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。     

屋顶绿化单体基质材料对降雨径流氮磷特征的影响

【目的】随着城市建设的发展,屋顶绿化成为拓展空间绿化的重要形式,但其径流氮磷浓度一直备受争议,选择对降雨径流氮磷浓度影响较小的单体基质材料是普及屋顶绿化需解决的关键技术问题。【方法】选用6种单体基质材料作为研究对象,比较其理化性质,并通过模拟降雨试验研究不同基质降雨径流氮磷浓度特征。【结果】泥炭土延迟产流能力最佳,椰糠与泥炭土径流削减率最高,分别为25.97%、23.44%; 有机基质降雨径流氮磷浓度趋势类似,发现初期冲刷效应,稻壳炭径流氮磷浓度初期冲刷效应最为严重,椰糠次之,泥炭土最弱; 蛭石对降雨中氨氮具有较好吸附作用,初期浓度削减率达到46%; 蛭石、陶粒对降雨中总磷具有较好吸附作用; 有机基质中稻壳炭降雨径流氮磷污染负荷最高,总氮、氨氮和硝态氮污染负荷分别达256.18、98.90、157.29 mg/m²。【结论】不同单体基质材料对降雨径流氮磷浓度影响差异较大,从径流水量与径流水质(氮磷浓度)来看,建议采用椰糠、泥炭土、珍珠岩、蛭石作为上海市屋顶绿化配方基质材料,即上海市供选择的污染负荷较低的“环境友好型”屋顶绿化基质材料。     

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.     

开孔铺面土柱入渗试验及对地表径流削减作用分析

对开孔铺面的土柱入渗试验结果是：在充分供水条件下,下渗强度和下渗量的大小与土壤性质、土壤含水量及淹水深度有关,利用试验结果对典型城市设计暴雨分析表明,开孔铺面对地表径流确有削减作用,但不同的土壤性质、土壤含水量,降雨强度、降雨历时的削减作用有显著的判别。     

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、长期的研究;植物生长介质的理化性质是影响绿色屋顶径流水质的关键.在国内构建绿色屋顶,应遵循构建目的多元化的原则,逐步建立起适合国内国情的新的绿色屋顶构建导则,其中,植物生长基质搭配方式和植物选取是需要重点明确的问题.     

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...     

密度调控对川西山地云杉人工林地被物及土壤水文特征的影响

【目的】研究不同密度调控(对照(未疏伐)、密度调控Ⅰ(疏伐强度65%)、密度调控Ⅱ(疏伐强度75%))对川西山地云杉(Picea asperata Mast.)人工林地被物及土壤水文特征的影响。【方法】通过典型抽样法获取了不同处理方式下林地苔藓、枯落物和土壤的水文指标,并开展相关指标的比较分析。【结果】疏伐不但促进了云杉人工林的单株生长量,还促进了林下植被的生长,各调控处理促进效果从强到弱依次为调控Ⅱ、调控Ⅰ、对照;林下苔藓的最大持水率介于558%~594%之间,显著低于天然林,但在3个处理间不存在显著差异;就苔藓蓄积量和最大持水量而言,密度调控Ⅱ显著高于另两种处理,这可能与林下苔藓多样性和生物量随着光照条件的改善而增加有关;3个处理间,林下枯落物的蓄积量、最大持水率和最大持水量均无显著差异;云杉人工林林下土壤密度介于0.87~0.93 g/cm~3之间,显著高于天然次生林以及原始林土壤密度,但无论是在各个层次间还是不同的处理类型下均无显著的差异。两种密度调控处理的土壤毛管持水量、最小持水量和最大持水量均较对照组显著增加,但两密度调控组间则无显著差异,这可能是因为林分地下生物量的增加,促进土壤层有机质含量以及土壤动物活动等,进而促进土壤层孔隙度增加并改善渗透能力。【结论】从6 a的短期效应看,两种调控处理均对云杉人工林的地被物和土壤的持水能力产生了一定的正面效应,且密度调控Ⅱ的影响更大些,长期影响仍有待于进一步研究。     

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。     

资水流域柘桃区间设计暴雨时空分布分析

【目的】通过研究资水流域暴雨中心柘桃区间设计暴雨的时空分布规律,为柘桃区间流域梯级水库洪水预报和防洪调度优化提供科学依据。【方法】以柘桃区间17个雨量站近30 a不同历时的年最大暴雨为研究数据,进行站点和面暴雨频率分析计算;采用不同历时降雨强度-历时-频率曲线和设计暴雨空间分布变化特征,分析雨量站网的设计暴雨时空分布规律。【结果】柘桃区间雨量站网设计暴雨的时空分布极不均匀,短历时内设计暴雨强度增幅较大;在空间分布上,随着重现期的增长,设计暴雨中心位置从资水流域中游扩大到下游;随着设计暴雨历时的增长,暴雨中心范围逐渐变小。【结论】柘桃区间雨量站点设计暴雨具有短历时内暴雨强度增速快、中游设计暴雨较大的特点,研究结果可为资水柘溪以下流域重要城市的防洪安全提供理论依据。     

