第９卷第５期 ２０１１年１Ｏ月 南水北调与水利科技 Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．９ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．２０１１ ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１２０１．２０１１．０５０５５ 基于ＳＷＭＭ的不同降水量 对城市降雨径流ＴＳＳ的影响分析 姜体胜Ｌ ，孙艳伟。，杨忠山 ，黄振芳 ，张 蕾 ，焦中志 （１．北京市水文总站，北京１０００８９；２．北京市水环境监测中心，北京１０００８９； ３．华北水利水电学院水利学院，郑州４５００１１） 摘要：受物理、化学、生物等多重因素的影响，城市降雨径流水质的模拟研究比较模糊。以ＴＳＳ（总悬浮固体量）为 例，利用ＳＷＭＭ的污染物模块及其土地利用模块、污染物累积模块和污染物冲刷模块进行城市雨水径流水质模 拟；考虑了不同土地利用情况对污染物的累积及冲刷的影响，针对不同的降水量，利用ＥＭＣ法（平均浓度法）以及 指数方程法进行污染物的冲刷模拟，指数方程法的模拟精度大于ＥＭＣ法的模拟精度，与监测值更接近。指数方程 法的模拟结果表明：当降水量小于２．５ ｍｍ时，其ＴＳＳ冲刷量增长幅度较缓；而当降水量大于３．５ ｍｍ时，其ＴＳＳ冲 刷量呈显著线性增加关系，从而表明，降水量较大的降水事件对于ＴＳＳ的冲刷量影响更为显著。 关键词：暴雨水管理模型；降雨径流水质；总悬浮固体量；非点源污染；平均浓度法；指数方程法 中图分类号：ＴＶ１２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６８３（２０１１）０５—００５５—０４ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｒｕｎｏｆｆ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｍｏｄｅｌ ＪＩＡＮＧ Ｔｉ—ｓｈｅｎｇ ，ＳＵＮ Ｙａｎ－ｗｅｉ。，ＹＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ－ｓｈａｎ ，ＨＵＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ｆａｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｌｅｉ ，ＪＩＡＯ Ｚｈｏｎｇ－ｚｈｉ ’ （１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００１１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ ｔＯ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｒｕｎｏｆｆ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｓｓｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｗｅｔ－ｗｅａｔｈｅｒ ｆｌｏｗｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍｐａｃｔｓ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｏｔａｌ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄ（ＴＳＳ）ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ－ｕｐ ａｎｄ ｗａｓｈｉｎｇ－ｏｆｆ ＴＳＳ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌｅｓ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ，ｌａｎｄ ｕｓｅ．ｂｕｉｌｄ－ｕｐ ａｎｄ ｗａｓｈ－ｏｆｆ ｏｆ ｓｔｏｒｍ— ｗａｔｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ（ＳＷＭＭ）．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅｓ ｗｅｒｅ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｅｖｅｎｔ ｍｅａｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａ— ｔｉｏｎ（ＥＭＣ）ａｎｄ ｅｘ．ｍｎｅｎｔｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｗａｓｈ－ｏｆｆ ｅｆｆｅｃｔｓ．Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｐｏｎｅｎ— ｔｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｅａｓｉ’ｅｒ ｔｏ ｃａｌｉｂｒａｔｅ ｔｈａｎ ＥＭ［Ｃ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＴＳＳ ｈａｄ ａ ｓｌｏｗ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｅｐｔｈ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １．２５ｃｍ；ｈｏｗｅｖｅｒ．ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｌｉｎｅａｒ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｅｐｔｈ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ０．３５ ｃｍ，ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｇｒｅａｔｅｒ ｒａｉｎｆａｌｌ ｈａｄ ｍｏｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ＴＳＳ ｗａｓｈ－ｏｆｆ ｒａｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ；ｒｕｎｏｆｆ ｑｕａｌｉｔｙ；ｔｏｔａｌ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄ；ｎｏｎ－ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｅｖｅｎｔ ｍｅａｎ ｃｏｎｃｅｎ— ｔｒａｔｉｏｎ；ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ 城市雨水径流水质受到物理、化学、生物等多方面因素 水体，从而给水体功能带来负面影响［５ ］。由于非点源污染 的产生以及污染物的迁移受到众多环境要素以及人类活动 的影响，加之长期水质监测资料的缺乏，使其水质的模拟研 究比较模糊［１ ］。随着点源污染控制的不断完善和城市的快 速发展，非点源污染的问题日益突出，对城市水系构成严重 的威胁『３ ］。非点源污染是指溶解的或固体污染物（包括泥 一的影响，因此利用模型对非点源污染进行定量模拟研究存在 定的困难。 ＥＰＡ ＳＷＭＭ（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ Ｓｔｏｒｍ 沙、养分、细菌、需氧物质、重金属、微量有机物等）从非特定 的地域在降水和径流冲刷作用下，通过径流过程汇入到受纳 Ｗａｔｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｍｏｄｅｌ，简称ＳＷＭＭ）是美国环境保护署 研发的一套针对雨水资源管理的软件，该软件能动态模拟长 收稿日期：２０１０—１０—２４ 修回日期：２０１１－０８—０８ 网络出版时间：２０１１一Ｏｇ一０４ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１３．１３３４．Ｔ ２０１１０９０４．０８２１．０３５．ｈｔｍｌ 基金项目：北京市优秀人才培养基金（ＰＹＺＺ０９０４１９００１９８９）；北京市科技计划项目（Ｄ０７０５０６０１５１００００） 作者简介：姜体胜（１９８２一），男，山东成武人，博士，主要从事水环境水资源方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｔｉｓｈｅｎｇ＠１２６．ｃｏｒｎ 通讯作者：孙艳伟（１９８３一），女，山东聊城人，博士，主要从事水资源高效利用、生态水文学以及低影响发展研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｔｍｙａｎｗｅｉ＠｝ｙａｈｏｏ．ｏ。ｍ ｃｎ ５５・ ・第９卷总第５６期・南水北调与水利科技・２０１１年第５期 期和短期的降雨径流过程，并能模拟雨水径流的流量及水 质，因而得以广泛应用＿７］。ＳＷＭＭ通过一系列可以对参数 进行校核的经验方程，可以对非点源污染的发生及迁移排放 过程进行动态模拟。本文以ＴＳＳ（总悬浮固体量）为例，利用 ＳＷＭＭ模拟某一城市小区非点源污染的发生及排放过程， 考虑了不同土地利用情况对污染物的产生及冲刷的影响，针 对不同的降水量，利用降雨径流事件平均浓度（Ｅｖｅｎｔ Ｍｅａｎ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，简称ＥＭＣ）法以及指数方程法进行污染物的 冲刷模拟。