生物滞留技术研究现状及应用的重要问题探讨

生物滞留技术是目前比较流行的低影响开发雨洪管理措施,其源头净化水质的效果在美国及其他发达国家得到广泛的认同和应用,但在国内是新兴课题。目前的实验室及现场研究非常有限,且多基于模拟条件,对于某些设计参数、污染物去除机理、系统实际运行效果等诸多方面仍需大量的、长期的研究。通过总结生物滞留技术在改善径流水质方面的研究进展,初步得出其对NH4+-N、SS、重金属、油脂及致病菌类污染物有很好的去除效果,对TN、NO3--N、TP等营养物的去除不稳定,甚至出现出水负荷高于进水的情形,其主要原因是对填料影响认识不足及运行条件设置不合理。在国内应用时应重点关注设计规模、填料组成及深度、植物作用、目标污染物、维护管理等因素,选择适合当地特点的最优设计构型。     

生物滞留设施的水质与水量控制效果分析

通过系统地总结国外对生物滞留设施在设计参数、污染物去除机理、运行效果、系统维护等方面取得的研究成果,对当前生物滞留设施的研究现状和产生的问题进行分析,为其在我国的推广应用提供借鉴。     

北方地区冬季寒冷气候条件下低影响开发雨水设施设计及维护管理的关键问题分析——以济南鲁能领秀城为例

透水铺装、生物滞留设施作为典型的海绵城市设施,被越来越广泛地应用到全国各地区的海绵城市建设当中,在城市雨水管理体系中发挥着重要的作用。由于各城市地形地貌、水文特征等的不同,透水铺装、生物滞留设施的设计和维护等也不尽相同,需要根据城市的地区条件和气候合理地进行设计及管理。论文以济南鲁能领秀城海绵城市建设为研究对象,重点分析了冬季寒冷气候下的透水铺装、生物滞留设施在设计和维护管理中的关键问题,旨在为鲁能领秀城低影响开发雨水设施的设计及后期的管理维护提供借鉴。     

海绵城市理念在山地市政道路给排水设计中的应用

重庆市万州区渝巴路东二段工程基于海绵城市理念,在设计中采用了生物滞留带及人行道透水铺装的低影响开发设施,以实现道路范围内年径流总量率控制的要求。根据设计降雨量目标,计算确定了生物滞留带规模。结合山地市政道路特点,对相关设计细节进行了阐述,以期为类似新建道路的低影响设施建设累积经验。     

道路-生物滞留带豁口水力特征及设计方法研究

生物滞留带作为一种低影响开发设施在海绵城市建设过程中得到了广泛应用,尤其是道路-生物滞留带组合系统不仅能够有效减少路面径流外排总量,还能降低峰值流量、有效控制雨水径流污染。城市道路路缘石豁口作为连接道路与生物滞留带的关键设施,其水力特征和截流效率计算至关重要。总结了国外城市常见的道路豁口设计计算方法,并结合具体案例分析了不同设计方法的特点,以期对海绵城市建设中城市道路豁口设计计算方法提供参考。     

道路生物滞留带削减雨水径流的实测效果研究

通过对深圳市某道路生物滞留设施进行雨水径流监测试验,研究生物滞留设施对道路雨水径流的削减效果及影响因素。结果表明,当降雨总量为3.3~76.7 mm、平均雨强为0.03~0.67 mm/min时,生物滞留设施对道路雨水径流的场次径流总量控制率为50.5%~100%,峰值流量削减率为53.4%~100%,滞峰时间可以达到2 min以上。生物滞留设施对场次降雨量小且平均降雨强度小的道路径流削减效果较好。     

路缘石开口在道路排水系统中的应用

随着中国海绵城市的发展,生态型的道路排水系统正在逐步推广。在道路排水设计中,生物滞留设施日益得到广泛应用,而通过路缘石开口将路面雨水排入生物滞留设施是最为常见的做法。以厦门市海沧区某道路工程的排水设计为例,介绍路缘石开口形式,以及通过计算确定路缘石开口的设计间距、设计尺寸,并总结设计流速、汇水面积、集流时间等参数在路缘石开口设计中的影响。     

基于海绵城市理念的山地城市道路低影响开发设计

重庆市海绵城市试点区域悦来新城对有条件的道路进行低影响开发(LID)建设,设计采用阶梯状生物滞留设施,可实现对80%的年径流总量的控制,并起到一定的雨水缓排作用。设计需根据道路范围内的设计雨量计算滞留带的容量大小,综合道路纵坡、人行道宽度及两侧地块用地性质确定生物滞留带的平面位置及尺寸。提出了阶梯状生物滞留带的设计方法,以期为类似山地城市道路LID建设提供示范。     

