陶粒屋顶雨水截流与被动蒸发降温的研究

发布时间：2020-07-22 12:21

【摘要】：随着城市建设进程的加快,城市的下垫面的物理发生改变,不透水面积的比例逐渐加大,当出现暴雨天气时,汇流时间缩短,径流峰值加大。每到盛夏,多数城市都频发内涝灾害同时产生较大城市热岛效应。屋顶作为建筑未完全开发的第五立面,是控制雨水、减缓径流的源头,因而在城市屋顶上铺设多孔陶粒可以在短时间内滞留部分雨水,延迟径流产生时间,减少径流峰值而达到减轻城市雨洪灾害。同时暴雨过后,湿润的多孔陶粒在太阳辐射和高温作用下能进行被动冷却蒸发达到降低室温的效果。通过建立陶粒屋顶模型,进行陶粒屋顶雨水截流和被动蒸发冷却降温的实验,并得出如下主要的结论:在同一降雨强度下,屋顶坡度由小变大,两者的径流开始时间、到达峰值时间都提前;峰值流量都提升;径流截流率都下降。尤其是模拟暴雨时,坡度从30%到5%再到10%,与石子屋顶相比,陶粒屋顶的径流开始时间分别延缓1.03min、0.98min、0.45min,峰值流量分别降低0.26L/min、0.24 L/min、0.26L/min,径流截流率分别提高 25.38%、21.93%和 20.07%。屋顶高度由小增大,两者的径流开始时间、到达峰值时间都延迟;峰值流量都降低;径流截流率都提高,但陶粒屋顶的变化的幅度较大。特别是模拟暴雨时,高度从100mm、150mm到200mm,与石子屋顶相比,陶粒屋顶的径流开始时间分别延缓0.95min、1.17min、1.95min,峰值流量分别降低0.27L/min、0.68L/min、0.78L/min,到达峰值时间分别延迟4min、3min、4min,径流截流率分别提高19.25%、28.14%和36.59%。虽然随着屋顶高度的增加,陶粒屋顶和石子屋顶截流能力也提升,但由于石子内部结构密实的而陶粒内部充满孔隙的原因,陶粒的吸水率较大,因而表现出更强的截流能力。屋顶前期干燥天数逐渐增加,两者的径流开始时间、到达峰值时间都延迟;峰值流量都降低;径流截流率都提高。但陶粒屋顶的变化的幅度较大,当模拟暴雨时,前期干燥天数从1d、3d到7d,与石子屋顶相比,陶粒屋顶径流开始时间分别延迟1.07min、1.42min、2.74min,径流峰值分别降低 0.21L/min、0.42L/min、0.52L/min,对应截流率分别降低19.33%、27.67%、33.77%。随着干燥天数增加,陶粒内部孔隙的水分一部分会流出体外,另一部分在太阳照射和空气温度等作用下蒸发气化,在这两种情况下陶粒含水率逐渐降低,因而遇到降雨时会吸收更多水分。由此可见,前期干燥天数增加,在强降雨条件下的陶粒屋顶的截流能力比石子屋顶更明显。在连续晴天天气情况下,对比草坪屋顶和石子屋顶,陶粒屋顶处于干燥状态时蒸发隔热效果均不理想;在连续降水情况下,处于湿润的多孔陶粒在高温作用下由于能充分进行蒸发冷却,一方面可以将大部分能量消耗同时陶粒能阻挡部分太阳辐射直接到达屋顶外表面,另一方面由于陶粒内部充满孔隙,在风作用下可以将屋顶部分热量带走减从而降低屋顶外表面的温度,使从屋顶进入室内的热量减少,降低了空调能耗。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU992;TU111.42
【图文】：

［：］Ｉ：逡逑图２－１晾晒的陶粒逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｃｅｒａｍｓｉｔｅ邋ｆｏｒ邋ａｉｒｉｎｇ逡逑陶粒，顾名思义，就是陶制的颗粒。其样貌如图２－１所示，它是一种外表呈不规则逡逑椭圆的经过加工造粒或者磨成球状再经煅烧而发生膨胀的材料，且它外观光滑，颜色一逡逑般呈红褐色或暗红色，内部是通常不是密实而是充满许多封闭的蜂窝状结构的孔隙，而逡逑且多数的孔隙与孔隙之间不相连通。由于煅烧它的主要原料是一些废弃的没有多少利用逡逑价值的的矿渣、煤渣，江河的淤泥，海底淤泥或者城市垃圾等，因此，陶粒是一种充分逡逑利用废弃物，变废为宝绿色材料。它生产制作是符合当今世界普遍追求可持续发展，循逡逑序经济的绿色生态理念。逡逑按陶粒的原料来源，陶粒的分类有：粉煤灰陶粒、页岩陶粒、淤泥陶粒、垃圾陶粒、逡逑珍珠岩尾矿粉陶粒等。逡逑本文实验用的大、小陶粒都是粉煤灰陶粒。其原料主要是工业的烧煤废渣。逡逑９逡逑

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本文编号：2765810