本文關(guān)鍵詞：城市雨水濕地水力特性及水質(zhì)控制效果研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國(guó)城市化的快速發(fā)展,不透水區(qū)域面積急劇增加,結(jié)果導(dǎo)致徑流總量和峰值流量急劇增加、雨水下滲量減少,改變了雨水自然水文循環(huán)過(guò)程,從而導(dǎo)致城市內(nèi)澇頻發(fā)、雨水徑流污染嚴(yán)重、水資源嚴(yán)重短缺等一系列水環(huán)境問(wèn)題,因此如何恢復(fù)城市自然水文循環(huán)過(guò)程和提高城市水環(huán)境質(zhì)量對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。雨水濕地是一種成本低廉、工藝簡(jiǎn)單且兼具景觀效果的生態(tài)措施,以洪澇控制、水質(zhì)凈化和涵養(yǎng)水源為主要目的。但是在一些表面流雨水濕地中通常不設(shè)置填料層,導(dǎo)致濕地水質(zhì)控制效果并不理想。因此,如何通過(guò)濕地的優(yōu)化設(shè)計(jì)改變其水力特性從而提高水質(zhì)控制效果,并且在其水質(zhì)凈化能力不受影響的同時(shí)不削弱其水量控制能力是雨水濕地研究的重點(diǎn)之一。目前針對(duì)優(yōu)化和改良有很多種方法,例如在濕地中添加浮島模塊,從而將濕地轉(zhuǎn)變?yōu)楦u濕地,或是對(duì)其水力學(xué)特性進(jìn)行優(yōu)化從而提高濕地水質(zhì)凈化效率,都是在實(shí)際工程常采取的提高濕地水質(zhì)凈化能力的措施。本研究針對(duì)雨水濕地進(jìn)水流量和水力負(fù)荷變化大的特點(diǎn),探究濕地在不同進(jìn)水流量和設(shè)計(jì)參數(shù)下的水質(zhì)凈化效果和水量調(diào)蓄能力,研究了濕地調(diào)蓄能力與水質(zhì)控制效果的關(guān)系。通過(guò)模擬試驗(yàn),分析了濕地不同水力特性和構(gòu)造下的水質(zhì)控制效果。搭建濕地裝置模擬其流動(dòng)特性,從而檢測(cè)不同流態(tài)和結(jié)構(gòu)下濕地的水質(zhì)控制效果。在本文研究條件下,得到以下結(jié)論:(1)雨峰系數(shù)對(duì)水量和水質(zhì)控制效果影響雨峰系數(shù)是表征峰值出現(xiàn)時(shí)間的參數(shù),雨峰系數(shù)越大,降雨峰值越滯后。計(jì)算降雨重現(xiàn)期為1a、降雨歷時(shí)為1h、雨峰系數(shù)分別為0.3、0.4、0.5和0.6時(shí)的降雨地表徑流過(guò)程線,并以此為進(jìn)水流量,監(jiān)測(cè)濕地水量和水質(zhì)控制效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雨峰系數(shù)對(duì)于濕地水量和水質(zhì)的控制效果有一定影響:雨峰系數(shù)越大,對(duì)于濕地的錯(cuò)峰能力越有效,雨峰系數(shù)為0.6時(shí)出水時(shí)間比雨峰系數(shù)為0.3時(shí)延后11min,然而出水峰值流量增加了13.7%;雨峰系數(shù)越大,出水水質(zhì)越好,雨峰系數(shù)從0.3增加到0.6時(shí)SS總量減少了33.8%。為驗(yàn)證雨峰系數(shù)對(duì)濕地水量控制效果的影響,構(gòu)建SWMM模型,模擬降雨重現(xiàn)期為10年、降雨歷時(shí)2h、雨峰系數(shù)為0.3、0.4、0.5和0.6時(shí)的濕地水量控制效果,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的趨勢(shì)一致,但是模型模擬的不同雨峰系數(shù)下的出水時(shí)間和峰值流量相差更大,這是因?yàn)槟Ｐ椭羞x擇的降雨重現(xiàn)期更大,導(dǎo)致不同雨峰系數(shù)下水量變化過(guò)程更明顯,從而導(dǎo)致模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比差別更大。(2)水力流經(jīng)路線對(duì)水量和水質(zhì)控制效果影響通過(guò)設(shè)置擋板的方式研究了水力流經(jīng)路線對(duì)水量和水質(zhì)控制效果的影響,研究結(jié)果表明:水力流經(jīng)路線對(duì)于濕地水量和水質(zhì)控制效果影響較小:隨著流經(jīng)路線的增加,峰值流量變化很小,平均流量從3塊擋板到無(wú)擋板時(shí)減少了3.4%,SS總量減少了24.6%,證明延長(zhǎng)水力流經(jīng)路線可提高峰值流量削減率和水質(zhì)控制效果。(3)初始水深對(duì)水量和水質(zhì)控制效果影響濕地內(nèi)部初始水深對(duì)于削峰能力影響較明顯,初始水深越小,濕地水量控制效果越好,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在初始水深為10cm時(shí)峰值流量和平均流量相比16cm時(shí)減少了53.5%和23.9%;隨著初始水深的降低,濕地水質(zhì)控制效果變強(qiáng),由于蓄水空間大,使得水質(zhì)控制容積變大,總量削減率升高,因此初始水位越低,出水污染物總量負(fù)荷變小。