路面雨水水质特性及弃流试验

对10场典型降雨的路面雨水取样并检测,分析城市区域雨水径流的污染状况和水质变化规律.结果表明:降雨初期径流污染严重,路面初期雨水径流SS,COD,NH_3-N和TP最高质量浓度可分别达到410.00,282.40,11.18和1.20 mg·L~(-1);随着降雨的进行,污染物质量浓度逐渐下降,最后趋于稳定.在实地检测和理论分析的基础上,对路面初期雨水进行弃流工程模拟试验,初期雨水弃流量为3 mm时,路面雨水的COD,TP,SS和NH_3-N的削减率分别可达到48.15%,51.77%,56.91%和33.45%,可将初期雨水弃流作为路面雨水回用系统的一级处理,以改善不同降雨模式下的水质.     

绿色屋顶与下凹绿地串联对居住区径流削减效果分析

居住区具有建筑密度大,绿地率高的特点,绿色屋顶和下凹绿地利用蓄水空间能有效调控居住区雨水径流。以漳州市某居住区为研究区域,构建雨水系统SWMM模型,通过改变绿色屋顶径流路径,模拟不同重现期绿色屋顶与下凹绿地各自排洪与串联使用对居住区的径流削减效果。结果表明,在降雨历时2h重现期为2a、5a、10a、20a的降雨条件下,绿色屋顶与下凹绿地各自排洪(绿色屋顶径流不接入下凹绿地)时,其径流总量削减率为37.3%~38.5%,峰值削减率为37.5%~43.2%。当串联使用(绿色屋顶径流接入下凹绿地)时,削峰减排效果更加明显,且对于低强度降雨,优势更为突出。     

城市绿地对雨水径流污染物的削减作用

采用模拟城市绿地和降雨系统装置研究城市绿地对径流雨水污染物的削减作用,通过对降雨过程及降雨后装置内土壤微生物数量、生化作用强度及土壤性质的分析,初步研究了城市绿地对雨水径流污染物的削减作用机理.结果表明：在2 h的降雨过程中模拟绿地对雨水中COD_Cr、氨氮、硝态氮、总氮和总磷的平均削减率分别为41.3％,44.1％,38.5％,38.2%和39.0％.随着降雨时间的延长,削减率逐渐降低.绿地系统对径流污染物的去除是生物与非生物共同作用的结果.在降雨过程中污染物的去除主要依靠土壤及植物根系的吸附、过滤和截流作用,降雨后的5～8 d内土壤微生物的生化作用最强,并且土壤有机质、总氮和总磷含量逐渐降低,主要进行的是微生物对吸附于土壤颗粒表面的污染物的分解作用.两周后总氮和有机质在土壤中还有一定的累积,总磷含量基本达到降雨前的水平.     

考虑空间变异性的统计产流模型研究

针对控制产流过程的降雨等主要因素在空间分布不均匀的特征,提出了考虑空间变异性的统计产流模型．引入一个新的概率密度函数描述每个时段降雨的空间变化,采用土壤下渗容量曲线描述流域土壤下渗能力的空间变化,利用土壤水蓄水容量曲线表征土壤蓄水容量空间分布不均匀性．采用超渗产流模式根据降雨与下渗能力的联合概率分布计算地表径流的空间统计分布,通过推导得到计算地表产流量的准解析表达式;采用蓄满产流模式根据下渗与土壤蓄水容量曲线计算地下径流．选用黄河支流伊河东湾流域的资料对模型进行了验证,并将其结果与新安江模型产流结果进行对比,表明模型在该半湿润地区具有一定的适用性．     

北方校园绿地滞蓄雨水能力分析

目的研究绿地中土壤和植被最大滞蓄能力,绿地在降雨过程中对雨水的吸收滞留量.分析不同植被结构绿地对雨水滞蓄能力的差异及其原因.方法以沈阳建筑大学校园绿地为研究区域,通过测量和遥感方法对校园内不同植被结构类型绿地的滞蓄能力进行量化.结果校园内绿地土壤稳定入渗率平均为0.12 cm/min;校园内20 cm蓄水层土壤及植被可滞蓄雨水总量达到63 117.72 m~3,在50年一遇的降雨强度的情况下,校园内绿地可滞蓄雨水量达到校园内总降雨量的88.15%.结论城市中绿地对雨水具有十分明显的调蓄作用,不同植被结构的绿地调蓄雨水的能力不同,且绿地中的滞蓄能力受植被叶面积指数和土壤性质共同影响,阔叶乔木-灌木-草复合植被结构类型的绿地滞蓄能力最强.     

