Modeliranje emisije zagađenja kišnog oticaja sa urbanih slivova

Abstract

U cilju istraživanja procesa emisije zagađenja sa urbanih slivova u okviru ove disertacijeizvršena je teorijska i eksperimetalna analiza i modeliranje kišnog oticaja saeksperimentalnog sliva koji je formiran u dvorištu Građevinskog fakulteta Univerziteta uBeogradu. Sliv pokriva preko 3300 m2, od čega skoro dve trećine su nepropusne površine.Metodom mokrog usisavanja su izvršene serije zahvatanja uzoraka sa nepropusnih površinasliva, u cilju određivanja akumulisanja i priraštaja zagađenja na površinama od asfalta(saobraćajne površine), betona (trotoar namenjen pešacima) i kamena (nije u direktnomkontaktu sa bilo kojim vidom saobraćaja). U zahvaćenim uzorcima su određivani pH,elektroprovodljivost, suvi ostatak, suspendovane materije, hemijska potrošnja kiseonika,mutnoća, ukupni azot i fosfor, katjoni i teški metali, a u nekim uzorcima i organskajedinjenja. Deo uzoraka je podvrgnut separaciji čvrste i tečne faze, određen jegranulometrijski sastav izdvojene čvrste faze i sadržaj zagađenja u svakoj granulometrijskojfrakciji. Zatim su frakcije čvrstih čestica ispitivane savremenim analitičkim metodamakarakterizacije u cilju definisanja njihove specifične površine, veličine i zapremine pora,karakteristika i sastava površina čestica i mineraloškog sastava.Ispitivanja akumulisanja zagađenja su ukazala da postoji trend usporavanjaakumulisanja zagađenja tokom vremena, odnosno da masa zagađenja po jedinicinepropusne površine teži zasićenju. Najveća masa zagađenja je izmerena na asfaltnimpovršinama, zatim na betonu a najmanja na kamenu. Ovo ukazuje na to da je akumulisanjezagađenja veće na površinama sa većom hrapavošću. Od ispitivanih povšina, površine poddirektnim uticajem motornog saobraćaja imaju najveću akumulaciju zagađenja. Izvršena jedetaljna analiza merenih podataka u cilju modeliranja akumulisanja i priraštaja zagađenja nanepropusnim površinama. Pored već poznatih i korišćenih funkcija, ispitani su i novi oblicifunkcija koje su pokazale dobro prilagođavanje mernim rezultatima. Poredeći dobijenerezultate u pogledu mase akumulisanih materija po jedinici površine sa rezultatima drugihistraživanja datih u literaturi, može se zaključiti da je akumulisanje zagađenja na ispitanomeksperimentalnom slivu znatno veće nego na drugim lokacijama, što je posledica odsustvaredovnog održavanja i čišćenja.Rezultati ispitivanja ukazuju da su dnevni priraštaji zagađenja na površinamaispitanog sliva znatno veće u letnjim meseima nego u jesen. Pri tome su dnevni priraštajizagađenja na asfaltu znatno veći nego na betonu, a najmanji su na kamenu, što je u skladusa načinom korišćenja ovih površina...

An experimental catchment was established on the grounds of the University of Belgrade -Faculty of Civil Engineering. Theoretical and experimental rainfall-runoff analysis andmodelling were performed in an experimental catchment within the framework of this thesisfor the purpose of conducting research on pollution emissions from urban catchments. Theexperimental catchment covers an area of over 3300 m2, of which almost two thirds arecomprised of impervious surfaces. Using the wet vacuum sweeping method, a series ofsamples were taken from the impervious catchment surfaces in order to determine pollutionbuild-up and accumulation rates on asphalt (road surfaces), concrete (pedestrian walkways)and stone (not in direct contact with any type of traffic) surfaces. The samples wereanalysed for pH, conductivity, total solids, total suspended solids, chemical oxygendemand, turbidity, total nitrogen, total phosphorus, cations and heavy metals, while somesamples were analysed for specific organic compounds. A portion of the samples wassubjected to liquid-solid phase separation where the grain size distribution of the separatedsolids and pollutant content in each particle size fraction were determined. Solid particlefractions were then tested using advanced analytical characterization techniques todetermine their composition, specific surface area, pore volume and size, surfacecharacteristics and composition, and mineralogical composition.Pollution build-up analysis has shown that there is a gradual decrease in pollutionbuild-up on impervious surfaces over time, when the mass of pollution per unit of surfacearea approaches saturation point. The greatest amount of accumulated pollution wasmeasured on asphalt, followed by concrete and finally, the lowest amount was detected onstone surfaces. This indicates that accumulation was greater on surfaces with higherroughness. Among the investigated surfaces, the highest contaminant accumulation wasdetected on surfaces directly exposed to motor vehicle traffic. A detailed analysis of themeasured data was conducted for the purpose of modelling of pollution build-up onimpervious surfaces using previously known and tested equations alongside new equations,which have shown a good fit to the measured results. By comparing the surface results ofcontaminant accumulation with the results of other studies presented in the literature, it canbe concluded that pollution accumulation in the investigated experimental catchment inBelgrade is significantly greater than at other locations, which may be attributed to a lack ofregular maintenance and cleaning.Investigation results indicate that the daily pollution build-up rate on the examinedcatchment surface is significantly higher in summer than in autumn. In addition, the dailypollution build-up rate on asphalt is significantly higher than on concrete, while stone hadthe lowest rate, which is consistent with the type of surface use...