绿色建筑小区砾石湿地径流控制系统试验研究

发布时间：2018-11-12 09:43

【摘要】：目前,世界很多地区的水系统与自然水过程在城市化的背景下受到影响,主要表现为下垫面的不透水比例增加、径流系数加大、径流汇入管网时间减短,导致洪峰流量加大,这使得城市内涝与水污染问题愈加严重。如何控制由于雨水管理不当而产生的负面效应成为了各国关注的热点问题。实践证明,先进有效的雨洪管理方法能够同时兼备生态、经济和美学价值。建筑小区作为城市排水系统的起端,如何将其中的雨水进行有序排放和收集回用是实现雨水资源化的关键。基于“海绵城市”中低影响开发的雨水管理理念,结合绿色建筑小区的生态规划与建设需求,设计了一种三级床体的雨水砾石湿地,并在研究示范基地——深圳市育新学校进行中试试验,试验装置每级床体从上之下依次为种植土层、细砂层、填料层、砾石排水层。研究了径流雨水在下垫面的初始冲刷现象,分析了径流雨水中各污染物指标之间的相关性,并分析了试验装置对径流水质水量的控制效能,给出了一套较为完整的试验装置评价方法。对径流水质的分析实验表明:径流雨水中污染物的EMC值分别为,SS为26.38~432.33mg/L,COD为15.21~187.35mg/L,TP为0.06~1.57mg/L,TN为1.23~5.33mg/L,NH4+-N为0.27~2.31 mg/L,NO3--N为0.28~3.52mg/L,可见径流雨水水质一般都低于地表水环境V类质量标准;在不同的降雨条件下,污染物大都存在着初始冲刷现象,其中SS、COD、TP的冲刷效应曲线在平衡线上部明显偏转,表明冲刷效应较为明显,且前30%的降雨径流中携带了超过60%的SS;对径流污染物之间的相关性分析结果表明,COD和TP与SS在显著性水平a0.01时显著相关,相关系数分别为0.797和0.572。对装置溢流出水和渗透出水的水质分析表明:溢流出水对SS、COD有一定的去除效果,但其水质一般不满足景观回用水标准。渗透水质净化效果较好,SS浓度为6.22~9.21mg/L,其去除率为45.4%~95.4%,TN浓度为0.63~3.16mg/L,其去除率为30.8%~66.8%,NH4+-N总去除率为28.3%~90.6%,NO3--N总去除率为14.1%~80.2%,它们都满足景观回用水标准,而COD、TP在进水浓度较高时不满足景观回用水标准,在实际建筑小区进行工程运用时,可将径流雨水通过一道植被浅沟缓冲带引入试验装置中,以减少进入装置的颗粒污染物,以确保渗透出水水质满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921-2002)观赏性景观环境用水水景类的水质要求。对试验装置对径流水量的控制分析表明:试验装置对各降雨场次径流洪峰均有明显的延缓、削减作用,延缓时间在6~28min,洪峰削减率为40.5%~75.3%,暴雨重现期对其的影响较大,表现为:暴雨重现期越大,径流峰值越大,洪峰削减率越小;试验装置对径流总体积的削减率为26.78%~100%,这与降雨类型、降雨强度、前期晴天数等因素有关,降雨强度越小、前期晴天数越长,相应的滞留水量越多;对不同服务面积比下装置的水量控制分析表明:试验装置可以完全消纳重现期为0.25a、服务面积比为1:5情况下的径流雨水;可以完全消纳重现期为0.5a,服务面积比为1:2情况下的径流雨水;并且可以完全消纳重现期为3a,服务面积比为1:1情况下的径流雨水。试验装置的最大径流滞纳能力只与暴雨重现期有关,在服务面积比一定的情况下,暴雨重现期越大,径流体积削减率越小。在服务面积比为1:2,满足绿色建筑小区绿化总要求的情况下,在重现期为0.25a、0.33a、0.5a的降雨产生时,装置将径流雨水完全消纳,无径流洪峰,在重现期为1a~100a时,装置的洪峰延缓时间为4.51~10.51min,洪峰削减率为11.1%~38.5%,可有效减轻市政雨水管网压力。以上试验结果表明,砾石湿地装置的水质净化、错峰、削峰效果显著。为实现试验装置的推广运用,具体提出了设计评价及维护方法,这将为装置在示范工程的应用提供指导。
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【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU992

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