武汉地区透水铺装对雨水径流控制研究

摘要

随着武汉市海绵城市示范区建设的推进,透水铺装做为一种主要的工程措施,在城市建成区面积中所占比例越来越大,但由于所采用的铺装形式和结构设计多为借鉴其他城市建设经验,施工过程中所使用的材料为市场通用材料,其在武汉市独特地质、水文、气象条件下产生的具体作用尚不明了,相关研究尚未跟进.因此本研究选取了常用的10种透水铺装形式,通过改变降雨强度和透水铺装面层,考察透水铺装对雨水径流量及径流污染的影响;通过对比研究不同类型透水铺装,探究适宜武汉地区应用的透水铺装形式.主要研究及结论如下: (1)透水铺装对雨水径流量的控制效果研究:选取降雨强度为武汉地区1、2、5、10年一遇,通过对各透水铺装小试进行人工降雨,探究在不同降雨条件下,不同铺装类型和不同面层对产流时间、降雨削减量等指标的影响. 主要结论为:陶瓷砖铺装的渗透出流时间最长,在降雨强度为一年一遇时为7min;面层厚度为5cm透水混凝土铺装在降雨结束后最高可延长产流35min而透水沥青铺装延长产流时间仅为2~3min;陶瓷透水砖铺装对雨水径流削减量可达54mm以上,所对应年径流总量控制率约为89%;各透水铺装对雨水径流的削减主要集中在降雨前期.总体上不同类型透水铺装对雨水径流量的控制效果为:透水砖铺装＞透水混凝土铺装＞透水沥青铺装. (2)透水铺装对雨水径流污染的控制效果研究:选取降雨强度为五年一遇,保持进水水质统一进行模拟降雨,考察不同透水铺装面层对SS、COD、TN、TP、NH4-N等雨水径流污染的影响;选取典型铺装形式,考察不同降雨强度下其对雨水径流污染的影响. 主要结论为:降雨中后期透水砖铺装对SS的去除率接近100%;本研究采用的所有透水铺装对TP均具有良好的截留效果,在降雨后期可达95%以上;混凝土透水砖铺装和透水混凝土铺装在降雨初期会导致出水COD浓度增加,在降雨后期面层厚度为7.5cm透水混凝土和面层厚度为12cm透水沥青铺装对COD的去除率可达70%,面层厚度为18cm透水沥青铺装会加重COD污染;透水砖铺装在降雨初期对NH4-N去除率可达70%以上,透水混凝土铺装和透水沥青铺装对NH4-N基本无控制效果;透水铺装对TN去除效果总体不佳,其中面层厚度为18cm透水沥青铺装效果最好,TN去除率为54%~64%. (3)综合对比各类透水铺装关于雨水径流削减量、产流时间控制时长与各项污染物去除率,建议武汉地区可优先采用彩石复合混凝土透水砖铺装与陶瓷透水砖铺装,尽量避免使用面层厚度较高的透水沥青铺装.

目录

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控制研究

A Dissertation Submitted in Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Engineering

摘 要

Abstract

目 录

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 透水铺装的应用及研究现状

1.2.1 透水砖铺装

1.2.2 透水混凝土铺装

1.2.3 透水沥青铺装

1.2.4 其他透水铺装的应用及研究现状

1.3 研究的目的及意义

1.4 主要研究内容及技术路线

1.4.1 主要研究内容

1.4.2 技术路线

2 实验的材料与方法

2.1 武汉地区本底条件

2.1.1 地形地貌与水文

2.1.2 土壤分布

2.1.3 典型土壤渗透性

2.1.4 气象条件

2.1.5 近年来典型暴雨事件

2.2 实验装置与设备

2.3 实验材料

2.3.1 铺装材料

2.3.2 实验仪器及药剂

2.4 实验步骤

2.5 主要测试指标与方法

3 透水铺装对雨水径流量的控制效果研究

3.1 透水砖铺装对雨水径流量的控制效果研究

3.1.1 不同形式的透水砖铺装对渗流出水时间与延长产流时间的影响

3.1.2 不同降雨强度下透水砖铺装对雨水径流量的控制效果

3.2 透水混凝土铺装对雨水径流量的控制效果研究

3.2.1 不同形式的透水混凝土铺装对渗流出水时间与延长产流时间的影响

3.2.2 不同降雨强度下透水混凝土铺装对雨水径流量的控制效果

3.3 透水沥青铺装对雨水径流量的控制效果研究

3.3.1 不同形式的透水沥青铺装对渗流出水时间与延长产流时间的影响

3.3.2 不同降雨强度下透水沥青铺装对雨水径流量的控制效果

3.4 不同透水铺装对比研究

3.5 本章小结

4 透水铺装对雨水径流污染的控制效果研究

4.1 透水砖铺装对雨水径流污染的控制效果研究

4.1.1 不同形式透水砖铺装对雨水径流污染的控制效果

4.1.2 不同降雨强度下典型透水砖铺装对雨水径流污染的控制效果

4.2 透水混凝土铺装对雨水径流污染的控制效果研究

4.2.1 不同形式透水混凝土铺装对雨水径流污染的控制效果

4.2.2 不同降雨强度下典型透水混凝土铺装对雨水径流污染的控制效果

4.3 透水沥青铺装对雨水径流污染的控制效果研究

4.3.1 不同形式透水沥青铺装对雨水径流污染的控制效果

4.3.2 不同降雨强度下典型透水沥青铺装对雨水径流污染的控制效果

4.4 不同透水铺装对比研究

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 攻读硕士学位期间科研成果