基于SWMM的低影响开发城市道路雨洪控制模拟研究——以萍乡市武功山大道为例

低影响开发设施作为能够有效消减、利用和延缓城市道路雨水径流以及控制径流污染的分散性单元,正逐渐应用于道路排水系统建设中。该文以海绵城市试点——江西省萍乡市武功山大道为研究对象,运用雨洪管理模型(SWMM)模拟不同重现期(一年一遇、三年一遇、五年一遇以及十年一遇)3小时降雨下生物滞留设施、透水铺装等单一低影响开发设施以及低影响开发组合模式对于道路雨水径流削减效果。结果表明,采用LID雨水系统的城市道路在不同重现期下对径流总量的削减率为34.5%、28.2%、26.1%、24.3%,径流峰值削减率分别为37.4%、27.3%、23.5%、19.5%。同时,对于单项LID设施而言,生物滞留设施在径流总量以及峰值削减上均优于渗透铺装,具有良好的雨洪调控效果。     

生物滞留设施过滤层填料配比试验研究

生物滞留设施是海绵城市建设过程中一项关键技术,被广泛应用于城市道路、居民小区、公园等城市公共空间雨水径流的收集与处理。过滤层填料是生物滞留设施水文水质效应的主要控制变量。以填料渗透系数、有机质含量作为过滤层配比筛选的控制指标,旨在找出一种适于昆山地区的生物滞留设施过滤层填料配比方式,为昆山海绵城市建设中生物滞留设施的设计提供依据。     

海绵城市建设中生物滞留设施设计研究

在工程设计中,由于经验匮乏,填料选择失当,导致生物滞留设施下渗速度过快或过慢,植物无法成活,失去对雨水自然净化与处理特性。从生物滞留设施的设计、调蓄容积计算、植物选择及后期维护管理等方面介绍一种适合常州市的生物滞留设施。     

基于模型的海绵型道路年径流总量控制率影响因素研究

采用SWMM模型模拟研究了道路长度、道路红线宽度、人行道及非机动车道宽度、人行道及非机动车道中透水铺装比例、绿化带中生物滞留设施比例、生物滞留设施下沉深度、绿化带宽度、车行道宽度等因素对海绵型道路年径流总量控制率的影响,以期为道路年径流总量控制率目标的合理确定提供依据。结果表明,道路红线宽度、人行道及非机动车道宽度、人行道及非机动车道透水铺装比例、绿化带中生物滞留设施比例、生物滞留设施下沉深度、绿化带宽度、车行道宽度会影响海绵型道路的年径流总量控制率。在海绵设施设计参数和设置比例一定的情况下,影响道路年径流总量控制率的主要因素是道路红线宽度、绿化带宽度和车行道宽度。制定道路年径流总量控制率目标时,应根据道路红线宽度、绿化带面积与车行道面积的比值合理确定。     

粉细砂渗透、渗透变形参数统计分析研究

粉细砂具孔隙大、干密度低、无粘性、抗冲能力低、渗透稳定性差等特性,在渗透水作用下,易产生流砂,涌砂等地质灾害。为进一步研究粉细砂渗透、渗透变形特性,统计分析了8个工程51个试样的粉细砂渗透变形类型、参数。结果表明不论不均匀系数≤10或10,其渗透变形类型均为流土,临界比降、破坏比降,渗透系数常见值分别为0.6~1.5,0.8~2.4、8.0×10~(-3)cm·s~(-1)~3.0×10~(-4)cm·s~(-1),且临界比降和破坏比降有较好的相关性。     

LID滞留设施的规模设计计算方法研究

LID滞留设施是一种生态型雨水收集、输送和净化措施,被广泛应用于城市园区雨水利用和城市径流非点源污染控制系统。本文对LID滞留设施设计关键参数的选择及雨水滞留量的计算等进行了研究,提出了一种基于建设项目动态发展的LID滞留设施规模设计计算的简便方法,并以典型LID滞留设施-雨水花园为例进行设计示例探讨。     

雨水生物滞留设施中植被的设计与养护

生物滞留设施作为一种城市雨水管理措施,因其具备景观舒适性而备受青睐。植物在生物滞留设施中具有重要的作用,而植被的设计与养护将直接影响其功能发挥与运行寿命。国外对生物滞留技术进行了一系列研究,取得了相应的研究成果,并形成了完善的设计规范,但对于植物的科学选择和种植相关研究还十分有限。国内对生物滞留技术的研究也已开展,其中也有对植物的研究,但尚未形成完善的设计体系。为提出适用于国内的植被设计方法和养护措施,通过对国外生物滞留设施设计规范(手册)的解读和实地调研,从设计施工和后期养护两方面,针对植物的科学筛选、布局、种植密度、种植时间、覆盖物以及安全因素和植被养护管理等内容分别进行了分析讨论,以期为完善国内生物滞留系统的设计技术体系提供参考。     