基于动态渗透的雨水塘下渗设计及运行方法

针对上海世博城市最佳实践区北区的不透水景观水塘下渗改造,开展了雨水滞留下渗现场试验研究.改造前的试验表明,雨水下渗速率与雨水塘-地下水水位差呈线性关系;在改造后的雨水塘内开展试验,进一步验证了该结论,并确定了动态下渗速率.因此,提高塘内动态水位促进雨水下渗,有助于实现园区17.6mm雨水径流在3d内被下渗利用,达到国际绿色社区认证体系(LEED-ND)的铂金认证要求.     

北方高校校园雨水径流控制与景观设计

以高校校园雨水管控和景观融入为目标,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)模拟北方校园夏季雨水径流过程,对比分析不同低影响开发(low impact development,LID)设施布设前后对高校径流、洪峰流量削减控制效果,并探讨校园雨水生态景观构建的策略.以东北农业大学为研究对象,设计包含下凹绿地、绿色屋顶及透水铺装所组成的4种LID情景方案,模拟不同降雨重现期下雨水径流过程.结果表明:3种LID设施均对径流、洪峰流量具有调控削减效果,且在低降雨重现期时取得控制效果最佳;单项设施中透水铺装径流量控制效果最优,下凹绿地洪峰流量削减效果最佳;LID组合布设优于单项设施的控制效果.依据结果分析,选择LID组合布设方案,对校园景观进行改造设计.研究结果既可为北方校园LID设施的布设选择应用提供依据,也可为海绵校园雨水生态景观构建提供参考.     

雨水花园集中入渗对非饱和土壤含水量和地下水的影响

为更好地利用雨水花园蓄渗雨水径流补给地下水,缓解城市化对水环境的不利影响,通过花园集中入渗雨水径流实验,监测雨水花园流量变化过程及地下水、土壤水的变化情况,研究集中入渗对非饱和土壤含水量和地下水的影响.结果显示,对于强度小、历时短的降雨,雨水径流先储存于非饱和土层,后被消耗,无法补给地下水;对于大雨和暴雨的径流, 2.3 m深的非饱和区补给水量约为饱和区的7.3倍.地下水接受入渗补给具有滞后性,特别是地下水位埋深较大时,滞后现象更为明显.     

环保型雨水口的分类模拟与效果评价

环保型雨水口是控制道路雨水径流面源的有效措施,特别是对初期雨水污染有突出的减控效果,在海绵城市建设中得到了广泛应用.由于环保型雨水口复杂的径流污染调控过程,目前尚缺乏合理和系统的模型概化手段,因而难以有效评估其径流污染调控效果.在全面梳理常见的环保型雨水口技术方案的基础上,将环保型雨水口概化分为弃流型、截流入渗型和人工填料型3类,考虑不同类型环保型雨水口复杂的径流调控与污染物削减环节,针对性地开展水量水质耦合模型构建,并利用设计降雨数据进行模型试算与效果评估.模型试算结果表明,该模型能够较好模拟均匀降雨、单峰降雨、双峰降雨和间歇降雨条件下的雨水口外排过程,满足水量平衡与污染物守恒.利用模型模拟能定量分离环保型雨水口不同环节的贡献,在此基础上评估了3类环保型雨水口径流调控与污染物削减的效果.相关成果能为环保型雨水口的规划设计与效果评估提供有效的模拟技术支撑,进而促进海绵型道路的推广应用.     

气候变化对大盈江流域径流的影响

为揭示大盈江流域气候变化对径流的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5这2种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示:1)SWAT模型在大盈江流域径流模拟中具有较好的适用性,可以用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期模型参数R~2、C_(Ens)分别为0.68、0.66,验证期R~2、C_(Ens)分别为0.69、0.67;2)流域内径流的变化趋势与降雨量变化趋势成正比,与气温变化趋势成反比,1995—2015年间,大盈江流域内降雨的减少和气温的升高导致月均径流量下降3.58m~3·s~(-1);3)在RCP4.5和RCP8.5这2种气候情景下,2021—2050年大盈江流域径流均呈减少趋势,减少的速率分别为15.43亿和6.48亿m~3·(10a)~(-1),这与1976—2015年间,流域实测径流减速为1.87亿m~3·(10a)~(-1)的变化趋势一致,但这2种情景下,径流的减少趋势明显增强,分别达到1976—2015年减速的8.26、3.47倍。     

