| 3.3冲刷实验中前3分钟路面损失量及其意义
目前城市暴雨径流管理中一个重要的研究问题是首次冲刷（firstflush）的比重及其意义，由于目前很多的监测表明，在径流形成初始阶段会有大量氮磷、重金属、有毒有害物质呈爆发性的进入水域，由于污染物浓度较高，往往会对水体内的生态系统造成损害。很多监测与研究侧重在首次冲刷中污染物输出量、输出浓度及损害等方面，而对首次冲刷中污染物的载体输出量的研究并不多，从机理上看，污染物的输出可能还是应以灰尘物理携带输移作用为主，化学释放流失并不占重要地位。
本实验设置了4组雨强条件，每一雨强条件下，按时间设置了3、5、7、9分钟各4次试验，将各雨强下的3分钟实验数据列于表4，表中仍可发现随着雨强增大，3分钟路
表4不同雨强下3分钟路面物质输出比例
Tab4Theoutputproportationofroaddustin3minutesunderdifferentrainfallintensities
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时段
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雨强（mm/min)
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路面输出比例
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(8.10)3分钟
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0.307
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54．2%
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(8.11)3分钟
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0.407
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62．1%
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(8.12)3分钟
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0.379
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55．9%
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(8.13)3分钟
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0.558
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44．2%
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面输出物占总投放量比例在不断减小，前文已说明这是由于沉积作用随着雨强的增大而加强导致；同时可以发现，在短短的3分钟降雨期间内，4次实验中有3次路面输出量超过灰尘总投放量的一半左右，粒径分析表明主要损失的是细颗粒物质。这些物质往往是水体中TSS的主要来源,也是污染物质的主要载体，而TSS可以作为营养物质、重金属、化学需氧量、有机物输出量的简易衡量工具，因此可以推断在降雨的条件下，降雨初期水流的物理携带作用叠加污染物化学释放，可能会造成50%以上的污染物进入下水系统或直接进入地表水体。ChrisS.Eckley等人在校园道路上（27.8米）多次降雨冲刷实验的研究结论也表明：在降雨的1.9±1.2分钟内总汞（THg）输出可达路面总汞存留量的47±6%。
综上所述，在重金属和其他一些污染物的降雨冲刷中，水流的物理携带是主导作用。这一结论表明，降雨初期，在雨水进入污水厂或直排入河前处理掉其中的TSS是一件非常重要的工作，同时表明在日常的扫街工作中，使用更有效率的清扫工具也是大幅减少暴雨输出的有效方法。
4结论
路面污染输出是城市面临的另一个重要的环境问题，自上世纪90年代开始就不断有国内外研究者对路面污染物的输出现象和机理进行描述和探讨，作为补充，本研究在室内条件下进行冲刷实验，并获得以下的结论：1）实验中不透水路面径流系数一般范围在0.419-0.762之间，和沥青路面的径流系数的变化范围一致，且和雨强具有正相关关系，但和降雨时长没有关系。2）路面物质损失具有明显的粒级特征：细粒物质损失较大，路面残留物的粒级组成明显粗化，且物质组成中>300um,150-300um,48-300um三个粒径组灰尘比重相对冲刷前有明显增加，表明这些尘土颗粒具有相同的水力学特征，而粒径的细粒物质比重较冲刷前明显下降，表明这部分物质更易遭受冲刷。3)实验同时揭示：由于沉积作用的影响，路面输出量可能不会因降雨强度或径流量的增加而增加，甚至由于沉积作用的加强路面输出量反而减小。4）降雨冲刷中的前3分钟往往是路面灰尘输出峰值出现的时段，同时也是污染物集中输出的主要时段，灰尘及其携带污染物输出量可能占到整个路面存有量的50%以上。
5讨论---路面冲刷机制分析
根据沉积学理论，降雨初期路面形成径流，路面水流呈湍流态，湍流的上升作用会将灰尘中粘土类细粒物质以“水悬浮体”形式进行搬运，粗颗粒物质则通过跳跃（salation）和表面蠕动（surfacecreep）的形式运移。只要水和灰尘的混合物比重小于2.0g/m，水流仍呈湍流性质,这个过程就会保持下去。
城市交通路面主要有沥青路面、水泥混凝土路面、人行道及广场路面（路面砖铺设），
沥青路面、水泥混凝土路面表面坑洼不平，路面砖铺设路面表面相对平坦，但仍具有一定的微地貌特征，路面砖的接缝处往往形成路面的低洼处，是路面径流及物质流失的重要部位。
路面径流在短时间内就可携带大量冲刷物质向低端运行，并在流速降低的地方进行“填凹”，这些流速降低的部位往往是路面低洼处，这些灰尘累积处可以在路面直接目视看到。低洼处可能会拦截大量物质，本实验的路面低洼处拦截的物质量可占冲刷后路面残余总量的15-30%，如果在更加不平的沥青路面、水泥混凝土路面，“填凹”量应高于这个比例。这些沉积下来的物质一部分会吸附于路面形成“固定”载荷（fixedload）,另一部分则会形成易被冲刷的“自由载荷”（freeload）在下一次降雨中接受再一次快速的冲刷。 3/5 首页 上一页 1 2 3 4 5 下一页 尾页 |
