植被浅沟对城市雨水径流调控效能研究

发布时间：2020-04-07 13:41

【摘要】：海绵城市是目前我国大力推行的新型城市开发理念,以缓解日益突出的城市暴雨内涝、环境污染等问题。在一系列单项海绵设施中,植被浅沟是唯一一项集自然渗透、自然净化功能于一体的用于雨水收集、输送和排放的地表开放性技术。通过对不同植被覆盖类型、进水TSS浓度、进水模式及进水水力负荷等条件下植被浅沟模拟实验研究,探讨了植被浅沟对城市雨水径流峰值、径流总量以及径流污染的控制效能,并对各影响因素进行了分析。以源头集中进水、沿途多点进水和沿途漫流进水的天然草皮植被浅沟在进水水力负荷为1 m~3/h、2 m~3/h和4 m~3/h,进水TSS浓度为200 mg/L、500 mg/L和900 mg/L时,分析浅沟对径流水文水质的控制效能。实验结果表明:不同运行条件下植被浅沟的径流峰值延后时间为9.4 min~26.37 min,径流峰值削减率为4.54%~13.49%。植被浅沟对次降雨径流总量的控制效能受进水水力负荷的影响较大,当进水负荷约为1 m~3/h时,不同进水方式对次降雨径流总量控制率为32.77%~35.38%,并呈现源头集中进水沿途多点进水沿途漫流进水的规律;增大进水水力负荷至2 m~3/h时,对径流总量控制率为17.33%~18.95%,仍呈相同的控制规律;在进水水力负荷为4 m~3/h时,为10.32%~11.49%,但呈源头集中进水沿途多点进水沿途漫流进水的趋势。植被浅沟对雨水径流TSS浓度去除率约为24.22%~89.95%,负荷削减率约为43.36%~90.89%,沿途漫流进水方式始终具有最佳的控制效能。通过对比天然草皮、聚乙烯草皮和土质明渠三种植被覆盖类型的浅沟在不同实验条件下对雨水径流水文水质控制效能发现,植被浅沟的雨水径流水文水质调控效能主要通过“表层植被+根系系统”联合作用实现,植被茎叶拦截及根系对土壤渗透性能强化为其主要作用机制。其中,表层植被的拦截作用贡献率最大,在不影响植被正常生长情况下,增大植被密度可提升植被浅沟雨水径流水文水质控制效能。
【图文】：

技术路线图,调控研究,雨水径流,技术路线

植被浅沟的雨水径流调控研究技术路线图

设计重现期,径流量,浅沟,过水断面

由图2-2 可知，在该设计重现期范围内对应的雨水径流量约为 1.7～4 m3/h。故实验进水水力负荷取 1 m3/h、2 m3/h 及 4 m3/h。每场实验连续进水时间设定为 30 min，，因此，单场实验用水量最大约为 2 m3，进水桶和出水桶均选用容积为 2 m3塑料桶。（2）浅沟断面尺寸常见的植被浅沟过水断面类型包括三角形、梯形和抛物线形等，为了便于土壤基质的填装及表面沟槽的设计，同时为了简化实验装置断面尺寸的设计与计算，本实验选取三角形过水断面。浅沟中的水流流态按明渠均匀流考虑，根据上述选取的最大进水水力负荷核算植被浅沟实验装置过水断面的尺寸，利用式（2-3）和式（2-4）可计算出达到植被浅沟最大进水水力负荷输送能力的过水断面尺寸。Q ARi/n2132 （2-3）Ahb21 （2-4）式中： A —— 过水断面面积，m2；R —— 过水断面水力半径，m；i —— 植被浅沟纵向坡度，‰；n —— 曼宁系数
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU985.12;TU992;X52

【参考文献】