基于LMBP算法的崇阳溪流域降雨径流预报模型研究

采用泰森多边形法对流域进行划分,分别确定崇阳溪上游流域6个雨量站控制子流域的面积权重.选择1997至2014年的14场流域降雨径流过程为训练样本,以上游6个雨量站的时段雨量和武夷山水文站前期流量为输入,武夷山水文站相应流量为输出,采用3层网络,其中隐含层节点数采用试算法确定,建立崇阳溪上游流域LMBP神经网络降雨径流预报模型.利用余下的7场降雨径流过程对模型进行检验,结果表明,模型运算速度快、时效性好,预报精度符合要求,可以用于流域的降雨径流预报.     

基于物理试验生物滞留沟对海绵城市路基水分场分布

以重庆市海绵城市道路试验路段作为研究背景,研究探讨降雨条件下生物滞留沟路基水分分布影响。通过室内物理模型试验,采用土壤水分传感器和高密度电法进行数据采集。通过分析降雨前后路基体积含水率的变化情况,和降雨前后路基的电阻率的分布情况,试验结果表明:防渗膜全包的生物滞留沟能够有效地控制雨水进入车行道侧路基,防渗膜半包结构的生物滞留沟对雨水的就地下渗具有较好的效果,车行道下侧下渗雨水主要集中在2倍生物滞留沟深度。     

黄土高原耐旱苔藓护坡机制试验研究

探讨苔藓植物对黄土坡面的保护机制,室内进行苔藓植物的截水、复水、透水试验,探索耐旱苔藓的吸水能力、蓄水特点以及失水特征.模拟不同降雨条件下雨水冲刷和雨滴击溅实验,研究耐旱苔藓抗冲刷、溅蚀的能力.结果表明:相比于冰草、马尼拉草,耐旱苔藓的吸水量提高3～7倍;失水速率匀速缓慢.耐旱苔藓能有效屏蔽雨滴击溅作用,屏蔽效果随着覆盖度增大而增强,覆盖度为100%的坡面能完全屏蔽击溅作用.在相同环境中,耐旱苔藓坡面水分累计下渗深度比无覆盖的裸土坡面提高约2倍.降雨环境中,耐旱苔藓通过植物体拦截、细胞吸水储存大量水分,同时削弱雨滴溅蚀保护土粒结构,减缓土壤结皮形成速率,增加水分下渗量,对黄土坡面起到防护作用.     

基于物理试验生物滞留沟对海绵城市路基水分场分布研究

以重庆市海绵城市道路试验路段作为研究背景,研究探讨降雨条件下生物滞留沟路基水分分布影响。通过室内物理模型试验,采用土壤水分传感器和高密度电法进行数据采集。通过分析降雨前后路基体积含水率的变化情况,和降雨前后路基的电阻率的分布情况,试验结果表明:防渗膜全包的生物滞留沟能够有效地控制雨水进入车行道侧路基,防渗膜半包结构的生物滞留沟对雨水的就地下渗具有较好的效果,车行道下侧下渗雨水主要集中在2倍生物滞留沟深度。     

西北农村雨水资源的利用研究

本文分析了国内外雨水资源利用现状及发展趋势,以及雨水资源在农村用水中的作用。采用庭院收集方法,通过雨季蓄积,进行过滤处理利用。收集容积按照农村生活用水标准确定的常规家庭用水量进行确定,最后确定四口之家每年的最高用水量为43.8m,雨水汇集面积按照300m计算,降雨强度按照230mm计算,最后确定雨水收集量为69m。通过采用坚实、廉价的砂石填料,对雨水进行过滤处理,使其能够达到水质标准要求,从而能够对西北农村雨水资源的利用起到一个积极的作用。采用收集-过滤-储存工序进行处理,其各个单元的尺寸为:收集池长、宽、高(深)分别为6m、4m、2m,快滤池长、宽、高分别为2m、1m、2.15m,储存池长、宽、高分别为4m、2m、2m。     

LID指数模型构建框架及图解应用探讨

在分析不同低影响开发技术(Low Impact Development, LID)措施的径流削减效果的基础上,提出了基于LID径流削减效率的LID指数的模型,进而设计了LID设施选择图,以根据建成区径流污染削减目标而快速选择适宜的LID设施类型及不同LID设施类型的比例.结果表明,随着LID指数增加,雨水径流量及雨水径流污染物呈类似指数形式降低,且LID指数越大, LID径流削减率越大,但是径流削减的边际效应逐渐降低;该模型灵活性较高,具有探索应用意义.     

