城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究_陈卓.pdf

城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究陈卓1，顾洋2，黄膺翰3，冯镜洁1*，李然1，陈基培2，任爽1（1.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，成都610041；2.珠江水资源保护科学研究所，广州510611；3.中国电建中南勘测设计研究院有限公司，长沙410014）摘要：降雨过程中形成的污染已成为重要的城市面源污染，尤其是降雨初期雨水对城市地表的冲刷导致大量的污染物排放入水体，造成城市河流的冲击性污染。当城镇遭遇暴雨时，下垫面硬化和污染物积蓄使得初雨污染峰值过程更剧烈，对河流的水质影响更为严重。本文采用暴雨洪水管理模型（storm water management model，SWMM）平台对具有不同下垫面特性的城镇流域开展暴雨条件下的径流模拟，在此基础上开展面源污染产生过程模拟，对比研究不同下垫面特性对产流、产污过程的影响。结果表明:降雨强度越大,径流产流速度越快，径流峰值流量越大；流域中建成区占比越高，产生的径流量越大，单位面积产污量线性增大。建成区占比高的流域产污过程线较尖瘦(峰值相对较大但历时较短)，受支流汇流历时影响，干流产流过程线形状比支流宽胖(峰值相对较小但历时较长)，干流峰值比支流滞后1014 h。暴雨后期地面冲刷的污染物浓度随时间降低，干流的产污过程峰值相对于支流滞后不显著。研究成果可为城镇初期雨水污染防治的技术实施提供理论支撑，对消除城镇黑臭水体和维护河流水环境健康具有指导意义。关键词：初期雨水；径流；污染物；暴雨；数值模拟中图分类号：X501文献标志码：A文章编号：2096-2347（2023）02-0051-10收稿日期：2023-01-05基金项目：国家自然科学基金（52039006）。作者简介：陈卓，硕士研究生，主要从事水环境学研究。E-mail:*通信作者：冯镜洁，博士，主要从事环境水力学研究。E-mail:F引用格式：陈卓，顾洋，黄膺翰，等.城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究J.三峡生态环境监测，2023，8（2）：51-60.Citation format:CHEN Z,GU Y,HUANG Y H,et al.Simulation of runoff and pollution production during the initial rainfall of urban rainstormJ.Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges，2023，8（2）：51-60.Simulation of Runoff and Pollution Production During the Initial Rainfall ofUrban RainstormCHEN Zhuo1*,GU Yang2,HUANG Yinghan3,FENG Jingjie1*,LI Ran1,CHEN Jipei2,REN Shuang1（1.State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering,Sichuan University,Chengdu 610041,China;2.ScientificInstitute of Pearl River Water Resources Protection,Guangzhou 510611,China;3.Zhongnan Engineering Corporation Limited,PowerConstruchion Corporction of China,Changsha 410014,China）Abstract：Pollution formed during rainfall has become a significant factor influencing urban area-source pollution.Rainwaterflushes the urban surface in its early stages and brings a large accumulation of pollutants into water body of the urban river.Especially,during heavy rainstorm,the hardening of the substratum and the accumulation of pollutants make the peak process of the initial rain pollution more intense,and the influence on river quality is more severe.In this paper,the storm water management model(SWMM)was used to simulate the pollution generation process for urban runoff under