绿色屋顶技术控制城市面源污染应用研究进展

应用绿色屋顶技术控制城市面源污染在欧美国家已得到广泛认同和应用,但在国内尚处于起步阶段.根据国内外最近几年的研究情况,从绿色屋顶消减暴雨径流、绿色屋顶径流水质、绿色屋顶构建方法等方面详细介绍了绿色屋顶技术在控制城市面源污染中的应用研究情况.研究结果表明,建立绿色屋顶暴雨径流消减量与影响因子的映射关系仍需要大量的、长期的...     

滇池流域大棚种植区面源污染模拟

相对于传统的露天种植,塑料大棚改变了降雨径流和土壤侵蚀过程,进而影响面源污染物的产生。为定量研究滇池流域大棚种植区的面源污染负荷情况,选择滇池东岸某示范区为研究对象,利用清华大学开发的IMPULSE模型对其暴雨径流过程进行模拟研究,估算大棚种植区的污染负荷,总结出大棚种植区暴雨径流和面源污染的基本特征。研究表明,塑料大棚有增加地表径流量和减少地表侵蚀和面源污染两方面的作用。     

北京校园区降雨径流产污特性及其对水环境的影响

城市降雨径流产生的非点源污染是城市水污染的重要来源。该文以北京清华大学校园区为例,研究校园区的降雨径流污染特征及其对水体环境的影响。选取校园内道路、屋顶和绿地等不同的下垫面类型,采用天然降雨径流取样和人工降雨实验相结合的方式,对降雨径流的水质进行了化验分析,得到不同下垫面的降雨径流水质特性。结果表明:屋顶和道路径流以氮素污染为主,绿地径流以总磷TP和化学需氧量COD污染为主;通过降雨前后河道水质检测,分析了地表径流对河流水体环境质量的影响;最后对比分析了绿化屋顶和普通屋顶的径流水质表明,绿化屋顶具有较好的减污效果。     

流域与降雨特征对城区径流水质的影响

为了设计高效的面源污染控制设施,应用相关模型对当地的降雨径流水质模拟必不可少,这就对模型模拟结果的准确性和可靠性提出了较高要求。该文的研究从澳大利亚的4个城市流域雨水口采集雨水径流样品,并应用单变量与多变量相结合的数据分析方法对径流水质与其主要影响因素流域特征和降雨特征之间的关系进行分析。结果表明:相同的土地利用类型甚至不透水层面积比例仍然能产生不同的径流水质,同时发现悬浮颗粒物与氮、磷和有机碳的径流特性有所不同。研究结果也显示径流浓度和径流负荷受到不同降雨特征的影响,这些研究结果能够为径流水质模型方法的改进提供理论参考。     

低影响开发技术在城镇排水系统中的应用研究

针对我国在城市建设与发展过程中普遍存在的雨季内涝严重、雨水资源浪费及面源污染突出等问题,研究了基于LID技术的城镇可持续排水系统建设技术体系。以雨水"径流调控-生态处理-景观利用-平衡调度"为研究主线,分析了低影响开发技术的优势及应用情况,提出运用低影响开发技术可以同时达到防治城镇内涝,利用雨水资源,控制面源污染,保持与改善区域内水环境的目的。     

基于在线和人工检测的海绵道路效果模拟评价

针对当前海绵城市水质在线监测指标单一、结果不稳定和可靠性低的问题，采用人工取样检测水质，并结合流量监测和SWMM模型模拟的方法，开展某市海绵城市道路的建设效果评价. 结果表明，该海绵城市道路对径流总量控制、径流污染控制和排水防涝效果十分显著. 在典型平水年海绵城市道路对年径流总量控制率达到94.2%，径流污染削减率分别为88.5%（以SS计）、88.3%（以COD计）、86.7%（以TP计）和88.5%（以NH3-N计），对20年一遇暴雨径流峰值削减率达到75.2%. 研究结果可为海绵城市道路建设效果的定量化考核和评价提供参考.     

不同介质组成的粗放型绿色屋面降雨出流水质

构建5个绿色屋面中试设施,考察不同介质组成的设施在实际降雨条件下出水水质状况并与降雨、沥青屋面径流、空白对照设施出水水质进行对比.结果表明,常用屋顶绿化复合介质设施的出流中,TP,NH4+-N和COD的平均质量浓度分别达到0.95,1.66,115mg·L-1,高于沥青屋面径流和空白对照设施的出水水质,使用无机复合介质和废弃物利用介质的设施出水水质优于对照屋面;从出水污染物质量负荷角度分析,使用上述3种类型介质的绿色屋面设施都不是TN,TP,TSS和COD的污染源,并能够减少雨水带来的NH4+-N负荷;绿色屋面设施植被层生长状况和出水中营养物质浓度呈现相关性,长势较好的设施出流中营养物质浓度较高;介质中添加给水厂污泥能够有效控制介质层P的淋失且不影响植物生长.     

