下凹式绿地结构组成对雨水下渗和净化效果影响研究

发布时间：2020-04-16 05:07

【摘要】：城市雨水一方面带来的洪涝、面源污染等问题,另一方面又是缓解人均水资源不足的有效方法。下凹式绿地作为有效又生态的城市雨水处理设施,是建筑小区改造方案的重中之重。但其效率参差不齐,缺少设计标准,且由于各地域的气候、土质等区别,很难做到因地制宜。另外,对已完工设施缺少运行维护方案,导致大量的设施如植草砖、下凹式绿地等出现堵塞现象,设施功能下降甚至逐渐丧失。因此,本研究对下凹式绿地设计、运行进行系统研究,开发面向实际工程的下凹式绿地全周期解决方案。首先对小区现状进行分析,初步确定绿色LID方案及设施规模。实验室模拟下凹式绿地结构,收集雨水,分析雨水下渗和净化效果并对其组成结构进行优化。分析设施渗水速率的主要影响因素,进一步提高其渗水性并为工程提供科学参数。最后研究设施在不同降雨强度和长期运行过程中出现的问题、成因及对应解决方法,对分区下凹式绿地维护方案提出建议。得到以下成果:研究表明利用三层砾石级配、以红壤土作为填充介质并铺种马尼拉草的设施具有更好的渗水、净化效果。其开始出水时间、积水深度、COD去除率、NH4+-N去除率、PO43--P去除率和SS去除率分别为7.67min、18mm、70.89%、64.26%、59.82%和80.25%。通过SPSS软件进行单因素方差分析,在5%的显著水平下认为设施介质层是其渗水速率的主要影响因素。对介质层分别进行分层优化和混合调质。分层介质由于交界面堵塞等原因,整体渗水较差,平均渗水速率分别为12.15ml/min、14.05ml/min和17.96ml/min;且分层介质积水也较严重,最大积水深度分别为75.2mm、69.6mm和54.4mm。故其对原有单一介质层的渗水能力并未起到优化效果。而混合调质土壤中3/7混合运行期间渗水速率稳定,几乎未发生积水现象,优于单一介质土壤,且其对COD、NH4+-N、PO43--P和SS去除率与单一介质无显著差异。对优化的介质在不同降雨强度下进行实验,发现随着降雨强度增加,3/7混合介质运行最稳定,且不同降雨强度下3/7混合介质对COD、NH4+-N和PO43--P去除与红壤土无显著差异,对SS的最高去除率达到94.5%,明显高于两种单一介质。设施长时间运行混合介质比单一介质具有更好的抗堵塞性能。对堵塞程度初等的介质,清理表面沉积物可使介质渗水性能恢复至初始状态的95.4%;对堵塞程度中等的介质,翻耕土壤对其渗水性的恢复作用明显;而对于堵塞程度严重的介质,换土可使设施渗水性能和积水情况与换土前运行初始状态接近。设施运行应采用主动维护、被动维护和整改的组合方案,以实现长期有效运行。
【图文】：

曲线,水文过程,曲线

重等一系列问题[29]。美国、英国、澳大利亚、新西兰等超 40 个问题进行了不同规模的研究。其中技术水平比较领先、成效较好措施（BMP）、低影响开发（LID）、澳大利亚的水敏感城市设计（持续排水系统（SUDS）、新加坡的活跃、美丽及洁净的水计划（A经查找文件整理如下。）最佳管理措施（BMPs）和低影响开发（LID）雨洪管理的理念和技术研究大致经历了两个发展阶段。第一阶（BestManagementPractices，BMPs）；第二阶段是目前广泛应用ow Impact Development，LID）。在 1983 年推出最佳管理措施（BMPs）作为暴雨管理和面源污染包括工程措施和非工程措施[31]。BMPs 因其高效性、经济性等特口密度较大、环境负荷较大的国家和地区，并产生了较好的效果s 主要为径流过程控制措施，一般是通过减缓流速，延长停留时间过滤等方法达到削峰和净化径流的目的[33]。非工程性措施有土教育、制定相关法律法规等。其制定需要综合考虑地理位置、气素，效果较显著[34]。

核心观点

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文。LID 是 BMPs 的强化版，相比于 BMPs，LID 更加节能、生态、环保。目前技术包括雨水花园、生态树池、绿色屋顶等，其都属于生态型的雨洪控制施，在美国及其他各国都有广泛的应用，如美国波特兰街道雨水花园、澳花果社区、日本东京墨田区等[40]。（2）澳大利亚水敏感城市设计（WSUD）水敏感城市设计（Water Sensitive Urban Design，WSUD）在 1994 年由首次提出，针对城市水资源和水环境与人口日益增长之间的矛盾的系统案[41]。其核心观点是将城市设计与城市水循环有机结合，包括雨水资源收水质改善、特色社区建设等[42](见图 1-2)。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU985.12;X52

【参考文献】