降雨强度及降雨间隔对低影响开发雨洪控制的影响及分析

低影响开发(low impact development,LID)是一种采用微观尺度和分散式设施从源头实现雨洪控制的理念。以长沙市某居民小区为研究区域,基于城市排水管网模拟系统建立了现状无LID、绿色屋顶、下凹式绿地、渗透铺装、植被浅沟及上述四项LID设施组合的六种不同用地场景的排水管网水力模型。结合管道的承载能力全面评价各项LID措施在不同降雨强度、不同时间间隔多场降雨的雨洪控制效果。结果表明:渗透铺装、下凹式绿地、绿色屋顶措施的径流控制和削峰作用相对较好。降雨强度较低时,LID措施的雨洪控制较好,与排水管渠系统联用,可以有效降低内涝风险。绿色屋顶和下凹式绿地的径流削减能力对降雨强度变化较敏感,渗透铺装和植被浅沟相对稳定。连续降雨条件下各项LID的雨洪控制效果不佳,绿色屋顶和植被浅沟的削峰能力严重降低。随降雨间隔的加大,各项LID措施的功能缓慢恢复。     

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。     

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。     

人为践踏对南京紫金山天然次生林土壤渗透性的影响

【目的】探讨不同程度人为践踏对土壤涵养水源功能及土壤渗透性等指标的影响,以期为紫金山国家森林公园的生态旅游管理提供依据。【方法】在南京紫金山国家森林公园内选择两处不同海拔的天然次生林试验区,每个试验区中选取5条不同践踏强度的小径,并选择3处未受人为践踏的区域为对照,测定土壤各物理指标,分析人为践踏对土壤渗透能力的影响。【结果】不同人为践踏强度下土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度以及非毛管孔隙度会发生变化;践踏对低海拔处土壤容重的影响比高海拔处的更加明显。土壤的饱和含水量、毛管持水量以及田间持水量会因人为践踏产生不同程度的降低;土壤的渗透过程、初渗率、稳渗率、平均入渗率以及渗透总量会因人为践踏呈显著降低(P<0.05);研究发现践踏对低海拔处土壤渗透能力的影响比高海拔处的明显。结构方程模型分析发现践踏强度、土壤总孔隙度对土壤渗透能力的影响系数较大。【结论】人为践踏可导致土壤容重变大、土壤紧实度变大、孔隙度降低、土壤的通气性降低、持水能力减弱、土壤的渗透性变差;人为践踏强度越大,土壤渗透能力降低越明显。     

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.     

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。     

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。     

三峡库区典型城郊防护林土壤饱和导水率特征研究

【目的】分析三峡库区土壤剖面饱和导水率的变化特征,了解土壤水分在不同土壤深度的运动规律,为改善防护林造林模式提供科学参考。【方法】选取位于三峡库区尾端的针叶纯林、针叶混交林、阔叶混交林、针阔混交林等典型人工林及荒地,采用恒定水头法测定土壤饱和导水率(K_s),探讨库区典型人工林土壤饱和导水率的特征及其与影响因子之间的关系。【结果】土壤饱和导水率随土层加深呈现出负指数形式的递减规律,各林分土壤饱和导水率由高到低为:针阔混交林>阔叶混交林>针叶混交林>针叶纯林>荒地。土壤有机质含量与土壤饱和导水率呈二次曲线关系,随着土壤有机质含量的增加,平均饱和导水率逐渐增加,但增加速率逐渐降低,当土壤有机质含量达到最大值(18.596 g/kg)以后其增加速率趋于平缓。土壤密度和孔隙度是影响土壤饱和导水率的最主要因素,机械组成为次要因素,其他物理因子的相关性较小。【结论】各土壤理化因子对土壤饱和导水率的影响作用不同,土壤饱和导水率越大,对延缓地表径流的作用越强。在防护林建设过程中适合营造针阔复合型防护林,有利于保持水土、防风固沙、改善环境和维持生态平衡。     

不同屋面雨水径流中PAHs污染特性对比分析

对南京市典型沥青屋面、瓦屋面径流中PAHs含量进行了9场降雨事件的现场取样监测,对比分析了2种不同屋面径流中PAHs的EMC值及其各组分的浓度,并对其初期效应及影响因素进行了分析和探讨.结果表明,沥青屋面径流PAHs污染较严重,其平均浓度为4 261.7 ng/L,而瓦屋面径流PAHs平均浓度仅为351.2 ng/L.沥青屋面、瓦屋面径流中PAHs均以4环组分为主,沥青屋面径流中3环组分占较大含量,而瓦屋面径流中5环和6环PAHs浓度仅次于4环PAHs.大多数降雨事件中总PAHs及各组分均存在较显著的初期效应;前期晴天数对PAHs在屋面的累积影响最大,瓦屋面径流PAHs含量受降雨强度影响较大,而沥青屋面径流PAHs含量受降雨量影响较大.