景观环境常用有机地表覆盖物的吸水 性能研究

有机地表覆盖物具有滞留雨水、降低地表径流的作用。为优选适用于城市雨水管理的有机地表覆盖物,选择16种景观环境常用有机地表覆盖物材料,对其材料密度、质量吸水倍率、质量吸水速率、体积吸水倍率、体积吸水速率和饱和时长进行了测定。结果表明：1)质量吸水倍率：锯末和花生壳表现最好,蚯蚓粪表现最差;2)质量吸水速率：各材料0~10min内的质量吸水速率均为最高,而后下降较快,第10min时,16种材料的质量吸水率占比平均为75.60%,最低的核桃壳为51.22%,最高的复叶槭粉碎物达89.42%;3)体积吸水倍率：锯末、蚯蚓粪、花生壳和柳树皮的体积吸水倍率表现较好,松针和打磨松树皮(3~5cm)表现较差;4)体积吸水速率：各材料0~10min内的体积吸水速率规律与质量吸水速率一致,打磨松树皮(3~5cm)、松针和核桃壳的体积吸水速率较小,最高的锯末是打磨松树皮(3~5cm)的8.83倍;5)饱和时长：花生壳用时最短,25min就达到饱和状态,松塔壳用时最长,为60min。研究结果可为城市地面及屋顶绿化所需有机地表覆盖物的优选提供参考依据。     

一种基于实测和MUSIC模型的生物滞留池绩效考核指标计算方法

生物滞留池作为一种常见的海绵设施广泛应用于海绵城市建设中,考核其建成后的运行绩效是一项非常重要的工作。在现有监测条件不足以对生物滞留池在实际降雨过程中产生的绩效进行定量评估的前提下,引入了以生物滞留池的关键参数实测值与 MUSIC 计算模型相结合的计算方法,得到年径流总量控制率和总悬浮物去除率评估结果,为判断生物滞留池能否达到建设要求提供参考依据。同时提出了生物滞留池在建设过程中应进行检测的参数。     

SWMM模型中属地性参数与植物参数研究——以福州为例

通过计算监测数据与模拟数据的纳什系数,率定并验证swmm属地性参数在福州地区的取值,并通过验证后的结果,对植物容积和表面粗糙率两个植物相关的参数进行正交实验,得出四组最优组合,以此四组最优组合指导福州地区生物滞留设施中植物的栽植,实现生物滞留设施既能满足美观,又能发挥最大成效。     

行业标准《模块化雨水储水设施》《模块化雨水储水设施技术标准》要点介绍

储水设施作为海绵城市建设的重要组成部分,在雨水调蓄、回用及渗透等方面应用广泛。模块化雨水储水设施在国家大力推进建筑产业化进程中应运而生,由于具备施工周期短、施工作业面小、人工成本低等优点,生产企业和项目应用案例如雨后春笋般增长非常迅速,但过程中也出现了例如坍塌、沉降等问题。为有效规范该行业,保障该领域的健康发展,住房和城乡建设部2016年批准立项了国家行业标准《模块化雨水储水设施》、《模块化雨水储水设施技术标准》的编制工作。两本行业标准:一本为产品标准;另一本为工程标准,从产品生产制造、设计、施工、验收全环节进行要求和规范。本文主要介绍两本行业标准的技术要点,并且通过分析标准编制过程中搜集的相关资料,与国外相关标准进行对比,得出两本标准的评价定位。     

基于 NSGA-II 算法的集雨型绿地低影响开发设施规模优化计算方法及应用 ——以南阳院士小镇为例

目前,在集雨型绿地设计过程中,进行低影响开发（low impact development,简称LID）设施规模设计时存在目标单一、缺乏可量化规模依据等现象,且布设效率低下,雨洪模拟和设计流程衔接不畅。在参数化设计平台Grasshopper中建立多目标优化平台,以雨洪控制效果和建设成本为目标,运用NSGA-II算法对LID设施规模变量进行优化求解,从而在设计前期为LID设施规模设计提供定量依据。在此基础上,将研究成果应用于南阳院士小镇集雨型绿地设计项目,并与传统开发方法进行比较,结果表明该优化计算方法可高效地为LID设施规模设计提供科学的定量依据。根据计算结果,发现在研究区选用的LID设施组合条件下,LID设施的建设成本和雨洪控制效益符合边际递减规律,因此LID设施规模须与海绵规划要求匹配,在一定条件下,适当提升透水铺装和生物滞留设施的比例有利于提升LID设施的性价比。研究成果可以为今后集雨型绿地设计提供新思路。