高渗透下凹式绿地技术研究

摘要

随着城市发展的不断增速，越来越多不透水地面取代原有的农田、绿地等透水地面，降雨径流在地面汇集后无法有效地渗入地下，导致地表径流急剧增大。同时人口数量及密度的增加带来了大量的污染物累积，这些污染物被雨水冲刷后，直接汇入城市河流中，造成了严重的水体污染问题，河流营养化、黑臭现象变得十分普遍。城市绿地作为城市生态系统的重要组成部分之一，不仅可以削减地表雨水径流、推迟洪峰，还可以吸纳一部分径流携带的污染物，对城市管网减压、城市河流水质改善具有重要意义。　　目前，城市绿地多为上凸式绿地和普通下凹式绿地，且国内下凹式绿地的研究主要集中在对自然下凹式绿地的蓄水渗水能力、洪峰削减能力、污染截留能力等规律研究，关于优化下凹式绿地的结构，提高蓄水渗水能力的技术研究较少。为了进一步提高下凹绿地的蓄水、渗水能力，通过在绿地内埋设高透水性材料，强化绿地的蓄水、渗水能力，开发出高渗透性下凹式绿地。　　通过资料收集及试验研究，设计出3种高渗透下凹式绿地，分别为水平高渗透下凹式绿地、垂直高渗透下凹式绿地、组合高渗透下凹式绿地。利用模拟降雨产流产污中试装置，与传统上凸式绿地、普通下凹式绿地进行比较，评估其径流削减及径流污染削减能力，为城市绿地规划及建设提供一定的理论基础。　　本文主要结论如下:　　通过对下凹式绿地内部结构进行优化改善，设计出水平高渗透、垂直高渗透、组合高渗透3种下凹式绿地。其中，水平高渗透下凹式绿地在地面中间下埋设一道深0.5m、宽0.3m的碎石垄沟，四周用土工布包裹;垂直高渗透下凹式绿地在地面下打入3根直径0.15m的碎石桩，深1.5m，碎石桩间距0.15m;组合高渗透下凹式绿地地面下埋设碎石垄沟与3个碎石桩组合。此外，在绿地地下结构上方增加煤渣复合土导渗层，以此提高雨水下渗速度。不同绿地结构详见图2-1～2-8。　　在降雨重现期1～10a、降雨历时30～120min的芝加哥降雨模型的降雨试验中，降雨量越大，径流削减率越小。与传统上凸式绿地相比，普通下凹式绿地对径流总量削减率为23.14％～67.04％，径流系数0.29～0.69;水平高渗透下凹式绿地对径流总量削减率为50.26％～100％，径流系数0.00～0.46;垂直高渗透下凹式绿地对径流总量削减率为37.66％～93.46％，径流系数0.06～0.57;组合高渗透下凹式绿地对径流总量削减率为56.24％～100％，径流系数0.00～0.40。　　在降雨重现期0.3～0.5a、降雨历时30～120min的均匀降雨模型的降雨试验中，与传统上凸式绿地比较，组合高渗透下凹式绿地对径流总量的削减率达到100％;水平高渗透下凹式绿地、垂直高渗透下凹式绿地对径流总量的削减率分别为90.67％～100％、82.98％～100％;普通下凹式绿地对径流总量的削减率为50.39％～100％。　　与传统上凸式绿地相比，各下凹式绿地对雨水径流污染物均有不同幅度的削减，降雨量越大，削减幅度越小。其中，普通、水平高渗透、垂直高渗透、组合高渗透下凹式绿地对COD的削减率分别为38.55％～90.96％、80.40％～100％、62.63％～96.11％、86.75％～100％;对SS的削减率分别为78.75％～91.48％、90.25％～100％、85.26％～98.67％、92.49％～100％;对TN的削减率分别为22.50％～87.45％、70.08％～100％、52.98％～97.74％、79.41％～100％;对TP的削减率分别为50.62％～79.17％、75.33％～100％、64.27％～96.71％、82.95％～100％。　　在一年的自然降雨径流记录中，与传统上凸式绿地相比，普通下凹式绿地、水平高渗透下凹式绿地、垂直高渗透下凹式绿地、组合高渗透下凹式绿地的径流总量削减率分别为59.05％、83.84％、77.16％、87.79％;与普通下凹式绿地相比，水平高渗透下凹式绿地、垂直高渗透下凹式绿地、组合高渗透下凹式绿地的径流总量削减率分别为60.53％、44.22％、70.18％。普通下凹式绿地、水平高渗透下凹式绿地、垂直高渗透下凹式绿地、组合高渗透下凹式绿地年径流总量控制率分别为76.43％、90.70％、86.85％、92.97％，年综合径流系数分别为0.58、0.24、0.09、0.13、0.07。　　在模拟降雨试验及自然降雨过程中，下凹式绿地中种植的植物需要有较强的耐涝特性，选择了黄菖蒲和旱伞草等湿生植物。绿地长期运行后，为保持土壤通透性，避免板结，结合绿化植物管理，采取对应措施，适当施肥，使绿地土壤容重保持在1.2g/cm3左右，保障持续的透水蓄洪效果。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外发展现状

1．2．1 国内发展现状

1．2．2 国外发展现状

1．3 研究目的及意义

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 实验装置与实验方法

2．1 高渗透下凹式绿地实验装置

2．2 实验方法

2．2．1 土层及透水材料特性测定

2．2．2 煤渣复合土导渗层配比选定

2．2．3 设计暴雨强度

2．2．4 设计暴雨雨型过程

2．2．5 模拟降雨方法

2．2．6 模拟产污方法

2．3 测试方法

3 不同下凹式绿地系统对降雨径流削减作用研究

3．1 暴雨条件下不同绿地产流过程

3．1．1 降雨历时30min不同绿地产流过程对比

3．1．2 降雨历时60min不同绿地产流过程对比

3．1．3 降雨历时120min不同绿地产流过程对比

3．2 小雨条件下不同绿地产流过程

3．3 不同下凹绿地系统对降雨径流的削减作用

3．3．1 暴雨条件下不同绿地对径流削减率对比

3．3．2 小雨条件下不同绿地对径流削减率对比

3．4 暴雨条件下不同下凹绿地对雨水径流峰值的削减作用

3．5 本章小结

4 不同下凹式绿地系统对径流污染削减作用研究

4．1 不同降雨强度下不同绿地系统产污过程

4．1．1 降雨强度为重现期0．3a、历时60min时不同绿地产污过程对比

4．1．2 降雨强度为重现期0．5a、历时60min时不同绿地产污过程对比

4．1．3 降雨强度为重现期5a、历时60min时不同绿地产污过程对比

4．2 不同下凹绿地系统对径流污染物总量削减作用

4．3 本章小结

5 自然降雨条件下下凹绿地径流削减效应及管理

5．1 自然降雨条件下不同绿地的径流削减效果

5．2 下凹式绿地管理

5．2．1 绿地土壤板结程度测定

5．2．2 绿地土壤改善措施

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

附录

致谢

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