城市面源污染的模拟分析系统及模拟分析方法技术方案

本申请提供了城市面源污染的模拟分析系统及模拟分析方法，城市面源污染的模拟分析系统用于实施模拟分析方法，城市面源污染的模拟分析系统包括下垫面装置，模型污染物以及降雨装置，下垫面装置具有坡度可调节的模拟路面，模拟路面设置有排液口，排液口用于排出自模拟路面流下的水样；模型污染物分布于模拟路面；降雨装置安装于模拟路面的上方，降雨装置用于向模拟路面模拟降雨。下垫面装置可调节模拟路面坡度，用于模拟各种路面条件，降雨装置用于模拟各种实际降雨条件，模型污染物用于模拟污染物，可准确得到降雨径流污染特征、污染成因和形成机制，解决了城市降雨径流中污染特征难以精确定量分析的问题。以精确定量分析的问题。以精确定量分析的问题。

【技术实现步骤摘要】
城市面源污染的模拟分析系统及模拟分析方法


[0001]本申请属于环境污染评价
，更具体地说，是涉及城市面源污染的模拟分析系统及模拟分析方法。

技术介绍

[0002]城市降雨径流污染是指在降雨过程中雨水及其形成的径流经过城市地面，使聚集在城市地表的污染物质如原油、氮、磷、重金属和有机物等通过排水系统直接进入水体，而造成水体的非点源污染。城市降雨径流污染日益成为引发城市水体富营养化、河道淤积和水质恶化等环境问题的主要原因，城市降雨径流污染的严重性逐渐受到国内外研究者的广泛重视，并开展了城市降雨径流污染特征相关研究。
[0003]目前，关于城市降雨径流机理的相关研究主要是基于野外试验数据来进行分析。在考虑城市的地形、降雨、气候和土地利用特点的基础上，选取城市的不同下垫面，常见的下垫面为路面与屋面，以集水区为研究单元，监测不同下垫面的降雨径流污染物浓度变化，分析不同下垫面降雨径流的污染特征，基于此来分析城市降雨径流的污染特征、污染成因和形成机制。
[0004]野外试验不可控因素较多，试验的重现性较差，无法准确定量获得降雨径流的污染特征与机理。不可控的因素主要有以下几点：
[0005]野外试验依赖于天然降雨，但降雨强度与降雨历时是不可控的；
[0006]不同下垫面上污染物的累积量在不同的干期时间下显著不同，导致冲刷后的径流中污染物浓度有较大差异；
[0007]下垫面的坡度无法进行调节，只能在选定的坡度上开展试验，无法进行多种坡度的分析。

