公路径流污染特征与控制技术设计研究

摘要

公路径流污染是非点源污染的重要组成部分，公路径流中含有多种污染物，这些污染物来源广泛、成分复杂，其污染程度与污染特征存在差异，这些污染物会对受纳水体及周围环境造成一定程度的污染。随着公路建设的快速发展，公路径流污染问题也愈发突出。因此，对公路径流污染特征与控制技术的研究为公路周边水环境改善提供有效依据。 本文以京承高速北京至密云段为例，研究了京承高速附近密云水库的水环境现状，分析了CODcr、SS、TN、TP、氨氮、石油类等污染物质随降雨时间及降雨强度的变化规律，研究了不同污染物之间的相关关系，并对主要污染物浓度的分布情况做了分析。计算了污染物的次降雨平均浓度EMC值，通过与污染物排放标准的比较，确定了不同污染物的污染程度。对污染负荷进行了计算和分析，探讨了京承高速径流污染物的初期冲刷效应及初期径流控制量。在此基础上，设计了京承高速径流污染控制措施。主要研究内容与结论如下： （1）密云水库水质总体达到国家二类水体的标准，符合国家饮用水源的标准。其水体富营养化的趋势比较突出。密云水库的点源污染问题已经基本解决，非点源污染是密云水库水质的主要影响因素。水库周边的公路是重要的非点源污染之一。 （2）污染物浓度值总体上随径流时间的延长而逐渐降低。污染物的初始浓度随着离北京城区距离的增加呈现出逐渐减少的趋势，沿着五环-北七家桥-六环-宽沟方向，各污染物的初始污染物浓度逐渐减少。相邻两场降雨之间的晴天天数也对污染物的初始浓度有影响，相邻两场降雨之间的晴天天数越多，污染物的初始浓度也越高，其中SS与浊度的表现比较明显。TN及氨氮随降雨历时及降雨强度的变化均不明显，甚至出现后期污染物浓度大于前期的情况。路面径流中的石油类污染物随降雨历时及降雨强度的变化规律不明显。 （3）各污染物之间的相关性变化很大，SS及浊度与各指标间的相关性较好。 （4）京承高速路与沿途高架桥径流污染物含量存在差异，其中京承高速路的TN、SS及石油类指标的平均浓度大于沿途高架桥，高架桥CODcr、TP及氨氮指标的浓度大于京承高速路。 （5）京承高速路CODcr、TN、TP、SS、NH4+及石油类指标的次降雨污染物平均浓度EMC值分别为84.68mg/l、2.61mg/l、0.39mg/l、238.23mg/l、4.15mg/l及0.75mg/l， 按各指标的超标倍数排序，其污染程度依次为：SS（22.8倍）>CODcr（4.6倍）>TP（2.9倍）>石油类（1.5倍）>NH4+（1.1倍）。 （6）京承高速CODcr、TN、TP、SS、Fe、Mn、NH4+及石油类指标的年污染负荷率分别为381.45kg/h㎡.a、10.84kg/h㎡.a、1.86kg/h㎡.a、1282.17kg/h㎡.a、0.14kg/h㎡.a、0.07kg/h㎡.a、3.11kg/h㎡.a及2.41kg/h㎡.a。京承高速CODcr、SS、TP、TN及氨氮的年污染负荷率几乎均高于国外的研究结果，但小于城市道路的数值。 （7）京承高速径流污染物总体符合弱冲刷效应，当高速公路的初期径流雨水控制量为12～13.2mm时，可以控制次降雨污染物量的60％以上。 （8）当初期控制量为16.2、23.4、34.2mm时分别可以控制次降雨污染物量的70％、80％、90％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 京承高速概况及密云水库水环境现状分析

1.2.1 京承高速概况

1.2.2 密云水库水环境现状分析

1.3 研究目的、内容及方法

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究方法

第2章 公路径流污染及其控制措施研究进展

2.1 引言

2.2 国内外公路雨水径流污染及其控制措施研究现状及发展趋势

2.2.1 国内现状及发展趋势

2.2.2 国外现状及发展趋势

2.3 小结及展望

第3章 京承高速径流污染特征研究

3.1 污染物浓度随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.1 CODcr随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.2 SS随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.3 TN随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.4 TP随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.5 浊度随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.6 色度随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.7 重金属随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.8 氨氮随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.9 石油类随径流时间及降雨强度的变化规律

3.1.10 污染物随降雨历时的变化程度综合比较

3.2 高速公路径流雨水各水质指标的相关性分析

3.2.1 4月20日降雨各指标间的相关性分析

3.2.2 5月3日降雨各指标间的相关性分析

3.2.3 6月20日降雨各指标间的相关性分析

3.2.4 9月21日降雨各指标间的相关性分析

3.2.5 各污染物之间的相关程度综合比较

3.3 污染物浓度分布

3.4 小结

第4章 京承高速污染负荷及初期径流雨水控制量分析

4.1 高速公路径流雨水次降雨污染物平均浓度EMC的计算

4.1.1 计算方法

4.1.2 计算结果及分析

4.2 京承高速雨水径流污染负荷的计算

4.2.1 计算方法

4.2.2 计算结果及分析

4.3 京承高速初期径流雨水控制量分析

4.3.1 初期径流雨水控制量的确定方法

4.3.2 京承高速初期径流雨水控制量的确定

4.4 小结

第5章 京承高速公路径流污染控制措施设计

5.1 京承高速径流污染控制方案的确定

5.1.1 主要污染物及控制目标

5.1.2 工艺流程的选择

5.2 京承高速径流污染控制工程的设计

5.2.1 工程位置的选择

5.2.2处理构筑物主要尺寸设计

5.2.3 处理构筑物结构设计

5.3 维护管理

第6章 结论与建议

6.1 结论

6.2 不足与建议

参考文献

已发表论文

致谢