通过对城市小区域系统及其内部发生的复杂污 染过程进行定量描述，可以分析不同降水强度下城市降雨径 流水质时空变化特征，识别其主要来源和迁移路径，预测预 报污染负荷及其对水体的影响，从而为城市水文水资源管理 ２．１ 降水事件 对长序列降水事件的分析可知，降水量较小的降水事件 占降水序列的绝大部分，而且是城市雨水径流量以及污染物 冲刷量最主要的组成部分［９］。通过对研究区降水系列进行 分析，该区２年及１Ｏ年重现期的设计暴雨深度分别为０．２５ ｅｍ和０．６５ｃｍ。为了分析不同的降水量对污染物的累积及 冲刷的影响，本文采用均匀内插的方法，分别模拟降水量为 ０．５ ｍＩｎ、１．５ ｍｉｌｌ、２．５ ｍｍ、３．５ ｍｍ、４．５ ｍｍ、５．５ ｍＩｎ和６．５ ｍｌＴｌ历时２ ｈ的降水事件。对研究区的降水数据进行分析发 现，其降水类型呈现明显的ＳＣＳＩＩ型降水分布，因此本文采 用ＳＣＳＩＩ型降水分布进行模拟ｌ】 。 提供决策依据。 ｌ基于ＳＷＭＭ的非点源污染模型 ＳＷＭＭ认为污染物的产生及累积过程主要发生在无降 雨时段，并通过降雨及径流的冲刷作用实现污染物的迁移及 排泄。ＳＷＭＭ通过一系列的模块及经验方程来模拟城市雨 水径流水质。其中，ＳＷＭＭ通过雨量站来模拟不同的降水 事件；利用子区域模块模拟区域的产流、汇流及入渗过程的 模拟；污染物模块主要用来定义拟模拟的污染物，一般来讲， 子区域模块是污染物的最主要来源，但是，ＳＷＭＭ也可以通 过直接添加的形式模拟其他污染物的来源，如降水、地下水、 入渗、汇流源头等。土地利用模块可用来模拟不同土地利用 情况，如居民区、商业区、工业区等对污染物的产生及冲刷的 影响；污染物累积模块用来定义污染物在特定的土地利用情 况下无降水时段的累积速率，ＳＷＭＭ采用幂函数、指数函数 以及饱和函数三种不同的函数来定义不同污染物在不同土 地利用情况下的产生速率；污染物冲刷模块主要用来定义在 降雨及径流冲刷作用下，区域表面污染物的侵蚀、溶解过程， ＳＷＭＭ采用指数方程法、关系曲线法和平均浓度法计算污 染物的冲刷速率。ＳＷＭＭ进行城市雨水径流非点源污染物 的模拟流程如图１所示。 污染物模块和土地利用模块 污染物累积模块Ｊ Ｊ污染物冲刷模块 和函数法ｌ ｌ指数函数法Ｉ ｌ幂函数法ｌ ｌ指数方程法ｌｌ关系曲线法ｌｌ平均浓度法 图１基于ＳＷＭＭ的城市雨水径流非点源污染物的模拟流程 Ｆｉｇ．１ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｒｕｎｏｆｆ ｑｕａｌｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＷＭＭ ２模型的建立及主要参数 ＴＳＳ是城市雨水中浓度较高的最常见污染物，雨水径流 中过高的ＴＳＳ会引起下游河道水环境的劣变，如水生生物 栖息环境的变化、河道浑浊以及河道景观及娱乐性能的丧失 等［８］。本文以ＴＳＳ为对象，利用ＳＷＭＭ的污染物累积和冲 刷模块，对北京市某小区的雨水径流水质进行模拟研究。其 中ＴＳＳ浓度单位为ｍｇ／Ｌ，并假设降水中所含的ＴＳＳ为 １０ ｍｇ／Ｌ。 ．５６・ 。２．２模拟区域 在ＳＷＭＭ的基础上，通过分析北京市面积为０．１ ｋｍ２ 的某一小区ＴＳＳ对不同降水量的响应，讨论城市非点源污 染的模拟，揭示不同降水量对污染物的产生及冲刷的影响。 研究区不透水面积比例为５０ ，为典型的城市小区不透水面 积比例。区域各输入参数见表１。 表１ ＳＷＭＭ模拟区域的主要输入参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｍａｊｏｒ ｉｎｐｕｔ ｓｕｂｃａｔｃｈｍｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ＳＷＭＭ 参数名称 数值 面积／ｋｍ ０．１ 不透水面积比例（ ） ５０ 区域宽度／ｍ ６００ 平均坡度（ ） ２ 不透水区域的积水深度／ｍｍ １．５ 透水区域的积水深度／ｍｍ １２．７ ２．３土地利用 通过ＳＷＭＭ水质菜单下的土地利用模块添加土地利 用情况，共定义三种不同的土地利用情况：①稀疏居民区； ②密集居民区；③商业区。其中，稀疏居民区的面积占 ２ｏ ，密集居民区的面积占５ｏ ，商业区面积占３Ｏ 。 ２．４污染物累积 选用指数函数法模拟污染物的累积过程。指数函数法是 污染物产生应用最为广泛的一种方法，用来描述污染物产生 速率达到最大值之前，与时间的指数函数关系，如式（１）。 Ｂ＝Ｃ１（１－－ｅ一 ２ ） （１） 式中：Ｃ１一单位面积或单位长度上污染物最大产生量（ｋｇ／ｋｍ２ 或ｋｇ／ｍ）；Ｃ２一污染物产生速率参数（１／ｄ）。 根据文献资料Ｅｌ１３，商业区和居民区所产生的ＴＳＳ基本 相同，而人口密度大的居民区要比人口密度小的居民区所产 生的ＴＳＳ大。利用该小区的监测ＴＳＳ数据对指数方程法的 各项参数进行校核，使其误差控制在５ 以内，得到不同土地 利用情况的ｃ 和Ｃ２值见表２。 ２．５污染物冲刷 选用ＥＭＣ法和指数方程法两种方法模拟污染物的冲刷 过程。