heavy rainstorm conditions and with different substratum characteristics,and the effects of different substratum on the flow and the pollutions production process were compared.The results show that the higher rainstorm intensity,the faster runoff production and the higher peak flow rate;and that theDOI：10.19478/ki.2096-2347.2023.02.07水体研究三峡生态环境监测Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges2023年6月Jun.2023第8卷第2期Vol.8No.2三峡生态环境监测http:/ built-up areas in the watershed,the higher the peak flow rate,and the pollution production per unit area increased linearly.For high proportion of built-up area,the process line of pollution generation is more sharp and thin,indicating a relatively higherpollution generation in a shorter time period.The process line of pollution production in mainstream is wider and fatter(i.e.relatively low peak and longer time period)than that in the tributaries due to the time lag of confluence of the tributary inflow,and themainstream peak value lags behind that of the tributaries by about1014 hours.During the later stage of a rainstorm,the concentration of pollutants from ground scouring gradually decreases,and the time lag between the pollution production peaks of the mainstream and the tributaries is not obvious.The study provides a support to the prevention and control of urban river water environmental protection during rainstorm.Key words:initial rainfall;runoff;pollutant;storm;numerical simulation城镇是人类生活的主要载体 1。暴雨易形成城市内涝型洪水。暴雨对地面冲刷将沉积在地面的污染物快速带至河流 2，给城镇水系水质带来严重污染威胁。城市建设不透水面积增加 3，一次降雨过程中径流量会形成严重的冲刷 4。初期雨水污染的污染物来源及水质特征研究更多围绕屋面与路面开展 5。针对屋面冲刷雨水，Frster等 6 对德国Bayreuth市的城市屋顶雨水展开监测，发现水中铜与锌的含量较高。Gromaire-Mertz等 7 对法国城市的屋顶雨水径流进行分析检测，发现水中的铅与锌浓度极高，化学需氧量（chemicaloxygen demand，COD）与固体悬浮物（solid suspended，SS）也远超当地污水处理厂进水浓度。Chang等 8 监测了美国德克萨斯州区的屋面雨水质量，结果显示所有的指标均超过当地水质标准，其中以锌的超过倍数最大。国内的学者如张科峰等 9、郝丽岭 10、李立青等 11 分别研究南京、武汉、重庆等屋面降雨径流的水质并取得了一定的成果，其研究成果均显示屋顶径流的水质较差。路面径流与屋顶径流有所不同。路面径流冲刷的范围更广，土地利用类型更加复杂，主要的污染来源为车辆行驶产生的污染如尾气、磨损材料颗粒、道路老化材料 12，大气沉降，空气中的飘浮物经由雨水淋洗至地面 13，以及人类活动污染。路面径流污染具有水量变化大、污染物含量变化大、可生化性差的特点 14。加拿大学者整理了140份路面径流水质数据 15，该数据显示在降雨形成的路面径流中COD的浓度最高达2 200 mg/L，远高于地表水标准浓度。路面径流的污染来源决定了其污染特征具有地域性，且即便在同一地区，不同降雨条件下路面径流污染浓度也有着明显差异。影响路面径流污染物浓度的因素众多，包括气候条件、降雨特点、交通情况、城市管理方式等 16。总体而言，相比于屋面径流污染，路面径流污染物表现出浓度高，污染物种类多，污染物累积速度快等特点。