高于各場(chǎng)雨的平均污染物濃度（表2）。數(shù)據(jù)表明，不管是初期徑流還是徑流平均污染物濃度，不同的匯水面對(duì)天然雨水均造成了較大的污染；此外，不同的匯水面對(duì)雨水污染物濃度的增加的程度不同，不管是有機(jī)污染物還是懸浮物濃度，路面雨水遠(yuǎn)高于屋面雨水。屋面的類(lèi)型對(duì)雨水懸浮物的濃度影響不大，但是屋面的類(lèi)型對(duì)有機(jī)污染物濃度影響很大：瀝青油氈屋面雨水中的有機(jī)污染物濃度是瓦屋面雨水的3倍左右。

表1　北京城區(qū)不同匯水面初期徑流污染物濃度[1]

表2　北京城區(qū)不同匯水面徑流污染物平均濃度[1]

對(duì)比相關(guān)數(shù)據(jù)，北京城區(qū)不同匯水面徑流主要污染物的濃度均遠(yuǎn)高于德國(guó)、美國(guó)以及巴黎相應(yīng)的污染物濃度，說(shuō)明北京的非點(diǎn)源污染較為嚴(yán)重。在北京排水工程和集中污水處理設(shè)施日臻完善的今天，城市雨水徑流污染負(fù)荷的比例將上升到12%以上（對(duì)中心建成區(qū)會(huì)超過(guò)50%）。因此雨水徑流污染的控制日益重要，當(dāng)工業(yè)和城市污水處理廠普及程度提高后，這一矛盾會(huì)更突出。

可持續(xù)發(fā)展理念已經(jīng)應(yīng)用到美國(guó)城市的雨洪管理中，借鑒美國(guó)的城市雨洪管理的管理模式，吸取其經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)北京雨水水質(zhì)污染的控制具有積極的意義。

2　美國(guó)城市雨洪管理的啟示[2]

從時(shí)間上劃分，美國(guó)城市雨洪管理經(jīng)歷了市政衛(wèi)生工程、水量調(diào)控、水質(zhì)管理和可持續(xù)發(fā)展四個(gè)主要時(shí)期，在每個(gè)時(shí)期中還存在著不同的發(fā)展階段。城市不同發(fā)展歷史階段的主要矛盾、居民的主要需求、科技的進(jìn)步等因素共同推動(dòng)了美國(guó)城市雨洪管理不同歷史階段的產(chǎn)生、發(fā)展和演替。

作為城市發(fā)展的一般規(guī)律，在不同歷史發(fā)展階段美國(guó)城市面臨的雨洪管理問(wèn)題具有歷史的再現(xiàn)性，其他發(fā)展中城市能夠從美國(guó)城市雨洪管理的各個(gè)歷史階段中取得借鑒。美國(guó)在不同的雨洪管理階段面對(duì)不同的目標(biāo)總結(jié)了很多管理方法和技術(shù)模式，也取得了不少的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，其他正處于不同發(fā)展時(shí)期的城市均能夠參考和借鑒美國(guó)已取得的這些雨洪管理成果。

在最小影響發(fā)展、精明增長(zhǎng)、綠色基礎(chǔ)設(shè)施等各種可持續(xù)的發(fā)展理念的影響下，美國(guó)的城市雨洪管理已經(jīng)進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展時(shí)期。在源頭通過(guò)分散的、場(chǎng)地尺度的技術(shù)手段與管理措施控制雨水水質(zhì)污染正是雨洪管理可持續(xù)發(fā)展理念的重要體現(xiàn)之一，避免了涌現(xiàn)在流域尺度上的問(wèn)題，而且在提高效果的同時(shí)大大減少了時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。

3　雨水水質(zhì)污染的源頭控制措施的特點(diǎn)

3.1　不同控制措施對(duì)污染物的去除效果[3]

利用包含在 BMP（Best Management Practice）數(shù)據(jù)庫(kù)中的固體、細(xì)菌、金屬和營(yíng)養(yǎng)物三大類(lèi)評(píng)價(jià)污染物的指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算不同雨水水質(zhì)控制措施（如：植物過(guò)濾帶、生物蓄留池、植草溝、濕式滯留池、綠屋頂、透水鋪面和人工濕地）的入流中值、出流中值以及平均去除率，結(jié)果如表3所示。

表3　不同控制措施對(duì)雨水污染物的去除效果

3.2　控制措施的使用區(qū)域特征[4]

面對(duì)具有不同結(jié)構(gòu)、種類(lèi)繁多的雨水水質(zhì)控制措施，設(shè)計(jì)人員需要按照區(qū)域的場(chǎng)地條件以及對(duì)徑流的消減流量的要求和對(duì)非點(diǎn)源污染物的處理要求，評(píng)估不同措施的實(shí)際徑流削減能力、對(duì)非點(diǎn)源污染去除能力、空間需求后，綜合考慮，選擇符合區(qū)域場(chǎng)地特征的適宜的措施。

在評(píng)估區(qū)域的場(chǎng)地特征時(shí)，需要綜合考慮區(qū)域的位置特點(diǎn)、土地條件、地下水特點(diǎn)、地形、地勢(shì)、匯水區(qū)性質(zhì)等對(duì)措施進(jìn)行評(píng)估，選擇適宜的控制措施。

表4　不同控制措施的能量及使用區(qū)域特征

4　雨水水質(zhì)污染源頭控制措施的布局[3]

根據(jù)區(qū)域的場(chǎng)地特征、雨水水質(zhì)污染控制的目標(biāo)以及場(chǎng)地的總體規(guī)劃，選擇適合的控制措施，而后考慮控制措施的布局方案。在方案布局時(shí)可以利用美國(guó)環(huán)保署（USEPA）開(kāi)發(fā)的SUSTAIN模型作為輔助工具，利用GIS的空間分析能力進(jìn)行選址和分析。在確定布局方案時(shí)，首先根據(jù)區(qū)域的特點(diǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)匯水區(qū)內(nèi)的控制措施的組合布局，建立不同的組合布局方案，然后模擬分析各個(gè)方案，取得各個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，最后按照成本和效益均衡均衡的原則選擇最優(yōu)的控制措施布局方案。

結(jié)語(yǔ)

綜上，通過(guò)合理的選擇雨水水質(zhì)污染源頭控制措施，優(yōu)化源頭控制措施的布局，可以提高雨水水質(zhì)污染的控制能力，降低雨水水質(zhì)污染物末端處置的難度，減小對(duì)水環(huán)境的沖擊和影響。

[1]車(chē)伍等，國(guó)內(nèi)外城市雨水水質(zhì)及污染控制，2003，給水排水，Vol129，No110.

[2]張丹明，美國(guó)城市雨洪管理的演變及其對(duì)我國(guó)的啟示，2010，國(guó)際城市規(guī)劃，Vol.25,No.6.

[3]陳彥熹,基于LID的城市化區(qū)域雨水排水系統(tǒng)規(guī)劃方法研究,2014,天津大學(xué).第52頁(yè).

[4]USEPA.Preliminary data summary of urban stormwater best management practices[R].Washington,D.C.Office of Water,1999.