【摘要】：隨著我國城市化進程快速發(fā)展,城市道路等不透水面積持續(xù)增加,城市暴雨徑流等非點源污染給生態(tài)環(huán)境帶來極大的危害。為此,我國基于LID(低影響開發(fā))技術,提出“海綿城市”建設理念,通過灰色基礎設施與綠色生態(tài)系統(tǒng)進行耦合,最大程度地發(fā)揮城市道路的海綿作用,既讓傳統(tǒng)道路起到滲透和滯留的作用,又能通過綠色生態(tài)系統(tǒng)有效減少徑流污染物含量。本論文通過闡述城市透水鋪裝路面的徑流產(chǎn)流機理,結合Ranieri模型重點對排水型透水鋪裝路面排水系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。構建表層排水型、基層儲排水型和全透型透水鋪裝路面與綠色生態(tài)溝渠耦合的灰綠結合排水系統(tǒng),并合理確定灰綠結合排水系統(tǒng)的構造參數(shù)。選取西咸新區(qū)數(shù)據(jù)六路為試驗路段,構建表層排水型透水瀝青路面與綠色生態(tài)溝渠耦合的灰綠結合排水系統(tǒng),并推演出排水系統(tǒng)的最優(yōu)排水能力。試驗路段透水瀝青路面內(nèi)部縱向集水管管徑為100mm,等間距設三排開孔孔徑為5mm的孔口,每排每延米設孔口36個。橫向排水管管徑100mm,間距設為20m。道路采用寬為0.1m,高為0.15m的矩形路緣石,開口間距設為25m。綠色生態(tài)溝渠底部穿孔集水管內(nèi)徑為100mm,開孔孔徑12mm,孔心距取150mm,均勻開孔3排,溢流矩形堰尺寸至少為85mm×85mm。市政雨水管渠設計管徑為600mm,管內(nèi)流速為1.38m/s,管底坡度3.9‰。通過SWMM軟件,模擬重現(xiàn)期為2a、5a、10a、20a和50a下,試驗路段透水鋪裝路面與綠色生態(tài)溝渠耦合系統(tǒng)對水文水質(zhì)的控制效果。結果表明:當重現(xiàn)期從2a增大到50a時,耦合系統(tǒng)產(chǎn)流時間較傳統(tǒng)開發(fā)顯著推遲,峰值流量出現(xiàn)的時間推遲5min,徑流峰值削減率依次為70.6%、54.2%、46.6%、40.6%、36.6%,徑流系數(shù)分別0.40、0.59、0.68、0.77、0.87;耦合系統(tǒng)對地表徑流污染物TSS、COD、TN、TP濃度有很好的控制效果,在低重現(xiàn)期降雨條件下,耦合系統(tǒng)對污染物TSS、COD、TN、TP的削減率達到87.12%、87.68%、89.17%、89.77%。通過對透水瀝青路面與綠色生態(tài)溝渠耦合系統(tǒng)進行有限單元分析,實驗室構建透水瀝青路面混合料與生物滯留池組合單元試驗模型,并模擬降雨進行實驗室小試,研究透水瀝青路面混合料與生物滯留池組合單元對污染物的凈化效果。結果表明:經(jīng)過透水瀝青路面混合料和生物滯留池組合單元的凈化,污染物SS、COD、NH_4~+-N、TN、TP、Pb~(2+)、Cr~(6+)平均去除率分別為94.82%、83.40%、68.21%、51.32%、63.65%、100%、89.67%。隨后研究降雨間隔為4、7、14和21天,組合單元對污染物凈化效果的影響。結果表明:降雨間隔由4天增加到21天,SS和NH_4~+-N的去除率基本保持穩(wěn)定;Pb~(2+)和Cr~(6+)的去除率呈升高趨勢;TN、TP和COD的去除率呈降低趨勢,其中TN受降雨間隔的影響最大,去除率由73.55%降至14.52%。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U417.3
【圖文】：

圖 1.1 城市道路積水及非點源污染現(xiàn)象1.2 國內(nèi)外研究進展為了解決快速城市化所帶來的一系列道路雨水排水問題，各國紛紛尋求新的雨水排水設計、建設思路。在可持續(xù)發(fā)展理念的指導下，一些發(fā)達國家和地區(qū)逐步形成了自有的一套完善的雨水管理體系，并且在實際的應用中體現(xiàn)出良好的效果。其中包括：20世紀 70 年代，在美國引入的最佳管理措施（BMPs）；同時在英國，為了解決水污染和洪澇災害，設計了可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（SUDS）；自 20 世紀 90 年代以來，低影響開發(fā)（LID）不僅被美國接受，在新西蘭也被接受；澳大利亞經(jīng)歷了城市水資源管理的六個發(fā)展階段，21 世紀啟動了水敏感性城市設計（WSUD）等。其中，最佳管理措施（BMPs）和低影響開發(fā)（LID）理念最具代表性。2012 年，我國在對 LID 技術的研究中逐步形成了自有的一套管理體系——“海綿城市”。1. 最佳管理措施（BMPs）

1.3 海綿城市道路典型措施海綿化道路典型措施的關鍵是基于源頭處理，能夠?qū)τ晁a(chǎn)生有效的滯留和凈化，從而達到削減徑流峰值流量，提高道路綜合排水能力。具體措施有如下幾種：1.3.1 透水鋪裝透水鋪裝是一種利用具有滲透性材料建造路面的海綿城市措施，其主要應用于道路、廣場、停車場和城市人行道，根據(jù)交通量和道路荷載要求，每種類型的城市路面的設計不同�，F(xiàn)行的用于透水鋪裝的材料主要有：透水瀝青、透水混凝土、透水磚等。透水鋪裝的使用不僅為城市景觀提供了更為寬松的規(guī)劃條件，又能夠削減道路雨水徑流，達到截污減排的目的[27]。研究發(fā)現(xiàn)，與其他海綿城市措施如綠色屋頂或雨水資源化相比較，透水鋪裝路面在削減洪水方面的性能甚至更好、更有效[28]。例如，在天津大學校園內(nèi)，鋪設透水鋪裝路面后雨水徑流削減了將近 35.6%[29]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前1條

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本文編號：2714916