【摘要】：綠色屋頂作為一種綠色基礎(chǔ)設施的典型形式,為減少城市雨水徑流,緩解城市面源污染等問題做出了重要貢獻。中國一樣同許多其他國家,城市土地資源十分有限,綠色屋頂作為一種不需要額外占地的低影響開發(fā)措施越來越受歡迎。本研究圍繞綠色屋頂自身結(jié)構(gòu)層材料與北京地區(qū)的降雨特征對綠色屋頂水量削減和水質(zhì)調(diào)控效果這兩條主線,進行交互式研究,綜合評價了在北京降雨特征單場次降雨事件以及長歷時情景的不同結(jié)構(gòu)層材料的簡單式綠色屋頂對于徑流水量水質(zhì)的調(diào)控能力,為綠色屋頂對北京徑流水量和水質(zhì)的影響提供理論支持;本研究可為中國的“海綿城市”建設以及許多其他國內(nèi)北方城市的綠色基礎(chǔ)設施發(fā)展提供基礎(chǔ)。本研究主要得到以下結(jié)論:(1)裝置規(guī)模、基質(zhì)種類及厚度以及降雨特征均會影響綠色屋頂對雨水徑流水量的調(diào)控能力。隨著裝置規(guī)模及基質(zhì)厚度的增加,綠色屋頂?shù)膹搅鳒裟芰τ兴嵘?但與降雨量成負相關(guān)。就多場次降雨事件而言,將6小時作為劃分場降雨的間隔更加合理。監(jiān)測期間(2017年7月至2018年10月)共計降雨51場,總降雨量為628.6mm,簡單式綠色屋頂(綠色屋頂面積0.25-2.25 m~2,基質(zhì)厚度為100-200 mm)的徑流滯留率為64.6%-89.9%。使用改良土作為基質(zhì)層材料的綠色屋頂?shù)臏裟芰γ黠@優(yōu)于超輕量基質(zhì)。(2)隨著裝置面積及基質(zhì)厚度的增加,綠色屋頂對峰值的削減率均呈增長趨勢。然而,隨著基質(zhì)厚度的增加,綠色屋頂峰值削減效果的提升并不明顯,當基質(zhì)層材料的孔隙率增加或排水層材料的透水性能提升時,綠色屋頂對徑流峰值的削減能力將大幅度降低。邊長為1.5 m,基質(zhì)厚度為100 mm(改良土)的綠色屋頂實驗裝置的峰值削減能力最佳,51場降雨下該裝置的平均峰值削減率為95.9%,其次為邊長1.0 m的綠色屋頂實驗裝置,為90.8%。對于邊長為0.5 m的小裝置而言,盡管基質(zhì)厚度增加一倍,其峰值削減率僅為81.8%。(3)綠色屋頂可以有效降低徑流中懸浮物(SS)的場降雨平均濃度(EMC),但同時使徑流中化學需氧量(COD)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、總氮(TN)及總磷(TP)的EMC升高。7種不同類型的綠色屋頂均使化學需氧量的EMC大幅升高,但是使用超輕量基質(zhì)作為基質(zhì)層材料的綠色屋頂?shù)膹搅髦?化學需氧量的EMC水平低于改良土綠色屋頂。TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的EMC變化趨勢在本研究中幾乎相同,且隨著基質(zhì)厚度的增加,綠色屋頂實驗裝置的氮素濃度增加。7種類型的綠色屋頂實驗裝置產(chǎn)流中的TP水平相似,且TP含量隨著總降雨量的累積呈現(xiàn)顯著的下降趨勢。(4)綠色屋頂是NH_4~+-N、NO_3~--N、TN以及TP的匯,而是COD的源。SS、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN以及TP在3場天然降雨及6場人工模擬降雨下的負荷均低于普通屋面。邊長為1.5 m,基質(zhì)厚度為100 mm(改良土)的綠色屋頂實驗裝置表現(xiàn)出了對這6種污染物最好的負荷削減能力。通過統(tǒng)計徑流及雨水中的污染物貢獻率發(fā)現(xiàn),綠色屋頂徑流中各個污染物的總量占比與天然降雨類似,依次為COD、SS、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP,而普通屋面產(chǎn)流中的懸浮物含量則明顯高于其他5種污染物,COD含量其次。(5)基質(zhì)類型顯著影響綠色屋頂?shù)膹搅魉|(zhì)調(diào)控能力。通過分析2018年8月至12月綠色屋頂基質(zhì)中的氮磷含量發(fā)現(xiàn),超輕量基質(zhì)中的NH_4~+-N含量與改良土類似,均低于5mg/kg,而NO_3~--N含量幾乎為改良土的兩倍。但是,改良土的TN含量卻遠高于超輕量基質(zhì),說明改良土中含有豐富的有機質(zhì),這也可以解釋改良土綠色屋頂產(chǎn)流中化學需氧量水平高于超輕量基質(zhì)與普通屋面。改良土的TP含量也明顯高于超輕量基質(zhì)。
【學位授予單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU992;TU985.12;X52
【圖文】：

技術(shù)路線圖

第 2 章 綠色屋頂雨水徑流水量水質(zhì)調(diào)控實驗設計 章 綠色屋頂雨水徑流水量水質(zhì)調(diào)控實驗設計色屋頂實驗裝置 17 個，裝置號及每個裝置的結(jié)構(gòu)綠色屋頂雨水徑流的水量水質(zhì)調(diào)控規(guī)律且保證實驗置相應的平行對照裝置（由于場地限制且已設置兩0-1.5 未設置平行裝置），另設置 1 個瀝青混凝土對照 10 月于大興校區(qū)雨水實驗室樓頂搭建、填充并種植 年 10 月進行；水質(zhì)實驗于 2018 年 5 月—2018 年 10時進行且互不影響）；所有裝置在實驗起始時植物驗平臺詳見圖 2-1。

單位為 mm；“-”后的數(shù)字 0.5，1.0 和 1.5 代表綠色屋頂裝置的長度（或?qū)挾龋�，單m。2-NR 代表混凝土空白對照裝置，僅包含瀝青混凝土層。2.2 實驗設計2.2.1 實驗環(huán)境及裝置17 個正方形的綠色屋頂實驗裝置及 1 個普通屋頂實驗裝置的內(nèi)部長度為 50高度為 24-34 cm。研究區(qū)域（北京市大興區(qū)）的年平均氣溫約為 12°С，年平量為 626 mm，其中大部分降雨發(fā)生在 7 月至 9 月，研究區(qū)域為典型的大陸性季綠色屋頂裝置為聚乙烯材料；在每個裝置的底部安裝兩個直徑為 2 cm 的排水管土壤（基質(zhì)）表面上方 4.5 cm 處設置一根直徑為 2.5 cm 的溢流管（圖 2-2）。每屋頂裝置（包含空白對照裝置）在朝向排水管設置 1％的傾斜，以確保排水暢通每個裝置均為完整的綠色屋頂系統(tǒng)，包括 2 cm 厚的陶�；虬纪顾芰吓潘遄鳛轫斚到y(tǒng)的排水層材料，土工布（設計密度 250 g / m3）作為綠色屋頂系統(tǒng)的過濾4 mm 厚的瀝青防水卷材作為該系統(tǒng)的防滲層材料。圖 2-2 是綠色屋頂實驗裝置性橫截面?zhèn)纫晥D及實物圖。

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本文編號：2800528