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城市降雨径流污染一般表现为“初期冲刷”特征,即大部分污染物在降雨径流初始部分被冲刷出来。基于初期冲刷特征开展的初期雨水截流是城市径流污染控制中普遍采用的工程措施。但是,处于城市化过程的流域,通常有着复杂的土地利用,由居住用地、工业用地、交通用地和农业用地混合组成。这些流域的径流污染问题日益突出,径流污染冲刷过程也表现出复杂性。研究城市化流域径流污染特征和冲刷规律,对于这些流域径流污染防治具有重要意义。 选取深圳市石岩河流域作为研究区域,在流域汇水口断面处设置自动监测站点一个,实时采集气象、径流和水质数据(指标为COD);同时,在雨季补充手工监测,记录水位和检测水质(指标为NH3-N、COD、TN、TP和SS)。 对场次降雨径流污染特征的统计分析表明:石岩河流域降雨集中在4-9月,月平均径流系数在0.6左右,各水质指标场次降雨EMC均超过劣V类地表水标准,径流污染严重。 采用径流-水质过程线分析、LV无量纲曲线形状识别、LV无量纲曲线定量识别等方法对石岩河流域的径流污染冲刷过程进行了研究。研究表明:研究区域存在“初期冲刷”、“中期冲刷”和“后期冲刷”等三种污染物冲刷效应,然而,“初期冲刷”效应较弱,而“中期冲刷”和“后期冲刷”显著。为了描述“中期冲刷”特征,本文设计了等分累积径流量冲刷负荷比例的冲刷特征统一判别标准,定量的统计结果表明,石岩河流域降雨径流污染事件出现“中期冲刷”的几率高达90%以上。该流域出现中后期冲刷的主要原因在于占有相当比例的渗透性地表,在降雨中后期才开始产生径流。 为了模拟场次降雨事件的“中期冲刷”和“后期冲刷”过程,基于传统的指数冲刷模型,开发了一个新的冲刷模型。新模型假定可冲刷污染负荷量随累积径流量的增加而增加,呈Logistic曲线关系。对比传统指数冲刷模型和新的冲刷模型对场次降雨事件冲刷过程的模拟效果,发现:传统指数冲刷模型能够较好地模拟“初期冲刷”过程,但不能模拟“中期冲刷”和“后期冲刷”过程;新的冲刷模型对三种类型的冲刷过程都能够较好地模拟,尤其是对“中期冲刷”和“后期冲刷”的模拟效果较传统指数冲刷模型更好。新的冲刷模型较传统冲刷模型具有更好的适应性。