為驗(yàn)證初始水位對(duì)濕地水量控制效果的影響,構(gòu)建SWMM模型,模擬降雨重現(xiàn)期為10年、降雨歷時(shí)2h、初始水深為0.1m、0.2m、0.3m和0.4m時(shí)的濕地水量控制效果,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的趨勢(shì)一致,但是模型模擬的結(jié)果顯示隨著初始水深的變化,峰值控制能力變化不明顯,這是因?yàn)槟Ｐ椭羞x取的降雨重現(xiàn)期較大,濕地的進(jìn)水總量和峰值流量更大,且模擬兩小時(shí)的降雨過(guò)程,因此濕地內(nèi)初始水深較小范圍的改變對(duì)于濕地的峰值控制效果影響較小。(4)面積/池深對(duì)水量控制效果影響通過(guò)模型模擬了不同面積/池深條件下的濕地水量控制效果,模型模擬結(jié)果表明:濕地面積越小,池深越深時(shí),越不利于濕地的削峰作用,研究結(jié)果表明:面積/池深為16667/0.6時(shí)比33333/0.3時(shí)的出水峰值流量由0.45m3/s增加到了0.78m3/s,平均流量由0.46m3/s增加到了0.58m3/s。
【關(guān)鍵詞】：雨水濕地 水力特性 SWMM 徑流污染
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X52;X143
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展12-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 雨水濕地水力學(xué)參數(shù)研究15-16
• 1.4 濕地污染物去除機(jī)理分析16-18
• 1.5 研究?jī)?nèi)容18
• 1.6 研究技術(shù)路線18-20
• 第二章 基于雨洪控制利用的雨水濕地特點(diǎn)及應(yīng)用20-33
• 2.1 雨水濕地概念及其與污水濕地區(qū)別20-22
• 2.2 雨水濕地功能22-23
• 2.3 雨水濕地結(jié)構(gòu)23-25
• 2.3.1 卵石消能和前置塘24
• 2.3.2 植被區(qū)24
• 2.3.3 微型沉淀池24
• 2.3.4 出水口24-25
• 2.4 雨水濕地不同設(shè)計(jì)類型及應(yīng)用25-27
• 2.5 雨水濕地植物的選擇及在水質(zhì)處理過(guò)程中的作用27-29
• 2.5.1 雨水濕地植物的選擇27-29
• 2.5.2 植物在雨水濕地中的作用29
• 2.6 雨水濕地前置塘、出水口、水量平衡計(jì)算29-32
• 2.6.1 前置塘計(jì)算29-31
• 2.6.2 出水口設(shè)計(jì)31
• 2.6.3 水量平衡計(jì)算31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第三章雨水濕地水量控制效果實(shí)驗(yàn)研究33-52
• 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方案33-35
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置33-34
• 3.2.2 水量監(jiān)測(cè)方法34-35
• 3.3 雨峰系數(shù)對(duì)水量的影響35-42
• 3.4 水力流經(jīng)路線對(duì)水量的影響42-46
• 3.5 初始水位對(duì)水量的影響46-49
• 3.6 本章小結(jié)49-52
• 第四章 雨水濕地水質(zhì)控制效果實(shí)驗(yàn)52-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>52
• 4.2 水樣配置方法及指標(biāo)檢測(cè)52
• 4.3 雨峰系數(shù)對(duì)水質(zhì)的影響52-54
• 4.4 水力流經(jīng)路線對(duì)水質(zhì)的影響54-56
• 4.5 初始水位對(duì)水質(zhì)的影響56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第五章 SWMM模型對(duì)研究區(qū)域雨水濕地調(diào)蓄能力模擬研究59-81
• 5.1 SWMM模型介紹59-61
• 5.2 模型建立61-64
• 5.2.1 研究區(qū)模型建立61-64
• 5.2.2 雨水濕地模型建立64
• 5.3 降雨過(guò)程計(jì)算64-65
• 5.4 不同降雨重現(xiàn)期對(duì)出水流量的影響65-69
• 5.5 不同降雨雨型對(duì)出水流量的影響69-73
• 5.6 不同初始水位對(duì)出水流量的影響73-77
• 5.7 不同面積/池深對(duì)出水流量的影響77-80
• 5.8 本章小結(jié)80-81
• 第六章 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 結(jié)論81-82
• 6.2 建議與展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 致謝88

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