植物型消能坝及溢流堰对渗排植被浅沟运行的影响

为分析植物型消能坝及溢流堰对渗排浅沟的水力性能及污染物去除效果的影响,利用人工配水对渗排浅沟在不同径流量下的运行效果进行了对比研究。结果表明,在安装溢流堰后渗排浅沟的垂向净化效果得到了显著提升,但浅沟表层对溶解态污染物的去除效果有所下降;而植物型消能坝能够延长渗排浅沟表层的水力停留时间,减弱流量增大对污染物去除效果的影响,并可以有效截留粒径20μm的颗粒物。     

生物质炭改良生物滞留系统去除氮素的试验研究

雨水生物滞留系统是路面雨水径流净化的主要技术措施之一。利用土柱模拟试验,通过向人工配制的砂壤土中添加不同含量的生物质炭(0、2%、4%、6%),并模拟路面雨水径流淋滤,分析去除氮素污染物的效果及影响因素。结果表明,生物质炭的添加量达到2%以上时,可显著增大对路面降雨径流中TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的削减率。生物质炭添加量对TN的去除效果影响不大,但是对NH_4~+-N的去除效果明显优于NO_3~--N。同时发现,路面雨水径流污染负荷、落干期、植物均会不同程度影响生物滞留系统对氮素污染物的去除效果。     

典型海绵城市建设措施的径流减控效果

随着"海绵城市"的提出,如何科学有效地建设海绵城市已成为政府与专业人员关注的热点。本文从海绵自身的水分与力学特性角度简要分析了海绵城市建设内涵,认为海绵城市建设应首先增强其力学特性即"弹性"。依据实测数据分析了绿化屋顶、纸草沟、生物滞留槽、透水铺装等LID措施的径流减控效果,发现不同类型的低影响开发措施对污染物削减效果差异明显,生物滞留槽和植草浅沟对污染物削减效果整体较好。将不同低影响开发措施综合运用到小区层面,径流减控效果显著,在实际设计阶段,应综合考虑单项措施的径流减控和污染物削减效果,合理设计低影响措施结构、规模和连接方式等,以实现年径流总量控制和年SS总量控制等目标。     

不同降雨强度下LID改造对径流量的削减效果

以重庆市海绵城市建设试点区域秀山县为研究对象,通过实时监测传统片区和低影响开发(LID)片区的降雨径流数据,探析LID片区在不同降雨强度下对径流量的削减效果。结果表明,经LID改造后,地面透水性增大,所容纳的雨水量增加,与传统开发模式相比,中雨条件下对径流总量和峰值的削减率分别可达到80. 4%和56. 0%;LID措施的蓄水容积有限,不同降雨条件下对径流总量和峰值的削减程度不同,削减程度排序为:中雨(80. 4%、56. 0%)>大雨(69. 4%、64. 4%)>暴雨(56. 1%、60. 8%),而且随着降雨等级的增大,LID片区的径流产生时间和峰现时间的滞后效果减弱,在暴雨条件下与传统片区无明显差别;LID片区是否产生径流以及产生多大的径流,主要由降雨强度决定,而与降雨量关系不大,在本研究中,当降雨强度> 0. 2 mm/min时才会产生径流,且降雨强度越大,径流量就越大。     

典型植草沟对武汉雨水径流污染的控制效果研究

在武汉市四新区建设植草沟中试系统,并考察了其对雨水径流污染的削减效果。结果表明,相较于表面径流,植草沟对下渗径流中的污染物去除效果更好、更稳定,抗污染负荷冲击能力更强。对于下渗径流,沿程进水方式和集中进水方式污染物去除效果基本一致;但对于表面径流,沿程进水方式下NH3-N、TN、TP去除效果更好,集中进水方式下TSS去除效果更好。总体而言,植草沟可以有效去除雨水径流中的NH3-N、TN、TP和TSS,但对COD去除效果有限,甚至可能导致径流中COD增高。     

