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城市化进程的加快,一方面改变了原有的水文循环,增大了径流体积,增加了暴雨频率,原区域的水文平衡发生了很大变化;另一方面随着点源污染控制水平的提提高,非点源污染对城市水环境污染的影响日益突出,在城市的3种主要下垫面中(路面、屋面和绿地),路面径流水质最差,是仅次于农业面源污染的非点源污染。生物滞留系统是一种典型的LID(Low Impact Development)技术,其对于消纳、净化雨水径流具有重要作用。经过大量的调查分析,本研究选定4条不同填料组合的生态滤沟中试试验装置(7#、8#、9#、10#),分别进行影响因素效果试验、间歇运行效果试验、连续运行耗竭试验,主要研究氮素污染物(TN、TDN、NO3-N、NH3-N)在生态滤沟系统中的运行效果;基于PLS(Partial Least Regression)进行统计分析,探究影响因素与水量削减率和TN去除率之间的相关关系;采用HYDRUS-ID在设定条件下,模拟生态滤沟中水量运移状况和N03-N、NH3-N出水浓度变化规律:结合沣西新城两套实际生物滞留设施,分析其中在实际降雨条件下,生物滞留氮素去除效果。研究取得的主要结论如下:(1)影响因素与效果8个场次的试验中,7#生态滤沟(以粉煤灰+沙为人工填料层)水量削减率和峰流量削减率比较稳定,分别集中在58.59%～67.93%和71.99%～86.44%,不同影响因素下9#(以高炉渣为人工填料层)、10#(填料层为纯种植土)生态滤沟水量削减率和峰流量削减率波动较大。三种填料生态滤沟系统(7#、9#、10#)对氮素污染物的负荷削减率较好,均在40%以上,其中,对氮素污染物负荷削减率7#>9#>10#;7#生态滤沟出水污染物浓度随着时间的推移呈逐渐增大的趋势,而9#、10#生态滤沟出水污染物浓度表现出上下波动并缓慢降低的趋势。连续运行耗竭试验中,氮素污染物在连续运行快速吸附主导的作用下,三条生态滤沟在相对较短的时间段就会达到吸附耗竭点,NO3-N表现最为明显。(2)PLS回归分析得出:人工填料下渗率是影响生态滤沟水量削减率最重要的影响因素,水量削减率与雨前干燥期和淹没区高度成正相关,与进水水量和人工填料下渗率成负相关;填料是影响生态滤沟氮素去除效果最重要的影响因素,其它影响因素重要性依次是:雨前干燥期、淹没区高度、入流浓度、入流水量,TN去除率与填料因子大小和淹没区高度成正相关,与雨前干燥期、入流浓度和入流水量成负相关。(3)HYDRUS-1D模拟水分入渗过程时,得到较精确的水力特征参数;模拟NO3-N在生态滤沟的运移过程时,7#生态滤沟在高低两种浓度下的模拟值均与实测值比较接近,均呈逐渐上升的趋势。9#和10#生态滤沟NO3-N、NH3-N模拟值与实测值差异较大,实测NH3-N出水浓度均较模拟浓度高。(4)通过对城市道路低影响开发设施(植生滞留槽)和生活区主干道低影响开发设施(生态滤沟)具有较好的径流水量削减效果和污染物负荷削减效果,对氮素污染物浓度的去除主要依赖颗粒态氮或有机氮的浓度去除,对氮素污染物负荷的削减主要是因为有较好的水量削减效果。