广州城区雨水径流非点源污染特性及污染负荷

以广州市新河浦社区部分排水区为研究对象,将研究区域划分为居住区、马路、草地3种典型下垫面,在各典型下垫面分别进行若干场雨水径流水质监测,主要分析雨水径流中的化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD5),以及总悬浮物固体(TSS)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮等污染物的浓度,探讨TSS和COD的相关性,揭示污染物的时空变化规律和径流的初期冲刷效应。基于暴雨径流管理模型(SWMM)建立了研究区域降雨径流非点源污染的模型,根据研究区域的水质监测资料率定模型参数,结果表明:水样中TSS和COD的相关性不明显;居住区、马路存在较为明显的初期冲刷效应,草地的初期冲刷效应不如居住区和马路明显;所建立的非点源污染模型具有较高的精度,利用该模型分别模拟不同重现期、不同降雨类型及不同下垫面类型的非点源污染负荷,所得负荷量结果较为合理,可以为城市雨水径流非点源污染的控制提供参考依据.     

基于数字栅格的河网小流域水质数学模型构建与应用

河网地区降雨充沛,河道水质受点源排放和降雨径流面源污染排放影响出现时空动态变化。针对小流域水质达标评估的需求,构建了基于栅格化空间重力汇水流向的降雨径流污染模型,并通过耦合河道水动力水质模型,建立点源、面源排放与河道水质的动态响应关系。以我国常州市武进港小流域为研究区域,对该模型系统进行了率定,确定了水质模型的主要参数。建立的模型系统能够实现对河网水质日尺度的动态模拟,继而实现从年均水质达标到每日水质达标的精细化分析。针对研究区域污染源组成特点,对不同污染负荷削减方案进行模拟评估。最优工况下,入湖断面高锰酸盐、氨氮和总磷的年达标频次（地表水III类标准）分别从23.0%、0、16.4%升高至71.8%、66.3%、75.9%。     

基于SWMM的大型地下建筑绿色屋顶低影响开发应用研究

【目的】探寻海绵城市建设中大型地下建筑绿色屋顶蓄截雨水和减缓暴雨径流的调控依据与低影响开发应用思路。【方法】基于定性分析与定量计算相结合的方法,梳理了大型地下建筑绿色屋顶径流调控系统的核心影响因子并给出开发应用研究的思路,借助暴雨洪水管理模型(SWMM)软件建模,通过点式案例量化分析了不确定因子的调控效应。【结果】绿色屋顶率对径流调控具有决定作用,应对短期、中短期和中长期暴雨强度设计的临界指标分别为40%、50%和60%。土体厚度对短期暴雨灾害设计的径流削减效应更显著,该数值的增加会在一定程度上削减径流,但1年一遇与多年一遇暴雨强度设计对应的拐点数值存在差异,分别为300 mm和400 mm。土壤孔隙率对径流削减影响甚微,但在开发应用中应注意规避径流削减效应最低的土壤孔隙率(0.30)。【结论】种植植被、覆土属性和降雨强度是影响地下建筑绿色屋顶径流调控效果的主要因素,在实际开发应用中应妥善配置可控因子的安全设计及不确定因子的率定参数,以此作为提升大型地下建筑绿色屋顶径流调控性能的有效性和低影响开发应用实践的参考依据。     

上海市屋面雨水水质监测与处理利用方法研究

通过对上海市屋面雨水水质监测,及对其污染主要影响因素与污染程度的分析表明,屋面材料、降雨历时、降雨强度及降雨量等是屋面径流雨水水质的重要影响因素.根据雨水水质特性,提出了适宜屋面受污雨水的物化与生态化处理利用方法与工艺.为城市雨水资源的利用提供了依据.     

既有工业建筑屋面雨水低影响开发典型技术及效果

既有工业建筑屋面与普通屋面相比,单体屋面面积普遍较大,造成雨水径流总量大,洪峰流量高,且由于屋面材料及生产类型的不同产生了不同的雨水水质污染。基于此,研究分析了适用于工业建筑屋面雨水的低影响开发典型技术,包括绿色屋顶、雨水花园和屋面雨水收集等。总结了典型技术对径流总量、洪峰延迟及雨水水质净化等方面的控制效果,并进行了适用性评价,为既有工业建筑进行低影响开发提供了技术支撑。     

蓄水层设置与植物选择对绿色屋顶蒸散发的影响

为定量研究蓄水层设置和植物选择对绿色屋顶蒸散发的影响,设置两种结构(有或无蓄水层)和两种植物(佛甲草和铺地锦竹草)共4种组合的绿色屋顶实验槽,在深圳市的气候条件下,连续测定气象参数、绿色屋顶蒸散发量(ET)和土壤含水量。结果表明,蓄水层的水分蒸发对其上层土壤水分有显著的补给效应,且土壤含水量与日蒸散发量存在正相关关系,因此蓄水层的设置可以增加绿色屋顶的蒸散发量。佛甲草因其景天酸代谢方式(CAM)的特殊性,当太阳辐射较大时,气孔自动关闭,从而降低蒸散发量,减少水分流失。与铺地景竹草相比,种植佛甲草的实验槽一天内的小时蒸散发量波动较大,中午前后出现低谷,与土壤含水量的相关程度相对较低。     

