2.5　道路径流水质的影响因素

在场次降雨径流过程中，受降雨随机性、路面沉积物非均质性及雨期污染源排放的随机性影响，污染物浓度变化较大，采用EMC来表征场次径流污染物平均浓度，EMC是指场次降雨径流过程中，污染物总质量与径流总体积的比值，见式（2.1）。

式中　M——场次径流污染物总质量，mg；

V——场次径流总量，L；

C（t）——污染物浓度，mg/L；

Q（t）——流量，L/s；

T——径流过程总历时，s。

为进一步明确降雨特性、汇水面积对道路径流污染的影响程度，将道路径流污染物EMC与降雨因子、汇水面积进行Pearson相关分析：①降雨量与污染物负荷负相关程度最高，即降雨量越大，硬化面积产流量越大，随着径流量增加，雨水径流的稀释降解作用增强，径流污染负荷相对减小，降雨量对水质中的BOD5、NH3-N及TN浓度影响最大；②降雨雨强与污染物浓度呈负相关，表明雨强越大径流污染物浓度越小，平均雨强、最大雨强均对BOD5浓度影响最大，最大雨强主要影响雨水径流中的CODCr、TP及NH3-N含量，平均雨强则主要影响雨水径流中的NH3-N及TP浓度；③前期晴天日数与CODCr、BOD5呈正相关，即前期晴天日数越大，CODCr、BOD5污染浓度越高；④汇水面积与污染负荷线性相关程度不高（见表2.7）。

以上均是单一影响因子线性相关结果，而实际中往往为各种因子交叉影响。如He等提出降雨时下垫面上易溶的以及黏结不紧密的附着物首先被冲刷，因此初期径流水质与前期晴天日数、干沉降水平等环境条件有关，其次才与降雨特性有关。Lee等发现居住区的初期径流水质和流域面积成反比，和雨强、不透水率之间的相关性很小，和前期晴天日数则几乎没有关系，这与Geiger针对前期晴天日数的研究结果相似。Saget和Chebbo提出较强的初期径流需要前期晴天数长和降雨强度大两个条件同时满足。Kang等则利用模型模拟，发现初期效应和前期晴天日数、汇水时间、流域面积以及降雨历时紧密相关。综上所述，道路径流水质是一个非常复杂的动态过程，同时受到降雨特性、下垫面特性等因素综合影响。

表2.7　场次径流EMC与各因子相关系数表

通过实测确定合适的初期径流雨水量需要长系列的径流水量、水质过程数据，本书研究短暂的时间内仍无法完成。因此基于长系列的降雨资料，从降雨量的分布特点分析弃除不同降雨量的减污效果。表2.8是对北京市30年24h降雨量的统计，以弃除4mm雨量为例，降雨量不足4mm的年均雨量48.6mm被全部弃除，4～35mm降雨共有807场，共可弃除3228mm，则年均弃除107.6mm，弃除总量156.2mm占年均累计雨量543.8mm的28.7%。弃除不同降雨量的年均径流量削减效果见表2.9。假设不透水路面上1mm的降雨产生1mm的径流。随着弃除量的增加，年径流量削减率增加的幅度逐渐减小。

表2.8　北京降雨统计（1977—2006年）表

续表

注　H＞0.1mm场次合计为2074场，H＞2.0mm场次合计为1078场，年均降雨量543.8mm。

表2.9　弃除不同降雨量的年均径流量削减效果表

综合上述试验结果，考虑到样本序列的代表性，选取场次2、场次3、场次11三场中大雨序列。将间隔时段内的降雨总量、平均污染物浓度和汇水面积的乘积作为该时段降雨携带的污染负荷，分别绘制3场的雨量比例-污染负荷比例曲线（见图2.15）。中到大雨情况下弃除不同降雨量的污染物削减效果见表2.10。基于尽可能收集较多的雨水进行利用及尽可能削减较多的污染负荷的考虑，建议北京市采用4mm降雨作为道路初期径流的分离标准，中到大雨情况下4mm弃雨量对应的NH3-N、TN、TP、CODCr、BOD5及SS削减率分别为34%、29%、23%、33%、23%和37%，年径流总量控制率为28.7%。

图2.15（一）　中到大雨情况下监测点A、C的雨量比例-污染负荷曲线比例图

图2.15（二）　中到大雨情况下监测点A、C的雨量比例-污染负荷比例曲线图

表2.10　中到大雨情况下弃除不同降雨量的污染物削减效果表

续表