技术实现思路

[0008]基于此，本申请的目的在于提供一种城市面源污染的模拟分析系统，以解决现有技术中存在的野外试验不可控因素较多，试验的重现性较差，无法准确定量获得降雨径流的污染特征与机理的技术问题。
[0009]本申请的另一目的在于提供城市面源污染的模拟分析系统实施的一种模拟分析方法。
[0010]为了实现上述专利技术目的，本申请的技术方案如下：
[0011]一种城市面源污染的模拟分析系统，包括：
[0012]下垫面装置，下垫面装置具有坡度可调节的模拟路面，模拟路面设置有排液口，排液口用于排出自模拟路面流下的水样；
[0013]模型污染物，模型污染物分布于模拟路面；以及
[0014]降雨装置，降雨装置安装于模拟路面的上方，降雨装置用于向模拟路面模拟降雨。
[0015]可选地，模型污染物包括实际道路沉积物和污染替代物，实际道路沉积物呈颗粒
状，实际道路沉积物和污染替代物的质量比为(80
‑
88):(26
‑
29)。
[0016]可选地，实际道路沉积物包括粒径为0
‑
250μm的第一沉积物和粒径为250
‑
500μm的第二沉积物，第一沉积物和第二沉积物的质量比为(2
‑
5):1；
[0017]和/或，污染替代物包括邻苯二甲酸氢钾颗粒、硝酸钾颗粒、氯化铵颗粒与磷酸二氢钾颗粒中的至少一种。
[0018]可选地，模拟路面的坡度为0
°‑
30
°
；
[0019]和/或，下垫面装置包括垫面主体，模拟路面位于垫面主体朝向降雨装置的一面，模拟路面的长为2
‑
3.5m，宽为1
‑
2m。
[0020]可选地，下垫面装置包括移动组件，移动组件安装于垫面主体，移动组件用于移动垫面主体的位置。
[0021]可选地，模拟路面所模拟的路面包括屋面防水面、沥青路面、混凝土路面、透水花砖、土路面和草坪中的至少一种。
[0022]以及，一种模拟分析方法，采用上述的城市面源污染的模拟分析系统进行实施，模拟分析方法包括以下步骤：
[0023]对降雨装置进行降雨强度率定；
[0024]在模拟路面放置预设量的模型污染物，采用降雨装置根据预设条件进行降雨；
[0025]在排液口收集自模拟路面流下的水样；
[0026]检测分析水样的污染指标。
[0027]可选地，对降雨装置进行降雨强度率定的方法包括：
[0028]将降雨装置的高度设置为17
‑
19m，降雨强度设置为30mm/h
‑
180mm/h，采用6
‑
8个雨量计对降雨强度进行率定，降雨的持续时间为9
‑
12min，去除最大值与最小值，计算均值，得到降雨强度的率定值。
[0029]可选地，降雨装置的预设条件包括以下至少一种：
[0030]降雨的雨型包括均匀型、单峰前置、单峰居中、单峰靠后、双峰型中的至少一种；
[0031]降雨强度在5
‑
40mm/h之间变化，并且每8
‑
11min改变一次降雨强度。
[0032]可选地，收集水样的规律为：降雨初期10min内每分钟收集一次，第10
‑
30min内每5min收集一次，第30
‑
60min内每15min收集一次；
[0033]和/或，污染指标包括目标COD、总氮、氨氮、总磷的污染浓度。
[0034]本申请的有益效果：
[0035]1、本申请提供的城市面源污染的模拟分析系统，下垫面装置可调节模拟路面坡度，用于模拟各种路面条件，降雨装置用于模拟各种实际降雨条件，模型污染物用于模拟污染物，可准确得到降雨径流污染特征、污染成因和形成机制，解决了城市降雨径流中污染特征难以精确定量分析的问题；与现有技术相比，本申请的城市面源污染的模拟分析系统可在室内准确测量得到降雨径流污染特征、污染成因和形成机制，避免了野外试验不可控因素影响的问题，提高了试验的重现性、准确性，并且可模拟分析多种降雨污染的情况，使用便捷。
[0036]2、本申请提供的模拟分析方法可操控性和重现性佳，提高了城市面污染分析试验的准确性。
附图说明
[0037]下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0038]图1为本申请实施例所提供的城市面源污染的模拟分析系统的结构示意图；
[0039]图2为图1城市面源污染的模拟分析系统中的垫面主体的结构示意图；
[0040]图3(A)至图3(F)分别为本申请实施例1中城市面源污染的模拟分析系统中的模拟路面：模混凝土路面、沥青路面、屋面防水材料、草坪、透水砖路面、土路面；
[0041]图4为实施例1的模拟分析方法收集到的水样中的COD随径流时间的变化曲线；
[0042]图5为实施例1的模拟分析方法收集到的水样中的总氮随径流时间的变化曲线；
[0043]图6为实施例1的模拟分析方法收集到的水样中的氨氮随径流时间的变化曲线；
[0044]图7为实施例1的模拟分析方法收集到的水样中的总磷随径流时间的变化曲线；
[0045]图8为施例1的模拟分析方法的悬浮物浓度随径流时间的变化曲线；
[0046]图9为实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市面源污染的模拟分析系统，其特征在于：包括：下垫面装置，所述下垫面装置具有坡度可调节的模拟路面，所述模拟路面设置有排液口，所述排液口用于排出自所述模拟路面流下的水样；模型污染物，所述模型污染物分布于所述模拟路面；以及降雨装置，所述降雨装置安装于所述模拟路面的上方，所述降雨装置用于向所述模拟路面模拟降雨。2.如权利要求1所述的模拟分析系统，其特征在于：所述模型污染物包括实际道路沉积物和污染替代物，所述实际道路沉积物和所述污染替代物的质量比为(80
‑
88):(26
‑
29)。3.如权利要求2所述的城市面源污染的模拟分析系统，其特征在于：所述实际道路沉积物包括粒径为0
‑
250μm的第一沉积物和粒径为250
‑
500μm的第二沉积物，所述第一沉积物和所述第二沉积物的质量比为(2
‑
5):1；和/或，所述污染替代物包括邻苯二甲酸氢钾颗粒、硝酸钾颗粒、氯化铵颗粒与磷酸二氢钾颗粒中的至少一种。4.如权利要求1所述的城市面源污染的模拟分析系统，其特征在于：所述模拟路面的坡度为0
°‑
30
°
；和/或，所述下垫面装置包括垫面主体，所述模拟路面位于所述垫面主体朝向所述降雨装置的一面，所述模拟路面的长为2
‑
3.5m，宽为1
‑
2m。5.如权利要求1所述的城市面源污染的模拟分析系统，其特征在于：所述下垫面装置包括移动组件，所述移动组件安装于所述垫面主体，所述移动组件用于移动所述垫面主体的位置。6.如权利要求1所述的城市面源污...

【专利技术属性】
技术研发人员：万颖，商放泽，王正发，侯志强，余艳鸽，徐浩，李金波，俞静雯，韩景超，
申请(专利权)人：中电建生态环境集团有限公司，
类型：发明
国别省市：