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随着城市化进程的飞速发展,城市绿地被不透水地面以及房屋屋顶所代替,不可渗透地表的面积比例越来越大,原本可下渗的地表径流转变为冲击性较强的暴雨径流,随着排水管网进入城市排水系统并最终进入受纳水体。生态滤沟作为一种典型的低影响开发(LID)生物滞留技术,将径流污染控制与雨水蓄滞利用有机结合,对于干旱缺水地区具有重要意义和实用价值。本文设计了6组30根生态滤沟小型试验柱,通过室外试验、数理统计和数学模拟,研究填料的组合方式与类型、填料厚度、淹没区的深度与碳源的投加量、植被条件和进水水量水质等因素对生态滤沟调控效果的影响,得出以下结论: (l)生态滤沟水量削减率随着进水水量的增大而减小;植被因子对水量削减率的影响表现为:水蜡+麦冬草>黄杨+黑麦草>女贞+金边吊兰>不栽种植物;生态滤沟的水量削减率随着种植土层厚度的减少而明显增加,生态滤沟水量削减率不随人工填料层厚度改变发生明显改变;人工填料因子对水量削减率的影响由强到弱依次为:沙子>炉渣>炉渣+沙子>土>粉煤灰+沙子;水量削减率随着淹没区深度的增加而降低。进水水量、淹没区深度均与水量削减率呈现线性递减关系,而植被条件、土层厚度、人工填料下渗率均与水量削减率呈现线性递增关系。经过逐步回归模型得到水量削减率Y与进水水量Xl、植被条件X2、土层厚度 X3、人工填料下渗率X4、淹没区深度X5之间的线性回归方程为: Y=80.515-0.130X1+46.301X2+38.955X3-0.566X4-I.OIIXs. (2)生态滤沟对COD浓度去除效果会随着进水浓度的增加而降低;植被条件对于单场降雨历时内COD浓度去除无明显作用;增加种植土层厚度会明显提高COD浓度去除率;增加填料厚度也会对COD浓度去除效果起增益作用;人工填料因子对生态滤沟COD浓度去除效果影响表现为:粉煤灰+沙子>土>炉渣>炉渣+沙子>沙子;不同的淹没区深度的设置对于COD浓度去除效果无明显作用:外加碳源会降低生态滤沟系统对COD浓度的净化效果。土层厚度、填料类型参数、填料厚度均与COD浓度去除率呈现线性递增的关系,而进水浓度呈现线性递减的关系。经过PLS模拟得到COD浓度去除率y与进水浓度XI、土层厚度X2、填料类型X3、填料厚度 x4的标准化回归方程为:y.-0.1206xi’+0.1975X2‘+0.8563x3‘+0.0334x4‘,原始变量回归方程为:y=-O.OlOxl+0.915x2+0.118x3+0.270x4-15.525. (3)生态滤沟对TN浓度去除效果会随着进水浓度的增加而降低;植被条件对于单场降雨历时内TN浓度去除仅仅起着微弱的作用;增加种植土层厚度也会明显提高TN浓度去除率;增加填料厚度也会对TN浓度去除效果起到一定的增益效果;不同种类的人工填料对生态滤沟TN浓度去除效果由强到弱依次是:土>粉煤灰+沙子>炉渣>炉渣+沙子>沙子;TN去除效果随着淹没区的深度的增加而变好;外加碳源会提高生态滤沟系统对TN浓度的净化效果。土层厚度、填料类型参数、填料厚度、淹没区深度均与TN浓度去除率呈现线性递增的关系,而进水浓度呈现线性递减的关系。经过PLS模拟得到TN浓度去除率y与进水浓度x1、土层厚度 x2、填料类型 x3、填料厚度 x4、淹没区深度 x5的标准化回归方程为:y*=-0.2515x1*+0.2382x2*+0.8628x3*-0.0245x4*+0.1080x5*,原始变量回归方程为:y=-1.153x1+1.032 x2+0.181x3+0.147 x4+0.111x5-12.268。 (4)生态滤沟对TP浓度去除效果会随着进水浓度的增加而降低;植被条件对于单场降雨历时内TP浓度去除作用较小;增加种植土层厚度会明显提高 TP浓度去除率;增加填料厚度也会增加TP浓度去除率;不同种类的人工填料的TP浓度去除效果由强到弱依次是:粉煤灰+沙子>土>炉渣+沙子>炉渣>沙子;不同的淹没区深度的设置对于TP浓度去除效果也无明显作用;外加碳源对生态滤沟系统的TP浓度的净化效果无明显作用。土层厚度、填料类型参数、填料厚度均与TP浓度去除率呈现线性递增的关系,而进水浓度呈现线性递减的关系。经过PLS模拟得到TP浓度去除率y与进水浓度x1、土层厚度x2、填料类型x3、填料厚度x4直线的标准化回归方程为:y*=-0.6211x1*+0.3004x2*+0.5798x3*-0.0465x4*原始变量回归方程为:y=-5.657x1+0.704 x2+0.035x3+0.104 x4+52.207。 (5)HYDRUS-1D软件可以较为准确的模拟生态滤沟小型试验出水情况以及污染物浓度的垂向分布。但是,HYDRUS软件不能较为精确的模拟生态滤沟填料层中微生物反应,仅能模拟污染物的物理吸附以及化学反应,在模拟其中部分污染物时具有一定的局限性。同时,中下层非饱和介质土壤特性曲线的参数值较难准确获得,也是目前将HY DR US应用于生态滤沟技术的阻碍。 (6)结合生态滤沟小型试验及研究结果,总结构建了生态滤沟的设计方法。并结合西咸新区沣西新城同德佳苑生态小区建设,对小区主干道生态滤沟进行工程实例设计。