城市雨水花园水文水质效果及其受降雨分布影响

发布时间：2020-08-20 16:52

【摘要】：本文针对建造的两个不同类型雨水花园设施开展了实地监测和模拟分析研究。首先,连续4个月监测了两个雨水花园的出入流过程,分析了其对雨水径流的削减效果;其次,对几次降雨进行取样和水质检测,研究了雨水花园对污染物的去除效果;再根据实测数据模拟了研究区在不同降雨情况下的径流削减效果;最后预测了雨水花园在不同地区降雨特征对设计方法引起的误差分析。主要研究结果如下:(1)西侧入渗型雨水花园,回填土为当地土壤,蓄水层设计深度为0.2m,在监测期间发生了 10次溢流,径流削减率均值为64.0%,径流系数均值为0.644,均方差为0.022;东侧排水型雨水花园,回填土为(粉)砂壤土,蓄水层设计深度为0.3m,且底部铺设土工膜和穿孔管,在监测期间发生了 2次溢流,径流削减率均值为100.0%,径流系数均值为0.545,均方差为0.021。总体看来,东侧排水型雨水花园径流削减效果较好。(2)水质监测结果显示,东西雨水花园对硝氮的去除率均值为11.3%和67.6%,对氨氮的去除率均值分别为88.9%和59.9%,对总磷的去除率均值为-62.1%和53.9%。总体看来,西侧入渗型雨水花园污染物去除率效果较好。(3)针对目前设计方法采用平均雨强可能引起的误差,同一降雨标准下用平均分布法和正态分布法的蓄水层设计深度计算结果基本一致,不同重现期下最大绝对差值仅为1cm;历时相同,重现期为5a、20a和50a时使用平均分布法计算的径流削减率分布为82.5%、65.1%和57.5%,使用正态分布法计算的径流削减率比平均分布法大,但相对差别仅为2.3%～6.9%。重现期为50a,标准设计深度时的径流削减率仍能达到57.2%～65.1%,可见雨水花园水文效果较好。(4)针对我国不同地区降雨差别很大的情况,对我国部分省会城市采用平均雨强引起的误差进行了分析。利用IDF法计算各省、自治区直辖市省会城市的平均雨强,再分别用平均分布法和正态分布法计算得雨水花园设计深度范围为3.2cm～140cm和6cm～139cm,绝对差值最大仅为2.8cm,新疆、西藏、甘肃等干旱地区的设计深度小于《海绵城市建设技术指南》中建议的蓄水层深度。使用两种方法计算的径流削减率相对差别与地区雨强成正相关,相对差别最大值为海南的21.7%。径流削减率与入渗率呈正相关,K=0.1m/d时径流削减率变化范围为22.7%～100%,K=1.5m/d时径流削减率变化范围为29.9%～100%,K=8m/d时径流削减率变化范围为61.8%～100%,三种情况下径流削减率最低的情况都发生在平均雨强最大的海南,新疆、西藏等干旱地区径流削减率高达100%。
【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;X52;P426.6
【图文】：

城市雨洪,水循环系统,概念,体系

ＷＳＵＤ（Ｗａｔｅｒ邋Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ邋Ｕｒｂａｎ邋Ｄｅｓｉｇｎ）是澳大利亚在１９世纪９０年代末针对传统排水系逡逑统所存在的问题而提出的，旨在通过城市规划和设计的整体分析方法来减少对自然水循环逡逑的负面影响，保护水生态系统健康。ＷＳＵＤ体系水循环系统如图１－１。逡逑（岕）逡逑Ｉ邋Ｍ－ｋ邋Ｉ逡逑Ｖｙ逦ｖｖ逡逑，＾逦水循环逡逑！逡逑＾污水处《逡逑（中水ａ用］逦＾NB逡逑图１－１邋ＷＳＵＤ体系水循环系统［ｕ】逡逑在对城市雨洪资源的管理与调控方面，低影响开发措施是一个相对新兴的概念。低影逡逑响开发措施最早由位于美国马里兰州的普润丝？乔治县于２０世纪９０年代提出，旨在通过分逡逑散的，小规模的源头控制来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，使开发地区尽量接近逡逑于自然的水文循环。当时研究发现，这项措施能够减少７５％？８０％的地面雨水径流，并且能逡逑够有效去除７０％左右的径流污染物。低影响开发措施设施主要包含：生态植草沟、下凹式逡逑绿地、雨水花园、绿色屋顶、雨水湿地、透水铺装等。与传统的雨洪调控措施相比，低影逡逑响开发措施是通过将一系列措施布置在整片区域，是从源头上对径流进行调控，此外，低逡逑影响开发措施可将具备径流调控功能的土地景观纳入雨洪调控系统中

技术路线图,花园,雨水,水文

＿逦逦逡逑水花园出入流量，从而得知两个雨水花园实际径流削减效果；在降雨期间收集水样通过水逡逑质监测得到污染物浓度随时间变化曲线，并利用出入流量和污染物浓度变化过程计算出污逡逑染物去除效果。逡逑（２）根据研宄区雨水花园的自然条件（土壤、降雨等）计算出更大规模雨水花园的逡逑水文效果：即根据研究区雨水花园测得土壤入渗率、径流系数等自然条件，用两种不同计逡逑算方法求出雨水花园所需的蓄水层设计深度，比较两者差异性，并探宄在该设计深度下，逡逑用两种计算过程模拟入渗型雨水花园在遇到更大强度降雨时的径流削减效果。逡逑（３）探究并比较使用两种方法推算的入渗型雨水花园水文效果差异性：用不同暴雨逡逑设计方法计算各省、自治区、直辖市省会城市降雨过程及雨水花园设计深度，比较两种方逡逑法推算的径流削减率差异性；针对我国土壤条件差异，探宄入渗率对ＬＩＤ设施水文效果的逡逑影响。逡逑１．４．２技术路线逡逑城市雨水花园水文水质效果及其受降雨分布的影响逡逑

示意图,自动气象站

＂邋！！邋１逡逑图３－２双环法试验示意图逡逑同时，我们在几次降雨期间选定几个参照物，观察并记录一定时间段内参照物水面下逡逑降情况，与参照物的初始水面作对比，将一定时间段内水深变化值与间隔时间作商得渗透逡逑系数。逡逑３．１．２降雨资料的获取逡逑在扬州大学江阳路南校区工程馆西侧安装ＨＯＢＯ邋Ｕ３０－ＮＲＣ自动气象站，可以得到以逡逑下参数（均为每１０分钟记一次）：雨量（单位：ｍｍ）、压力（单位：ｍｂａｒ）、温度（单位：°Ｃ）、逡逑风速（单位：ｍ／ｓ）、太阳福射（单位：Ｗ／ｍ２）等。逡逑研究区两个雨水花园之间空地上安装了邋Ｏｎｓｅｔ邋ＨＯＢＯ邋ＲＧ３－Ｍ自计式雨量筒，便于于气逡逑象站降雨数据进行校对。逡逑ｐＫｉ逡逑１逡逑图３－３邋ＨＯＢＯＵ３０－ＮＲＣ自动气象站逦图３－４邋Ｏｎｓｅｔ邋ＨＯＢＯ邋ＲＧ３－Ｍ自计式雨量筒逡逑３．１．３流量数据的获取逡逑降雨来临前，在东（西）雨水花园的出入流堰处放置ＨＯＢＯ邋Ｕ２０水位计，测堰前（后）逡逑

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