城市面源污染特性及污染负荷预测模型

城市面源污染特性及污染负荷预测模型研究1叶闽杨杨国胜肖彩长江水资源保护护科学研究所所武汉4300051摘要本文通通过分析武汉汉市汉阳地区区城市面源污污染的来源和和污染特征，并并针对城市土土地利用和下下垫面类型特特点，建立城城市面源污染染预测模型，研研究探讨城市市降雨径流及及污染负荷预预测模拟和迁迁移规律。所所建模型已成成功地应用于于武汉市汉阳阳地区城市面面源污染控制制技术研究，获获得了满意的的结果。该模模型可为城市市水环境规划划、面源控制制和管理研究究提供科学手手段。关键词城市面源源污染特性预测模型1前言随着我国城市化化水平的发展展进程加快，可可渗透地面的的面积比例越越来越小，由由暴雨径流产产生的突发性性的、冲击性性强的城市面面源污染已成成为受纳水体体水环境污染染的主要来源源之一。城市市暴雨径流中中包含有大量量的污染物，使使得其初期径径流产生的污污染负荷远高高于城市生活活污水。因此此，由面源引引起的水环境境污染已成为为当前城市水水环境综合治治理中亟待解解决的主要问问题之一。近十年来，武汉汉汉阳地区的的城市面源污污染加剧，大大量污染物排排入水体，水水质急剧下降降，由城市面面源污染和其其他污染引起起的水环境问问题已经严重重制约了城市市的可持续发发展。本文通通过分析武汉汉市汉阳地区区城市面源污污染的种类、来来源和污染物物特征；并针针对城市土地地利用和下垫垫面类型特点点，建立城市市面源污染预预测模型，研研究探讨城市市降雨径流及及污染负荷预预测模拟和迁迁移规律。为为有效控制城城市面源污染染提供强有力力的科学手段段。2汉阳地区区城市面源污污染来源及特特性武汉市汉阳地区区位于武汉市市西南部，长长江、汉江交交汇处的三角角地带。为武武汉三镇一方方。以汉阳区区汉阳大道和和鹦鹉大道为为轴的建成区，两两面临江（东东北临汉江，东东南临长江），是汉阳地区人口密度最高的地区，人口密度为1.6万人/km2。汉阳区域内水资资源较为丰富富，分布着大大大小小的湖湖泊数十个。根根据近年来湖湖泊水质监测测结果分析，汉汉阳城区几个个重点湖泊水水质极差，按按国家地表水水环境质量标标准评价，基基本均为劣V类。这些湖湖水污染来源源除受工业污污染废水、城城市生活污水水共同影响外外，来源于暴暴雨冲刷地表表固体污染物物所产生的污污染也不容忽忽视。特别是是在暴雨初期期，由于降雨雨径流将地表表的、沉积在在下水管网的的污染物，在在短时间内，突突发性冲刷汇汇入受纳水体体，而引起水水体污染。据据观测，在暴暴雨初期（降降雨前20分钟）污染染物浓度一般般都超过平时时污水浓度，如2003年6月，对汉阳地区城市雨水排水出口处一次大暴雨监测，其监测结果比平时排放口流出的污水浓度要高得多，如SS（悬浮物）浓度值就高于平时污水浓度的10倍左右，COD高3～4倍，而且暴雨期入湖水量远远的大于平时排放口的水量。因此，城市面源也是引起水体污染的主要污染源。对于城市面源污污染具有突发发性、高流量量和重污染等等特点，主要要是因为城市市的硬质下垫垫面占大多数数，径流系数数较大，因而而形成径流的的时间短，地地下入渗量小小，对污染物物的冲刷强烈烈。另外，由由于城市的市市政建设和管管理不到位，城城市排水管网网以雨污合流流制居多，生生活垃圾及废废弃物任意丢丢弃，由人为为因素引起的的面源污染占占总污染量的的60％以上。使使得这些污染染物除了受地地形影响在雨雨水的作用下下流向低洼地地外，大部分分汇入了城市市地下排水系系统，然后流流入湖泊、河河流中污染其其水体。根据实地调查和和遥感卫星资资料分析，武武汉市汉阳城城区，主要以以工矿企业、城城市居民区、机机关单位的建建筑物群、城城市道路（包包括停车场、广广场等）不透透水硬质下垫垫面为主，硬质下下垫面占城区区面积80％左右，其其他为沿湖荒荒地、菜地、小小区公园、道道旁绿地等一一些透水地面面即软质下垫垫面组成的区区域。下垫面面的类型直接接决定了面源源污染的性质质和特征。经经过调查分析析，汉阳城市市面源有如下下一些特征：：（1）城市的硬硬质下垫面占占大多数，径径流系数较大大，形成径流流的时间短，地地下入渗量小小，对污染物物的冲刷强烈烈。径流形式式以短时间的的地表径流和和较长时间的的管内流为主主。（2）城市面源源－雨水径流流可粗分为屋屋面径流和路路面径流。屋屋面径流污染染源主要为屋屋面沉积物及及屋面材料析析出物。最关关键的因素为为屋面材料性性质。路面径径流水质除了了与路面材料料、老化程度度有关外，还还取决于道路路交通密度。主主要污染源为为路面沉积物物、行人和车车辆的交通垃垃圾等。屋面面径流和路面面径流两者所所受的污染程程度不同。屋屋面径流基本本不受人、车车辆等流动因因素的影响，因因此水质略好好于路面径流流。（3）面源负荷荷来源主要为为：屋面建筑筑材料、建筑筑工地、路面面垃圾和城区区雨水口的垃垃圾和污水、汽汽车产生的污污染物、大气气的干湿沉降降等。在这些些污染物中产产生负荷影响响较大为雨水水口的垃圾和和污水。雨水水口的污染可可分为三种：：人为扫入、丢丢入的各种生生活垃圾（纸纸屑、烟头等等道路及生活活固体垃圾）、人人为倾倒的污污水和腐烂变变质的沉积物物等。（4）地表径流流大部分通过过城市下水管管网排入受纳纳水体中，其其汇水区范围围主要通过排排水管网的走走向确定。（5）城市面源源的主要污染染物为：有机机物、SS、石油类和N、P等。3汉阳地区区面源污染模模拟3.1模拟拟方法面源污染是造成成水体水质污污染的重要因因素之一，要要控制面源污污染，除加强强城市管理力力度，减少人人为因素影响响外，根据面面源污染源特特征，研究城城市面源污染染物的产生、运运移与输出过过程，开发出出适合汉阳地地区的城市面面源污染负荷荷与预测模型型。也是为更更有效辩识影影响面源污染染的各种关键键性因素，分分析城市发展展与城市面源源污染的关系系，有针对性性采取一系列列技术和措施施，削减径流流量，降低污污染物输出浓浓度，达到控控制面源污染染有效途径。由于面源污染是是由降雨径流流产生，其污污染具有发生生随机、来源源和排放点不不固定、污染染负荷的时空空变化大、污污染途径的随随机性和多样样性、监测、控控制和处理难难度大等复杂杂特点。因此此，对其面源源污染的预测测和模拟存在在着很大的难难度。国际上对面源污污染的产生规规律和模型模模拟也进行了了大量研究。基基于城市面源源污染物的产产生主要源于于降雨径流冲冲刷地表累积积物，以及径径流挟带污染染物在排水系系统内的运移移，在此基础础上开发出大大量城市面源源污染模型。其其中，比较成成功的模型有有：城市暴雨雨水管理模型型（SWMMM）和城市暴暴雨径流模型型（STORRM），化学学物质径流负负荷与流失模模型（CREEAMS）。另另外，在此之之后开发的MIKE－SWMM模型，将一一维非恒定流流模型与暴雨雨径流的分布布式模型结合合，模拟暴雨雨水和废水排排放系统中管管道有压流、排排水渠和地表表漫流等。