城市小流域降雨径流污染监测方法构建方法研究

陈旭波

摘  要：为了能全面、准确地研究城市小流域降雨径流污染的特性，构建小流域降雨径流污染分析评价模型，为城市小流域的降雨径流污染控制方案设计提供基础数据分析方法，构建一套适合于研究城市小流域降雨径流污染的监测方案尤为重要。该文以南方高开发城市G河流域为研究背景，探讨了以城市小流域降雨径流污染控制为目标，优化控制研究过程中的监测点位布设、监测指标与监测分析内容，建立了城市小流域降雨径流污染监测方案系统化构建方法。

关键词：城市小流域  降雨径流  污染监测  点位布设

中图分类号：X52           文献标识码：A            文章编号：1672-3791（2021）02（c）-0074-03

Study on Construction of Monitoring Method for Rainfall Runoff Pollution in Urban Small Watershed

CHEN Xubo

（Guangdong Living Environment Harmless Treatment Center Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong  Province， 510405 China）

Abstract： In order to comprehensively and accurately study the characteristics of urban small watershed rainfall runoff pollution， it is particularly important to build a small watershed rainfall runoff pollution analysis and evaluation model， provide basic data analysis method for the design of urban small watershed rainfall runoff pollution control scheme， and build a set of suitable monitoring scheme for the research of urban small watershed rainfall runoff pollution. Based on the research background of G river basin， a high development city in south China， this paper discusses the layout of monitoring points， monitoring indicators and monitoring analysis contents in the process of optimizing the control research， aiming at the control of rainfall runoff pollution in urban small watershed， and establishes the systematic construction method of rainfall runoff pollution monitoring scheme in urban small watershed.

Key Words： Urban small watershed; Rainfall runoff; Pollution monitoring; Point layout

為了能全面、准确地研究城市小流域降雨径流污染的特性，构建小流域降雨径流污染分析评价模型，为城市小流域的降雨径流污染控制方案设计提供基础数据分析方法，构建一套适合于研究城市小流域降雨径流污染的监测方案尤为重要。该文以南方地区G 河流域为研究对象，探讨了监测方法的系统化构建。

城市小流域降雨径流污染研究应响应小流域内水体生态修复及污染防治的方针，结合已有的城市降雨径流污染与流域水环境研究的经验[1]，研究一套适合于不同地域、不同目标层次的城市小流域降雨径流污染监测方案构建方法，全面、科学、合理地研究城市小流域降雨径流污染各发生过程，为城市小流域的降雨径流污染控制方案制订提供数据与方法的支持。

1  监测方法构建的思路

城市小流域降雨径流污染监测应协同于城市小流域水体污染控制的方针，全面、综合地关注到小流域内不同地表污染物的累积、降雨冲刷与污染物迁移这3类降雨径流污染发生过程的研究，为城市小流域降雨径流污染特性、分析评价模型构建与控制方案设计及效能评估研究提供获取基础数据的途径[2]。因此，城市小流域降雨径流污染监测方法构建应该满足以下2点需求：（1）以城市小流域内水体水质污染防治为目标。（2）为城市小流域降雨径流污染系统研究累积基础数据。基于以上需求，城市小流域降雨径流污染监测应该依据降雨径流污染发生过程进行“累积—冲刷—汇流”系统化布点。累积监测主要针对城市小流域不同城市用地类型地表污染物累积过程进行监测。冲刷监测主要针对城市小流域不同城市用地类型地表污染物降雨冲刷过程进行监测，其目的是为降雨冲刷特性分析、分析模型的城镇数据库建立以及降雨径流污染过程控制类措施设计获取所需的基础数据。汇流监测主要针对城市小流域内的降雨径流汇入过程，根据汇入对象的不同，可以分为对控制设施效能的监测与受纳水体的监测，其目的是为分析模型的参数率定与模型模拟结果校准与验证，降雨径流污染工程类控制类措施设计及控制方案效能评估获取所需的基础数据[3]。

2  监测方法构建的流程

结合已有研究的城市降雨径流污染监测研究经验，构建城市小流域降雨径流污染监测方法时所需掌握的关键要素包括：监测过程、下垫面类型、监测点位、监测指标。在构建城市小流域降雨径流污染研究监测体系时应该结合研究区域的现状，针对监测过程与小流域内下垫面类型特征，进行科学、合理的监测点位布设;结合城市小流域内水体污染控制方针以及降雨径流污染控制研究需要，筛选关键的污染物指标作为监测指标;结合研究区域的历史气象数据，确定监测体系的所需关注的典型降雨要素信息。

城市小流域降雨径流污染监测方法构建的流程如图1所示。

3  监测方案系统化构建

以南方地区G河流域为例，构建城市小流域降雨径流污染监测方法。G河流域是典型的城市小流域，地处于经济发达的南方S市与D市的交界处，流域内城市区域面积在50%以上，土地利用开发程度高，G河为雨源型河流。

