武汉地区绿色屋顶对雨水径流控制研究

摘要

随着我国城市化进程的推进，城市面临的洪涝灾害、水环境污染和水资源短缺等问题逐渐凸显，而绿色屋顶作为海绵城市中源头控制的重要措施，能够削减城市在降雨下的径流总量并从面源上控制污染。但武汉地区绿色屋顶究竟采用何种设计参数及其对雨水径流量和污染污染物的控制效果仍未明晰，因而尚需开展相关研究。 实验开展了绿色屋顶对雨水径流量及污染物控制效果研究，共搭建了11个不同特性的绿色屋顶小试装置，对基质种类、基质层厚度、植物种植以及降雨事件的降雨强度、降雨时间等影响因素对雨水径流的控制效果进行分析，得到结论如下： 雨水径流量控制上，基质层厚度为5cm的绿色屋顶能够延缓径流并蓄积雨水，达到武汉地区40%~65%的年径流总量控制率。不同基质种类的绿色屋顶控制效果差距不大。基质层厚度从5cm增加到10cm时，外排临界雨量提升了17%~78%，蓄水量提升了30%~54%，但20cm的基质层厚度控制效果提升均小于6%。降雨强度越大，绿色屋顶的雨水径流量控制越弱。种植佛甲草使得绿色屋顶的控制效果下降1%~11%。 雨水径流污染控制上，基质种类对绿色屋顶的外排径流水质影响较大，给水厂剩余污泥与纯田园土为基质时相对有较好的水质控制效果，对TP与NH4-N可达到66.0%与81.1%的去除率，但外排径流中TN浓度较雨水提升了35.2%，COD浓度提升了162.3%。基质层厚度越大，绿色屋顶的吸附效果越好，但营养物质淋出越严重，10cm是较优的基质层厚度。整体上降雨强度越大，径流水质越好。佛甲草的种植较未种植的绿色屋顶外排径流中，COD平均浓度提高1.1%、TN下降48.7%、TP下降44.5%、NH4-N下降33.2%。在长历时降雨下，各绿色屋顶初期雨水径流都存在少量污染，后期水质都逐渐变好；实际降雨下各因素都表现出相同的影响规律。 武汉地区的绿色屋顶建设建议使用田园土、给水厂剩余污泥、蛭石、珍珠岩混合而成的基质，比例约为5∶2∶2∶1，建议基质层厚度为10cm，并种植佛甲草等植物。

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