目目前，模型的的发展重点是是将地理信息息系统GIS与原有的面面源污染模型型相结合，评评价面源污染染的发生区域域，污染物的的运移变化、控控制措施的影影响以及受纳纳水体的响应应等。如土壤壤水体评价模模型（SWAT，SoilaandWaaterAAssesssmentTool），已已经在美国18条主要河流流系统得到了了广泛应用。本文结合汉阳地地区城市面源源污染的特性性，将城市地地表径流产、汇汇流联系在一一起，基于单单元网格产流流产污、汇流流模型，以及及排水管网的的水动力学模模型和污染迁迁移模型，建建立了分布式式城市面源污污染模型，模模拟暴雨径流流过程中城市市面源污染特特征及其变化化规律。3.2建立立城市面源径径流模型根据城市区域特特点，其降雨雨径流产生呈呈三种形式，地地表径流、屋屋面径流和排排水管网径流流，排水管网网径流将滞后后前两种形式式，而这三种种模拟方法也也是不同的。（1）地表径流流模型根据研究区域特特点，将不同同的地表类型型归纳为三种种类型的单元元，即不透水水有滞蓄A1、不透水无无滞蓄A3和透水有滞滞蓄单元A2。并根据地地表子单元的的特征为具有有相同的坡度度，其水文参参数如曼宁值值，洼地蓄水水，下渗为常常量。通过联联合曼宁方程程的连续性方方程建立非线线性滞蓄方程程。对一个子单元，连连续性方程为为：（1）其中，V=A··d—单元中的水水量，m3；d—水深，m；t—时间，s；A—单元表面积积，m2；i*—净雨=雨强–蒸发–下渗，m/s；Q—出流，m3/s。出流用曼宁公式式表示：（2）其中，W—子集集水区宽度，m；n—糙率；dp—滞蓄水深，m；S—子集水区坡坡度。将（1）式和（2）式联立得得出一个非线线性微分方程程，即非线性性滞蓄方程：：（3）其中，(4)方程（3）的求求解是在时间间步长内通过过简单的有限限区间的方法法。将方程（3）可近似表表示为：（5）其中，△t=时时间步长，s.然后方程（5）的的求解可用Newtoon-RRaphsoon迭代方法，得得出h2。然后则可可计算时间t+△t的瞬时出流流流量Q。Q也是排水系系统的入口流流量。（2）屋顶产流流模型屋顶的特征为不不可透水，屋屋顶净雨量为为雨强I、屋顶面积S以及时间步步长△t三者的积。当当下泄水量小小于排水管最最大设计能力力时，产流量量为净雨量除除以时间步长长，即:(6)(7)其中，Q0=净净雨量，m3；Q=屋顶产流量量，m3/s；I=雨强，m/s；S=屋顶面积，m2；△t=时间步长，s。假定屋顶排水管管的最大设计计流量为Qs，则有如下下关系：，（8），((9)其中，Qd=下下泄流量，m3/s；Qs=屋顶排水管管的最大设计计流量，m3/s，根据建筑筑设计规范，依依据当地气象象特征确定。下泄速度根据管管道水力学方方法计算：(10))其中，H=建筑筑物屋顶高度度，m；=动量系数(0.5~11) =管长，m；d=管道的水力力半径，m。因此，下下泄流量为：：，((11)，（12）滞后时间：(13)其中，n=建筑筑物屋顶排水水管的数目，Ri=建筑物屋顶顶排水管i的半径，m。（3）排水系统统水力学模型型排水系统（管网网）概化为由由一些节点（检检查井，管道道连接点等）连连起来的连杆杆（管道）。采采用动力波方方程计算管道道流量和节点点水位，基本本方程如下：：非恒定流方程无侧流汇入的非非恒定流方程程，即连续性性方程。((14)其中Q为管道的的流量，x为距离（沿沿管道水流方方向的长度），A为过水面积，t为时间。以流量和水位为为独立变量的的动量方程写写为：（15）其中g为重力加加速度，H为水位，Sf为摩阻坡降降，由曼宁公公式求摩阻坡坡降Sf：（16）其中n为曼宁糙糙率，R为水力半径径。管道节点的连续续性方程可写写为：（17）其中As为节点点的水面积。（4）排水管网网污染物迁移移水质模型(18))其中：C为溶质质浓度；H为x方向的水位位；U为x方向的流速速；Dx为x方向的扩散散系数。Cs和Cd是污染物输输移的源漏项项。4计算实例例城市面污染源主主要是由降雨雨径流的淋浴浴和冲刷作用用产生的，城城市降雨径流流主要以合流流制形式，通通过排水管网网排放，径流流污染初期作作用十分明显显。本研究实实例选定研究究区域内一场场典型暴雨进进行分析计算算，暴雨过程程线见图1。利用城市市面源污染模模型对其汇水水区暴雨径流流过程与污染染指标进行模模拟，模拟结结果分别见图图2、图3和图4。由结果图可以看看出：对于特特定区域内的的单场降雨径径流过程，其其汇水出口处处水量和水质质都随时间有有明显的变化化特征。因为为集水区的透透水性较差，径径流系数较大大，降雨形成成径流过程就就短，初期径径流量急剧增增加，在很短短时间内即可可达到峰值。污污染物SS和CODCr变化过程程呈现大体相相同的变化趋趋势，其峰值值都超前于径径流而先达到到。水量和水水质的计算值值和实测值基基本吻合，水水质计算误差差相对于水量量计算误差大大，但其计算算精度都可以以满足工程示示范研究的需需要。5结语城市面源污染是是引起受纳水水体污染的重重要因素之一一。面源污染染具有发生随随机、来源和和排放点不固固定、污染负负荷的时间和和空间变化幅幅度大、监测测、控制和处处理困难而且且复杂等特点点，其形成过过程是一个非非常复杂的过过程。本文建建立的城市面面源污染预测测模型，通过过检验证明该该模型的精度度较高，可以以满足实际工工程的要求。同同时，也可用用于城市雨水水、面源污染染控制与治理理研究，为城城市水环境规规划、评价和和管理提供决决策依据。图1暴雨过过程线图图3SS浓浓度实测值与与模拟值比较较图2流量实实测值与模拟拟值比较图图4CODCCr浓度实测测值与模拟值值比较图参考文献[1]赵景柱柱，汉阳地区区城市水体的的面源污染控控制技术与工工程示范，2003，2.[2]车武，刘刘燕，李俊奇奇，北京城区区面源污染特特征及其控制制对策，北京京建筑工程学学院学报，2002，Vol.117No..4[3]王敏尔尔，董志勇，城城市非点源污污染的初步探探讨，浙江工工业大学学报报，2003年，Vol.331No..5[4]Kyuung-soookChhoi,JJamesE.Baall.PParameetereestimaationforuurbanrunofffmoddellinng.UrrbanWWater4(20002)311-41.[5]WayyneC..HubeeranddRobeertE..Dickkinsonn,19888.SttormWWaterManaggementtModeel,Usser’sMannual,Versiion4..USEEnviroonmenttalPrrotecttionAAgencyy,Athhens,Georggia.RReporttEPA//600/33-88-0001a.

