绿化屋面的水文水质特征分析

通过人工搭建绿化屋面装置,重点研究了绿化屋面的径流削减率、产流过程和出水水质3个方面。结果表明,绿化屋面的径流削减率符合一定的阶段性计算公式;绿化屋面产流过程中的径流总量、前期削减量和后期削减量三者与基质层高度呈现不同的线性相关性;绿化屋面能够有效降低雨水中的总氮浓度和COD浓度,但氨氮浓度和总磷浓度有所升高;最后,综合水文和水质两方面,建议绿化屋面基质层高度范围是10—20cm。     

灌木式屋顶绿化设计及对屋面初期雨水的净化

[目的]探讨灌木式屋顶绿化屋面承载力及对屋面初期雨水径流污染物的净化效果,为屋顶绿化设计及雨水资源化利用提供一定的理论指导。[方法]根据屋面所能承受承载力大小及屋面雨水径流的特点设计灌木式屋顶绿化结构,采用蛭石、珍珠岩作为吸水剂,与红壤土、腐殖土按一定比例复配为屋顶灌木绿化的种植基质。通过将收集到的屋面雨水模拟降雨,淋洒屋顶灌木,对其干、湿重荷载和对雨水去除效果进行研究。[结果]1m3复配的人工土壤的饱和吸水量为0.65m^3,种植基质湿容重为1 190kg/m^3,灌木式屋顶绿化的干、湿重荷载分别为261,529kg/m^2。对屋面初期雨水中的SS,COD,TN,TP的削减量分别在60.1%~71.3%,50.0%~61.8%,49.2%~53.2%和55.6%~67.7%之间。[结论]灌木式屋顶绿化能满足一般建筑物屋顶的荷载要求,同时对初期雨水径流具有较好的净化效果。     

固原市玫瑰苑小区低影响开发措施改造对降雨径流的调控效益

[目的]计算住宅小区海绵改造后对降雨径流的调控效益,旨在为海绵城市建设提供技术参考。[方法]结合宁夏回族自治区固原市某住宅小区各低影响开发(low impact development, LID)设施的布设情况,计算不同设计降雨量下LID设施对降雨径流的截蓄量与各LID设施截蓄容积的利用率;再结合固原市2004—2014年的降雨资料,计算出该小区年均降雨径流总截蓄量与各LID措施对降雨径流的截蓄量。基于计算出的小区LID设施对降雨径流的截蓄数据,结合资源环境经济学原理,计算小区降雨径流年调控效益、单方降雨径流调控效益与各LID措施年均降雨径流调控效益。[结果]小区海绵改建后,年均降雨径流调蓄量增加11 568 m~3,产生的效益为111 302元/a,单方降雨径流调控效益为9.62元/m~3;各LID设施年均效益分别为:雨水花园45 273元/a,下沉式绿地27 103元/a,雨水桶6 654元/a,雨水池32 272元/a。[结论]住宅小区海绵改建能够有效控制小区降雨径流的外排量,提高小区年径流总量控制率,具有明显的经济、环境和社会效益。     

海绵化改造小区调蓄池优化布局及其雨水径流控制效果——以浙江省嘉兴市烟波苑小区为例

[目的]在海绵城市建设背景下,从建筑小区尺度探究调蓄池布局对雨水径流的控制和利用,为平原河网区域城市旧城海绵化改造,增强排水防涝能力,提高雨水利用效率提供技术依据。[方法]以浙江省嘉兴市典型老旧小区烟波苑海绵化改造工程为例,基于暴雨管理模型(SWMM)软件建立排水系统数学模型,通过分析研究区不同降雨重现期和积水节点之间关系,探究最佳的积水节点控制数目;在此基础上,输入设计雨水控制条件探索调蓄池合理布局方案。[结果]①在5～15 a重现期内,研究区积水节点数量分布出现稳定期,并于9 a重现期时积水节点控制数量达到最佳;②模拟容积在20～100 m~3之间的调蓄池比例达84%,达到实际建设标准;③采用合适的"低影响开发(LID)+调蓄池"方案后,研究区雨水径流控制效果提升明显,其中径流峰值削减率达40%以上,外排径流系数降低0.2左右,杂用水供给率最高可达146.3%。[结论]老旧城区在进行海绵化改造时,应当重视调蓄池的合理布局与利用,以构建灰绿结合的径流控制系统,实现高效的雨水管理。     

