北方轻型透水性绿色屋顶土层厚度的蓄滞效应研究

针对传统的绿色屋顶采用简单草皮覆盖,雨水蓄滞效果差,且土层较厚,远远超出一般建筑物屋顶的承重能力。结合济南气象、水文、土壤和植被条件,采用轻型透水性绿色屋顶,通过室内外试验,研究了重现期为2a、5a、10a、20a和50a的降雨强度下不同土层厚度对轻型透水性绿色屋顶蓄滞效应的影响,并从产流时间、径流截至时间、径流峰值、延峰时间和蓄水量等指标进行了分析。研究结果表明:轻型透水性绿色屋顶对降雨具有良好的滞留能力,在不同设计降雨强度条件下,随着土层厚度的增加,产流时间、延峰时间和蓄水量等均呈现增长趋势,同时,随着降雨重现期的增大,产流时间呈现逐渐缩短的趋势。其中20 cm土层厚度的轻型透水性绿色屋顶的各指标在不同降雨强度下均有较好的表现,综合性价比最高。     

基于SWMM的生物滞留池布置水文时空效应

利用SWMM中的低影响开发模块,根据汇流时间将研究区的子汇水区划分为上游和下游,生物滞留池按照不同位置(上游和下游)和不同规模布设,研究其遭遇不同重现期降雨下的水文时空效应。结果表明:在低降雨重现期下,生物滞留池的雨洪控制效果较好;相同重现期时,规模较大的生物滞留池效果较好,而布设的越分散,其降低径流系数的效果越好,但削减洪峰的效果较差。     

基于HYDRUS-1D生物滞留设施雨水径流水文调控模拟EI北大核心CSCD

为研究生物滞留设施水文调控效能,基于HYDRUS-1D建立生物滞留设施模型,通过物模试验数据率定模型参数,验证模型可靠性;利用验证后的模型开展模拟试验,采用径流总量和峰值削减率及产流和峰现延迟时间定量分析水力负荷参数、蓄水层高度和初始含水率对生物滞留设施水文调控效应的影响。结果表明:所建模型模拟值与实测值的均方根误差最高仅为0.134,相对误差为-2.28%~7.59%,纳什效率系数和决定系数均在0.8以上,模拟结果可靠;综合考虑水力负荷参数,汇流比小于10∶1的生物滞留设施对于重现期小于1a并且降雨时长小于120 min的降雨过程有较好的调控效果,随着汇流比、重现期和降雨时长的增加,设施水文调控效果不断削弱;增加蓄水层高度会提升生物滞留设施水文调控效果,当蓄水层高度由0 cm增加至25 cm时,径流总量和峰值削减率分别增加86.16%和96.74%,产流和峰现延迟时间分别为57.8 min和36.0 min;初始含水率的增大会降低设施水文调控效果,其径流总量和峰值削减率变化范围分别为49.32%~54.11%和22.84%~45.37%,产流和峰现延迟时间变化范围分别为24.1~25.0 min和1.0~2.5 min。     

河泥与海泥陶粒填料生物滞留设施径流控制试验

为探讨河道疏浚泥(河泥)和海洋疏浚泥(海泥)资源化用于生物滞留填料的可行性，分别以河泥和海泥为主要原料制备陶粒，并以两种陶粒为填料搭建了生物滞留试验柱，通过径流雨水渗滤模拟试验，研究了两种试验柱在不同降雨重现期、不同降雨历时和不同污染物质量浓度条件下的运行效果。结果表明：河泥与海泥陶粒作为填料时，生物滞留柱中COD、TP、TN和NH₃-N的淋失量较低，污染物淋失风险较小；在降雨重现期为0.5 a时，河泥与海泥陶粒填料生物滞留柱出流时间分别为49 min和48 min,平均水量削减率分别为34.36%和44.87%,比传统砂土填料生物滞留柱分别提高了34.75%和75.96%;河泥与海泥陶粒填料生物滞留柱对污染物的削减效果明显，对COD、TP、TN、NH₃-N平均负荷削减率分别为50.27%、99.08%、50.72%、79.15%与54.20%、99.58%、55.43%、80.86%,均高于传统砂土填料生物滞留柱。     