[6]S.Dauphhin,CC.Joaannis,,A.DDeguinn,G.Bridooux,GG.RubbananndM.Aumonnd.Innfluenntfloowconntriltoinncreassetheepolllutionnloaddtreaateddduringgrainnyperriods..Wat..Sci..Techh.Voll.37,No.112,ppp.1311-139,,19988.[7]M.ChanddraSeekharandPP.AnaandRaaj.Laandusee-Wateerquaalitymodellling::acaasesttudy.Wat.Sci.Tech..Vol..31,NNo.8,,pp.383-3386,11999.[8]李国斌斌，王焰新，程程胜高.基于暴雨径径流过程监测测的非点源污污染负荷定量量研究.环境保护.20002（5）46-488.[9]岑国平平，沈晋，范范荣生.城市暴雨径径流计算模型型的建立和检检验.西安理工大大学学报.Voll.12NNo.3.[10]李怀怀恩，沈冰，沈沈晋.暴雨径流污污染负荷计算算的响应函数数模型.中国环境科科学.19997，2，Vol117.Noo.1ProperttiesoofUrbbanDiiffusiingPoollutiionanndStuudiesonPoollutiionLooadPrredicttionMModelFinancedbyspecialfundofthe“863”StateHi-techResearchandDevelopmentProgram(Financedbyspecialfundofthe“863”StateHi-techResearchandDevelopmentProgram(2002AA601022)YeMin,,YanggGuossheng,,XiaooCaiChangjiiangWWaterResouurcesProteectionnInsttitutee,Wuhhan,CChinaAbstracctThrooughaanalyssisonnthesourccesanndproopertiiesoffurbaandifffusinngpolllutiooninHanyaangDiistricct,Wuuhan,amoddelissestaablishhedfoorpreedictiionoffurbaandifffusinngpolllutioonbassedonntheurbannlandduseandttheunnderlyyingccushioontyppestoostuddyandddisccussttheurrbanrrainfaallruunoffandppolluttionlloadppredicctionmodellandthemmovinggrulees.ThhemoddelhaasbeeensucccessffullyappliiedtoothestudiiesonntheurbanndifffusinggpolllutionnconttrolttechnoologieesinHanyaangDiistricct,Wuuhanaandsaatisfaactoryyresuultshhavebbeenaachievved.TThemoodelccanprrovideescieentifiicmetthodsforuurbanwaterrenviironmeentpllanninng,diiffusiingpoollutiioncoontrollandmanaggementtstuddies.Keyworrdsurbbandiiffusiingpoollutiion,ppolluttionpproperrties,,preddictioonmoddel1IntrodductioonWithsppeedinngupofthheproocessofurrbanizzationndeveelopmeentinnChinna,thheprooportiionoffpermmeableelanddareaabecoomesllessaandleess.TThepaaroxyssmalaandimmpulsiiveurrbanddiffussingppolluttionccauseddbyrrainsttormrrunofffhasbecommeoneeoftthemaajorssourceesofwaterrenviironmeentpoollutiionoffreceeivinggwateerboddies.Thereeisaalarggeamoountoofpolllutanntintheuurbanrainsstormrunofff,alllowinngtheepolllutionnloaddfromminittialrrunoffffarhigheerthaantheeurbaandommesticcsewaage.TThereffore,theddiffussingwwaterenvirronmenntpolllutioonhassbecoomeonneofthemmajorissueestobeadddresssedinnthecurreenturrbanwwaterenvirronmenntreggulatiion.Inreceentteenyeaars,ttheurrbanddiffussingppolluttionhhasbeeenexxacerbbatedinHaanyanggDisttrict,,Wuhaan.Alargeeamouuntoffpolllutanttwasdischhargeddintoothewaterrbodiiesanndtheewateerquaalitywasssharpllydeggradedd.Theewateerenvvironmmentiissuecauseedbyurbanndifffusinggpolllutionnandotherrpolllutionnshassbeennseveerelyrestrraineddtheurbannsusttainabbilityy.Thrroughanalyysisoontheetypees,soourcessandpolluutantssofttheurrbanddiffussingppolluttioniinHannyangDistrrict,Wuhann,ammodelisesstabliishedforppredicctionofurrbanddiffussingppolluttionbbasedonthheurbbanlaandusseanddtheunderrlyinggcushhionttypestosttudyaanddiiscussstheurbannrainnfallrunofffanddpolllutionnloaddpreddictioonmoddelanndtheemoviingruulesttoproovidestronngsciientifficmeethodssforeffecctivecontrroloffurbaandifffusinngpolllutioon.2SourrcesaandprroperttiesoofurbbandiiffusiingpoollutiioninnHanyyangDDistriictTheHannyangDistrrict,oneoofthee3toownsoofWuhhan,iisloccatedinthhesouuthwesstofWuhannCityy,attrianggularzoneatthheconnfluennceofftheYangttzeanndHannjianggriveers.TThearreasttakinggHanyyangAAvenueeandYingwwuAveenueaastheeaxess,whiicharrefaccingttheriiveroonbotthsiddes(HHanjiaangRiiveraattheenorttheasttandYangttzeRiiveraattheesoutthest)),areethemostdenseelypoopulattedinnHanyyangDDistriict.TThepoopulattionddensittyis16,0000perrkm2.TheHannyangDistrrictiisricchinwaterrresoourcess,disstribuutedwwithddozenssofllakes,,bigandssmall..Anallyzedbaseddontthewaaterqqualittymonnitoriingreesultssofllakesinreecentyearss,theewateerquaalityinthheimpportanntlakkesissextrremelyypoorrinttheDiistricct,baasicalllycllassiffiedaasClaassVaccorrdingtothheNattionallEnviironmeentalQualiitySttandarrdsfoorSurrfaceWaterr.Inaddittionttotheejoinntinffluencceofindusstriallandurbanndomeesticdischharge,,thesourccesoffpolllutionntottheselakessfrommscouuringbyraainstoormtoosurffacessolidpolluutantssmaynotbbenegglecteed.Paarticuularlyyinttheinnitiallstaggeofrainsstorm,,thewaterrbodiiesarrequiicklypolluutediinasshortperioodoftimebecauusethheraiinfalllrunooffsccourstheppolluttantsonthhegrooundssurfacceandddepoositeddinttheseeweraggenettworkintotherreceivvingwwaterbodiees.Assobseerved,,inttheinnitiallstaggeofrainsstorm(20mminuteesbefforetthesttorm),,theconceentrattionoofpolllutanntsissgeneerallyymoreethannthattofttheseewageatorrdinarrytimmes.FForinnstancce,amonittoringgatttheouutletssofuurbanrainffallddischaargeaatarrainsttormiinHannyangDistrrictiinJunne20003inddicateedthaattheeconccentraationofseewageinthheefffluenttatttheouutletsswasmuchhigheerthaanthaatatordinnaryttimes..Forexampple,tthecooncenttratioonofSS(susspendeedSollids)washhigherrby110timmesorrso,CODbby3-44timees.Fuurtherrmore,,theinfloowinttotheelakeeduriingsttormiismucchmorrethaantheediscchargeeatttheouutletssatoordinaarytiimes.Thereefore,,urbaandifffusinngpolllutioonisalsothemmajorsourcceofpolluutioncausiingpoollutiiontoowateerboddies.Theproopertiiesoffsudddenocccurreence,highflowandhheavypolluutionofurrbanddiffussingppolluttionaaremaainlyduettobiggpropportioonofhardunderrlyinggcushhionaandbiigrunnoffccoeffiicienttinttheciity,tthereffore,thereeisaashorrtdurrationnofrrunofffformmationnandalitttleaamounttofppercollationnintoogrouund,ccausinnginttensivvescoouringgtoppolluttants..Inaadditiion,dduetooincoompletteurbbanmuunicippalcoonstruuctionnandmanaggementt,theedraiinagenetwoorkissdomiinateddbyccombinneddiischarrgeoffrainnwaterrandsewaggeanddthedomessticwwasteisdiisposeedofatdiiscrettion.Theddiffussingppolluttionccauseddbyhhumanfactoorsacccounttsforrabovve60%%oftthetootalppolluttion.Inaddditioontoflowiingtoolow--lyinggplaccesunnderttheacctionofraainwatterduuetotopoggraphyy,theesepoollutaantsmmostlyyconffluxiintottheurrbanuunderggrounddseweeragesysteemanddthennintoolakeesanddriveerstoopolllutetthewaaterbbodiess.Accordiingtoositeeinveestigaationandrremoteesenssingssatellliteddataaanalyssis,ttheurrbanaareaoofHannyangDistrrictcconsisstsoffmainnlybuuildinngsofffacttoriess,minnesanndentterpriises,urbanninhaabitannts,ggovernnmentaalorgganizaationssandcityroadss(inccludinngparrkinglots,,squaares,etc.))whicchareemainnlyimmperviioushharduunderllyingcushiionacccounttingffor800%oftheuurbanarea,,otheersarrelakkesiddewasstelannds,vvegetaableggardenns,paarks,andrroadssideggreensswhicchareesomeepermmeableelandds,i..e.,ssoftuunderllyingcushiion.TThetyypesoofundderlyiingcuushionndireectlydeciddetheenatuuresaandprroperttiesoofdifffusinngpolllutioon.Thhroughhinveestigaationandaanalyssis,ttheurrbanddiffussingppolluttioniinHannyangDistrrictiischaaracteerizeddwithhthefolloowing::（1）Bigpropoortionnofuurbanunderrlyinggcushhion,bigrrunofffcoeffficieent,sshortperioodofrunofffforrmatioon,liittlepercoolatiooninttogroound,stronngscoouringgtoppolluttants..Thetypeofruunoffconsiistsmmainlyyofsshorttimesurfaaceruunoffandllongttimeiin-pippefloow.（2）Theurbanndifffusinggpolllutionn–rainnwaterrrunooffcaanrouughlybediivideddintoorooffflowwandpavinngfloow.Thhepolllutioonsouurcesofroooffllowarremaiinlytthedeeposittsonroofandtthesttaffsseparaateouutofroofmaterrials..Thekeyffactorristthenaatureofrooofmaateriaals.TThewaaterqqualittyofpavinngfloowisrelattedtoothepavinngmatteriallsanddtheiiragiinganndalssodeppendinngontheddensittyofroadtrafffic.TThemaainpoollutiionsoourcessaretherroadddeposiits,ppedesttrianandttraffiicrubbbish..Thepolluutionsstorrooffflowaandtoopaviingfllowarreatdiffeerentdegreees.TThefoormerisbaasicalllynootimppacteddbymmovinggfacttorsssuchaaspeddestriiananndtraaffic,,therreforee,isslighhtlybbetterrthannthepolluutiontopaavingflow..（3）Thediffuusingpolluutionloadssaremainlly:rooofmaateriaals,bbuildiingsiites,roadrubbiishanndwasstesoolidaandwaastewaateraattheeurbaanraiinwateerouttlets,,polllutanttsfroomvehhicless,airrdryandhhumidsedimmentattioneetc..Amonggthemm,theemosttsignnificaantissthewasteesoliidanddwasttewateerattheuurbanrainwwateroutleets.PPolluttionaattheerainnwaterroutlletsccanbeediviidediinto33cateegoriees:arrtificciallyyswepptandddisccardedddomeesticwastees(waastepaaper,cigarretteends,,etc..),arrtificciallyydumppedanndpouuredwwastewwater,,androtteenandddeteerioraatedddeposiits.（4）Thesurfaaceruunoffisdiischarrgedmmostlyyintooreceeivinggwateerboddiesvviaurrbansseweraageneetworkks.Thheranngeissdeteermineedbytherroutessofttheseeweraggenettworkss.