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近些年,我国城市化已经达到60%,随着城市的建成,城市下垫面不透水率升高,城市内涝屡见不鲜,内涝治理迫在眉睫。另外随着国家对城市点源污染的治理程度增大,各工业园区被要求搬迁或大力整治,城市工业区点源污染治理呈现明显效果,各工业区管理良好,但城市水体污染并没有根本解决。此时,城市非点源污染逐渐进入人们的视线,北方沿海地区与南方气候差别较大,根据海绵城市建设中因地制宜的要求,对北方沿海城市典型区域展开更深入细致的径流污染和内涝研究,对推动我国海绵城市建设有着重要意义。在新型城镇化建设和加强海绵城市建设的新形势、新要求下本文基于海绵城市“渗、蓄、滞、净、用、排”的控制理念,依托国家自然科学基金项目:“基于初期雨水建模分析与截留调控的雨水系统多目标优化研究”,分析北方沿海城市居民区雨水径流污染特征及应对策略,选取青岛市典型滨海居民区作为研究区域,对该区域降雨径流水质进行监测,并对污染物浓度水平、相关性、初期冲刷效应等污染特征进行分析,利用现有数据建立SWMM区域模型,选择1年、2年、3年、5年、10年五种重现期,对该居民区进行内涝风险评估和径流污染模拟,结合区域规划现状选择透水铺装、绿色屋顶和雨水花园三项设施进行海绵城市应用研究,重点分析各重现期下三种设施联用对典型区域内涝和径流污染的控制效应并根据结果给出合理的海绵城市建设建议,主要研究结果如下:(1)对4场降雨次平均浓度、初期冲刷效应和污染物相关性进行了分析,结果表明:该居民区径流污染物浓度随径流时间基本呈先升高后降低最终趋于稳定的趋势,Cu、Pb为直接降低趋势,污染强度受径流历时影响严重;各污染物EMC值范围:TSS为91.69-248.89mg/L、COD为31.48-85.79 mg/L、TN为0.112-0.389 mg/L、TP为0.179-0.409 mg/L、Cu为0.037-0.114 mg/L、Zn为0.327-0.432 mg/L、Pb为0.063-0.194 mg/L,各场次差异较大,在国内各大城市中,该居民区污染水平属中等偏下;各污染物均存在初期冲刷现象且冲刷强度受降雨强度影响;COD、TN、TP与TSS显著相关,重金属与TSS无相关性但Cu与Pb存在相关性。另外,对径流污染因素做了分析,结果表明:径流历时和降雨强度均影响径流污染浓度,降雨径流冲刷和稀释两种作用共同影响;在卫生管理较好的居民区,前期干旱天数对径流污染浓度影响不大。(2)SWMM内涝模拟显示,重现期为1年、2年、3年时研究区节点溢流不严重,存在内涝风险但不会大面积发生;重现期为5年时,各支管及管网下游出现严重节点溢流,溢流节点占32.5%;重现期10年时,溢流节点27个且溢流量较大,整个区域存在内涝风险。污染方面,污染物负荷随重现期增大而升高,整体污染负荷巨大。(3)海绵设施按照透水铺装15%-20%,雨水花园3%-5%,绿色屋顶40%-50%比例布设后,各重现期径流峰值削减率分别为37.5%、37%、34.8%、30.4%、9.2%;总排放量削减率为32.8%-42.4%,峰现时间和径流开始时间无明显削减;重现期1、2、3年时溢流节点全部消失,5年和10年溢流节点削减为78.9%、40.7%。污染方面,三种设施对污染总负荷削减率为42.3%-65.8%,污染物浓度峰值削减率为23.7%-41.0%。综合来看,透水铺装、绿色屋顶和雨水花园在重现期较小时对城市居民区径流污染和内涝控制效果明显,但重现期较大时效果减弱。