生物滞留池水文水质效应模拟分析

为研究生物滞留池措施对雨水水文水质的调控作用,以宜兴市城区某试验区为研究区域,利用SWMM模拟软件,在5年、10年、100年设计重现期下,分别模拟城市化后有无生物滞留池措施的水文水质状况,并将两者比较分析。研究发现:占研究区域总面积10.75%的生物滞留池措施下,雨水径流量减少了12%左右,峰值流量降低了8%左右,入渗量增加了22%左右;污染物SS、COD、TN、TP总负荷量的削减率分别在10%、7%、9%、8%左右。结果表明:随着城市化进程日益加快,生物滞留池可有效地降低雨水径流量、增加雨水入渗量,削减雨水径流的峰值流量;同时还可以拦截一定量的颗粒悬浮物、营养物质、重金属等污染物。研究成果对海绵城市建设和雨水资源调控利用具有参考价值,对城市水生态建设具有重要意义。     

倒置生物滞留技术水量水质控制效果研究

生物滞留技术是目前应用较为广泛的雨洪控制利用措施,生物滞留技术在应用过程中也出现一些问题。针对传统生物滞留设施存在的水土流失、污染物表层累积、填料层更换困难等问题,提出了一种新型倒置生物滞留技术。通过实验室模拟试验,研究了不同重现期条件下,倒置生物滞留技术的水量、水质控制效果,并与传统生物滞留技术进行了比较。结果表明:倒置生物滞留技术在径流总量控制率、峰值削减率方面比传统生物滞留分别提高了9%～21%和1%～32%;在峰值延迟时间方面最大延长了8 min;倒置生物滞留对TP、TN、COD、NH_4~+-N等污染物的平均去除率比传统生物滞留分别提高了约6%、4%、3%、6%。研究成果可为倒置生物滞留技术在海绵城市建设中广泛应用提供技术支撑,为生物滞留技术的完善与发展提供借鉴和参考。     

复合填料生物滞留设施对径流污染物去除效果

填料类型对生物滞留系统水质净化效果具有重要影响。通过生物滞留柱试验,以天然土壤、建筑砂为基本填料,以木屑堆肥、沸石和无烟煤为改良材料,研究了种植土砂土比例、种植土中添加木屑堆肥、砂滤层中单独及同时添加沸石和无烟煤等不同填料组合对径流中COD、TP、NH~+_4-N及NO~-_3-N的去除效果,并对传统砂土填料及复合填料生物滞留设施在不同进流特征下的水质处理效果进行了系统评价。结果表明:在6种填料组合中,种植土中添加木屑堆肥及砂滤层中同时添加无烟煤和沸石对各污染物的处理效果最好;在7种进流工况下,砂土填料生物滞留设施对COD、TP、NH~+_4-N、NO~-_3-N的去除率分别为70.5%～87.5%、50.0%～79.3%、84.7%～96.7%、-110.5%～23.3%,复合填料生物滞留设施的去除率分别为84.0%～93.0%、82.0%～92.0%、80.0%～94.7%、24.3%～90.4%,复合填料生物滞留设施对污染物综合处理效果明显增强,且与传统砂土填料相比,复合填料生物滞留设施受进流特征的影响相对较小。     

基于多目标评价的市政道路径流污染控制生物滞留设施填料优化

为优化面向市政道路径流污染控制的生物滞留设施填料,运用多目标评价方法对填料的渗透性能、污染物去除效果和经济成本进行综合评估。以我国华北地区的地理特征和市政道路径流污染特征为依据,开展生物滞留柱试验研究,得到填料优化配比为土壤、河沙、草炭土、给水厂污泥(含铝盐)、蛭石、沸石的质量比为30∶24∶6∶20∶10∶10,该填料组合能够维持较好的渗透性能,在污染物(SS、COD_Cr、TN、NH₃-N、TP)去除效果良好的同时,具有填料本地化和固废资源化的特点。     

改良型生物滞留设施介质保墒及氮的去除研究

我国大部分城市因季节降水不均,导致传统生物滞留设施存在旱季植物生长不良和氮的去除率低的问题.研究提出改良型生物滞留设施,通过新增导水和蓄水结构的保墒,使上述问题得到改善.旱季试验表明改良型生物滞留箱填料含水率明显高于传统生物滞留箱,且植物生长状态更佳;改良型生物滞留设施的氮去除效果也明显改善,降雨模拟试验显示当传统生物滞留箱对TN的去除率仅为0(有植物)和-35.88％(无植物)时,改良型生物滞留箱TN去除率可达17.94％,且其对NO-3-N的去除率分别提高了15.7％(有植物)和121.4％(无植物).     