西安市雨水花园蓄渗雨水径流的试验研究

雨水花园是结合城市景观,以滞留和净化雨水径流为主要功能的生物滞留处理系统,能够在一定程度上减轻城市化进程对城市水文和水质的负面影响。根据在西安市雨水花园蓄渗屋面雨水径流的现场试验,确定在各种暴雨条件下,花园设计及土壤入渗能力不同时,雨水花园拦蓄雨水径流的能力以及花园溢流的时间和溢流量。结果显示,黄土具有良好的入渗能力,达到2.346m/d;在较为湿润的2011年基本没有发生溢流,汇集的雨水径流全部入渗补给了地下水。对于某一重现期的暴雨,雨水花园溢流总量受到降雨强度和历时二者叠加效果的影响。     

西峰黄土区庭院雨水径流调蓄利用经济效益评价研究

庭院雨水径流是农村雨水调蓄利用的重点。根据研究区自然和社会经济特点,结合技术研究和推广应用实际,监测和分析了3种不同雨水调蓄利用模式下监测户的雨水集蓄量、用水来源、耗水量、去向及经济效益等,对西峰黄土区庭院不同雨水径流调蓄利用模式下雨水径流对促进农户经济活动的贡献率进行了研究。     

不同类型园林植物群落冠层的截留能力研究

[目的] 对不同类型园林植物群落冠层截留能力进行研究,为选择冠层截留效果最优的植物群落配置提供理论依据。[方法] 选取7种不同结构的植物群落采用实测法分别测定林外降雨量、林下穿透雨量、树干茎流量,再利用水量平衡法求得冠层截留量,进行分析对比。[结果] 单层针阔混交林的冠层截留率达到了49.86%,截留效果最好。单层阔叶灌木截留率为23.66%,截留效果最差。林外降雨量与林下穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量呈线性正相关,拟合系数R²均在0.9左右。对冠层特性与冠层截留能力进行相关性分析的结果为,叶面积指数、郁闭度、冠层厚度、绿化覆盖面积和三维绿量与穿透率呈负相关,与截留率呈正相关。[结论] 园林植物群落冠层对雨水有一定的截留能力,且不同类型的群落有一定的差异性,单层阔叶灌木的截留率最低,单层针阔混交林的截留率最高;叶面积指数与郁闭度越高、冠层越厚、绿化覆盖面积与三维绿量越大,园林植物群落的冠层截留能力越好。     

绿色屋顶降雨径流削减效果监测与过程模拟

选择平面、斜面、绿色、滞蓄4种不同形式屋顶,采用"液位计+三角堰"的径流测量方法,开展降雨径流对比监测。结果表明,相比平面与斜面屋顶平均径流系数(分别为0.68和0.84),绿色与滞蓄屋顶平均径流系数分别为0.41和0.43,均明显有所减小,并且数值相差不大,反映出相近的径流总量削减效应。比较分析绿色与滞蓄屋顶降雨径流过程,2类屋顶径流过程接近,产流后水流运动机制相似,均受上部积水水头作用影响,并以孔流(孔隙、孔口)形式出流,可以采用相似的水库概念模型进行简化模拟。根据土壤水饱和下渗理论,考虑到绿色屋顶基质层厚度有限,推导建立了描述绿色屋顶饱和产流后降雨径流过程的基本方程,并应用于模拟绿色屋顶降雨径流过程。结果表明,径流过程计算值与实测值间决定系数值为0.85、Nash-Sutcliffe效率系数值为0.84,初步验证了模型的合理性。研究成果有助于深入认识绿色屋顶对降雨径流的削减效应与出流机制。     

不同空间布局对城市降雨径流的影响

[目的]探讨不同城市空间布局(包括分析绿地、建筑)分别到出水口不同水流长度、面积比等因素与降雨径流的关系,以优化城市典型下垫面的空间布局,实现城市雨水径流的控制。[方法]以漯河市中心城区为研究对象,基于2016年3月航拍影像,提取中心城区的土地覆被信息,利用SWMM模型分析研究区在不同降雨重现期的径流特征以及影响降雨径流的因素,并定量研究城市绿地、建筑不同空间分布格局对径流削减的影响。[结果]绿地、建筑面积比与径流系数呈极显著负相关,二者到出水口的水流长度对产流效应有较显著影响,绿地较建筑离出水口近的子汇水区径流系数较小,其中重现期为5a时,径流削减率最高可达到44.49%。[结论]结合水流长度、面积比等因素,合理安排绿地、建筑的规模及布局,可实现雨水空间再分配,从而达到削减径流的目的。     

