上海城市绿地水质分析及海绵城市建设

已有研究表明,下垫面材质和性质的差异性对雨水径流水质的影响极大,相较于沥青、混凝土等不透水铺装地面,绿地地表径流的水质有明显的改善。原因主要是植物及土壤对雨水径流中的污染物有净化作用,可以去除雨水径流中的悬浮颗粒物及难以降解的COD等污染物。初期雨水中产生的径流污染比较严重,即初期淋洗效应,尤其是最初的30 min径流历时形成的初期径流,其有机污染物及悬浮固体污染物的含量较高,甚至成为城市水环境面源污染的主要污染源。因此,利用低影响开发设施对初期雨水径流进行净化和控制是必要的。一般情况下,绿地径流的污染程度较轻,可进行2 mm左右的初期弃流。

利用自制雨量计在上海城市绿地中不同植物群落类型(400～600 m2)取地表径流混合水样,每15 min取样一次,共计120 min,每样品取1 L置入水样瓶,以标签注明采样地点与时间。雨水径流水质检测指标主要包含化学需氧量(COD)、氨氮(—N)、悬浮颗粒物(SS)、总磷(TP)、总氮(TN)等。根据国家环保局的标准,SS用滤纸法测定,TN用过硫酸钾氧化—紫外分光光度法测定,TP用过硫酸钾消解—钼锑抗分光光度法测定,COD采用比色法测定(HACH DR、2010型COD测定仪),—N采用纳氏试剂分光光度法测定。随着径流历时的延长,雨水径流的污染物浓度逐渐下降,虽然受降雨强度等因素的影响,径流水质有一定的波动,但波动的幅度较小,并最终趋于稳定。根据上海城市绿地径流样本水质的检测结果可知,径流污染物的浓度随径流历时变化曲线近似于指数变化曲线(表2-8、图2-11)。

表2-8　上海城市社区绿地径流水质历时变化

图2-11　上海城市社区绿地径流水质历时变化曲线(www.xing528.com)

由上述上海城市绿地径流水质检测的结果分析表明,雨水径流污染主要包含有机污染和悬浮固体污染,污染程度较轻,径流水质随降雨历时延长,污染物的浓度逐渐下降,并最终趋于稳定(大雨及中雨的稳定水质差异性较小)。此外,城市绿地对雨水径流中的污染物具有削减的效果,对不同雨强(小雨、中雨、大雨)初期降雨及径流进行取样,并对入水和出水的水质进行检测分析,以得出不同雨强条件下城市绿地对径流污染物的削减能力(表2-9)。

表2-9　不同降雨强度下上海城市绿地径流污染物削减量

综合以上图表可得,进出的雨水污染物的浓度变化范围较大,而城市绿地对径流污染物去除率的变化幅度也相对较大。不同降雨强度下绿地对径流水质的影响也有差异,如小雨时绿地对TP的去除率相对较高,可达22．3%,对COD、—N、SS、TN的去除率也均为10%～20%;中等雨强绿地对径流污染物有较好的去除效果,去除率均高于14%,最高可达32．5%;雨强较大时绿地与径流污染物的去除效果有显著下降,原因可能是土壤颗粒对不同污染物的吸附能力不同。但与下凹式绿地相比,平地或抬升式绿地对污染物的去除率相对较低。已有的研究表明,下凹式绿地对COD、—N、SS、TP、TN的去除率平均值分别为44．4%、56．6%、46．5%、42．3%和58．7%;雨强较小时下凹式绿地对TP的去除量相对较高,最高可达47%,对COD、—N、SS、TN的去除率为20%～30%;中等雨强时去除率最高可为70%～80%;大雨时下凹式绿地对各项污染物的削减效果略低于中等雨强。在同一场降雨中,初期径流雨水的污染物浓度高于后期雨水,降雨初期下凹式绿地对COD、—N、SS、TP、TN的去除效果比降雨后期分别高16．7%、16．5%、15．9%、55．8%和17．3%。可见,上海城市绿地及低影响开发措施对地表径流污染物的削减作用明显。