【摘要】：雨水花園(Rain garden),是建設(shè)海綿城市、實現(xiàn)低影響開發(fā)技術(shù)(Low Impact Development,LID)的一種常見的生態(tài)型城市雨水徑流控制設(shè)施。隨著因雨水徑流而引起的面源污染、城市內(nèi)澇等問題日益嚴(yán)重,雨水花園的相關(guān)研究逐步深入,但大多集中在發(fā)展程度較高、雨水徑流問題較嚴(yán)重的北京、上海等城市,海島地區(qū)雨水花園相關(guān)研究還處于初探階段。如何根據(jù)特定地區(qū)水文地質(zhì)、氣候狀況等條件的不同,對雨水花園進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,使其能夠最大程度地發(fā)揮工程與環(huán)境效益,是當(dāng)前雨水花園應(yīng)用研究中的熱點問題之一�；谥凵饺簫u的氣候、地理、降雨及徑流特征,采用雨水花園的優(yōu)化設(shè)計、室內(nèi)模擬裝置實驗、示范應(yīng)用工程和模型模擬相結(jié)合的研究方式,對海島地區(qū)適宜性雨水花園進(jìn)行應(yīng)用研究。海島型雨水花園的優(yōu)化設(shè)計中,需要考察鹽堿度對填料和植物優(yōu)化設(shè)計的影響;構(gòu)建室內(nèi)模擬裝置,研究進(jìn)水負(fù)荷、植物種類和鹽堿度對處理徑流污染物的效果及影響規(guī)律,探討下滲率、徑流出流時間和蓄水量對徑流的水文調(diào)控效果及變化規(guī)律;選擇海島嵊泗縣為示范點,討論雨水花園的設(shè)計、建造、水文水質(zhì)調(diào)控效果和工程效益評估。研究結(jié)果可為海島及鹽堿地區(qū)雨水花園等海綿設(shè)施的設(shè)計建設(shè),雨水徑流水文水質(zhì)調(diào)控效果的綜合評估提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。本研究主要得出以下結(jié)論:(1)將抗鹽堿措施與雨水花園的設(shè)計結(jié)合,是海島地區(qū)適宜性雨水花園設(shè)計的特點,探討不同鹽堿條件下填料對污染物的吸附作用及其影響規(guī)律,以及植物的耐受能力。鹽堿度對以離子交換吸附作用為主的填料吸附NH_3-N具有較大的負(fù)面影響,對低濃度TP的吸附有促進(jìn)作用。當(dāng)組合填料及配比為10%珍珠巖、10%蛭石、土壤和40%以上砂子時,可滿足雨水花園對滲透系數(shù)的要求,且在低鹽堿度條件(鹽度0.5%、pH 8.0)下能保持較好的N、P吸附效果。4種植物的耐鹽堿性由高到低依次為:旱傘草千屈菜馬藺美人蕉,當(dāng)進(jìn)水鹽度為0.74%、pH為8.5時,除了旱傘草以外的植物開始受到鹽堿脅迫的影響,2.08%的鹽度為美人蕉的耐鹽闕值。(2)模擬裝置對徑流水質(zhì)凈化效果結(jié)果表明:植物的種植有利于雨水花園對徑流中各污染物的去除和系統(tǒng)的穩(wěn)定;進(jìn)水負(fù)荷對污染物的去除影響較大,在進(jìn)水負(fù)荷3條件下,雨水花園的綜合去除率最佳,為68.55%;雨水花園有一定的鹽堿度耐受力,以填料過濾吸附作用去除為主的PO_4~(3+)和TP去除率受影響較小,平均去除率均在78%以上;鹽堿度主要對以微生物作用去除為主的COD和N類污染物產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響,在低鹽堿度條件(鹽度0.74%、pH 8.5)下,COD和NH_3-N的平均去除率保持在60%以上,NO_3-N的平均去除率低于20%;TSS的去除率最佳,穩(wěn)定在90%以上,基本不受影響。(3)模擬裝置對徑流水文調(diào)控效果結(jié)果表明:隨運行時間延長,雨水花園的下滲率整體逐漸下降后趨于穩(wěn)定,下降程度與系統(tǒng)的初始下滲率和植物根系特征有關(guān);兩種規(guī)格模擬裝置的穩(wěn)定下滲率分別為3.68×10~-66 m·s~(-1)和2.88×10~(-5)m·s~(-1),美人蕉和旱傘草的種植有利于系統(tǒng)下滲率的穩(wěn)定;雨水花園的實際徑流出流時間和蓄水量范圍分別為62.37~122.37 s、0.2~13.01 L,與理論值差異顯著,主要受進(jìn)水前填料初始含水率(與季節(jié)溫度有關(guān))和優(yōu)先流現(xiàn)象的影響。(4)示范工程將滲渠與防滲型雨水花園相結(jié)合,可防止鹽堿側(cè)滲和下滲污染周邊土壤和地下水,種植土層為添加10%營養(yǎng)土的嵊泗當(dāng)?shù)赝?填料層為1:1的沸石和粉煤灰陶粒。降雨事件分析結(jié)果:嵊泗當(dāng)?shù)赝岭m含砂量高,但土壤顆粒細(xì)軟,穩(wěn)定下滲率僅2.53×10~-66 m·s~(-1),雨水徑流下滲和出流平緩;降雨事件中均無溢流現(xiàn)象,雨水花園的出流時間為30~50 min,滯峰時間為30~75 min,小、中雨降雨事件徑流總量控制率可達(dá)80%以上,峰值流量削減率可達(dá)70%以上;雨水花園對徑流中TSS、COD、NH_3-N、NO_3-N、TN、PO_4~(3+)和TP的事件平均濃度(Event Mean Concentration,EMC)去除率分別為82.25%、42.17%、66.70%、64.94%、58.63%、65.24%和76.46%;當(dāng)流入稀釋尾水的平均電導(dǎo)率為12.5 ms·cm~(-1)時,堿度削減率為64.5%。SWMM(Storm Water Management Model)模擬結(jié)果:當(dāng)重現(xiàn)期為0.5~10 a時,徑流總量控制率分別為26.33%~57.59%,峰值流量削減率分別為16.11%~61.64%,滯峰時間分別為1~5 min;SWMM能較好地模擬并預(yù)測雨水花園的運行效果,雨水花園對中小型降雨事件的綜合徑流水文調(diào)控效果較好。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU992;TV213.9

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本文編號：2682591