3.1 基础数据的需求分析

构建城市小流域降雨污染研究监测方法，需要收集相关基础数据并进行梳理，以指导监测点位布设与监测指标确定。所需收集的城市小流域基础数据包括流域边界、水系数据，流域用地类型数据，流域水量水质数据，流域已有控制设施数据等[4]。

利于GIS分析的G河流域收集到的水系边界、控制设施与流域用地类型。根据所收集到的小流域用地类型数据选择相对分散的多个城市区域进行现场勘察研究，并结合的城市用地类型定义方法细化G河流域的城市用地类型。

3.2 城市用地类型细化

根据对于收集的数据的分析，G河流域城市用地类型不具体，无法进行累积与冲刷监测点位布设，因此需通过现场勘察进一步细化G河城市用地类型。以 SWAT的城市用地分类方法对区域1与区域2内及周边区域现场勘察。

同时，根据现场勘察研究，总结了G河流域不同城市用地类型的地表污染物潜在来源的差异。综合分析，G 河流域城市用地类型可分为工业用地、高密度住宅用地、中密度住宅用地、商业用地、交通用地与公共管理服务用地。

3.3 监测点位布设

3.3.1 累积监测点位布设

累积监测点位应该包含G河流域的6类城市用地类型：工业用地、高密度住宅用地、中密度住宅用地、商业用地、交通用地与公共管理服务用地。研究在现场勘察研究的基础上对区域1与区域2布设累积监测点位，且每个区域均包括全部城市用地类型，且每类用地类型在各监测区域的监测点数量均为5。

3.3.2 冲刷监测点位布设

冲刷监测点位布设应该在累积监测点位的基础上进行布设，其布设也应该包括G河流域的6类城市用地类型[5]。与累积监测点位布点不同在于：累积监测布点在不同用地类型区域地表，冲刷监测布点在不同用地类型区域降雨径流汇流处。

3.3.3 汇流监测点位

G河流域QP断面为省考核断面，将Q断面设为G河流域降雨径流污染研究汇流监测点位。同时G河流域 QH人工湿地、LH调蓄池与G调蓄池，应该在这3处控制设施增设汇流监测点位。G河流域降雨径流污染研究冲刷监测点位布设见图2。

3.3.4 监测指标筛选

通过利用收集到的QP断面水质实测数据进行单项污染指数法分析，通过选取地表水Ⅴ类标准作为评价标准值S监测指标确定[6]。通过分析可知，G河流域水体TN属于重度污染项，氨氮与TP数据中度污染项，G河流域水体COD、Cu、Zn、Pb、Cr与石油类达标，G河流域降雨径流污染研究监测体系应选择TN、TP与氨氮为重点监测指标。因此，选择TN、TP与氨氮为G河流域降雨径流污染研究监测体系监测指标。

4  结语

以城市小流域降雨径流污染控制为目标，优化控制研究过程中的监测点位布设、监测指标与监测分析内容，建立了城市小流域降雨径流污染监测方案系统化构建方法。该方法包括：监测方案的构建路线、监测点位细化和监测指标确定方法，并在南方高开发城市G河流域开展了应用研究。

（1）城市小流域降雨径流污染监测方案应包含累积过程、冲刷过程与汇流过程3类监测层次，其构建内容为：基础数据需求分析、监测点位布设、监测指标筛选与分析内容确定。

（2）监测方案的监测布点涵盖累积监测、冲刷监测与汇流监测，可利用图纸分析法、GIS水文分析法与现场勘察法结合SWAT模型城市用地类型划分方法进行细化布点。监测指标确定应通过频度分析法与单因素污染物指数法，筛选出河流水质的污染指数大于1.0的污染物指标作为监测指标。监测分析内容应以径流污染控制措施制定与模型城镇参数本地化識别为目的，涵盖地表污染物累积特征与冲刷特征，重点在于地表累积规律，污染物形态特征与初期冲刷效应分析。

参考文献

[1] 王有家.水体突发性环境污染事故应急监测技术研究[J].环境与发展，2020，32（12）：75-76.

[2] 靳雅夕.油田地下水监测方案及污染评价方法研究[J].地下水，2020，42（6）：54-56.

[3] 容卓璇.环境监测如何提高水污染监测质量[J].清洗世界，2020，36（9）：62-63.

[4] 刘军.水处理中环境监测技术及污染防治探究[J].资源节约与环保，2020（8）：53.

[5] 唐洁.升钟水库水质监测评价及污染防治方案[D].西南科技大学，2020.

[6] 孙德尚.山地城市供水管网突发外源污染水质监测点优化布置研究[D].重庆大学，2019.