屋面径流污染控制研究综述

屋面径流污染控制研究综述

谢宗桦

重庆交通大学   重庆  400074

摘要：常见的可利用的雨水按其收集面性质可分为路面雨水、屋面雨水、绿地雨水。其中城市屋面雨水仅收纳大气及屋面本身的污染物，其水质远远优于道路表面收集到的雨水，绿地草坪的渗透能力比较强，能收集到的雨水数量有限，因此将屋面收集到的雨水作为水资源加以回收利用，其可行性较大。我国对于屋面雨水径流水质的研究起步较晚，最先在北京、重庆、哈尔滨、南京等地进行了屋面径流的相关试验研究，国内对于雨水的利用主要停留在道路冲洗、绿化浇洒、冲洗厕所等方面，对雨水水质的研究尚浅。

关键字：屋面；污染

屋面雨水中携带大量污染物，随径流进入水体，加剧城市水环境的污染。研究如何有效控制屋面径流污染，不仅能为我国的雨水净化和利用提供参考，并且对我国的城市面源污染控制也具有一定意义。文章综述常见的几种屋面径流污染控制方式及其特点。

1屋面径流特点

屋面雨水径流通常有以下特点：屋面雨水径流污染物种类繁多、成分复杂；在不同降雨事件中，同一地点各次降雨事件初期径流的污染物程度较后期径流污染程度高；径流污染物浓度会随空气污染指数、降雨量、降雨强度等的不同而呈现不同的结果；雨水径流的形成具有间歇性、突然性和随机性。

2常见几种污染控制措施

2.1选用环保屋面

影响屋面径流水质的因素很多，其中屋面材料是影响屋面径流水质的重要因素，选择环保型屋面屋面可从源头上有效控制屋面径流污染。常见的屋面类型有镀锌、铝合金、不锈钢、锌铜钛、金属板、混凝土、沥青卷材、瓦等，已有的很多研究都表明屋面径流的水质受屋面材料的影响较大。同时，环保屋面还应考虑美观性和耐久性，保证其使用寿命。

纪桂霞等[2]发现屋面材料是导致沥青屋面悬浮固体及溶解性固体浓度高于瓦屋面径流的主要原因。肖敦宇等[1]采用统计学的方法整理了国内大中城市有关屋面径流污染物研究的数据，分析了不同的屋面材料对降雨径流水质的影响程度。结果显示，屋面材料对雨水径流中COD、TSS和TN浓度值影响较大，对TP、NH3-N浓度值影响较小，结果显示水泥屋面的水质最好，瓦屋面其次，沥青屋面最差。龙剑波等[3]和李贺等[4]对不同种类的屋屋面进行降雨径流水质监测。结果都显示不同类型屋顶的降雨径流污染物平均浓度差异较大。

2.2初期弃流

降雨开始时，雨水在路面、屋面等下垫面上汇集形成径流过程中，雨水会对下垫面形成较强的冲洗，聚集在下垫面上的污染物会随着径流进行迁移。在初期降雨的径流中含有大量悬浮物、溶解性有机物、重金属和病原微生物等有毒有害物质。雨水弃流设施可弃除大部分浓度高的径流雨水，从而减轻后续处理雨水处理设施的负荷。

初期雨水弃流量的合理确定关系到雨水收集利用系统的经济性和安全性，合理科学地确定屋面雨水初期弃流量，这对实现高效的雨水收集利具有十分重要的作用。车武等[5]的研究中合理的初期弃流量是2mm，当屋面雨水约2mm的初期雨水弃流量，后期雨水的COD一般可稳定在100mg/L左右。在实际运用中，可根据本地区降雨的情况进行不同程度的弃流，以达到降低后续雨水的处理和收集难度及减少运行成本的目的。目前，初期雨水弃流量尚无明确的规定。当缺少资料时，应根据实际情况合理的选择弃流量，屋面的弃流量一般分别为2～5mm。

2.3雨水调蓄池

为控制径流污染，减少面源污染对环境的影响，我国许多城市通过设置雨水池对初期雨水进行截留处理。雨水调蓄池是指具有雨水储存功能的集蓄利用设施，同时也具有削减峰值流量作用。对于城市化雨水排水系统地区，建设雨水调蓄池是治理初期雨水的重要举措，通常采用雨水系统集中排放。雨水调蓄池一般结合道路广场、停车场、绿地、公园、城市水系等公共区域修建

