摘要:本文以实时在线监测为主要手段,辅以必要的水质采样化验,对西南某城市在传统开发模式下的城市面源污染和建设海绵城市后的城市面源污染进行监测评估。结果表明,西南某城市在开展“源头减排、过程控制、系统治理”的低影响开发模式后,城市面源污染得到了显著的控制,径流污染削减率指标(以悬浮物TSS计)达到了59.41%,满足考核要求,改善了城市水环境,保障了城市水安全。该评估手段不仅为海绵城市的建设和推广提供了有效的数据支撑,还对海绵城市建设效果评估方法的选择具有一定的参考意义。
0引言
根据习近平总书记关于“加强海绵城市建设”的讲话精神,以及《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发〔2015〕75号)等国家法规政策要求,大力推进“海绵城市”建设是党和国家建设生态文明的大力举措。
在海绵城市建设试点的过程中,国家也出台了一系列文件明确要求加强海绵城市的建设效果评估考核工作。为落实国家《海绵城市建设绩效评价与考核办法(试行)》等相关政策文件,住房城乡建设部 水利部和财政部《关于开展中央财政支持海绵城市建设试点绩效评价的通知》(建城海函[2018]243号)中关于面源污染控制指标的评分细则为:经过评估,雨水面源污染控制率达到相关规划和财建[2015]896号批复的要求。根据《财政部 住房城乡建设部 水利部关于批复2015年中央财政支持海绵城市建设试点实施计划的通知》财建[2015]896号文件的规定,西南某城市的径流污染削减率指标(以悬浮物TSS计)为50%。本文以监测和人工采样等手段对城市面源污染控制率进行评估。
1.评估方法
通过对西南某城市5类典型下垫面开展为期1年不少于6场降雨(单场降雨60分钟以上,大、中、小降雨各2场)的背景监测,获取示范区的背景浓度,从而计算出示范区的SS削减率。其中现状出流量参考模型数据。
年SS削减率=(背景负荷-现状负荷)/背景负荷 *100%;
背景负荷=背景年平均浓度*背景年出流量;
现状负荷=现状年平均浓度*现状年出流量;
背景年平均浓度=∑(各类型下垫面SS浓度*下垫面面积占比)/100%;
背景年出流量=年降雨量*示范区面积*综合径流系数;
现状年平均浓度=∑(各个排水口多场降雨的总负荷)/∑(各个排水口口多场降雨的总流量);
根据年SS削减率计算公式可知,城市面源污染控制评估需要依托传统开发模式下示范区的SS负荷和海绵城市建设后示范区内现状各排水分区排口的SS负荷。为了方便计算,我们以2017年10月份的下垫面影像图作为传统开发模式下示范区背景SS负荷的计算依据,以模型模拟的现状年径流总量控制率结果作为海绵城市建设现状年的SS负荷计算依据,进行负荷削减率评估。
2.评估结果
2.1示范区背景负荷
通过对未经海绵改造的屋面、道路、停车场、绿地和荒地五类典型的下垫面的雨水径流底数进行采样化验,将下垫面的水质检测数据作为西南某城市海绵城市示范区在传统开发模式下下垫面面源污染的背景值。通过2018年3月份-2018年6月份的典型下垫面降雨采样数据可知,西南某城市各类下垫面的背景浓度如下表所示。
表 1西南某城市下垫面背景SS浓度值
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根据西南某城市中心区海绵城市建设规划(2016-2030年)中对中心区(包含示范区范围)下垫面的划分,共分为建筑、道路、绿地、水体和其他等五大类。各大类的面积占比和径流系数如下表所示。数据取自示范区2017年10月影像图。
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根据各类下垫面的面积占比得出,西南某城市示范区的背景污染物SS的浓度为40.84mg/L。示范区的综合径流系数为0.34,2017年10月-2018年9月的降雨量为?1134.6mm,示范区扣除水域面积后为17.31km2,结合2016年10月-2017年9月的降雨量、综合径流系数和面积,得出示范区的面源污染背景负荷为272712.16kg。
2.2示范区现状负荷
截至2018年9月30日,西南某城市示范区范围内的现状排口共安装19台SS水质检测仪和19台流量计,计算各排放口SS的EMC(平均场次浓度),以各排口SS的EMC的平均值作为示范区的EMC,通过示范区的EMC和总外排量计算现状示范区的负荷。
由于雨水排放口众多,本着经济、效果最大化的原则,选取示范区内汇水面积较大的6个排水口作为降雨采样点位,通过6个排水口的EMC来计算示范区面源污染的SS的EMC。各排口EMC分别为PK-2:21.41 mg/L,PK-5:43.52 mg/L,PK-7:12.14 mg/L,PK-8: 28 mg/L,PK-10: 77.76 mg/L,BJ-1: 28.5 mg/L。得出示范区的EMC为35.22 mg/L。
由于示范区内还存在大量未开发的空地,为天然海绵体,故已安装的在各现状道路排水口的流量计的外排量并不能代表示范区的实际出流量,因此我们参考模型评估中对于年径流总量控制率的评估结果反推海绵城市建设后的实际出流量,根据GRMS模型得出海绵城市建设后示范区现状的年径流总量控制率为83.64%,那么示范区现状综合径流系数约为0.16。2017年10月-2018年9月的降雨量为?1134.6mm,扣除水域面积后为17.31km2,结合示范区SS的EMC、降雨量、现状综合径流系数和面积,得出示范区的年面源污染现状负荷为110674.91kg。
3.结论
依据年SS削减率的计算方法可知,西南某城市海绵城市示范区在海绵城市建设后,相比传统开发模式下的面源污染控制率约为59.41%,达到财建[2015]896号文件50%的目标值。运用实时在线监测和人工采样等手段,完成了对西南某城市的面源污染控制率的评估,通过与模型模拟结果的比对,该评估方式具有良好的准确性,这对于海绵城市建设效果评估方法的选择具有一定的参考意义。