城市绿地对雨水径流污染物的削减作用

为探究城市绿地调控城市降雨地表径流污染的有效性和可行性,采用室内土柱模拟试验,研究植被覆盖、径流污染物浓度、土壤层深度、地下水、水力负荷与停留时间对城市绿地削减污染物的影响。结果表明,在低、中和高3种 雨水径流污染物浓度水平（CODCR 为68、137、550 mg/L;TN是3.01、7.51、30.06 mg/L;TP为0.29、0.69、2.73 mg/L; NH+4是0.44、1.61、2.19 mg/L）,水力负荷为3.5、3.0、2.5 cm/h,持续进水1 h条件下,城市绿地具有良好且稳定的污染削减能力,对CODCR 、TN、TP、NH+4的平均削减率分别达到41.52%、78.96%、84.68%,50.21%、70.23%、60.91%,73.18%、95.88%、94.99%,62.72%、55.16%、69.98%。受土壤复氧能力和水力停留时间的限制,绿地覆盖对污染物CODCR 与TN削减率的影响不明显。城市绿地污染削减率随着降雨地表径流污染物浓度的升高而呈现逐渐增加的趋势。城市绿地对雨水地表径流污染削减作用主要发生在深度35~65 cm土层内。城市绿地对低、中和高污染浓度水平各污染物削减率随着水力负荷的增加而降低。     

不同雨水控制利用方案下城市暴雨径流效应

传统的城市空间开发模式缩短了初始产流时间,增大了暴雨径流峰值和径流总量,成为城市雨洪问题的根本症结所在。采用SWMM研究了山地城市典型区域在开发前和现状用地布局情景下的径流效应,并采用绿色屋顶、绿色屋顶+渗透广场、调节池、绿色屋顶+渗透广场+调节池四种雨水控制利用方案进行了模拟分析。结果表明,径流曲线的形状与降雨过程线相似;现状雨水控制利用方案的径流峰值和径流总量可分别达到开发前的7倍和7.1倍;调节池能削减峰值流量,最高可削减65%;绿色屋顶、绿色屋顶+渗透广场、绿色屋顶+渗透广场+调节池对径流总量和径流峰值具有双重削减效果,其中,绿色屋顶+渗透广场+调节池的削峰减量效果最好,分别可达81%和90%。     

地表径流污染物在透水铺装系统中的迁移规律

针对北京市雨水径流特性,选取3种典型的透水铺装系统即水泥透水砖、砂基透水砖和页岩透水砖,以面层破损实验和柱实验方式研究透水铺装系统对常规径流污染物（COD、NH₄⁺-N、TN、TP）的去除效能和机制,探讨不同降雨重现期和透水铺装各床层的影响。结果表明,破损的面层材料经雨水浸泡后可能会出现污染物溶出现象,加剧径流污染。3种透水铺装系统出水中的径流污染物浓度变化趋势基本一致,随着运行时间的延长,大部分污染物的浓度先急剧降低随后出现不同程度的升高。水泥砖和砂基砖透水铺装系统对污染物的去除效能较为接近,均优于页岩砖透水铺装系统。3种透水铺装系统面层、基层下部以及底基层对COD和NH₄⁺-N的去除效果较好;系统各床层对TN的去除效果均较差,甚至出现TN析出的现象,但对TP的去除效果均较好。当降雨重现期增加时,透水铺装系统对污染物的去除效果变差。     

LID措施与雨水调蓄池联合运行的模拟研究

选取昆明某片区为研究对象,以截留全年50%总降雨量为目标,采用SWMM模拟研究LID措施与雨水调蓄池联合运行的效果。在0.5、1、2年一遇重现期下分别运行仅设雨水调蓄池和LID+雨水调蓄池两种方案,结果表明,LID+雨水调蓄池措施对径流总量、径流峰值均有明显削减作用,对污染物的截留量有显著提升,且截留效率随重现期的增加而减小;在目前设置参数下,LID措施对径流峰值的出现时间无明显影响。另外,设置LID措施可显著削减雨水调蓄池容积。     

