【摘要】：為了應(yīng)對城市化對區(qū)域水環(huán)境的不利影響,我國各地都在積極倡導(dǎo)城市低影響開發(fā)(LID),鼓勵(lì)建設(shè)海綿城市。雨水花園作為一種城區(qū)小型綠色基礎(chǔ)設(shè)施,是目前國際上廣泛推崇的LID措施之一。雨水花園是一種基于生態(tài)工程的城市雨水徑流生物滯留系統(tǒng),它能夠有效的蓄滲雨水徑流,凈化水質(zhì),盡可能讓城市化以后區(qū)域的水文機(jī)制接近自然狀況。本文針對建造的三套不同類型的雨水花園裝置開展了實(shí)地監(jiān)測和模型模擬分析研究,首先,長期連續(xù)監(jiān)測了入滲型雨水花園入流與出流的水文過程,分析了其對雨水徑流的削減效果,并根據(jù)花園內(nèi)土壤入滲率及顆粒組分隨時(shí)間的變化,討論了雨水花園運(yùn)行效果的可持續(xù)性,預(yù)測了未來不同程度雨水花園建設(shè)規(guī)模對整個(gè)研究區(qū)域的水文效應(yīng);其次,監(jiān)測研究了不同填料排水型雨水花園對雨水徑流削減和污染物去除效果,分析了不同種類污染物在雨水花園內(nèi)去除的機(jī)理;最后,探討了優(yōu)先流存在情況下,路面徑流雨水花園對不同形態(tài)污染物的去除效果。主要研究成果如下:(1)入滲試驗(yàn)雨水花園以西安地區(qū)黃土為基質(zhì),具有良好的入滲性能,能夠有效滯留和入滲屋面雨水徑流;花園蓄水層深度為15 cm,匯流面積比為20:1,在5年監(jiān)測期內(nèi)28場降雨事件中,僅有4場發(fā)生溢流,其中2013年出現(xiàn)3次,徑流削減率為96.8%;2014出現(xiàn)1次,徑流削減率98.9%;2011年和2012年均未出現(xiàn)溢流,雨水徑流通過雨水花園全部入滲,徑流量削減率達(dá)100%。(2)雨水花園運(yùn)行5年后,表層土壤的平均砂粒含量由7.36%增加到20.80%,而平均粉粒含量從83.19%減少到73.49%,平均粘粒的含量也有所降低,從9.46%減少到5.71%,5年監(jiān)測期內(nèi),共計(jì)監(jiān)測11次雨水花園的入滲過程,2015年最終土壤入滲率為2.277m/d,與2011年初始入滲率2.346m/d相比,稍有降低;但總體上看,雨水花園土壤入滲率在5年內(nèi)比較穩(wěn)定,這對維持雨水花園運(yùn)行的持久性有積極作用;(3)根據(jù)研究區(qū)歷史降雨資料以及城區(qū)發(fā)展過程中土地利用格局變化,通過簡化計(jì)算模型分析發(fā)現(xiàn),若城區(qū)10%的雨水徑流經(jīng)雨水花園處理,區(qū)域徑流系數(shù)可從現(xiàn)狀的0.58降低到0.49,未來土地利用條件下,徑流系數(shù)可維持在0.52;若城區(qū)20%的雨水徑流經(jīng)雨水花園處理,區(qū)域徑流系數(shù)可從現(xiàn)狀的0.58降低到0.41,未來土地利用條件下,徑流系數(shù)可維持在0.44;若城區(qū)30%的雨水徑流經(jīng)雨水花園處理,區(qū)域徑流系數(shù)可從現(xiàn)狀的0.58降低到0.35,未來土地利用情況下,徑流系數(shù)可維持在0.35�？梢�,雨水花園對城市化后改善整個(gè)區(qū)域水文狀況有著積極的作用。(4)對于兩個(gè)填料排水型雨水花園的對比試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),分層填料及均質(zhì)黃土填料雨水花園的水量削減中值分別為46.8%和38.5%,對徑流峰值削減中值分別為53.9%和47.4%,分層填料雨水花園對流量削減和峰值削減均優(yōu)于均質(zhì)黃土填料。分層和均質(zhì)填料雨水花園對小雨(10 mm)的水量削減均值分別為78.8%和74.0%,對研究區(qū)小雨的海綿城市完成率分別為98.5%和92.5%;對于中雨的海綿城市完成率分別為69.0%和62.3%。研究區(qū)-西安市中小型降雨占總降雨量的比例達(dá)到69.8%,因此雨水花園建設(shè)可以高效率運(yùn)行。(5)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示,砂土分層及均質(zhì)黃土填料雨水花園對總氮去除率均值分別為64.16%和40.48%,TSS去除率均值分別為69.54%和26.24%,對總磷有一定的去除,但去除效果不明顯;兩雨水花園對硝態(tài)氮的淋洗作用強(qiáng)烈,硝態(tài)氮出流濃度均大于入流濃度。砂土分層填料雨水花園對總氮和TSS的去除效果優(yōu)于均質(zhì)黃土填料花園。(6)利用排水模型DRAINMOD對排水型雨水花園的匯流和排水過程進(jìn)行模擬的結(jié)果顯示,排水量模擬值與觀測值對比的納什效率系數(shù)為0.984,相關(guān)系數(shù)為0.992,平均偏差為0.024m3;在57年(1951-2007)模擬時(shí)段內(nèi),排水型雨水花園對徑流量的削減均值為18.5%,經(jīng)雨水花園內(nèi)介質(zhì)作用可凈化的雨水徑流量為76.1%,這對城市雨洪管理和城市非點(diǎn)源污染控制有積極的作用。(7)對于匯集處理路面雨水徑流的雨水花園觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn),園內(nèi)存在明顯的優(yōu)先流,花園對顆粒態(tài)污染物濃度去除效果較明顯,而溶解態(tài)污染物則產(chǎn)生了凈輸出:顆粒態(tài)總磷和溶解態(tài)總磷的負(fù)荷去除率分別為69.9%和-5.8%;顆粒態(tài)總氮和溶解態(tài)總氮的負(fù)荷去除率分別為73.8%和22.3%,雨水花園集中入滲補(bǔ)給后對局部地下水位的抬升作用明顯,連陰雨季最高抬升幅度近1m,但短暫升高后回落。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU985.12;TV213.9

