城市雨水花园水文水质效果及其受降雨分布影响

摘要

本文针对建造的两个不同类型雨水花园设施开展了实地监测和模拟分析研究。首先，连续4个月监测了两个雨水花园的出入流过程，分析了其对雨水径流的削减效果;其次，对几次降雨进行取样和水质检测，研究了雨水花园对污染物的去除效果;再根据实测数据模拟了研究区在不同降雨情况下的径流削减效果;最后预测了雨水花园在不同地区降雨特征对设计方法引起的误差分析。主要研究结果如下: (1)西侧入渗型雨水花园，回填土为当地土壤，蓄水层设计深度为0.2m，在监测期间发生了10次溢流，径流削减率均值为64.0％，径流系数均值为0.644，均方差为0.022;东侧排水型雨水花园，回填土为（粉）砂壤土，蓄水层设计深度为0.3m，且底部铺设土工膜和穿孔管，在监测期间发生了2次溢流，径流削减率均值为100.0％，径流系数均值为0.545，均方差为0.021。总体看来，东侧排水型雨水花园径流削减效果较好。 (2)水质监测结果显示，东西雨水花园对硝氮的去除率均值为11.3％和67.6％，对氨氮的去除率均值分别为88.9％和59.9％，对总磷的去除率均值为-62.1％和53.9％。总体看来，西侧入渗型雨水花园污染物去除率效果较好。 (3)针对目前设计方法采用平均雨强可能引起的误差，同一降雨标准下用平均分布法和正态分布法的蓄水层设计深度计算结果基本一致，不同重现期下最大绝对差值仅为1cm;历时相同，重现期为5a、20a和50a时使用平均分布法计算的径流削减率分布为82.5％、65.1％和57.5％，使用正态分布法计算的径流削减率比平均分布法大，但相对差别仅为2.3％～6.9％。重现期为50a，标准设计深度时的径流削减率仍能达到57.2％～65.1％，可见雨水花园水文效果较好。 (4)针对我国不同地区降雨差别很大的情况，对我国部分省会城市采用平均雨强引起的误差进行了分析。利用IDF法计算各省、自治区直辖市省会城市的平均雨强，再分别用平均分布法和正态分布法计算得雨水花园设计深度范围为3.2cm～140cm和6cm～139cm，绝对差值最大仅为2.8cm，新疆、西藏、甘肃等干旱地区的设计深度小于《海绵城市建设技术指南》中建议的蓄水层深度。使用两种方法计算的径流削减率相对差别与地区雨强成正相关，相对差别最大值为海南的21.7％。径流削减率与入渗率呈正相关，K=0.1 m/d时径流削减率变化范围为22.7％～100％，K=1.5m/d时径流削减率变化范围为29.9％～100％，K=8m/d时径流削减率变化范围为61.8％～100％，三种情况下径流削减率最低的情况都发生在平均雨强最大的海南，新疆、西藏等干旱地区径流削减率高达100％。

目录

摘要

1绪论

1．1研究背景

1．2研究目的和意义

1．3国内外现状

1．3．1国外研究进展

1．3．2国内研究进展

1．4．1研究内容

1．4．2技术路线

2研究区概况

2．1地理位置

2．2水文气象

2．3地形地貌

2．4研究区布置

3研究方法

3．1．1入渗率的测定

3．1．2降雨资料的获取

3．1．3流量数据的获取

3．1．4水质数据的获取

3．2统计方法

4研究区水质水量分析与评价

4．1雨水花园具体布置

4．2．1入渗率测定

4．2．2降雨过程

4．2．3径流削减过程

4．2．4污染物去除过程

5降雨分布对雨水花园设计及评价的影响

5．1研究区模拟分析

5．1．1对雨水花园设计深度的影响

5．1．2对强降雨时径流削减效果的影响

5．2不同气候条件模拟分析

5．2．1对雨水花园设计深度的影响

5．2．2对强降雨时径流削减效果的影响

5．2．3入渗率对径流削减率的影响

6结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的相关科研成果

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