城市降雨径流N、P营养物及其LID措施控制效果

通过文献调研,识别城市降雨径流N、P营养物的污染特征和去除过程,分析了典型LID措施对降雨径流营养物的削减效果。研究表明,我国多数城市各种下垫面径流的TN浓度和部分城市路面径流的TP浓度超过国家地表水V类水质标准。城市降雨径流N、P营养物存在初期冲刷和与颗粒物协同去除现象,并与降雨条件呈相关性。典型LID措施中生物滞留、洼地系统、透水铺装和湿地/塘对径流中不同形态的N、P营养物表现出一定的去除能力,应结合污染物浓度和径流削减量评估污染负荷的去除效果,并采取必要的结构设计、植物选择、种植土改良和介质改良等强化措施。     

植草沟对苏南地区面源污染控制的案例研究

为探究植草沟对苏南地区面源污染的控制效果,同时为苏南地区构建海绵城市提供现场试验数据及理论依据,在2016年10月1日—28日,对常州市戚墅堰污水处理厂内的植草沟设施进行监测,考察大、中、小雨型下植草沟对道路径流水质及污染负荷的控制效果。结果表明,在大、中、小降雨事件中,道路径流各项指标大致呈现初期浓度较高、随后浓度不断降低的趋势,道路初期径流污染程度更大,且大雨时道路面源污染更严重; 3种雨型情况下植草沟对径流中SS和COD的去除效果良好且稳定,对二者的去除率分别在50%和30%以上,但对氮、磷污染物的去除效果不好,有氮、磷污染释放的现象发生;植草沟对地表径流污染负荷的削减率维持在较高水平,其中对SS和COD负荷的削减率超过了90%,对氮、磷污染负荷的削减率超过了80%。     

植被渗透浅沟对城市暴雨径流的调蓄效应

植被渗透浅沟(GFS)是一种新型的生态型的雨水输送、收集和净化措施,具有对城市暴雨径流的调蓄效应。现在国内外都广泛地将植被渗透浅沟用于城市园区的城市径流和雨水利用等污染控制系统。该文对植被渗透浅沟技术做了介绍,其对城市暴雨径流的调蓄效应做了阐述,并展望了植被渗透浅沟在我国城市发展应用的前景。     

渗透铺装对径流污染物的逐层削减效应研究

渗透铺装作为海绵城市建设中符合低影响开发的关键源头控制技术措施之一,一些发达国家早在20世纪30年代就开始对其进行研究与使用,而目前我国对于渗透铺装的研究尚处于起步阶段,尤其是在渗透铺装对雨水径流污染物的削减原理方面的研究还不够完善。笔者通过小试实验手段,以人工配制雨水的方式,对总有机碳(TOC)这一典型雨水径流污染物在渗透铺装各结构层中的削减规律及去除效果进行了研究,并在试验基础上进行了系统的削减原理分析,以期为渗透铺装对雨水径流污染物净化作用提供充实的理论依据。     

不同降雨条件下低冲击开发的水文效应分析

以深圳市光明新区低冲击开发(LID)示范区为研究区域,采用暴雨雨水管理模型(SWMM)模拟了下凹式绿地、渗透铺装和绿色屋顶等3种LID模式下的雨洪控制效果,分析了降雨量、降雨历时和雨峰位置对LID水文效应的影响。结果表明,当降雨量<100 mm时,随着降雨量的增加,渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量也相应增加,下凹式绿地的径流削减量变化不大,但其削减量大于其他两种LID控制措施;随着降雨历时的延长,下凹式绿地的径流削减量增加,而渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量变化较小;雨峰位置变化时,3种LID控制措施的径流削减量均变化不大,对峰值流量的削减效果随着雨峰后移而减弱。3种LID控制措施对降雨量少、降雨历时长并且雨峰位置靠前的降雨控制效果较好。     

城市新区低影响开发措施的效果模拟与评价

以陕西省西咸新区沣西新城核心区西部排水区为研究对象,使用暴雨管理模型SWMM软件建立其雨洪模型,在3种降雨事件下模拟研究区排放口水量和水质变化过程,再分别添加雨水花园和渗渠措施,模拟在LID措施调控下的水量水质状况。结果表明:雨水花园和渗渠都对水量和污染物的峰值与总量有较好的削减效果,但削减率都随着降雨强度的增大而减小,其中降雨强度对雨水花园的影响较明显。在相同重现期下,雨水花园对水量和水质的总量的削减效果较渗渠要好,而渗渠对水量和水质的峰值的削减效果则优于雨水花园。综合考虑两个LID措施的处理特点,建议在新区后期建设中结合使用,以控制和改善由降雨产生的径流和污染物问题。     