青海湖流域芨芨草斑块对地表水分再分配过程的影响

[目的] 研究芨芨草斑块对降雨再分配和地表径流过程的影响，为揭示植被斑块的形成与水分调控机理提供依据。[方法] 以青海湖流域芨芨草斑块为例，通过对芨芨草斑块冠层降雨再分配和地表径流进行试验观测，计算水平方向芨芨草斑块水分补偿比例。[结果] ①芨芨草斑块穿透雨占降雨量比例为70.58%，穿透雨主要受降雨量、降雨强度和降雨历时的影响，芨芨草斑块冠层对降雨再分配过程的影响和多数干旱区灌木相似；②芨芨草斑块平均径流系数为0.45%±0.33%，明显低于基质区（2.08%±1.46%），且随着降雨量增加而呈增大趋势；③芨芨草斑块水分补偿比例为1.13%±1.34%，且随着降雨量和降雨强度增加而增大，最高可达到4.94%。[结论] 在生态系统尺度，芨芨草斑块会受到来自基质区的径流补偿，这是斑块植被一种适应干旱的水分调控策略。     

基于暴雨洪水管理模型的铁路车站片区雨洪模拟及低影响开发效果评价

[目的]减轻西北地区高速铁路车站片区建设过程引起的水资源矛盾问题,实现铁路车站片区雨水的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护,实现高速铁路绿色施工。[方法]以甘肃省兰州市西客站为研究对象,采用暴雨洪水管理模型(SWMM)研究了传统开发下的雨水径流效应,并对采用生物滞留池、透水铺装、绿色屋顶及生物滞留池+透水铺装+绿色屋顶组合措施方案3种低影响开发(LID)方案进行了模拟。[结果]不同LID措施均能有效削减径流总量、洪峰流量、溢水量及延后峰现时间,其中组合LID方案的控制效果最佳,对洪峰流量和径流总量削减率高达75.9%和41.6%;透水铺装和生物滞留池对洪峰流量和径流总量的削减效果较显著;绿色屋顶单独铺设时,雨洪控制效果较差。[结论]合理采用LID措施可以有效地实现雨水的可持续管理,减小铁路车站片区的洪涝灾害。     

基于SWMM不同气候区城市绿色屋顶径流调控效益研究

对比研究不同气候区城市绿色屋顶径流调控效益,可为不同气候区城市绿色屋顶水文设计和评估提供科学参考。基于北京市试验绿色屋顶2019年降雨-径流过程监测数据率定并检验SWMM,采用该模型模拟分析不同气候区城市(北京、上海、广州)绿色屋顶径流调控效益变化特征。结果表明：(1)种植佛甲草(Sedum lineare)的轻质基绿色屋顶具有较强的径流调控功能,监测期平均径流和峰值流量削减率分别为73.22%,77.63%。(2) SWMM可较精确地模拟绿色屋顶径流量和峰值流量,率定期平均Nse和R²分别为0.64,0.73,检验期平均Nse和R²分别为0.66,0.64。(3)在不同设计暴雨重现期下,三个城市的绿色屋顶径流削减率不同,但均随重现期的增大呈指数衰减趋势。(4)三个城市绿色屋顶径流削减率和峰值流量削减率均随基质层厚度的增加而上升,但达到某一厚度后径流调控效益不再增加,其中北京和上海的临界基质厚度为500 mm,广州为800 mm。综上,气候条件和基质厚度是影响绿色屋顶径流调控效益的主要因素,故在不同气候区城市布设绿色屋顶需综合考虑各因素,以达...     