降雨形成的径流在冲刷城市建筑后具有高污染的特征，而城市河流成为这些携带着高浓度污染物的水流最终的受纳水体 17，因此，城市降雨径流成了一个重要的污染来源。面对这一水环境风险，世界各国提出很多的缓解方式。美国于20世纪70年代提出雨污水必须经过污水处理厂处理。澳大利亚提出“水敏感城市设计”，并表示城市雨水的管理需要遵从自然保护原则 18。英国提出“可持续城市排水系统”，通过排水系统改善城市内涝的同时控制雨水径流水质 19。我国于2014年提出“海绵城市”概念 20。目前，针对城市降雨径流的研究集中在其对水质的影响上，对于暴雨条件下的初期雨水产流与产污过程研究不足。本文开展典型暴雨条件下城镇流域的径流过程与污染物产生过程模拟研究，探究不同下垫面的作用规律和干支流产流、产污过程的传播规律。研究成果可为城镇初期雨水污染防治提供理论支撑，对城镇河流水环境保护和消除黑臭水体具有重要意义。1研究区域图1展示了本次研究模拟的中国安徽省合肥市的白石天河流域。该河流（3114 3132 N，11705 11733 E）东北濒巢湖，西依大别山余脉，南近庐江县城。河流整体从南至北33.7 km，从东到西43 km，流域面积596.5 km2，主要支流有小南河、团结圩小河、后街小河、金墩河、罗埠河、三八河、望城河、金牛河、牛首河。在流域内共设立了52个水质监测点，其分布位置见图1。第8卷第2期53图1研究区域的水系分布及水质监测位置Fig.1Drainage map and water quality monitoring points of study area流域内建成的城镇有10个，建成区面积约有80.9 km2。流域内的土地利用类型影响渗水率、坡度、表面糙率等，白石天河流域内城市分散分布且属于小型城镇，硬化土地面积较少，大多数土地被用于农业。根据土地利用类型的不同将流域内土地分为4个大类（农田、房屋、硬化道路、绿地），其中农业用地面积占比为73.2%，房屋面积占比为15.5%，绿地面积占比为10.0%，硬化道路面积占比为1.3%。2计算模型2.1模型方程本文采用暴雨洪水管理模型（storm water management model，SWMM）平台开展模拟，模拟因子包括COD、NH3-N和总磷（total phosphorus，TP）。水文模块是对地表产汇流过程的模拟，并分析降雨时形成的地表径流量、下渗量、地表洼地蓄积量、蒸发量与总降雨量的水量平衡。模型中可按照透水性将下垫面划分为3种类型 21，透水区域的产流量计算公式为：R1=(i-f)t（1）式中：R1为透水区产流量，mm；i为降雨强度，mm/s；f为下渗强度，mm/s；t为降雨时长，s。不透水有洼地蓄积区域的产流量计算公式为：R2=P-D（2）式中：R2为不透水有洼地蓄积区域产流量，mm；P为降雨量，mm；D为洼蓄量，mm。不透水无洼地蓄积区域的产流量计算公式为：R3=P-E（3）式中：R3为不透水无洼地蓄积区域产流量，mm；P为降雨量，mm；E为蒸发量，mm。对于透水区的下渗，采用霍顿模型计算 22。计算公式为：ft=(f0fc)ek+fc（4）式中：ft为t时刻的下渗率，mm/h；f0为该区域的最初下渗率，mm/h；fc为土壤稳定下渗率（最小入渗率），mm/h；k为衰减系数，1/h。在汇流计算部分采用非线性水库法，地面蓄水深度d超过地表最大洼蓄深度时将产生径流，计算公式如下：dt=P-e-f-q（5）式中：d为子汇水区蓄水深度，m；t为时间，s；P为降雨强度，m/s；e为蒸发率，m/s；f为下渗率，m/s；q为径流速率，m/s。图例监测点N05km坝镇镇盛桥镇冶父山镇庐城镇柯坦镇汤池镇百神庙镇郭河镇千人桥镇杭埠镇丰乐镇三河镇万山镇陈卓，等：城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究三峡生态环境监测http:/ 23：Q=qA=W1.49n(d-ds)53S12（6）式中：Q为径流量，m3/s；A为子汇水区面积，m2；n为子汇水区地表曼宁粗糙系数，无量纲；S为子汇水区平均坡度，%。水质模块是对污染物的堆积及随降雨径流的冲刷进入管、渠、河网这一过程的模拟。污染物产生计算采用指数冲刷模型，即冲刷速率与污染物累积量成指数关系。w=m(1-e-kt)（7）式中：w为单位面积的冲刷量，kg/m2；m为地表初始累积量，kg；k为冲刷系数，无量纲；t为冲刷时间，min。2.2参数取值在SWMM平台中选择霍顿模型计算土壤渗流率。模型中涉及的参数采用霍顿经验公式计算，得出水文模块具体参数取值（表1）。使用SWMM中的累积模型计算非降雨时段地面污染的累积情况，使用冲刷模型计算在降雨时段被冲入径流的污染指数。水质模块主要参数取值见表2。表1水文参数取值表Table 1Parameter value of hydrology simulation模型种类下渗模型产流模型参数名称霍顿最大入渗率/（mmh-1）霍顿最小入渗率/（mmh-1）霍顿衰减系数/（h-1）完全排干需要天数/d透水地表曼宁系数不透水地表曼宁系数透水洼地蓄水深度/mm不透水洼地蓄水深度/mm取值783.85470.240.01581.6表2水质参数取值表Table 2Parameter value of water quality simulation污染物CODNH3-NTP最大累积量/kg农田6.50.420.08绿地20.220.02房屋60.320.50硬化道路80.220.50冲刷系数农田0.0170.0080.002绿地0.030.080.12房屋0.050.040.02硬化道路0.040.020.02冲刷指数农田1.62.21.6绿地1.21.21.2房屋1.71.51.8硬化道路1.81.51.62.3模型参数取值验证由于条件限制，在暴雨过程中进行水文及水质数据获取较为困难。