屋顶绿地碳固定潜力的研究

屋顶绿化因为能减轻城市内涝、热岛效应和空气污染等一系列城市化带来的负面影响,在很多国家和地区已经得到推广和应用。通过野外调查对10个用草坪草建植的简单式屋顶绿地的碳固定潜力进行评价,并探讨影响其碳固定能力的各种因子。同化箱试验的结果表明,屋顶绿地在白天可以通过吸收和固定CO2,降低其周围空气中的CO2含量。在多云清冷的上午,由朝鲜结缕草或狗牙根为主建植而成的屋顶植被在1 h内吸收的CO2可达0.46 g·m-2,在5 min内同化箱里CO2体积分数的降低幅度可达42%(162×10-6);地上部分碳储量试验的结果表明,以草坪草为主建成的屋顶绿地植被的地上部平均固定的有机碳为92.55 g/m2。故屋顶绿地是城市内小型碳库,具有一定的固碳作用。同时,基质厚度与草坪草地上部分的有机碳含量呈显著的正相关,也说明基质厚度可能是影响屋顶绿地碳固定潜力的重要因素。     

Pollutants in stormwater runoff in Shanghai （China）： Implications for management of urban runoff pollution

Runoff samples were collected from four functional areas (traffic, residential, commercial and industrial) and four roof types (old concrete,new concrete, old clay and new clay) in central Shanghai, China, during rain events. The event mean concentrations (EMCs) of three forms of nitrogen (NH4+―N,NO3-―N,NO2-―N) and the temporal variations of total phosphorus (TP) were then measured to evaluate the effects of runoff from different areas on water quality management. The results revealed that the TP levels varied significantly in the samples collected from different functional areas and roof types during rain events. In addition, although the NO3-―N and NO2-―N concentrations in runoff remained well below the fifth class values of the national surface water quality standards, the NH4+―N levels were 1.36, 1.17, 1.10 and 0.85 times higher than the standard value in samples collected from commercial, traffic, industrial,and residential areas, respectively. Similarly, the concentrations of NH4+―N in samples collected from old concrete, new concrete,old clay and new clay roofs exceeded the fifth class standard by 6.66, 5.72, 4.32 and 3.32 times, respectively. And the NO3-―N levels were 1.86 and 1.53 times higher than the standard values in runoff samples collected from new and old concrete roofs, respectively.     

下沉式绿地对雨水径流污染物的削减效果及影响因素分析

为探究下沉式绿地对雨水径流污染物的削减效果及影响因素,采用室外种植箱的方式进行模拟试验,研究不同植物配置、不同下垫面雨水径流、不同土壤层厚度以及不同污染物浓度对下沉式绿地削减污染物的影响。结果表明,不同植物配置的下沉式绿地对削减NH+4-N的影响差值为9.6%,即依次:高羊茅(57.3%)三种混合植物(55.0%)鸢尾(50.4%)鼠尾草(47.7%);对削减TP的影响差值为5.3%,即依次:高羊茅(56.4%)三种混合植物(54.4%)鼠尾草(53.8%)鸢尾(51.1%);对削减COD的影响差值为8.9%,即依次:三种混合植物(39.4%)高羊茅(37.8%)鸢尾(33.1%)鼠尾草(30.5%)。不同植物配置的下沉式绿地对重金属(Cu、Zn、Pb)的削减效果很好,达95%以上。下沉式绿地对三种下垫面雨水径流污染物的削减效果依次:硬质屋顶沥青路面绿地;不同土壤层厚度和污染物浓度对下沉式绿地削减常规污染物的影响呈正相关,对下沉式绿地削减重金属的影响不大。因此,本研究可为下沉式绿地在控制雨水径流污染问题提供一种优化途径的新思路。     

夏热冬冷地区绿化屋顶节能与生态效益研究

【目的】研究夏热冬冷地区绿化屋顶的节能效益,分析包括固碳释氧、空气净化、水源涵养和节能减排4个方面的生态效益。【方法】以无锡地区有无绿化的屋顶为研究对象,对比绿化屋顶的保温隔热及节电效果,并进行屋顶绿化生态效益的量化分析。【结果】在冬季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别高2.5 ℃和5.5 ℃,通过屋顶的热流相对减少36.4%,绿化房间空调日平均节电量为0.90(kW·h); 在夏季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别低3.1 ℃、5.6 ℃,通过屋顶的热流相对减少48.6%,日平均空调节电量为4.23(kW·h)。计算可得,绿化屋顶每年可节约空调用电量15.39(kW·h)/m²; 佛甲草屋顶绿化可创造的固碳释氧效益为1.887元/(m²·a),净化空气效益为2.45×10^-2元/(m²·a),涵养水源效益为0.957元/(m²·a),节能效益可达到12.875元/(m²·a),减排效益达9.613元/(m²·a),综合生态效益是25.357元/(m²·a),动态投资回收期为7 a。【结论】屋顶绿化在冬季可提高屋顶内外表面温度,在夏季降低屋顶内外表面温度,减少通过屋面的热流,达到保温隔热和降低空调能耗的节能效果。屋顶绿化的生态效益显著,投资回收期短,应予以政策鼓励和支持。