绿色建筑小区网格化植被措施径流控制技术研究

摘要

城市化的发展过程中，通常伴随着水资源的短缺和水环境的破坏，加之不透水面的增加改变了区域水循环，加大了城市雨水排放系统的负荷，城市“缺水”与“多水”的问题日益严重。随着“海绵城市”的推广进行，一系列雨水管理技术措施被提出和应用，建筑小区占据了城市中20~32％的建设用地，在建筑小区中合理采用雨水管理技术措施，并对其组合运行方式进行优化设计，对整个城市的雨水管理关系重大。
　　基于各单项雨水管理措施的技术特点，融合城市网格化管理的理念，在绿色建筑小区中提出了一种网格化植被措施径流控制方法，系统评估了各单项雨水技术措施的径流控制效能，并对绿色屋顶径流控制技术开展了连续三年的监测分析，最后利用SWMM软件对网格化植被措施进行了模拟评估，主要研究内容和结论如下：
　　①网格化植被措施中采用的单项技术如植草沟、透水铺装、生物滞留设施和绿色屋顶等，其构成、功能和设计方法各不相同，其中透水铺装可直接提高不透水面的渗透水性能，植草沟可提供良好的径流传输效果，生物滞留设施可一定程度上控制径流污染。在建筑与小区中运用网格化植被措施，需针对各单项技术技术特点，发挥其长处，综合运用到网格化植被措施的系统框架中，从而达到整个建筑与小区径流雨水的优化控制。
　　②开展了网格化植被措施中绿色屋顶径流控制技术研究，研究结果表明：
　　1）增大绿色屋顶基质层厚度可增强对径流雨水中SS、TN和NH3-N的控制效果，但对TP的控制效果影响不显著，当绿色屋顶的基质层厚度为150mm时，对有机物的控制效果最优。改良剂再生砖能够强化对有机物的控制效果，改良剂珍珠岩能够强化对磷的控制效果，添加再生砖和珍珠岩后，均能够提高绿色屋顶对TN和NH3-N的去除效果，但径流中SS浓度会升高。麦冬草较玉龙草更能适应试验场地生长环境，TP指标两组屋面去除效果差异不大，其余指标麦冬草屋面均优于玉龙草。
　　2）绿色屋顶径流中SS和NH3-N含量逐年降低，NO3-N含量逐年升高，TN含量年际维持稳定，COD和TP含量年际变化趋势不明显。
　　3）除SS指标略高外，改良屋面（基质厚度150mm，园林土：珍珠岩：蛭石=8：1：1，植被选择麦冬草）径流雨水中COD、NH3-N、TN和TP指标的控制效果均优于园林土屋面和裸屋面。改良屋面径流中SS、COD、NH3-N、NO3-N、TN和TP的EMC值分别为（14.43~53.19）、（13.51～36.74）、（0.340~0.543）、（0.456~0.859）、（0.964~1.452）和（0.034~0.173）mg/L，EMCs值分别为36.79、23.67、0.441、0.632、1.131和0.079mg/L，径流污染物去除率分别为-145.21%~-0.91%、-110.67%~-33.10%、-7.72%~61.28%、-385.93%~5.02%、-30.96%~59.38%和1.60%~27.44%。改良屋面的径流水量控制优于园林土屋面和裸屋面，其中改良屋面径流延缓时间为16~26min，洪峰延缓时间为27~51min，峰值削减率达到50.0%~80.6%，径流体积控制率为18.0%~45.4%。
　　4）随着径流时间的延长，绿色屋顶径流中NH3-N含量逐渐升高，NO3-N含量逐渐降低，TN含量基本维持不变。
　　③利用SWMM软件对示范小区进行三种重现期（1a、2a和5a）下的径流模拟，采用网格化植被措施后，示范小区径流峰值延长时间分别为15min、10min和10min，峰值削减率分别为74.96%、72.23%和67.58%，径流体积削减率分别为63.30%、60.63%和58.57%，径流污染物总量（以SS计）削减率分别为71.99%、61.22%和45.44%，污染物总量（以COD计）削减率分别为69.61%、53.24%和34.46%，污染物总量（以TN计）削减率分别为53.82%、42.59%和21.21%，污染物总量（以TP计）削减率分别为55.33%、45.79%和32.40%。
　　在绿色建筑小区中应用网格化植被措施，能够充分发挥各单项雨水管理措施的技术优势，实现对径流雨水的有效控制，对整个城市的雨水管理具有重要意义。

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1绪论

1.1国内外建筑小区雨水利用技术发展现状

1.2课题研究目的、内容及技术路线

2网格化植被措施单项技术评估

2.1植草沟

2.2 透水铺装

2.3 生物滞留设施

2.4 绿色屋顶

2.5网格化植被措施单项技术综合评估

2.6 网格化植被措施的技术内涵

2.7本章小结

3绿色屋顶径流控制技术优化研究

3.1 试验材料与方法

3.2绿色屋顶径流水质优化控制研究

3.3 绿色屋顶径流水质年际分析

3.4绿色屋顶最优配置径流控制研究

3.5绿色屋顶径流氮控制机理探究

3.6本章小结

4网格化植被措施径流控制技术集成应用研究

4.1 集成应用小区概况

4.2 网格化植被措施雨水系统集成与模型构建

4.3网格化植被措施径流控制技术集成应用模拟研究

4.4网格化植被措施运行维护建议

4.5本章小结

5结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的相关科研项目