上凸式绿地的阶梯构型改造对径流总量控制效果的研究

发布时间：2020-03-19 21:59

【摘要】：随着经济的快速发展以及城镇化进程的持续推进,大量自然地面被硬质铺装地面取代,造成城市不透水面积比例不断增加,我国在相当多地区缺水的同时,雨洪内涝与污水蔓延,洪涝灾害、径流污染、地下水位降低等雨水控制与管理的相关问题日益严重。雨水是水循环系统中的重要环节,对水资源的调节补充、生态环境的改变起着关键作用,绿地作为一种生态的城市景观环境,可以有效地维持和保护场地自然水文功能、缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、污染负荷加重等问题。然而现有的上凸式绿地形式大多根据造景的目的以及某些城市公用的特定功能要求决定,绿地的实际蓄渗效果达不到应有的削峰滞洪、源头径流污染防治及雨洪控制与利用的要求,不利于海绵城市的建设。本研究以传统的斜坡上凸式绿地为研究对象,通过水量平衡原理、绿地产流入渗理论和人工模拟降雨试验在分仓式渗透床上研究斜坡绿地的阶梯式改造对绿地蓄渗效果、径流总量的影响。并扩大了试验模型尺度,通过研究阶梯式绿地中试装置的产流过程,进一步验证了绿地的阶梯构型对径流总量控制具有良好的改善效果,并从海绵城市径流总量控制的角度进行评价。主要结果如下:1.斜坡绿地的径流过程主要包括三个阶段,分别是初始入渗阶段、初始产流阶段和稳定产流阶段。降雨强度和坡度会对绿地径流过程产生一定程度的影响,主要体现在初始产流时间、稳定径流强度和径流总量上,当雨强增加至一定程度时,降雨强度超过坡度,成为影响绿地径流过程最重要的因素。土壤的入渗强度随着降雨过程的持续而呈指数降低,下降的过程符合Horton模型,最终趋于稳定。2.为了方便描述阶梯式改造对上凸斜坡绿地水文过程所产生的影响,本研究提出“梯坡比”的概念(即,阶梯式绿地面积与上凸斜坡绿地总面积之比),当雨强一定时,初始产流时间随着梯坡比S的增大而滞后,稳定径流强度随着梯坡比的增大而呈下降的趋势,这种由阶梯地形改造所产生的差异性,在斜坡坡度较大、降雨强度较小的条件下更为明显。通过坡改梯可以使得雨水能够充分的蓄积和入渗,增加土壤的入渗强度,在40mm/h~70mm/h的降雨范围内,稳定入渗强度f_c与梯坡比S之间存在如下关系式:f_c=a(1-sina+Ssi na)~(1.3192)+b,其中a为绿地的坡度,a、b的取值与降雨强度有关,a的取值范围为0.162~0.301,b的取值范围为0.266~0.320。3.为了使试验结果更加靠近工程实际,将试验场地的尺度扩大,对阶梯式绿地进行中试试验,进一步研究了阶梯构型对径流总量控制的效果,对绿地的蓄渗效果模型进行了实际应用验证,试验结果表明,当降雨强度为29.7mm/h时,面积为2.7m×2.2m的阶梯式绿地,不仅能够消纳自身的雨水,还能够承接40.89~61.77m~3的混凝土不透水路面的汇水,并不发生外排,能够满足海绵城市对径流总量控制率的要求。
【图文】：

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图 1-1 低影响开发水文原理示意图Fig.1-1 Sketch map of LID hydrological principle态利用技术市建设中的雨水生态利用技术按主要功能可分为渗化等几类，在实际工程中，应结合不同水文地质、技术组合应用，实现径流总量控制、峰值控制以及较为广泛且技术相对成熟的雨水生态利用技术主要顶、透水铺装、净化湿地、景观水体、雨水花园、念、净化机理、适用条件等进行阐述。要分为广义下凹式绿地和狭义下凹式绿地，广义下积，且可用于调蓄和净化雨水径流的绿地，主要包

植草,转输,径流,雨水

图 1-2 下凹式绿地Fig.1-2 The low elevation greenbelt2.植草沟植草沟[24]是一种在地表沟渠中种有植被，具有景观性能的工程性措施，，通过重力流收集、输送、处理和排放径流雨水，雨水经过植草沟时，在植被和土壤的沉淀、过滤、下渗和生物降解等作用下去除污染物并净化雨水，从而满足径流雨水收集和削减污染物的要求[25]。根据径流转输方式的不同，植草沟可以分为转输型植草沟、渗透型植草沟和常有水的湿式植草沟三类：转输型植草沟是指开阔的浅植物型沟渠，它将集水区中的径流引导和传输到 BMP 的其他处理措施；渗透型植草沟是指开阔的、覆盖着植被的水流输送渠道，其设计主要通过改造土壤过滤层及过滤层底部的排水系统，强化雨水的渗透和持留能力；湿式植草沟与转输沟类似, 但设计为沟渠型的湿地处理系统, 该系统长期保持潮湿状态。针对径流削减和水质净化两个基本目标，植草沟的设计提出了以下要求：
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU992

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