过滤型生物滞留池径流污染控制效果研究

在土壤渗透速率低、地下水埋深浅的合肥市建造2个过滤型生物滞留中试池,使用模拟路面径流作为进水,评价生物滞留池在类似的土壤地形条件下处理路面径流的效果。研究表明,在滤速分别为9.9cm/h、14.5cm/h条件下,两个生物滞留池对TP、NH3-N去除率均约为80%,渗透速率较低的池Ⅱ对SS、NO3--N的去除率分别为83.5%和67.5%,优于渗透速率较高的池Ⅰ的76.9%和54.5%。由于填料中未经发酵稳定的有机质的淋出,生物滞留池对COD去除效果较差。实际应用时,在本试验的设计参数下,适合地下水埋深浅的地区,过滤式生物滞留池能稳定高效地削减地表径流所携带的污染负荷,池Ⅱ具有较好的年污染负荷控制效果。     

红壤区坡面径流小区全剖面采样方法探讨

坡面径流小区径流桶含沙量测量是坡面径流小区水土流失监测的关键.本文通过在1.05kg/m3、5.25kg/m3、10.49kg/m3、52.46kg/m3、104.92kg/m3、524.58kg/m36个含沙量水平,30cm、60cm、90cm 3个不同水深径流桶下进行全剖面取样器取样实验测量精度分析,结果表明:全剖面取样器采样法在红壤坡面径流小区径流桶的含沙量观测的相对测量误差范围在约-35.19％～0.65％,低含沙量下其测量误差有正负,相对误差随含沙量增加先减小后增大,测量精度的稳定性随含沙量增加而减小;全剖面取样器采样法在低、中含沙量水平下水深从30cm到90cm,随着水深增加相对误差显著增加,高含沙量下水深对测量精度无显著影响;全剖面取样器采样法适合红壤区径流小区径流桶中、高含沙量条件下取样观测.     

基于Hydrus-1D模型的LID措施雨水径流控制效应研究

为探究LID措施在不同工况下的雨水径流控制效应,选取生物滞留池、下凹式绿地及透水铺装为研究对象,构建Hydrus-1D模型来模拟分析其雨水径流控制效应。结果表明：生物滞留池的径流量削减率与汇水面积比和蓄水层厚度为正线性相关关系,与种植土厚度(20～40 cm)为负线性相关关系;下凹式绿地的径流量削减率与汇水面积比、雨水口高度和种植土厚度为正线性相关关系;透水铺装的径流量削减率与降雨历时和透水砖渗透系数为正相关关系,与雨峰系数为负相关关系。建议生物滞留池的蓄水层厚度取值为30 cm、种植土厚度取值为30 cm;建议下凹式绿地的汇水面积比不小于15%、雨水口高度取值为10 cm、种植土厚度取值为30 cm;当透水砖渗透系数大于0.291 cm/min时,透水铺装产生的雨水径流较少。     

生物负载微孔渗水型混凝土对土壤中残留毒死蜱的去除试验

为了解决农村农药面源污染问题，利用小流量渗透法将毒死蜱降解菌负载在微孔渗水型混凝土上，研究不同降雨强度下不同孔隙率混凝土对毒死蜱的降解截留效果。结果表明:对于3种不同透水系数的微孔混凝土，微孔渗水型混凝土负载生物量和生物活性随孔隙率增大呈先升高后降低趋势；对于两种不同的降雨强度，毒死蜱降解率最优的都是孔隙率为48.1%的试样；降雨强度较大时，土壤中毒死蜱析出质量浓度较高，且降雨强度越大析出速度越快，试样对析出的毒死蜱降解效果越差。微孔渗水型混凝土对土壤中残留毒死蜱具有较好的去除效果，材料本身具有高强度、高寿命、低成本等特点，在土壤护坡、河流护岸等方面具有较好的应用前景。     

