【摘要】：隨著城市化進程的加速推進,城市排澇壓力日益增加,徑流污染嚴重。國家通過“十三五”規(guī)劃綱提出了海綿城市建設的要求,試圖通過生物滯留池、下凹式綠地等海綿城市低影響開發(fā)措施的廣泛應用而實現(xiàn)徑流總量和污染的控制,但這些措施都依附于城市綠地而存在。華南地區(qū)典型紅壤土壤酸性大、粘性重、土壤入滲性能較低,使得華南地區(qū)綠地在設計施工方面受到極大影響。如何合理、科學地進行土壤蓄滲和水質處理性能的改良顯得至關重要。本文通過置備塑料柱裝置,研究了簡單結構下不同重量配比(10%、20%、40%、60%)的各個有機、無機材料對土壤蓄滲和水質處理性能的改善效果,材料囊括落地灰、沸石、礫石、樹葉、草根等多種。根據(jù)該階段試驗結果,基于生物滯留池結構理論基礎,試驗選擇合適填充材料,研究了復雜結構下的自制濾柱裝置對徑流水量和污染的削減作用,最后結合暴雨洪水管理模型SWMM的水力模塊,模擬了實際試驗濾柱的出流過程。主要研究如下:(1)簡單結構下的土壤蓄滲效果和徑流污染去除的研究蓄滲研究方面。改良土壤的入滲時間跨度、初始產流時間和峰值下滲率出現(xiàn)時間均隨各材料含量的增加而縮短。單材料試驗中,無機材料5~8mm沸石取得最大的滲水速率,且表現(xiàn)為最快或接近最快產流材料;而有機材料樹葉對土壤蓄滲的改善效果始終優(yōu)于草根,且樹葉產流亦快于草根,1%草根產流最慢。多材料試驗中,上層有機材料樹葉與下層無機材料沸石結合時取得更大的滲水優(yōu)勢。徑流污染研究方面。出流SS、NH_3-N濃度及pH值均隨改良土壤各混合材料的重量配比及粒徑級配的增加而增加。單材料試驗中,無機材料0.5~2mm海砂SS、NH_3-N及COD出流值均低于其他材料,5~8mm礫石pH出流值最低;有機材料草根出流SS、NH_3-N、COD、pH值始終低于樹葉。多材料試驗中,上下分層的無機和有機材料的混合出水SS、NH_3-N濃度均小于任一單材料,pH值則大于任一單材料;而上層同時加入兩種有機材料的情況,各值出水濃度規(guī)律則愈加復雜。(2)復雜結構下的濾柱蓄滲效果和徑流污染去除的研究蓄滲研究方面。各填充材料的合理使用均對紅壤土的蓄滲效果有顯著改善作用。隨著降雨重現(xiàn)期的增加,各濾柱的峰值下滲率逐漸增加的同時,產滲流時間和峰值下滲速率出現(xiàn)時間也隨之提前;而各濾柱對徑流總量的削減率則隨之降低。沸石落地灰礫石取得同一重現(xiàn)期下的最佳下滲速率,且沸石的徑流總量削減率始終最大,在重現(xiàn)期為1a情況下接近70%。徑流污染研究方面。礫石沸石落地灰純土取得最佳SS去除效果,SS最大削減率達到41.94%。礫石沸石落地灰純土取得最佳氨氮去除效果,氨氮最大削減率達到83.4%。經過各濾柱材料后的出水COD反而大于進水原始數(shù)據(jù),純土濾柱COD出水濃度最高,為2.64mg/L;而沸石濾柱最低,僅為1.272mg/L。經過純土濾柱后的出流pH小于進水原始數(shù)據(jù);經過各填充材料濾柱的pH則增大,且落地灰濾柱pH出流值最大,出水呈弱堿性。(3)基于SWMM模型的生物滯留池產滲流模擬研究選擇填充材料為落地灰的濾柱進行SWMM模型LID模塊的水文模擬,重現(xiàn)期為1a和5a的情況下,自制濾柱出流的試驗值與SWMM模擬值擬合程度雖存在些許差異,但下滲曲線整體吻合程度較高。這得益于模擬過程中根據(jù)試驗結果進行的多次合理的模型參數(shù)率定。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU992;X52
【圖文】：

+-N的去除效率如圖1-1所示；仇付國[68]等評估了以沸石作為填充材料的生物滯留池設備對固體懸浮物的去除效果，研究表明當進水SS濃度不高于400mg/L的情況下，出水SS始終維持在20mg/L以下。圖 1-1 生物滯留單元對徑流污染物的去除率研究[67]Fig.1-1 Study on removal rate of runoff pollutants by biological retention unit在結合前人研究的基礎上，本文基于生物滯留池的固有結構，自制濾柱設備，制備優(yōu)化土壤層，選擇不同填充材料與上層優(yōu)化土壤層相結合，研究其對城市雨水徑流量和雨水徑流污染的控制效果。加之近年來，在實際案例應用中，很多學者將城市綠地和其它低沖擊措施的評估與仿真模擬分析手段結合起來。國際主流的模擬系統(tǒng)（如SWMM、MIKE、MUSIC、Infoworks）等仍在探索對不同措施的模擬方法。借助SWMM降雨徑流和LID模塊，多家單位的學者[69]-[71]進行了有益探索，模擬多種情景下的低沖擊開發(fā)模式和雨洪蓄滲效應

廣東工業(yè)大學碩士學位論文第二章 試驗裝置、材料與方法1 試驗裝置.1 簡單結構試驗裝置簡易結構試驗裝置如圖 2-1 所示，由十個編號不一的塑料柱組成。每個塑料柱mm、 內底直徑 90mm，內頂直徑 160mm。柱內設置入流層、改良性土壤層及。整個試驗過程采用變水頭進水，十根柱子保持初始水頭一致，入流后進入改壤層，柱底部采用蜂窩設計以便透水，各塑料柱在裝填前底部均墊有 1~2 層土用于防止土壤顆粒流失。各塑料柱下均設置塑料量杯以接收流經改良性土壤層的雨水。

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本文編號：2717784