基于城市景观的雨水储渗净化回用技术研究

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现代化城市建设带来的地下水资源过度开发、密实铺面比例增加,造成洪峰径流系数增大,直接导致了城市洪涝灾害的加剧。而密实铺面径流携带的大量污染物也使得我国多数城市降雨初期径流污染浓度超过城市污水,加之我国水资源紧缺及其空间分布的非均衡性,传统的城市建设模式和径流管理观念已经不能满足当今社会发展的需求。  在建设海绵城市的背景下,本文以城市雨水资源的“储渗-净化-回用”为目标,充分研究、利用地表铺装系统和绿地储渗系统对雨水径流的截留、过滤和储蓄作用,分别对渗滤结构、生态透水混凝土及增渗改良后的绿地土壤进行了过水试验以确定具体的雨水资源“储渗-净化-回用”措施。最后,结合城市景观形成雨水径流控制利用技术,提出雨水循环利用的规划方案和规模管理方法。  (1)对城市不同下垫面雨水径流的水质分析及排放特性研究表明:道路径流的综合污染程度最高,屋面次之,绿地径流最低,不同下垫面径流污染均存在初期冲刷效应现象。  (2)对六种不同矿物材料的净化试验表明:不同矿物材料对各类污染物的净化效果不相同,综合去污能力排序为:矿渣>沸石>火山岩>陶粒>细砂>硅藻土,为发挥不同材料的优势,采用模糊综合评价方法确定适用于不同污染类型雨水径流处治的材料组合形式;微观试验结果则表明:表面孔隙较大的材料,净化以材料内部孔隙吸附为主,表面孔隙较小或无孔的材料,净化以材料颗粒间空隙机械截留为主,且当渗滤结构层与服务面积比为1∶10时,5年后污染物去除能力降低到50%以下。  (3)对生态透水混凝土的净化及过水试验研究表明:在透水混凝土中掺加10~20%的陶粒,可在保证强度的情况下使得其污染物去除率保持在较高水平。且根据透水混凝土铺装最大储水量发生时间滞后于最大降雨强度发生时间的原则,可确定铺装层所需厚度。  (4)对不同绿地土壤的增渗改良措施研究表明:秸秆、锯末的掺入均可有效增大土壤渗透系数,秸秆改良效果略优于锯末;对于砂土,掺加5%的增渗材料可满足暴雨重现期为10年的雨水下渗要求;对于壤土,掺20%、25%、30%的增渗材料可分别满足暴雨重现期为1、3、10年的雨水下渗要求;对于黏土,不适宜作为城市绿地土壤。  (5)结合城市景观,将(2)~(4)应用到道路系统、屋面系统、绿地系统,进行雨水控制利用的结构设计和空间组合,并给出雨水控制利用措施规模管理方法及流程。  研究成果可以为解决或者缓解我国当前雨洪管理所面临的问题提出对策,对我国雨水径流控制、资源化利用、海绵城市建设提供有价值的参考。
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