山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征和健康风险评估

[目的] 了解山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征及雨水径流中重金属元素对于人体的健康风险，为山地海绵城市建设提供径流污染控制参考和人员健康保护基础数据。[方法] 2019年7月22日在重庆交通大学针对屋顶、道路、停车场和广场4种典型的下垫面进行了雨水径流的取样监测，并统计分析场次降雨平均浓度（EMC）、电导率（EC）、钠吸附率（SAR）、危险商（HQ）和危险指数（HI）。[结果] 广场径流过程中重金属元素整体变化波动较大，道路雨水径流的重金属健康风险最大而屋顶健康风险最小；大多重金属污染物在产流后的10 min内出现了降幅，其中Fe和Mn的降幅较大，Zn的降幅中等，Cu的降幅最低；As和Cr是雨水径流中健康风险最高的重金属污染物。[结论] 山地校园重金属污染物冲刷速度较快，人流大的下垫面雨水径流中重金属元素变化波动较大，但健康风险较低；车流大的下垫面雨水径流中重金属元素波动较为稳定，但健康风险较高。     

屋顶花园雨水利用系统设计与实践

该文意在探讨利用屋面雨水对屋顶花园进行灌溉的可行性。以北大荒集团某酒店屋顶花园为例,从植物需水量、雨水可收集量、蓄水池容量及雨水收集系统等方面进行屋面雨水回收利用设计,利用彭曼-蒙特斯公式计算屋顶花园植物需水量,结果表明:5-10月屋顶花园植物需水总量为3521.78m3,各月份间差异较大,10月份量最小仅为361.8m3,6月份量最大为729.6m3;同期可收集屋面雨水总量为2179.3m3,并据雨水径流总量与初期弃流量产生的径流量设计蓄水池容量为131m3;将收集雨水全部用于屋顶花园绿地灌溉,能节省61.88%灌溉用水;据此,采用工程技术为屋顶花园设计雨水收集系统及自动灌溉系统,对屋顶花园雨水收集量与灌溉量的水量平衡分析结果表明:利用该自动灌溉系统可节约灌溉用水67.20%,雨水利用率可达54.55%,该设计对北方干旱地区屋顶花园雨水回用技术设计具一定的实用价值和应用前景。     

改良绿地介质对海绵城市污染物削减的影响因素

[目的] 分析改良绿地介质对污染物削减的影响因素,以期为海绵城市的绿地建设提供科学参考。[方法] 通过室内模拟试验,探究绿地土壤〔土：砂：椰糠（4：4：2）+1% PAM〕在降雨重现期、淋溶时间以及深度因素综合影响下对污染物的截留特征。[结果] 不同污染物种类在改良介质中影响的主要因素会因污染物种类的不同而不同。其中深度因素对氮、化学需氧量（COD）的淋溶浓度贡献率较大,降雨重现期因素对磷淋溶浓度贡献率较大。氮、COD淋溶浓度随时间的变化的降低趋势可用幂函数或指数函数表示,磷淋溶浓度随时间变化呈现出先减小后增大的趋势。氮、COD整体淋溶浓度随降雨重现期和深度增加整体均表现出增加的趋势。而磷淋溶浓度随降雨重现期的增加表现出增加的趋势,随深度的增加表现出降低的趋势。整体来说,土：砂：椰糠（4：4：2）+1% PAM改良介质对磷削减能力较强,对氮、COD削减能力较弱。[结论] 土：砂：椰糠（4：4：2）+1% PAM改良介质能够有效截留雨水中磷污染物,可应用于海绵城市绿地建设。     

北京地区不同设计暴雨强度下凹式绿地的减流效果

[目的]研究不同汇水面积的周边外来雨水径流,计算绿地产流过程的动态径流系数以及对径流的削减率。[方法]采用人工模拟的下凹式绿地,模拟绿地的不同暴雨强度。[结果](1)30%下凹式绿地面积比基本可以拦蓄3年,5年一遇暴雨,稳定后径流系数在0.30以下;(2)下凹式绿地面积比为20%时,雨水口高8cm和5cm时对3年,5年一遇暴雨产生的径流削减率均在40%以上,稳定后的径流系数均在0.90以上,且两种雨水口高度下的削减率差异不明显,相比之下5cm雨水口高度设计较8cm更为合理;(3)绿地的产流速率变化过程曲线呈"几"字形,汇水面积越大、暴雨强度越大,产流速率稳定时的峰值就越大,产流历时也越长。[结论]下凹式绿地对暴雨条件下产生的径流有很好的削减作用,其所占面积比越大,削减效果越好。