《Ecohydrology & Hydrobiology》：Storm water management model simulations of the non-point source pollution load in the northern Anhui plain
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在城市化进程中，城市非点源污染日益严重。研究人员运用暴雨管理模型（SWMM），对皖北平原非点源污染负荷进行模拟研究。结果表明，污染负荷与降雨强度正相关，不同土地利用类型污染物排放规律相似，且多种措施可降低污染。该研究为污染治理提供了依据。
在城市化的浪潮中，城市如同一块巨大的海绵，不断吸纳着人口与资源，迅速发展壮大。然而，在这繁华的背后，却隐藏着一个不容忽视的问题 —— 城市非点源污染。随着城市规模的扩张，道路、广场、建筑物等不透水表面越来越多，就像给大地穿上了一层坚硬的 “铠甲”。在人类频繁的活动影响下，各种污染物悄无声息地在地表堆积。每当降雨来临，雨水形成的径流就如同 “搬运工”，将这些积累的污染物冲刷进城市的水体中，成为城市水质恶化和生态系统受损的 “元凶”。
从全球范围来看，这一问题广泛存在。美国约 30% 的水污染源于城市非点源污染；在日本东京，城市绿地施肥导致地下水硝酸盐浓度超标 2 - 3 倍。在中国，根据《第二次全国污染源普查公报》，城市非点源污染对水体中化学需氧量（COD）、氨氮、总氮（TN）和总磷（TP）的贡献率分别达到 13.4%、12.4%、17.9% 和 23.7% 。这些数据无不警示着人们，城市非点源污染已对全球水环境和生态系统造成了严重冲击，研究其发生机制和控制方法迫在眉睫。
为了深入了解这一问题，来自国内的研究人员以皖北平原的主要城区为研究区域，开展了相关研究。他们借助暴雨管理模型（Storm Water Management Model，SWMM），对不同降雨强度和土地利用类型下非点源污染的排放过程进行模拟分析，并设置了单非点源污染储存罐、单一低影响开发（Low Impact Development，LID）措施和组合 LID 措施三种方案，评估对非点源污染的控制效果。该研究成果发表在《Ecohydrology 》上，为城市非点源污染的治理提供了重要参考。
研究人员在开展此项研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先，建立 SWMM 模型，通过收集研究区域的地形、土地利用、降雨等数据构建模型框架；其次，利用 2 年一遇、降雨时长 2 小时的降雨数据对模型参数进行校准，根据计算出的综合径流系数与研究区域实际系数对比，筛选出合理的参数组合。
研究结果
- 污染负荷与降雨强度的关系：研究发现，研究区域排放的非点源污染总负荷与降雨重现期呈正相关。在不同的降雨重现期下，各污染物进入河流的浓度随时间变化趋势一致，污染物排放主要集中在降雨开始后的 20 - 80 分钟，大约在 60 分钟时达到峰值。这表明降雨强度越大，携带进入水体的污染物总量就越多，且排放过程具有明显的时间集中性。
- 不同土地利用类型的污染排放差异：商业和居民区排放的污染物远远多于绿地。但在这三种土地利用类型中，各污染物进入河流的浓度随降雨时间变化的趋势相同，均在约 55 分钟时达到峰值。说明不同功能区域的人类活动强度和方式差异，导致了污染物排放的不同，但降雨冲刷过程对污染物浓度变化的影响规律相似。
- 不同措施对污染的控制效果：以研究区域内的 S30 子汇水区为例，对比了添加非点源污染储存罐、单一 LID 措施和组合 LID 措施在 0.5 年降雨条件下对该子汇水区 COD、TN、TP 和悬浮物（SS）的削减情况。结果显示，单非点源污染储存罐对四种污染物的削减率在 22% 以内；单一 LID 措施对四种污染物的削减率在 24% - 27% 之间，其中生物滞留池的削减效果优于透水路面，透水路面又优于绿色屋顶；组合 LID 措施对四种污染物的削减率均超过 30% 。由此可见，组合 LID 措施对非点源污染的控制效果最佳，单一 LID 措施次之，非点源污染储存罐相对较弱。
研究结论与讨论
本研究通过 SWMM 模型全面评估了不同降雨强度和土地利用类型下的非点源污染负荷，详细探究了各污染物浓度变化及其累积情况，并模拟了污染控制措施对污染物负荷的削减效果。研究结果清晰地揭示了非点源污染负荷与降雨强度、土地利用类型之间的关系，以及不同控制措施的有效性差异。
这些结论为城市规划者、环境管理者提供了重要的科学依据。例如，在城市规划时，可以根据不同区域的污染排放特点，合理布局土地利用类型，减少高污染排放区域与水体的连通性；在污染治理方面，优先选择组合 LID 措施，以实现更高效的污染削减。同时，本研究也为其他类似地理环境区域的非点源污染研究提供了参考范例，有助于推动全球范围内城市非点源污染治理工作的开展，对保护水环境、维护生态系统平衡具有重要的现实意义。