（5）Themainpolluutantssofuurbandiffuusingpolluutionareoorganiicmattters,,SS,oil,N,P,,etc...3SimuulatioonofdiffuusingpolluutioninHaanyanggDisttrict3.1SiimulattionmmethoddsDiffusiingpoollutiionissoneofthheimpportanntfacctorscausiingpoollutiiontoowateerquaalityinwaaterbbodiess.Tocontrrolthhedifffusinngpolllutioon,weeshouuldboothsttrengtthenttheurrbanmmanageementtoreeduceimpacctsoffartiificiaalfacctorsandsstudytheeemergeence,transsportandooutputtproccessessofuurbandiffuusingpolluutantssanddevellopannurbaandifffusinngpolllutioonloaadpreedictiionmoodelssuitabblefoorHannyangDistrrictbbasedonthheproopertiiesoffthediffuusingpolluutionsourccestooeffeectiveelyiddentiffyvarriouskeyffactorrsafffectinngdifffusinngpolllutioon,annalyzeetherelattionshhipbeetweennurbaandevvelopmmentaandurrbanddiffussingppolluttion,andttakeaaseriiesofftechhnologgiesaandmeeasureesofpertiinenceesoaastoproviideefffectiivemeeansttoredducettheruunoff,,decrreasetheooutputtconccentraationofpoollutaants,andccontrooltheedifffusinggpolllutionn.Diffusiingpoollutiionemmergessfrommrainnfallrunofff,haavingcompllicateedchaaracteeristiicsoffranddomocccurreence,flexiiblessourceesandddiscchargeepoinnts,bbigvaariatiionoffpolllutionnloaddinttimeaandsppace,randoomanddvariietiessofppolluttionppaths,,diffficulttmoniitorinng,coontrollandtreattment,,therreforee,itisveerydiifficuulttoopreddictaandsiimulattetheedifffusinggpolllutionn.Alargeenumbberoffstuddieshhavebbeenpperforrmediintheeworlldontheeemergeencerrulesandmmodelsimullationnofddiffussingppolluttion.Theuurbandiffuusingpolluutantssemerrgemaainlyfromscourringoofraiinfalllrunoofftoosurffaceddeposiitsanndtraansporrtofrunofff-carrryinggpolllutanttsintheddrainaagesyystem..Onbbasisofthhis,nnumeroousurrbanddiffussingppolluttionmmodelsshaveebeenndeveelopedd.Theemosttsucccessfuulmoddelsaare:SSWMM,STORMM,CREEAMS,etc...TheMIKE--SWMMdevellopedafterrwardsscombbinesthe11Dnonn-steaadyfllowmoodelaandthheraiinstorrmrunnoffddistriibutivvemoddeltoosimuulatetheppressuuredfflowoofraiinstorrmanddwasttewateerintheddischaargessystemmandtheooverfllowinndraiinagecanallsanddontthegrround..Currrentlyy,theefocuusofmodelldeveelopmeentissputonthhecommbinattionoofGISSandtheeexistiingdiiffusiingpoollutiionmoodelstoevvaluattetheeregiionswwherediffuusingpolluutionoccurrs,chhangeofpoollutaanttrranspoort,iinflueenceoofconntrolmeasuures,andrresponnseoffacceeptinggwateerboddies.Foriinstannce,ttheSWWAT(SoilaandWaaterAAssesssmentTool))hasbeenwidellyuseedon18maajorrriversysteemsinntheUniteedStaatesoofAmeerica..IncombbinatiionwiiththheproopertiiesofftheurbanndifffusinggpolllutionninHHanyanngDisstrictt,theepapeerputtstoggetherrtheurbannsurffacerrunofffprodducinggandconflluenceetoeestabllishtthediistribbutiveeurbaandifffusinngpolllutioonmoddelbaasedoontheeunittgriddrunooffanndsewwagepproduccingaandcoonflueencemmodelasweellassthedrainnagennetworrkhyddrauliicmoddelanndtheepolllutionntrannsporttmodeeltosimullatettheprroperttiesaandchhangerulessofuurbandiffuusingpolluutioninthheproocessofraainstoormruunoff..3.2SetuupofurbanndifffusinggpolllutionnrunooffmoodelAccordiingtoothecharaacteriisticssofuurbanareass,theeprodducinggofrrainfaallruunoffappeaarsinn3tyypes,i.e.,,surffacerrunofff,rooofrunnoff,andddrainaageneetworkkrunooff.TThelaatterlagsbehinndtheeformmertwwotyppes.FFurtheermoree,theeyareediffferenttinssimulaationmethoods.