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮明強(qiáng),婁彥霞,池獻(xiàn)民;側(cè)立式雨水口的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];河南城建高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào);2000年04期

2 張林洪,趙江,吳培關(guān),王蘇達(dá),唐正光,楊叔;雨水口篦子排水量試驗(yàn)探討[J];天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年02期

3 高婷;余擁軍;左國友;;雨水口的管理與養(yǎng)護(hù)[J];山西建筑;2006年03期

4 曾曉嵐;張智;丁文川;鄧曉莉;;城市雨水口地面暴雨徑流濃度模型研究[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2006年04期

5 張繼成;孫達(dá);;對城市道路雨水口設(shè)置的一點(diǎn)看法[J];科技咨詢導(dǎo)報(bào);2007年23期

6 閆慶武;;城市雨水口的管理與養(yǎng)護(hù)[J];天津建設(shè)科技;2007年S1期

7 朱其立;;市政道路雨水口布置的體會[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2008年31期

8 孫昕;張德剛;;淺談雨水口在城市道路上的設(shè)置[J];科技信息;2009年18期

9 李祥鋒;;城市雨水口設(shè)計(jì)的探討[J];市政技術(shù);2010年01期

10 楊洋;陶月贊;;城市道路雨水口設(shè)計(jì)淺析[J];建筑設(shè)計(jì)管理;2010年02期

相關(guān)會議論文 前8條

1 李P;徐析;;城市分散式雨水管理景觀基礎(chǔ)設(shè)施[A];中國風(fēng)景園林學(xué)會2011年會論文集（下冊）[C];2011年

2 張曉昕;;可持續(xù)城市雨水控制與利用系統(tǒng)初探[A];規(guī)劃50年——2006中國城市規(guī)劃年會論文集（下冊）[C];2006年

3 李正暉;;基于SWMM的生態(tài)小城鎮(zhèn)雨水徑流模擬研究[A];規(guī)劃創(chuàng)新：2010中國城市規(guī)劃年會論文集[C];2010年

