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随着全球气候变暖和我国城市化进程的加剧,降雨频次、降水量以及城市下垫面径流系数增大,由此因降水淋溶、冲刷造成水体污染的问题日益突出。本文以合肥市斑鸠堰河小流域为研究对象,通过对流域内雨水径流和河湖水体取样分析,得到不同下垫面雨水径流和河湖水质特征,再根据MIKE系列模型构建城市—流域雨洪径流水质模型,探究雨水径流与河湖水质的响应关系,并基于研究区河湖断面水质目标,制定并比选最优面源控制措施方案,结合点源控制措施,实现了研究区水质目标要求,为研究区海绵城市相关建设及水环境治理等工作提供参考借鉴。本文的主要工作及重要结论如下:(1)研究区水质现状分析。通过对研究区典型下垫面的雨水径流、河湖两岸排口的出流水体进行采样检测,显示雨水径流和出流水体均超过地表水V类水标准,对河湖水体产生污染;依据河长制控制断面水质监测资料对断面历年水质进行分析,发现桥湾路断面全年水体大部分时段属于劣V类水,最大不达标率在2015年高达89%,表明研究区水质现状堪忧,水环境亟待改善。(2)研究区雨洪径流水质模型构建。先通过MIKE URBAN模拟计算研究区雨水径流污染排放过程及其排放量,再将计算结果作为河湖对应点源的初始条件对河湖水质进行模拟。依据雨水径流在时空上的流动顺序对各模型进行贯穿连接,构建了城市—流域雨洪径流水质模型,并采用2017年和2018年的降雨资料和断面水质监测资料对模型进行率定验证。结果显示模型参数设置合理,计算结果满足一定的精度要求,表明模型具有较好的可靠性和适用性。(3)不同LID措施下的雨洪径流污染模拟。在研究区分别添加雨水花园、绿色屋顶、透水铺装和调蓄池不同LID措施,通过模型计算不同设计暴雨不同措施工况下雨水径流污染负荷量,对比分析不同措施的削减控制效果。结果显示:在分别添加雨水花园、绿色屋顶、透水铺装和调蓄池后,1a工况下COD削减控制率分别为7.48%、16.63%、11.71%和38.16%;NH3-N削减控制率分别为4.99%、16.24%、5.87%和 38.09%;TP 削减控制率分别为 7.16%、16.07%、8.32%和38.83%。5a工况下COD削减控制率分别为6.10%、15.20%、9.96%和35.24%;NH3-N削减控制率分别为3.88%、14.85%、4.66%和36.36%;TP削减控制率分别为4.77%、14.12%、5.75%和36.24%。10a工况下COD削减控制率分别为4.61%、11.01%、7.88%和 28.75%;NH3-N 削减控制率分别为 1.95%、12.25%、2.62%和31.18%;TP 削减控制率分别为 1.74%、11.55%、2.68%和 32.34%。表明同一 LID措施的削减控制效果随着重现期的增大而减小,LID措施的削减控制能力是有限的;在4种不同LID措施中,削减控制最好的是调蓄池,其次是绿色屋顶。(4)不同灰绿措施断面水质模拟。基于绿色屋顶和调蓄池典型灰绿措施,采用年尺度的降水情况进行模拟对控制断面水质变化过程进行模拟,探究径流污染与河湖水质的响应关系。结果显示:断面处污染物的月均浓度随着月入河径流量的变化而变化;在分别添加绿色屋顶和调蓄池措施后,浮山路断面COD月均浓度值下降,NH3-N和TP月均浓度值上升,而柏堰湖出口和桥湾路断面处COD、NH3-N和TP月均浓度值均下降,且调蓄池工况下浓度变化幅度较绿色屋顶时大。表明雨水径流对河湖水质产生影响,对其进行截留控制有利于改善河湖水质,但其水质全年部分时段依然超过地表Ⅳ类水标准,表明水体污染情势依然严峻。(5)基于研究区水质目标的雨水径流污染控制研究。根据不同面源LID措施的削减效果,制定LID措施组合方案,并根据各方案的模拟结果和成本费用对其进行评价分析,比选最优方案。结果显示,方案二削减控制较好,费用—效益Pa值最高,表明该径流控制方案最为经济合理、性价比最高。根据最优方案结合点源控制措施和生态修复措施对河湖控制断面水质变化过程进行模拟分析。结果显示,不同水文工况年河湖控制断面处COD、NH3-N和TP的月平均浓度有了显著降低,且浓度值均在地表Ⅳ类水标准以下,表明添加的控制措施能够有效改善河湖水体水质,实现研究区Ⅳ类水目标要求。