基于多目标控制的城市绿地低影响开发与规模管理研究

发布时间：2020-07-03 05:00

【摘要】：城镇化建设的快速发展,为城市建设取得显著效益的同时,人口膨胀、交通拥堵、地表铺面硬质化等引起的大气污染、水环境恶化、城市热岛效应等“城市病”也在不断增多,城市原有自然生态本底和水质受到冲击,传统的雨水排放模式和径流管理理念已不能满足当今社会可持续发展的需求。低影响开发理论的提出就是针对这种“径流雨水多、水资源少、水质脏”的问题。城市绿地是低影响开发理论不可或缺的重要载体,然而目前城市绿地的水质差、渗透性能低、未考虑对周边汇集径流雨水的消纳和储蓄等现状造成了城市绿地“水”问题处理功能的缺失。本文通过对不同类型的城市绿地径流雨水水质和土壤特性的分析,结合低影响开发措施,对不同类型绿地系统进行雨水利用方案的结构参数设计和空间组合设计,形成雨水径流渗、滞、传、净、蓄利用的整套系统的方法,并以径流总量控制率、径流污染控制率、造价为控制指标,确定了不同降雨重现期下各措施的规模临界值。首先,通过实地采样与测试,对公园绿地、小区绿地、工业区绿地、文教区绿地和道路绿地等五种不同类型城市绿地的污染程度、排放特性及径流污染物之间的相关性进行了探究,发现不同城市绿地径流雨水均存在水质污染情况,道路绿地、工业区绿地污染严重,公园绿地、小区绿地次之,文教区绿地污染程度最低,且绿地污染物初始冲刷效应不强烈。不同城市绿地污染物的赋存状态不同,TN、重金属元素与SS相关性较好,主要是以颗粒态存在;而COD、TP与SS相关性则较差,大部分是以溶解态存在的。其次,土壤作为城市绿地的基盘,其渗透性能是城市绿地的储渗性能、改善雨水循环性能的基础。选取不同材料对土壤的渗透性能进行改良,发现有机废弃物、无机材料和土壤结构改良剂是良好的土壤增渗改良材料,同等条件下,稳定入渗速率排序为:谷壳砂子秸秆陶砂,PAM掺量为0.1g/kg时,入渗速率达到最佳。满足暴雨重现期为1、2年的雨水下渗要求,可选用10%掺量的谷壳或砂子、PAM;满足暴雨重现期为5年的雨水下渗要求,可选用20%掺量的谷壳或砂子、0.1g/kgPAM;满足暴雨重现期为7年的雨水下渗要求,选用25%掺量的秸秆、20%掺量的谷壳。团聚体在保持土壤结构、蓄持水分和提高土壤肥力等方面扮演重要角色。良好团聚状态下的土壤,有助于土壤中水分和养分的运移。对不同改良材料的团聚体及其长期试验研究表明,水稳性大团聚体(0.25mm)含量越高,土壤孔隙越发达,团聚体结构越稳定,土壤水分入渗能力也随之增强。土壤与改良材料初期形成的孔隙并未随着有机废弃物的腐化而消失,其土壤孔隙结构愈加发达且稳定,土壤渗透性能也随之提高。最后,以透水铺装、下凹式绿地、植草沟、生物滞留池四种常见的低影响开发措施为研究对象,总结建立了径流削减率的理论公式,结合不同类型城市绿地的特性,对低影响开发措施进行了空间组合设计,确定了不同降雨重现期下低影响开发措施规模优化方法。研究成果对更好地发挥城市绿地的雨水控制管理功能,缓解或者解决“水”问题现状,推动雨水资源回收再利用及海绵城市建设提供理论基础。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU992;TU985
【图文】：

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唐纳德溪水公园（Ｔａｎｎｅｒ邋Ｓｐｒｉｎｇｓ邋Ｐａｒｋ）位于美国波兰特市，面积达４０００平方米｜５３］。该逡逑公园处于棕色地带，有场地排水要求。整体设计目标为将周边建筑汇入公园的径流雨水进逡逑行回收利用；采用的低影响开发措施类型为植物过滤带、人工湿地，如图１．１、１．２所示。逡逑周边不透水下垫面的径流雨水汇集至公园绿地内，经由喷泉及净化系统组成自然水逡逑景。公园绿地结合原场地南高北低的地形，在至上而下的水体中依次种植草甸、树木、种逡逑植床等典型的公园植物种类，植物的种类结合地形的变化，种植梯度对应水分梯度，既加逡逑强对径流雨水的净化，同时显示了土壤含水率的变化，经过净化的雨水最终进入公园绿地逡逑高程最低的水池中，待回用。逡逑图１．邋１唐纳德溪水公园雨水收集示意图逦图１．２唐纳德溪水公园全景图逡逑Ｐｅｎｎｓｗｏｏｄ社区绿地位于美国雄鹿郡，其建设在生态系统、雨洪管理以及教育学习等逡逑方面具有巨大价值。Ｐｅｎｎｓｗｏｏｄ社区是设施扩建计划的一部分，与Ｍｉｄｄｌｅ邋ｔｏｗｎ小镇签订逡逑了有关径流雨水及暴雨洪涝的雨水控制管理体系。其设计目标为充分回用绿地内部和周边逡逑汇集的径流雨水

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