城市非点源污染与点源污染相比,非点源污染的范围广、不确定性大、过程复杂,因此它的研究和治理难度就更大。20世纪70年代,美、英等发达国家就已对城市非点源开展了大量的研究监测工作,而我国对于城市非点源的研究最早开始于20世纪80年代初,以北京、上海、广州、武汉等大中城市研究较多,但系统的城市非点源污染监测资料几乎没有,有限的案例研究通常只针对某几场暴雨径流过程的水质监测数据来进行,尤其是在北方城市,对城市非点源的研究开展甚少。因此,研究西北缺水地区典型城市非点源污染的特性及规律十分必要,还可为西北城市非点源污染的控制管理提供科学依据。　　本文以西安市皂河小流域和主城区地表径流非点源污染为研究对象,借鉴国内外在城市非点源污染方面的研究经验,对西安市非点源污染特征进行了监测和分析,并运用人工湿地对城市地表径流污染进行模拟控制试验研究,主要内容如下:　　(1)对西安市重污染河流----皂河进行了非洪水期和洪水期水质水量监测,根据水质和流量监测结果分析发现,皂河水质很差,但上游和中游两个污水处理厂作用明显,河水经过处理后水质会有所好转。洪水期污染物平均浓度小于基流平均浓度(SS除外),降雨径流对皂河有一定的稀释作用;洪水过程中,非点源污染负荷所占比重较大;皂河非点源污染负荷所占比重较小,2010年的非点源年负荷中,除SS外,各指标非点源污染负荷所占比重均在10％以下。　　(2)运用城市暴雨管理模型对皂河流域水质水量进行了模拟,包括排水子区域、排水管网、汇水路线的合理性概化。并以2010-2011年实际监测的9场降雨过程的流量及水质为原始数据,进行洪水期与非洪水期的分离处理,以处理后的洪水期流量和各水质浓度数据为依据,率定并验证模型。　　(3)根据对理工大家属院6场不同降雨过程的实际监测,发现“落地前雨水—屋面径流—路面径流—小区出口径流”的城市雨水演变过程中,水质变化规律明显,落地前雨水水质最好,屋面径流和小区出口径流水质较差,路面径流水质最差;前期晴天时间短的降雨径流污染物平均浓度明显低于前期晴天时间长的降雨。同一场降雨过程,初期径流水质明显比降雨结束时差;从落地前雨水到小区出口径流的雨水演变过程中,除可溶性TP平均浓度未超出地表水环境质量标准Ⅳ类水质标准外,COD、NH3-N、TN平均浓度均超出地表水环境质量标准Ⅴ类水质标准,居民楼前的草带对降雨径流中污染物的浓度削减作用明显,约1.0m宽的草带对屋面径流污染物COD和氮的削减率基本都在30%左右。　　(4)对西安市不同功能区(交通区、商业区、工业区和居住区)进行降雨径流污染监测,分析西安市主城区非点源污染的特点,结果表明,城市降雨径流污染初期效应明显,交通区径流中污染物浓度波动幅度最小,居住区污染物浓度波动幅度最大;2010年西安市SS、COD、NH3-N、TN、TP、Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的非点源污染负荷量分别为12958.48 t、3444.19 t、141.90 t、231.37 t、7.49 t、0.94 t、4.29 t、2.19 t、1.07 t、1.44t。交通区各指标输出系数最大,绿地各指标输出系数最小。　　(5)潜流人工湿地对西安市道路雨水径流污染进行控制试验结果表明:①水平潜流和复合流两组人工湿地的最佳运行工况均为运行间隔天数为7 d、水力停留时间为48 h、水深为550 mm的组合;②水力停留时间为影响两组人工湿地净化效果的最主要因素;③改变水流方式的复合流人工湿地系统净化效果优于水平潜流人工湿地系统5%左右;④人工湿地的水量削减率、污染负荷削减率均在50%以上,削减能力较强,且削减量与人工湿地的建设面积成正比关系。　　(6)运用环境经济学方法从环境效益、经济效益和社会效益三方面对西安市非点源污染控制措施的效果进行评价和分析。人工湿地在经济效益方面呈现投入大于产出的现象,但与二级污水处理厂相比,其在造价和运行方面的投入节省近1/2。当应用比例分别为0.5%、1%、2%时,运行人工湿地进行雨水径流处理可分别节省444.20万元/年、889.42万元/年、1777.84万元/年。