美国ＥＰＡ提出“降雨径流事件平均浓度”（ＥＭＣ），用 姜体胜等・基于ＳＷＭＭ的不同降水量对城市降雨径流ＴＳＳ的影响分析 表２不同土地利用类型下污染物产生指数方程参数 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｏｌｐｌｕｔｉｏｎｓ ｂｕｉｌｄｉｒ】ｇ ｕｐ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅｓ 持不变，而当降水量大于１．５ ｎ＇ｌｌＴｌ时，随降水量增加呈上升 趋势。因此，降水量较小的降水事件对模拟过程中地表所产 生的ＴＳＳ的影响不大。 来表示在一场降雨径流全过程中某污染物的平均浓度。 ＥＭＣ法采用ＴＳＳ的平均浓度进行模拟，即污染物的冲刷速 率在整个模拟过程中保持不变。由于ＴＳＳ的平均浓度可以 通过实验获得，因此ＥＭＣ法是ＳＷＭＭ及其他水质模型中 应用最为广泛的方法［１２－１３］。本文所采用的ＴＳＳ的ＥＭＣ值 见表３。 表３不同土地利用类型ＴＳＳ的ＥＭＣ值及冲刷参数 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＥＭＣ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｗａｓｈ ｏｆｆ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅｓ 参数 土地利用类型 ＥＭＣ法 ∞ 指数方程法参数 ９ ８ ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ ０ 平均浓度值／（ｒａｇ・Ｌ ） Ｆ１ Ｆｚ 指数方程法相对ＥＭＣ法较为复杂，用以描述污染物冲 刷速率与区域剩余污染物总量及流量的指数乘积之间的线 性关系。 Ｗ＝Ｆ１・ ・Ｂ （２） 式中：ｗ一污染物冲刷速率（ｋｇ／ｈ）；Ｆ 一污染物冲刷系数； ｇ一单位面积内的径流量（ｍｍ／ｈ）；Ｆ２一冲刷指数；Ｂ一区域 污染物剩余总量（ｋｇ）。 对于指数方程法，根据泥沙运移理论，冲刷指数Ｆ２的值 介于１．１和２．６之间［】 ，考虑到密集居民区及商业区的不透 水性比例较高，因此，经校核，对于密集居民区及商业区，Ｆ２ 值定为２．２，对于稀疏居民区，其值采用１．８。模型针对不同 土地利用类型所使用的参数见表３。 ３模拟结果分析 ３．１ ＴＳＳ累积量分析 根据污染物冲刷模型的不同，采用上文的模型参数，分 别建立ＥＭＣ法ＳＷＭＭ模型和指数方程法ＳＷＭＭ模型，其 中模拟总时间为１２ ｈ。由于降水事件持续时间较短，为了增 加模型的精确性，设定模拟的时间步长为１ ｒａｉｎ。根据对降 水序列的分析，设定模拟前的干旱天数为８ ｄ。由于各降水 事件模拟前的干旱天数均为８ ｄ，而模型模拟前所产生的 ＴＳＳ与降水强度无关，因此各降水事件模拟前区域的ＴｓＳ 保持不变，均为３３０．２ 。各降水事件模拟过程中所产生的 ＴＳＳ、降水中携带的ＴＳＳ、通过入渗损失的ＴＳＳ见图２，由图 可知，ＴＳＳ与降水入渗和降水量有直接关系，随着降水量增 加，降水中携带的ＴＳＳ和入渗损失的ＴＳＳ均呈直线上升趋 势。当降水量小于１．５ ｎ２１Ｔｌ时，模拟过程中所产生的ＴＳＳ保 ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ 降水量／ｍｍ 图２不同降水量在模拟过程中的ＴＳＳ累积量 Ｆｉｇ．２ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＳＳ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｅｐｔｈ ３．２冲刷量分析 当采用ＥＭＣ法进行冲刷模拟时，由于污染物的冲刷速 率在整个模拟过程中保持不变，因此，ＴＳＳ浓度与降水量无 关，在整个降水径流过程中保持不变，为１９６ ｍｇ／Ｌ。与 ＥＭＣ法冲刷模型不同，指数方程法冲刷模型中的ＴＳＳ浓度 与降水强度及区域剩余的ＴＳＳ总量有关，见图３。由图３可 知，ＴＳＳ冲刷浓度随着降水量的增加而增加，其冲刷浓度的分 布与降水历程相符合，即经历了由小到大再减少至０的过程。 ５∞ 彻 首 ３００ 器 ２００ 誉 盘 １００ ０ ０ Ｚ ４ ６ ８ ＬＵ Ｉ２ 时间／ｈ 图３采用指数方程冲刷模型时不同降水量的ＴＳＳ浓度 Ｆｉｇ．３ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＳＳ ｏｆ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｅｐｔｈ 区域ＴＳＳ在降水径流作用下的冲刷总量，实际上为各 个时段ＴＳＳ冲刷浓度与径流乘积的总和。为了分析ＥＭＣ 法和指数方程法两种冲刷模型的应用效果，将其模拟结果与 在降水事件中监测的ＴＳＳ总量进行分析比较，见图４。由图 ４可知，指数方程法的模拟精度大于ＥＭＣ法的模拟精度，与 监测值更接近。