（1）SurffacerrunofffmodeelBasedoontheeproppertieesofthesstudyarea,,variiousssurfaccecattegoriiesarreindducedintounitssof33typees,i..e.,AA1(immperviiouswwithddetenttionaandsttoragee),A33(imppervioouswiithouttdeteentionnandstoraage)aandA22(perrviousswithhdeteentionnandstoraage).Then,,anoon-linnearddetenttionaandsttorageeequaationisseetupviatthecoontinuuouseequatiionoffthejointtMannningfformullaforrthosseofsameslopeewherretheehydrrologiicalpparameeterssuchasMaanninggvaluue,loow-lyiingsttorageeandpercoolatioonareeconsstantbaseddontthenaaturessofssurfaccesubb-unitts>Forassub-unnit,tthecoontinuuouseequatiioniss:（1）Where,V=A·diistheewateervollumeiintheeunitt,inm3;diswwaterdepthh,inm;tisttime,ins;Aistthesuurfaceeareaaofttheunnit,iinm2;i*isnetrrain==rainninteensityy–evapporatiion–perccolatiion,iinm/ss;Qisouutfloww,inm3/s。TheouttflowisexxpresssedbyyMannningeequatiion:（2）Where,Wiswiidthoofsubb-setwaterrareaa,inm;nisrroughnness;dpisddepthofdeetentiionanndstoorage,,inmm;Sissslopeofsuub-settwateerareea.Combiniingeqquatioons（1）and（2）intoanonn-lineeardiiffereentiallequaation,,i.e..,nonn-lineeardeetentiionanndstoorageequattion:（3）Where,((4)Solutioontoequattion（3）istoopasssthrooughtthesiimplefinitteinttervallinaatimeestepp.Equuationn（3）canbbeexppresseedappproximmatelyyas:（5）Where,△t=timmesteep,inns.Then,ttheNeewton-Rapphsoniteraativemethoodcannbeuusedttosollveeqquatioon（5）toedducehh2andtthenttocallculattetheeinsttantanneousoutfllowQint+△t.Qisaalsotthefllowatttheentraanceooftheedraiinagesysteem.（2）RooffrunooffprroduciingmoodelTherooofisimperrviouss.TheenetrainffalloontheerooffisttheprroducttofmmultipplicattionbbyraiininttensittyI,roofareaSanddtimeestepp△t.Wheentheediscchargeeisllesstthantthemaaxdessignccapaciityoffthedrainnageppipe,thepproduccingrrunofffistthequuotienntofthennetraainfallldivvidedbytiimesttep,ii.e.,(6))(77)Where,Q0=netrainffall,inm3;Q=rooffrunooffprroduciing,iinm3/s;I=rainninteensityy,inm/s;S=rooffareaa,inm2;△t=timeestepp,ins.ItisaassumeedthaattheemaxdesiggndisscharggeofroofdrainnageppipeiisQs,tthen,,（8）,(99)Where,Qd=discchargge,iinnm3/s;Qs=maxdesiiggndiisscharrggeoffrooffdraiinnageppipe,,inm3/s,whhichaareddeetermmiinedbbaseddonlloocalmmeteoorrologgiicalffeatuurresaacccorddiingttooCriitteriaaonBBuuildiinngDeessign..Thedissccharggeeisccalcuullateddbytthhehyyddraulliicmeetthodssofppiipes::((10)Where,H=heighhttofbbuilddiingrrooof,iinm;=momenntumccoefffiicienntt(0.5~11);=pippeleenngth,,inm;d=hydraauulicrradiuussofppipe,,inm.Theerefoorre,tthhediisscharrggeiss::,((11)，（12）Lagtimmee:((13)Where,n=numbeerrofddrainnaageppiipesoonthheebuiilldinggrooff,,Ri=raddiusoofroooofdrraainaggeepippeei,iinnm.