利用2018年逐日降雨开展年内水文过程模拟，并采用水文站逐月流量数据进行水文模型验证，采用10月29日实测水质开展水质验证。验证结果见图2和图3。结果显示，虽然水文模拟个别月份的数值仍存在一定差异，但模型大体能够较好地模拟月径流量变化趋势。水质模拟的COD、NH3-N、总磷曲线与实测值拟合效果都较理想，仅少数点位存在偏差，这是由于污图2水文过程模型参数验证Fig.2Model validation of hydrological process3 5003 0002 5002 0001 5001 0005000径流量结果对比金牛站降雨量模拟值监测值径流量/（104m3）350300250200150100500降雨量/mm2018/012018/022018/032018/042018/052018/062018/072018/082018/092018/102018/112018/12第8卷第2期55染源实际排放过程的不确定性造成的。总体上，水质模块参数取值基本合理，模拟结果基本能反映河道水质的变化趋势。3计算工况与边界条件降雨强度采用安徽省合肥市发布的暴雨强度公式 24：q=4850(1+0.846lgP)(t+19.1)0.896（8）式中：q为暴雨强度，L/s ha；P为重现期，a；t为降雨历时，min。雨量分配采用芝加哥型 25，取雨峰系数r=0.4，洪水重现期设置为1年至20年共6种情景。设计2 h降雨过程见图4。按照流域面积进行干支流来流流量分配。根据水质监测结果，白石天河的水质达到地表水环境质量标准（GB 38382002）类标准，来流水质取类限值，COD、NH3-N 和 TP 分别取20 mg/L、1.0 mg/L和0.05 mg/L。河道糙率取值为0.03。参考白石天河流域综合规划报告，COD、NH3-N 和 TP 降解系数分别取0.08（l/d）、0.01（l/d）和0.15（l/d）。图4不同重现期的降雨过程图Fig.4Rainfall process in different return periods4结果与分析为探究降雨径流及污染在不同特性子流域的传输和累积规律，选择白石天河干流及其三个代表性子流域。子流域考虑土地利用类型，从上、中、下游中分别选择农田、绿地、建成区面积比例最高的三个子流域，见表3。4.1径流产流结果白石天河流域及三个典型子流域在6种不同重现期的2 h降雨下的路面径流模拟结果见图5。表3研究河段基本信息Table 3The information about land utilization in study reach名称白石天河长冲河三八河团结圩小河面积/km2596.631.114.17.26土地利用类型农田71.9%38.9%78.2%45.8%绿地12.5%41.6%9.7%27.1%房屋8.2%7.9%6.6%13.8%硬化道路7.3%11.6%5.4%13.4%备注干流上游子流域中游子流域下游子流域403020100浓度/（mgL-1）-25-20-15-10-50距河口距 离/km监测值模拟值0.80.60.40.20浓度/（mgL-1）-25-20-15-10-50距河口距 离/km监测值模拟值0.30.20.10浓度/（mgL-1）-25-20-15-10-50距河口距 离/km监测值模拟值图3白石天河干流水质模拟参数验证Fig.3Model validation of water quality simulation in Baishi tian river mainstream300250200150100500降雨强度/（mmh-1）P=1aP=3aP=10aP=2aP=5aP=20a020406080100120降雨历时/min陈卓，等：城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究（a）COD（b）NH3-N（c）TP三峡生态环境监测http:/ a（b）P=10 a（c）P=5 a（d）P=3 a（e）P=2 a（f）P=1 a图5设计降雨过程下径流过程Fig.5Process of runoff in designed rainfall conditions在设计的2 h降雨情景下，子流域流量过程线皆呈单峰型。白石天河下游子汇水区汇流速度较上游快，上游支流入汇和沿河产汇流汇入需一定历时，白石天河河口处流量过程线呈双峰型。对比不同重现期的降雨，以团结圩小河流域为例，在重现期P=20 a的情况下，团结圩小河口流量峰值出现在径流历时175 min处，最大流量为11.81 m3/s；在重现期P=3 a时，流量峰值出现在径流历时200 min处，最大流量为6.22 m3/s；在重现期P=5 a时，流量峰值出现在径流历时215 min处，最大流量为2.78 m3/s。同时结合表4可知，随着重现期增大，即降雨量增大，径流过程峰值流量越大，径流过程线上升也更加陡峭，达到峰值的时间越短。另外，对比P=20 a和P=1 a的径流占比分别为34.7%与27.0%，降雨强度越大，产汇流速度越快，同时产生的径流也越多。