在对模型参数进行反复校核的过程中发现， 当采用ＥＭＣ法进行冲刷模拟时，针对不同的降水事件采用 不同的平均浓度值时，可以获得较好的模拟精度，而在对降 水序列进行长期的模拟时，由于降水量的年内以及年际分布 的不均匀性，针对每次降水事件均改变ＥＭＣ的值是不现实 的。在对指数方程法各参数进行校核时，发现指数方程法与 ＥＭＣ法比较可以更容易达到模型所需精度。采用指数方程 法对不同降水强度下的ＴＳＳ冲刷量进行分析，结果表明：降 ・５７・ … … 第９卷总第５６期・南水北调与水利科技・２０１１年第５期 水量越大，所产生的ＴＳＳ量越大；当降水量小于２．５ ｎｌｍ时， 其ＴＳＳ冲刷量增长幅度较缓；而当降水量大于３．５ ｉｎｉｎ时， 其ＴＳＳ冲刷量呈显著线性增加关系，简言之，降水量较大的 ＺＨＵ Ｃｈｅｎｇ－ｌｉ．Ｗａｔｅｒ Ｅｃｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａ［Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏ— ｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｕｒｂａｎ Ｒｉｖｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｒａｉｎａｇｅ， ２００４，２３（６）：１８—２１．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 降水事件对于ＴＳＳ的冲刷量影响更为显著。 ８０ ［４］沈雪娇，杨侃，常蒲婷，等．改进的径流一水质非点源污染预测 模型研究［Ｊ］．水电能源科学，２００９，２７（５）：４０—４２．（ＳＨＥＮ Ｘｕｅ－ ｊｉａｏ，ＹＡＮＧ Ｋａｎ，ＣＨＡＮＧ Ｐｕ－ｔｉｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ７０ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ－Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］． Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ，２００９，２７（５）：４０—４２．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ６０ 的５０ Ｅ５３赵其国，徐梦洁，吴志东．东南红壤丘陵地区农业可持续发展研 咖 蓓４Ｏ 量 ３０ 究［Ｊ］．土壤学报，２０００，３７（４）：４３３—４４２．（ＺＨＡＯ Ｑｉ—ｇｕｏ，ＸＵ Ｍｅｎｇ—ｊｉｅ．ＷＵ Ｚｈｉ ｄｏｎｇ．Ｔｈｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐ— ｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｅｄ Ｓｏｉｌ Ｕｐｌａｎｄ Ｒｅｇｉｏｎ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ２０ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｐｅｄｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉ— ｃａ，２０００，３７（４）：４３３—４４２．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） １０ ［６］常蒲婷，杨侃，侯学勇，等．突发性水污染事件模拟分析研究 ０ ０ ５ １ ５ ２．５ ３ ５ ４．５ ５，５ ６．５ ＥＪ］．水电能源科学，２００９，２７（３）：４４—４７．５７．（ＣＨＡＮＧ Ｐｕ—ｔｉｎｇ， ＹＡＮＧ Ｋａｎ，ＨＯＵ Ｘｕｅ－ｙｏｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ－Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｏｈａｉ 降水量／ａｒｍ 图４降水过程中的ＴＳＳ冲刷量模拟结果与监测值对比 Ｆｉｇ．４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｖａｌｕｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ［Ｊ］．２００９，２７（３）：４４—４７．５７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［７］Ｌｅｗｉｓ Ａ．Ｒｏｓｓｍａｎ．Ｓｔｏｒｍ ｗａｔｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｕｓｅｒ’ｓ ｍａｎｕａｌ Ｖｅｒｓｉｏｎ ５．０．Ｗａｔｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｄｉｖｉ— ４结语 本文以ＴＳＳ为例，阐述了在没有特殊的水质处理措施 下，如何应用ＳＷＭＭ模型进行城市雨水径流水质模拟的问 ｓｉｏｎ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｉｓｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｃｉｎｃｉｎ— ｎａｔｉ，ＯＨ．（２００９） 题。本文分别利用ＳＷＭＭ污染物冲刷模块下的ＥＭＣ法和 指数方程法模拟了ＴＳＳ的冲刷效果。结果表明，指数方程法 的模拟精度大于ＥＭＣ法的模拟精度，与监测值更接近；降水 ［８１夏青．流域水污染物总量控制［Ｍ］．北京：中国环境科学出版 社，１９９６．１０９—１１０．（ＸＩＡ Ｑｉｎｇ．Ｔｏｔａｌ ａｍｏｕｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓｓ， １９９６．１０９—１１Ｏ．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 量较大的降水事件对于ＴＳＳ的冲刷量影响更为显著，降水 量越大，ＴＳＳ累积量越大，ＴＳＳ冲刷量也越大；当降水量小于 ［９］Ｕｒｂａｎ Ｄｒａｉｎａｇｅ ａｎｄ Ｆｌｏｏｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ（ＵＤＦＣＤ）（２００１）．Ｕｒ— ｂａｎ Ｓｔｏｒｍ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｃｒｉｔｅｒｉａ Ｍａｎｕａｌ，２００７ ｒｅｖｉｓｉｏｎ．Ｄｅｎｖｅｒ，０ ２．５ Ｉｙｌｌｎ时，其ＴＳＳ冲刷量增长幅度较缓；而当降水量大于 ３．５ ＩＴｉｍ时，其ＴＳＳ冲刷量呈显著线性增加关系。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： ［１３李贵宝，尹澄清，单宝庆．非点源污染控制与管理研究的概况与 ［１ｏ３ ｈｔｔｐ ｎＮｗ．１ｍｎｏｅｎｇ．ｃｏｍ／ＲａｉｎｆａｌｌＭａｐｓ／ＲａｉｎｆａｌｌＭａｐｓ．ｈｔｍ ＃Ｒａｉｎｆａｌｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｇｒａｐｈ ［１】］Ｍａｎｎｉｎｇ Ｍ．Ｊ，Ｓｕｌｌｉｖａｎ Ｒ．Ｈ，Ｋｉｐｐ Ｔ．Ｍ．（１９７７）．Ｎａｔｉｏｎｗｉｄｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｓｅｗｅｒ Ｏｖｅｒｆｌｏｗｓ ａｎｄ Ｕｒｂａｎ Ｓｔｏｒｍ— ｗａｔｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ—Ｖｏ１．ＩＩＩ：Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ． 展望＿Ｊ］．农业环境保护，２００１，２０（３）：１９０—１９１．（ＬＩ Ｇｕｉ～ｂａｏ， ＹＩＮ Ｃｈｅｎ—ｑｉｎｇ，ＳＨＡＮ Ｂａｏ—ｑｉｎｇ．Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｓ— ＥＰＡ－６００／２—７７—０６４ｃ（ＮＴＩＳ ＰＤ２７２１ ０７）。Ｕ Ｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ。Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ。ＯＨ． ｐｅｃｔ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｎ Ｎｏｎ－Ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｒ１２］Ｆｉｅｌｄ，Ｒ．ａｎｄ Ｔａｆｕｒｉ Ａ Ｎ．（１９７３）．“Ｓｔｏｒｍ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｕ．Ｓ”．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｓｅｗｅｒ Ｏｖｅｒｆｌｏｗ Ｓｅｍｉｎａｒ Ｐａｐｅｒ￣ＥＰＡ ６７０／２— ７３—０７７，Ｕ Ｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ。Ｅｃｌｉｓｏｎ，ＮＪ． ＥＪ］．Ａｇｒｏ—ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２００１，２Ｏ（３）：１９０—１９１．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） Ｅｅｌ贺缠生，傅伯杰，陈利顶．非点源污染的管理及控制ＥＪ］．环境科 学，１９９８，１９（５）：８７—９６．（ＨＥ Ｃｈａｎ－ｓｈｅｎｇ，ＦＵ Ｂｏ－ｊｉｅ，ＣＨＥＮ Ｌｉ－ ［１３］ Ｂｒｅｚｏｎｉｋ Ｐ．Ｌ ａｎｄ Ｓｔａｄｅｌｍａｎｎ Ｔ．Ｈ＿Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ ｒｕｎｏｆｆ ｖｏｌｕｍｅｓ，ｌｏａｄｓ，ａｎｄ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｃｏｎｃｅｎ— ｔｒａｔｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｗａｔｅｒｓｈｅｄｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｗｉｎ Ｃｉｔｉｅｓ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ， ｃｌｉｎｇ．Ｃｏｎｔｍｌ ｍｉｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｎ Ｎｏｗｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９８，１９（５）：８７—９６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００２，３６（７）：１７４３—１７５７． ［１４］Ｖａｎｏｎｉ Ｖ Ａ（１９７５）．Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡＳＣＥ Ｍａｎｕａｌ ａｎｄ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇ ｎＰｒａｃｔｉｃｅ，Ｎｏ．５４，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ． ［３３张展羽，卢敏，朱成立．城镇河道的水生态环境建设和保护［Ｊ］． 灌溉排水学报，２００４，２３（６）：１８—２１．（ｚＨＡＮＧ Ｚｈａｎ－ｙｕ，ＬＵ Ｍｉｎ， ・—・卜”—卜”—・卜．．－４－”—卜“＋ （上接第３Ｏ页） ［１５１张光辉，刘少玉，张翠云，等．黑河流域地下水循环演化规律研 究［Ｊ］．中国地质，２００４，３１（３）：２８９—２９３．（ｚＨＡＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｈｕｉ， Ｉ．ＩＵ Ｓｈａｏ－ｙｕ，ＺＨＡＮＧ Ｃｕｉ—ｙｕｎ，ｅｔ ａ１．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄｗａ— ｓｈｅｎｇ，ＱＩＮ Ｄａ－ｙｏｎｇ．Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｌｅａｋａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｗ～ ｅｒ Ｈｅｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，２００５，２０（２）： １９５～１９９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ｔｅｒ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｈｅｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ａｒｅａ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｇｅｏｌｏｇｙ，２００４，２０（１）：６３—６６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１７］中国科学院计算机网络信息中心科学数据中 ６［ＤＢ］：ｈｔｔｐ：／／ ｄａｔａｍｉｒｒｏｒ．ｅｓｄｂ．ｃｎ／ｌａｎｄｓａｔ ｌｅｓ／ｇａｐ．ｊｓｐ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｃｉ— ｅｎｔｉｌｔｅ ｄａｔａ ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｌａｔｆｏｒｒｎ：ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａｍｉｒｒｏｒ．ｃｓｄｂ．ｃｎ／ｌａｎｄ— ｓａｔ／ｆｉｌｅｓ／ｇａｐ．ｊｓｐ．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１６］李云玲，裴源生，秦大庸．黑河下游河道渗漏规律研究ＥＪ］．自 然资源学报，２００５，２０（２）：１９５—１９９．（ＬＩ Ｙｕｎ—ｌｉｎｇ，ＰＥＩ Ｙｕａｎ一 ・ ８． 釜Ｈ 乌