基于LID的SWMM模型在雨洪控制中的应用

为研究不同初始土壤含水量与LID(低影响开发)措施蓄水程度对径流调控效果的影响,以遂宁市体育中心为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),模拟分析了下垫面和LID措施在不同初始含水状态下LID和传统开发两种模式的径流控制与峰值削减效果。降雨重现期分别设定为1,2,5,10,20 a.结果表明:LID模式在自然状态、半饱和与饱和状态下的径流控制率分别为36%～76.3%,25.4%～56.8%,16.9%～38.1%;峰值流量分别为10.1～208.4,22.3～221.8,39.2～240.7 L/s;LID饱和状态的径流过程增长较快,峰现时间较为提前。与同状态的传统开发模式相比,LID径流控制削减率分别为6.5%～61%,3.2%～50.8%,2.1%～49.3%;洪峰削减率分别为10.8%～57%,5.4%～43.3%,0.7%～36.9%;LID措施对低重现期降雨径流影响效果远大于高重现期降雨。该研究为城市低影响开发措施设计方案和后期运行管理提供理论依据。     

降雨特征对多雨城市海绵改造小区径流控制效果的影响

为科学定量评价不同降雨特征对多雨城市海绵改造小区径流控制效果的影响,该文基于在线监测和模型模拟相结合的方法,以某多雨地区海绵城市试点区内一个典型小区为研究对象,布置代表性的监测点对其排口流量和悬浮物(suspended solid,SS)进行连续在线监测。在此基础上构建暴雨洪水管理模型(storm water management model, SWMM),开展海绵小区改造对径流水量控制和水质净化效果评价的实证研究。利用实测在线降雨水量水质数据对模型关键参数进行率定和验证, Nash-Sutcliffe效率系数均大于0.71。在实际场次降雨和典型年降雨情景下,模拟分析了海绵改造对雨水径流水量控制和水质净化的效果。结果表明,海绵改造后,小区范围内的年径流总量控制率为52.9%,年径流削减率为28.0%,污染物负荷削减率为66.3%。整体而言,共计81场降雨事件下的径流控制率均达到70%以上。同时,研究发现极端降雨事件与各降雨事件下的降雨特征均对场降雨径流控制能力有不同程度的影响。研究区2009年内平均场降雨控制率为86.5%,而当分别不考虑极端小降雨/暴雨事件时,平均场降雨控制率为79.9%和88.2%。降雨量与雨前干期对场降雨径流控制能力的影响较大,在小雨(15 mm)、中雨(10～25 mm)及大雨(25 mm)3种不同情况下,研究区的场降雨径流平均控制率分别为98.1%、 73.8%和52.9%。在雨前干期大于等于6 d的降雨事件下(共15场),场降雨径流控制率均达到90%以上。而降雨历时与平均雨强对场降雨径流控制率的影响并不显著。     

砂土混合基质对雨水径流中磷素的吸附特性

基质吸附是生物滞留设施去除雨水径流磷素的主要途径之一。以体积比2:1砂土混合基质为研究对象,探讨砂土混合基质吸附雨水径流中磷的作用效果及机制,分析竞争吸附对磷吸附的影响。结果表明：相比于原状表层土,砂土混合基质中砂砾、粉粒和粘粒占比分别为原状土的4.18倍、0.28倍和0.35倍,工程砂和原状土混合可提高基质渗透性能;砂土混合基质磷吸附符合Freundlich和Langmuir模型,最大静态吸附量为2 470.733 mg/kg,以化学吸附为主,且不易解吸;雨水径流中Cl-、SO42-和NO3-的竞争吸附对砂土混合基质磷吸附的影响可忽略不计。砂土混合基质可促进雨水下渗,并强化磷污染控制。     

促渗剂LSAA对土壤物理性质的影响研究

近年来,由地表径流引起的面源污染问题正日益凸现,通过向地表土壤施加高分子促渗剂,可以减少径流产生量,削减下游面源污染负荷。实验研究了利用木质素合成的新型降雨促渗剂(简称LSAA)对土壤物理性质的影响,结果表明LSAA可以使供试土壤中>0.25mm的水稳性土壤团聚体提高12.51%—23.46%,土壤容重降低1.33%—11.76%,土壤的渗透系数提高10.56%—32.57%,有效促进雨水下渗。