雨水调蓄池有两种布置方式：集中式，分散式。集中式雨水调蓄池单池规模大，节省投资，施工及运行管理方便，但面源污染控制效果差，且难以找到合适的位置放置；分散式雨水调蓄池单池规模小，可针对具体区域及污染源进行不同的设计，控制面源污染效果好，但投资较高、运行管理不便。我国最先使用调蓄池治理河道的城市是上海，其在苏州河二期工程中建设了5座调蓄池，使排入苏州河的污染负荷减少，取得了良好的环境效益。

2.4生物滞留池

生物滞留池指在地势较低的区域，通过区域内的植物、土壤和微生物系统的滞留、净化和入渗作用，起到对雨水径流水质净化和总量控制的作用。

生物滞留池有利于削减径流量、降低污染物浓度，去除初期雨水中的大多数污染物。通过研究利用生物滞留设施去除上海市城市道路的径流污染物，结果表明，生物滞留池主要通过滤作用，起到对TSS的去除效果。此外，生物滞留池具有强大的水文功能，能够依靠植物的截留及吸收作用、填料的过滤、吸附、离子交换作用和微生物的降解作用有效去除初期雨水径流中的污染物。

2.5人工湿地

人工湿地是模仿天然湿地系统，人为搭建的湿地生态系统。按照水流方式的不同，人工湿地可分为表面流、水平潜流和垂直潜流3种类型，3种类湿地的区别在于进水和出水方式，这导致进水与湿地内基质的接触方式有所不同，出水的污染物去除效果也有所不同。初期雨水中部分污染物主要通过基质、植物和微生物的协同作用被去除。

研究发现，就污染物尤其是重金属的去除效果而言，复合流人工湿地系统更好。植物类型和径流水质状况同样影响人工湿地系统的处理效果，研究发现湿地植物的净化性能因水质而异。填料是植物和微生物的载体，且自身具有吸附、过滤作用，所以人工湿地中基质的选择尤为重要。

3结论及建议

选用环保屋面、初期弃流、雨水调蓄池、生物滞留池和人工湿地等措施可以有效控制屋面径流中的污染物质。在实际应用中，应根据具体情况选择合适的措施，并对其进行合理的设计和施工，以保证其能够有效地截留和净化屋面雨水中的污染物。同时，还应加强雨水资源的利用和管理，提高城市水环境的整体质量。

在雨水径流污染的管理机制中，技术是治理和改善的直接动力，而政策法规可加速治理管理的成效。我国现行的规定，如《水污染防治法》、《环境保护法》等，这些规定仍局限于对污染物排放的控制和治理上，对非点源污染的治理力度不大。由于国外具有完善的雨水管理体系，我国可借鉴国外经验，加强相关法律法规的建立和完善，实行科学的管理和研究，这对屋面径流污染的控制具有重要的意义。

参考文献

[1] 肖敦宇,姜文超,建娜.城市屋面径流水质特征及屋面材料对水质的影响[J].环境影响评价, 2014(3):5.

[2] 纪桂霞,王平香,邱卫国.上海市屋面雨水水质监测与处理利用方法研究[J].上海理工大学学报, 2006, 28(6):5.

[3] 龙剑波,李兴扬,王书敏,等. 城市区域不同屋顶降雨径流水质特征[J]. 环境工程学报, 2014 (7): 2895-2900.

[4] 李贺,张秋菊,李田.屋面径流污染物的出流类型与水质特性研究[J].中国给水排水, 2009(9):4.

[5] 车武,汪慧珍,任超,等.北京城区屋面雨水污染及利用研究[J].中国给水排水, 2001, 17(6):5.

[6] 钟登杰,张湖川,李林澄,等.城市初期雨水污染及处理措施综述[J].环境污染与防治, 2019, 41(2):7.

[7] GB 51174-2017,城镇雨水调蓄工程技术规范[S].

[8] 程江.苏二期雨水调蓄池整体设计后评估与优化建议[J].给水排水, 2013, 39(008):41-46.