4 魏勝;王俊嶺;張雅君;李俊奇;;屋面雨水收集與利用技術(shù)綜述[A];第七屆中國城鎮(zhèn)水務(wù)發(fā)展國際研討會論文集--S13：城市防洪排澇與雨洪利用[C];2012年

5 付浩;羅琦;柳奇;;南京市雨水特征及利用研究——以典型住宅小區(qū)(聚福園)為例[A];2014（第九屆）城市發(fā)展與規(guī)劃大會論文集—S13生態(tài)城市的水環(huán)境、水文規(guī)劃與水生態(tài)修復(fù)[C];2014年

6 趙萌;;基于低影響開發(fā)的北京科技園雨水景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)研究——以中關(guān)村生命科學(xué)園三期為例[A];城鄉(xiāng)治理與規(guī)劃改革——2014中國城市規(guī)劃年會論文集（10——風(fēng)景環(huán)境規(guī)劃）[C];2014年

7 劉義安;姜健;;分散型人工濕地雨水排水技術(shù)[A];上海（第二屆）水業(yè)熱點(diǎn)論壇論文集[C];2010年

8 陳向東;周祖昊;邵薇薇;;鄱陽湖入湖徑流演變規(guī)律分析[A];健康湖泊與美麗中國——第三屆中國湖泊論壇暨第七屆湖北科技論壇論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 劉揚(yáng);留住雨水將滲透到城市規(guī)劃中[N];北京日報(bào);2005年

2 記者 白增安;邯鄲推廣新型聯(lián)合式雨水口[N];河北日報(bào);2010年

3 記者 吳偉鋒 吳琪娜;逐一查雨水口 全力清疏淤堵[N];湄洲日報(bào);2010年

4 本報(bào)記者　 張立;貯留雨水 為河道輸送天然清水[N];成都日報(bào);2006年

5 唐開文;本市年收集雨水35萬立方米[N];北京日報(bào);2005年

6 本報(bào)記者　 李予陽 來潔;積極主動迎雨水 廣開路徑巧利用[N];經(jīng)濟(jì)日報(bào);2006年

7 本報(bào)記者 白振元 本報(bào)通訊員 侯一平;城市環(huán)境之殤:排雨水口遭污染[N];秦皇島日報(bào);2009年

8 本報(bào)記者 夏海微邋實(shí)習(xí)生 李日稅 通訊員 許平;杭州開篇做“水”文章[N];杭州日報(bào);2007年

9 記者 趙晶磊;為了雨水排得出 留得住[N];首都建設(shè)報(bào);2011年

10 本報(bào)記者 耿諾 實(shí)習(xí)生 趙洪潭;城市雨水找到多條“通道”[N];北京日報(bào);2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 唐雙成;海綿城市建設(shè)中小型綠色基礎(chǔ)設(shè)施對雨洪徑流的調(diào)控作用研究[D];西安理工大學(xué);2016年

2 徐海順;城市新區(qū)生態(tài)雨水基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃理論、方法與應(yīng)用研究[D];華東師范大學(xué);2014年

3 王通;城市規(guī)劃視角下的中國城市雨水內(nèi)澇問題研究[D];華中科技大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張曉莉;校園雨水水質(zhì)評價(jià)及利用研究[D];石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院;2014年

2 吳鵬;翼型雨水口箅子的水動力特性及泄流能力研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 何京蓮;翼型導(dǎo)流式水箅子截留漂浮物水動力特性試驗(yàn)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 李小寧;城市道路雨水排放及控制效果影響因素分析[D];北京建筑大學(xué);2015年

5 關(guān)俊鐸;高校綠地雨水管理應(yīng)用研究[D];蘇州大學(xué);2015年

6 李朱婧;基于雨水花園理念的商業(yè)步行街綠地設(shè)計(jì)探討[D];西南大學(xué);2015年

7 劉瑞豐;基于水力模型的雨水蓄水池優(yōu)化研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 蘇荇霄;基于海綿城市視角的深圳市口袋公園提升模式與方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

9 李爽;基于雨水集流模擬的非線性建筑設(shè)計(jì)評價(jià)與優(yōu)化策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

10 孟立剛;西安市居民小區(qū)雨水回收與利用的研究[D];西安工程大學(xué);2015年

，

本文編號：2364718