长江中游黄州河段采砂影响分析

河道采砂等人类活动对河道演变的影响是河流动力学研究的一个重要课题。以长江黄州河段为例,在实测水沙系列的基础上,采用平面二维水沙数学模型研究了不同流量级下工程河段采砂后水位、流速和汊道分流比等变化规律,并模拟了不同典型年水沙条件下洲滩河段演变过程和采砂区冲淤特性。研究结果表明,在不同流量条件下,随着流量的增加,水位和流速变化幅度有所减小、影响程度降低;分流比对平滩流量反应更加敏感,平滩流量条件下分流比有明显增加;三峡水库蓄水运行后,在不同典型水文年条件下,随着洲滩的冲刷后退加剧,布置在洲尾的采砂区泥沙回淤明显。     

应用输沙量推演流域侵蚀量的方法探讨

鉴于至今还没有一个有效获取流域侵蚀产沙量的方法,在分析悬移质泥沙与侵蚀泥沙之间的数量与粒配关系的基础上,阐述了应用输沙量推演流域侵蚀量在理论上的可能性,但却存在着难点,且主要表现在水文站数量不足与区域分布不均、流域内的生态环境复杂与区域差异大、水文站输沙量观测记录起始时间不同步、及新技术应用存在时空条件的局限性。结合与侵蚀产沙和泥沙输移比相关的定性与定量指标,提出了应用输沙量推演流域侵蚀量的方法,即"层次类剔法",来计算与评估流域侵蚀量和泥沙输移比,具体的操作过程是首先制作一幅流域地貌类型地块图,然后是逐类型、逐类型地块的侵蚀量计算和沟道流域泥沙输移比的判断,最终获取流域不同地块的侵蚀强度和流域泥沙输移比。本研究结果可为水土流失监测点的选择提供科学依据,同时对解决流域的泥沙问题也有重要的启迪作用。     

影响黄土丘陵区次降水泥沙输移比的水文要素

以桥沟小流域为研究对象,利用该流域不同地貌部位的野外径流场及沟道水文站网观测资料,计算了不同场次降水的泥沙输移比,较为系统地研究了影响桥沟流域次降水泥沙输移比的水文要素。结果表明:土壤前期含水量、流域的降水过程特征、洪峰流量、径流量、水流含沙量是影响次降水泥沙输移比的主要水文要素;提出了表示降水、径流、泥沙对泥沙输移比影响的表征参数,即降水峰现系数、径流侵蚀力和泥沙相对容重。     

风积沙改性土热物理性质的测试与分析

风积沙改性土材料的导热、储热性能是研究风积沙改性土路堤传热特性、路堤内部温度分布和裂缝成因机理的重要基础。参考相关工程实际情况,利用风积沙、黏性土、水泥三种材料制成不同配比的风积沙改性土,对材料配比与比热容、导热系数之间的关系进行测试分析,展开对风积沙改性土热物理性质的研究。试验结果表明:配比相同的风积沙改性土比热容与导热系数相对于风积沙改性土配比的变化趋势大致相反;当试验温度为-50～50℃时,不同配比的风积沙改性土比热容随温度的变化趋势大致相同,由负温到正温,比热容虽有波动,但总体上不断增大;在试验温度为-5℃、水泥掺入比固定为5%时,随着黏性土掺比的增加,比热容先增大后减小,导热系数先减小后增大;在试验温度为-5℃、当黏性土掺入比固定为10%时,随着水泥掺入比的增加,比热容数值大致呈下降趋势,导热系数数值大致呈上升趋势;84%风积沙+6%水泥+10%黏性土的配比方案可以降低改性土温度敏感性的同时降低改性土路堤表里温差大小,是控制温度裂缝的较优配比方案。研究成果可为分析温度变化条件下风积沙改性土路基温度裂缝的成因机理以及优化材料配比提供试验依据。     

夯实水泥土抗渗性能试验研究

在不同的水泥掺入比、龄期、压实度条件下,研究了夯实水泥土渗透性能,结果表明:压实度较小时,水泥的掺入比越大,渗透系数越大;达到一定压实度时,渗透系数随着水泥掺入比的增大而减小;水泥掺入比相同时,夯实水泥土渗透系数随着龄期的延长和压实度的增大而减小;水化初期夯实水泥土的渗透系数降低较快,28 d龄期后,渗透系数降低速率较缓。