三个子流域中，径流历时长度随着建成区面积比例增大而减小。如在P=20 a的情况下，团结圩小河径流历时长度大约在7 h，长冲河流域径流历时约在14 h左右，而建成区面积比例最小的三八河流域径流历时长度则在26 h左右。受建成区面积比例因素影响的还有出流占比，同样在P=20 a的情况下，团结圩小河流域的出流占比为34.7%，长冲河为22.0%，而三八河为18.1%，出流占比越高，说明在场次降雨中，建成区面积比例越高，产生的径流量越大。流域建成区面积比例高，径流过程则会变得更加“尖瘦”，即在短时间内形成高流量的城市径流，可以预见，在城市化进程快速推进的同时，流域建成区面积比例快速上升将会改变下垫面类型，给城市防洪排涝带来巨大的挑战。第8卷第2期57表4设计日降雨条件下（子）流域模拟结果Table 4Results of simulation under designed rainfall conditions(watershed of tributaries)重现期P=20 aP=10 aP=5 aP=3 aP=2 aP=1 a流域白石天河长冲河三八河团结圩小河白石天河长冲河三八河团结圩小河白石天河长冲河三八河团结圩小河白石天河长冲河三八河团结圩小河白石天河长冲河三八河团结圩小河白石天河长冲河三八河团结圩小河降雨/mm88.277.566.859.052.742.0出流深度/mm17.819.416.030.614.315.913.125.311.212.810.620.59.210.89.017.27.79.47.814.95.67.26.011.3出流占比/%20.222.018.134.718.420.516.932.616.719.215.930.615.518.415.229.214.717.814.828.313.217.114.227.04.2径流产污结果白石天河流域及三个典型子流域河口处在6种不同重现期的2 h降雨下的模拟结果见图6。根据结果，子流域污染物最大浓度随降雨重现期下降而下降。以三八河为例，在P=20 a时，COD、NH3-N、TP最大浓度分别为101.1 mg/L、4.0 mg/L、0.61 mg/L。而在P=1 a情景下，COD、NH3-N、TP最大浓度分别下降至86.2 mg/L、3.2 mg/L、0.46 mg/L。就河口处污染物过程而言，三八河河口的COD、NH3-N、TP污染物过程皆呈“尖瘦型”，团结圩小河污染物过程皆呈“矮胖型”，其过程说明了三八河口在短时间内产生的污染物较多，初期冲刷效应影响显著，而团结圩小河流域在降雨过程中的产污过程属于典型的持续性产污。以P=3 a时COD过程为例，在降雨开始1 h后，COD浓度达到峰值99.8 mg/L，而在降雨结束时COD迅速下降至52.3 mg/L。而相同情景下团结圩小河COD在降雨开始75 min后，COD浓度才达到峰值58.6 mg/L，降雨结束时COD浓度下降至51.4 mg/L。长冲河流域的COD与NH3-N过程介于二者之间，而TP过程呈现明显的双峰型。以P=3 a情景为例，长冲河流域TP在降雨开始70 min后达到峰值0.38 mg/L，在降雨结束后40 min时下降至0.18 mg/L，降雨结束65 min后再次上升至0.32 mg/L。结合流域中土地利用类型分布不同进行分析，三八河河道较短，且下游为建成区，产汇流速度较快，所以污染物浓度上升速度较快。团结圩小河流域下游子汇水区土地利用类型多为农田，所以在降雨初期，下游河道因农田产汇流速度较慢，而团结圩小河中下游的白山镇在降雨冲刷下汇入河道的污染物浓度较高的降雨径流在到达河口前，经过稀释作用，浓度降低且过程被平坦化，意味着径流中的污染物浓度逐渐被稀释作用降低。而长冲河中上游多为农田，对应产生的降雨径流中的总磷浓度较高，陈卓，等：城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究三峡生态环境监测http:/ results of catchment pollution in simulated reachP=20 aCODP=20 aNH3-NP=20 aTPP=10 aCODP=10 aNH3-NP=10 aTPP=5 aCODP=5 aNH3-NP=5 aTPP=3 aCODP=3 aNH3-NP=3 aTPP=2 aCODP=2 aNH3-NP=2 aTPP=1 aCODP=1 aNH3-NP=1 aTP0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）120100806040200降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）8.06.04.02.00.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）1.00.80.60.40.20.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）120100806040200降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）8.06.04.02.00.