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植被浅沟运行效果评价及改进设计研究

魏鹏  
【摘要】:植被浅沟是低影响开发技术中一种良好的生态排水设施,能够有效削减径流中的污染物含量,同时起到削减峰值流量和调控径流总量的作用。雨量和雨强是影响植被浅沟运行效果的重要因素,但目前的研究结论并未按上述因素对植被浅沟进行效果进行划分。且与传统排水管道相比,植被浅沟占地面积略大,同时还面临着重金属等污染物的积累和溶出风险问题,这也限制了其在城市高密度地区的推广。 本研究针对上述问题,在全面了解国内外研究现状的基础上,对暴雨情况下植被浅沟的运行效果进行了评析,同时利用International Stormwater Best Management PracticesDatabase中所积累的植被浅沟多年运行数据进行了统计分析,并从统计分析和实地监测两方面对植被浅沟内污染物变化规律进行了分析。通过加设渗排管及减小种植土厚度对传输型植被浅沟进行了改良,并分析了堰板和植物型消能坝对其去除效果的影响。考察了深圳牛山公园植被浅沟内种植土污染物的积累状况,并估算了其运行寿命。 主要研究内容和结果如下: (1)与小降雨事件相比,传输型植被浅沟在暴雨条件下的污染物去除效果及稳定性均有所降低,对SS的平均去除效果仅为10%,且硝酸盐有明显的溶出现象,对径流峰值和总量的削减效果也显著下降。 (2)统计分析的结果表明植被浅沟并非对所有污染物的去除效果都与入水浓度相关,其中浅沟对NO3-、TOC、细菌、As及Ni的去除效果与入水浓度均无明显相关性,对TKN的去除效果还与降雨历时和降雨量相关。随着降雨量的增加,植被浅沟对径流的削减效果逐渐降低,当降雨量大于45mm时,植被浅沟很难体现出良好径流削减效果。 (3)植被浅沟对TP、NH4+、COD及SS的去除效果随植被浅沟长度的变化关系符合指数衰减模型,但在不同进水浓度下,其系数有所变化,植被浅沟对NO3-的去除效果不符合该规律。 (4)加装渗排管后植被浅沟的污染物去除效果显著提升,加装堰板后植被浅沟的滞留能力显著提升,但是依然不能有效防止小粒径(40微米)颗粒的再悬浮;与堰板相比,植物型消能坝能够显著控制细小颗粒物的再悬浮。 (5)牛山公园内植被浅沟种植土的特性与周边土壤相比已经发生了显著地变化,其中种植土有机质含量总体上呈降低趋势,且pH在起始端较低,重金属含量略有增高,但仍保持在良好范围内,通过估算,牛山公园内植被浅沟仍可以能够有效运行39年而不超过土壤规范中的含量限值,其中Zn的积累是制约植被浅沟运行寿命的最主要的因素。


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