某低影响开发居住小区水量水质的SWMM模拟

以深圳市某已建的低影响开发居住小区为例,运用SWMM模型模拟研究低影响开发设施对水量和水质的控制效果。结果表明,在年降雨条件下,采用绿色屋顶、下沉式绿地和透水性铺装的居住小区,其年径流总量控制率可提高到69%,年SS总量可降低41%。在不同强度降雨条件下,低影响开发居住小区对径流的总量和峰值流量以及污染物的负荷总量和峰值浓度均有不同程度的削减作用,但都随降雨强度的增大而减弱。污染物的负荷总量和峰值浓度与降雨强度呈正相关,且峰值浓度曲线具有一定的初期雨水效应。     

绿地对不透水下垫面暴雨径流削减作用的研究

通过试验研究了绿地对城市不透水下垫面暴雨径流的削减作用,探讨了不同进水模式(散流式进水、集中式进水)下,不透水下垫面和绿地在实现径流控制目的下的最佳面积比,并对影响径流削减的因素进行了分析。以重庆市为例,在20年一遇暴雨条件下,不透水下垫面与绿地的最佳面积比在散流式与集中式进水模式下分别为5∶1和4∶1,且二者的面积比与绿地的削减效果呈负相关关系;同一面积比下散流式的径流削减效果要好于集中式,实际工程中应将不透水面至绿地之间的径流迁移模式尽可能设计成散流式。     

植草沟对道路径流的水文控制效果研究

在合肥市滨湖新区建造了2条不同类型的植草沟设施用于考察其对路面径流水量的控制效果。研究表明,普通植草沟(设施Ⅰ)与设置下排水的改良植草沟(设施Ⅱ)均能有效削减道路径流的体积和峰值流量,延长峰值流量的出现时间,但设施Ⅱ的水文控制效果优于设施Ⅰ。植草沟的水量削减效果受进水条件的影响,监测期间设施Ⅰ、Ⅱ的径流水量削减率分别为31.1%、35.5%。统计得到在合肥当地条件下设施Ⅰ、Ⅱ完全消纳降雨径流的边界公式可用于分析当地相近设计条件下植草沟对降雨径流的控制能力。     

防渗U型生物滞留系统水文效应研究

在重庆文理学院构建了防渗U型生物滞留系统,并以屋面径流为进水,在2016年—2017年间监测了其水文效应。研究表明,该系统对径流总量和径流峰值流量均具有良好的削减效果,并显著滞后峰值流量出现时间、延长降雨径流释放时间,峰值流量比(R_p)、进出水体积比(R_v)、峰值延迟时间比(R_t)、径流相对持续时间比(R_d)分别为0.19±0.09、0.58±0.14、1.83±1.57、2.75±2.81。系统不产流概率仅为4%,对不产流降雨事件的拟合统计发现,系统可以截留0.34 mm及以下或者降雨强度在0.054 mm/h以下的降雨而不产流。     

半湿润地区内源径流型海绵绿地设计方法 研究——以山西省晋中市社火公园为例

以山西省晋中市社火公园为研究对象,通过分析场地面临的内源型径流环境,结合半湿润地区的气候特征,以设计全过程为例提出半湿润地区内源型海绵绿地设计方法,为相关研究和实践提供参考。内源径流型海绵绿地的设计方法主要包括6个方面:1)确定海绵绿地的雨洪管理目标;2)选择LID设施的功能类型;3)根据相关规划要求对场地径流进行计算;4)确定海绵绿地的空间布局设计;5)利用暴雨洪水管理模型(SWMM)建立动态模型,将LID设施对削减雨水径流总量与峰值流量,推迟洪峰时间等控制效果进行量化模拟,对比分析海绵绿地与传统雨水管网调蓄能力;6)在满足低影响开发措施功能的同时,结合景观化策略,通过Hec-ras软件对水景效果进行模拟。