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度（mm/h）长冲河浓度（mg/L）1.00.80.60.40.20.0降雨强度三八河白石天河团结玗0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）120100806040200降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）8.06.04.02.00.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）8.06.04.02.00.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）8.06.04.02.00.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）8.07.06.05.04.03.02.01.00.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）120100806040200降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）1.00.80.60.40.20.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）1.00.80.60.40.20.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）1.00.80.60.40.20.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）1.00.80.60.40.20.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）1.00.80.60.40.20.0降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）120100806040200降雨强度三八河白石天河团结圩小河0:002:004:00050100150200250降雨强度/（mmh-1）长冲河浓度/（mgL-1）120100806040200降雨强度三八河白石天河团结圩小河时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间时间第8卷第2期59随着这部分降雨径流到达长冲河河口，长冲河河口的总磷峰值再一次上升，过程线呈明显的双峰型。在研究河道污染物过程时，不仅需要注意流域内土地利用类型的组成，土地利用类型的分布对河道降雨径流污染过程也有重要的影响。就不同污染物来说，COD与NH3-N浓度随降雨强度变化的影响较明显，而总磷浓度受降雨强度变化的影响较小。其中，长冲河流域 COD 与NH3-N浓度受降雨强度变化影响较大。P=1 a情景下的COD、NH3-N峰值浓度较P=20 a情景下的峰值浓度分别下降了22%与38.4%。产流污染与下垫面类型有显著关系。以农业用地与建成区为例，在降雨强度从P=1a增大到P=20 a的条件下，COD产污量分别增加了74.5倍与0.7倍，原因是农业用地糙率高，小强度降雨条件下冲刷作用弱，而农业用地本身蕴藏的COD高于建成区，在高强度的降雨条件下可形成大量污染的径流。受用地规划的限制，土地中的磷化合物使用受到限制，流域中磷元素总量波动范围较小，这解释了总磷浓度受降雨强度影响较小的原因。5结论（1）通过模拟不同降雨强度下白石天河及其三个典型子流域的径流过程，发现降雨强度越大，流域出流占比越高，同时径流过程峰值流量也越大，径流过程线上升也更加陡峭快速，产流速度越快。（2）单次降雨过程中，流域建成区的面积占比越高，产生的径流流量越高；降雨强度以及子流域建成区的比例也会影响单次降雨中河道水质变化过程与产污量。（3）降雨强度与流域和子汇水区单位面积产污量呈线性关系，降雨强度越大，单位面积产污量就越大；建成区面积比例越大，子汇水区在场次降雨中的单位面积产污量就越大。（4）建成区面积占比高的流域产污过程线较尖瘦，历时短而产污量大，受支流汇流历时影响，干流产流过程线形状比支流较宽胖，流量上升期长且持续时间久，峰值滞后约1014 h；暴雨后期地面冲刷的污染物浓度降低，干流的产污过程峰值相对于支流滞后不显著。参考文献1 MONTGOMERY M R.The urban transformation of the developing worldJ.Science，2008，319（5864）：761-764.2 WANG Z B,QI F,LIU L Y,et al.How do urban rainfall-runoff pollution control technologies develop in China?Asystematic review based on bibliometric analysis and literature summaryJ.Science of the Total Environment，2021，789：148045.3 LI C Y,FLETCHER T D,DUNCAN H 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