（3）HydrrauliicmooddelooffdraaiinageesystteemThedraaiinageesystteem(ppiipenneetworrkk)issgeneerralizzeedassconnneectinnggpollees(ppiipeliinnes)llinkeeddbyssomennodess(inssppectiioonshhaafts,,pipeeconnneectinnggpoiinnts,eetc.))..Theepipeeflowwandnnodewwaterrleveellareecalccuulateeddbyddynammiicwaavveeqquuatioonns,bbaasicaallly:Non-steeaadyfflloweeqquatiioonNon-steeaadyfflloweeqquatiioonwiitthouttconfflluencceeofllaterraalflloow,ii..e.,ccontiinnuoussequaattion(14))Where,Qisfllowwinttheppiipe,xxisddistaannce((llengtthhinttheffllowddiirecttiionoofftheepipee)),Aoverrflowwiingaarrea,ttisttime..Themommeentummequaattionttakinnggfloowwanddwateerrlevveelassindeeppendeenntvaarriablleesiss::（15）Where,gisaccccelerraationnofggrravittyy,Hiswwaterrleveell,Sfisffricttiionrreesisttaanceggradiieent.SSfiseeduceeddbyMManniinngeqquuatioonn:（16）Where,nisMaannninggrougghhnesss,,Rishhydraauulicrradiuuss.Theconnttinuoouuseqquuatioonnofppipennodessis:（17）Where,Asistthhewaatteraarreaooffnoddee.（4）Draiinageenettwworkppolluuttantttransspportwwaterrqualliitymmoodel(1188)Where,Ciscoonccentrraationnofssoolutee,,Hiswwaterrleveellinxxdireectioonn,Uiisflloowveellocittyyinxxdirreectioonn,Dxxisddiffuussionccoefffiiciennttinxxdirreectioonn,CsandCdareitemmssofppolluuttantttransspport4CaseestuddyyTheurbbaandiifffusiinngpoolllutiioonissmainnllycaauusedbbyshhooweriinngannddscoouuringgofrraainfaalllruunnoff..Theuurbannrainnffallrrunoffffisddischhaargedviadraiinnagennetwoorrkinntheppatteerrnoffcombbiinedfflowaand,tthereeffore,,therrunoffffpollllutioonnisvveryeevideenntinntheiinitiiaalsttaage.TThessttudyccasesseleccttsattypiccaalraaiinstoorrminnthesstudyyareaaforaanalyyssisaanndcaallculaattion..SeeFFig11forttheccuurveoofthheeraiinnstorrmmprooccess..Theuurbanndifffuusinggpollluutionnmodeellisuusedttosiimmulatteetheerainnsstormmrunoofffprroocesssandppolluuttioniindexxeesinnthecconflluuenceezonee..TheemodeellingrresullttsarreeshoowwninnFig22,Fiigg3aanndFiigg4.Itissseeenffrromtthhefiigguressthattintthheruunnoffpproceesssoffindiivviduaallraiinnfalllinppaarticcuularrregioonns,tthhewaattervvoolumeeandqqualiittyatttheooutleettofcconflluuenceechannggeseevvidennttlywwiithttiime.DDuettoopooorrperrmmeabiillity,,bigrrunoffffcoeeffficiieent,aandsshhortfformaattionpperiooddofrrunoffffbyrrainffaalliinntheecatcchhmenttareaa,,theeinittiialrruunofffincrreeasesssharrpplyaanndreeaachesstotthhepeeaakinnaveerryshhoortoofftimmee.ThheeprooccesseessofSSSannddCODCrrtenddtocchanggeealmmoostssiimilaarrlyaanndthheepeaakkvalluuesccoomeaahheadoofthheerunnooff.TTheccaalcullaationnandmmeasuurredvvaaluessofwwaatervvolummeeanddwateerrquaallityaarebbaasicaalllyiiddentiiccal.TTheccaalcullaationnerroorrsoffwateerrquaallityiisbiiggge