雨水生物滞留技术设计方法与应用研究

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雨水生物滞留技术设计方法与应用研究
北京建筑工程学院
硕士学位论文



摘要
随着人为活动的增多，城市化进程加快，除洪涝灾害外，径流污染水体、生态环境被破坏、地下水位降低等雨水问题也日益增多。尤其在北京地区，面源污染可成为水环境第二大污染源。因此，研究和发展一种高效经济、维护管理简单、美观实用且公众接受度高的径流生态处置措施尤为重要。
本文主要阐述了生物滞留设施的起源、发展状况、功能、净化机理、适用范围和维护管理等基本理论，针对体积、洪峰和污染物削减等要求提出了多目标规模设计方法和相应的效果评价方法，并将其应用于北京地区。同时，在北京某办公大楼附近建造雨水花园，对其进行截污效果的试验研究．主要研究内容和结论如下：
(1)对多种典型生态处置措施的适用性进行了综合比选；在对雨水生物滞留设施的基本理论与发展应用总结的基础上，针对其存在的突出问题提出了改进建议。
(2)总结比较了目前应用较为广泛的几种关于生物滞留规模的设计方法，在此基础上针对体积消减目标提出了基于完全水量平衡的规模设计方法；针对洪峰削减目标提出了峰滞时间
参数修正法。进而提出了多目标生物滞留设施的设计程序与评估方法。
(3)通过完全水量平衡体积削减法得出：当种植土和填料层深度等关键参数一定时，不同设计重现期设施面积与径流系数的量化关系，为设计生物滞留设施提供捷径。同时根据北京20年降雨资料，采用日降雨量法对该方法的年径流体积削减能力进行评估得出，降雨重现期为O．12~o．50年时，设施年径流体积削减率与渗透系数呈线性关系，并拟合出二者之间的表达式．将其应用于北京地区，典型种植土渗透系数为5x 104’m／s时，设施的年径流体积削减率为52．3-87．5％。
(4)以部分水量平衡洪峰削减法(峰滞时间参数修正法)分析得出，生物滞留设施对峰流量消减能力有限。计算不同重现期下，将开发后不同径流系数削减至开发前目标值设施所需要的表面积。并以面积比率等于10％为界，分析设施对开发后径流系数削减能力。同时对设施的削峰能力进行评估，得出仅当设计重现期为0．33～1．O年(56．7~93．1mm)时，设施对降雨重现期为1．O和2．0年的削峰率方能达到50％以上。因此，如对削峰没有特殊要求，设施规模一般以体积为目标进行设计。
(5)试验分析表明：雨水花园对COD、TSS、色度、浊度及Pb、Zn、Cu、Fe等重金属有明显的净化效果，对TN有一定的去除效果，对TP、P04-P和N03-N的去除效果较差。
关键词：雨水、生物滞留、雨水花园、生态措施、设计方法



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