南方校园降雨径流特性与植草沟净化效果研究

为研究植草沟对降雨径流污染的削减效果,于校园绿化带路段建立植草沟示范点,并在研究校园总体降雨水质和不同下垫面降雨径流特性基础上,开展植草沟对屋面雨水和地表径流中污染物的控制效果研究。结果表明,校园降雨径流中COD和NH_(3)-N浓度较高,需进行控制;且屋面雨水相较于道路径流水质污染更为严重,可能的原因是沥青油毡屋面材料中有机物的释出增加了径流水质的有机物污染程度;屋面雨水降雨初期污染较为严重,但屋面雨水与道路径流各污染物浓度随着降雨历时的延长均呈现逐渐下降并趋于稳定的变化规律;植草沟对屋面雨水COD的去除率为59%~98%,浊度的去除率为50%~83%,TP的去除率为59%~93%,NH_(3)-N的去除率为49%~88%。可见,渗透型生态植草沟作为一种植被生态排水沟渠,有助于减少不透水下垫面的覆盖程度,对控制城市面源污染效果十分显著。

表流型和渗滤型植草沟净化城市地表径流试验研究

设计了表流型和渗滤型两类黑麦草植草沟,考察了不同水力负荷下(4、6、8 m^3/(m^2·d)),2类植草沟对城市地表径流的净化能力。研究结果表明:表流型植草沟对TSS、COD、TN、TDN、TPN、NH3-N、TP、TDP、TPP平均去除率分别为(77.44±4.4)%、(28.03±6.51)%、(27.07±9.88)%、(24.01±10.95)%、(52.47±10.15)%、(27.53±4.06)%、(39.25±4.97)%、(31.67±5.46)%、(71.96±5.57)%。渗滤型植草沟去除率则依次为(91±3.93)%、(43.72±12.71)%、(35.53±10.89)%、(31.59±11.26)%、(66.49±6.36)%、(47.91±8.30)%、(61.71±11.16)%、(56.45±12.84)%、(80.79±12.07)%。增设渗滤管后的渗滤型植草沟,整体去除效率高于表流型植草沟,提高了植草沟对径流的净化效果。较高水力负荷下,两类植草沟对污染物的净化均受到水力负荷的明显影响,其去除效率都随水力负荷的增大而减小。

基于SWMM的植草沟径流峰值削减效果研究

在实施海绵城市的理念时,植草沟作为一项关键措施,需要根据实际情况采取合理的设计策略。通过科学地配置植草沟中的植物和砂层等元素,可以赋予植草沟对径流较为高效的调控效果;通过构建暴雨洪水管理模型模拟降雨,可较为精确地得出植草沟在不同重现期下的径流调控效果。对植草沟的净化原理和结构进行了说明,通过构建暴雨洪水管理模型,实现了对植草沟在降雨重现期为2、5、10、20a下的径流峰值削减效果的模拟,得出其发展规律,为海绵城市植草沟的建设和径流控制研究提供参考。

植草沟技术在面源污染控制中的研究进展

文章介绍了面源污染,尤其是城市面源污染的现状及其控制技术研究进展,并论述了植草沟技术的国内外研究进展及应用现状,讨论了其在工程中需解决的问题及应用前景,提出了植草沟技术与其他面源污染控制单项技术有机耦合是城市面源污染控制的一个发展方向。

植草沟在城市面源污染控制系统的应用

暴雨径流造成的城市面源污染已引起广泛重视,为控制和削减进入受纳水体的径流污染负荷,各种技术措施得到发展,植草沟便是其中之一。植草沟是景观型地表沟渠排水系统,从植草沟定义、类型、设计计算、参数确定、运行维护及应用实例方面作了较详细介绍。植草沟在条件合适时可代替传统的雨水管道,具有很好的推广应用前景。

植草沟对北京市道路地表径流的调控效应

[目的]分析植草沟对北京城市道路径流的水量和水质的调控效应,为北京市雨洪管理提供参考。[方法]实地建立植草沟,并根据北京市多年降雨资料和主干道路径流水质2010—2012年的监测结果设置径流水量和水质。[结果](1)降雨历时短,降雨强度低时植草沟的调控水量的功能明显。在降雨历时为3h,降雨重现期为0.33a时,50m2的植草沟可削减50m2沥青道路上产生的66%的径流量,降雨强度相对降雨历时来说对植草沟传输入渗的影响更大。(2)植草沟对水质污染物有一定的去除效果,但达不到完全净化。建设的植草沟能够削减径流中的氨氮达20%,总磷达35%,COD达22%。(3)植被覆盖度能影响植草沟的调控能力。植被覆盖度增加60%,植草沟对0.33年重现期降雨1h的雨量入渗率提高了8%。(4)若建立与北京市城六区道路等长度、宽2m的植草沟,对1a,2a重现期24h降雨形成的道路径流削减率分别为96.3%和56.0%,但对50a极端降雨道路径流量的削减率仅为13.0%。[结论]植草沟对北京市道路地表径流具有一定的调蓄洪峰流量,延缓产流时间,减少径流污染的作用,但无法单独作为有效控制城市道路地表径流水量的管理措施。

植草沟-湿地滞留塘控制农田径流污染效能

植被拦截是控制非点源污染的最佳管理措施之一。为了探讨植草沟与湿地滞留塘组合系统对农田径流污染控制效能,研究以江苏金坛市某农业科技园为对象,对农田降雨径流特征进行了现场测试,并通过相关性分析对农田径流各污染物相互关系及成因进行了探讨。考察了4场典型降雨下植草沟-湿地滞留塘组合系统对农田径流污染实际控制效能,结果表明植草沟-湿地滞留塘组合系统是控制农田径流污染的有效措施。

公路生态型植草沟研究

通过对国内外生态型植草沟工程的研究分析,分别介绍生态型植草沟的典型断面形式以及实用性,在总结以往经验的同时,可为以后的工程设计及施工提供依据。

植草沟曼宁粗糙系数变化特征及影响因素

随着海绵城市的快速发展,植草沟得到了广泛应用。目前关于植草沟沿程流量的计算一般采用谢才公式,但其适用条件与植草沟存在显著差异,导致计算结果存在一定误差,其中曼宁粗糙系数变化是引起误差的原因之一。在假定谢才公式适用的前提下,通过足尺试验,系统研究了恒定流量、变流量进水条件下植草沟曼宁粗糙系数的变化特征,并进一步分析了植被高度对曼宁粗糙系数的影响。结果表明:植草沟沿程流量以及曼宁粗糙系数均随流动距离增加而降低;不同进水流量条件下,曼宁粗糙系数与进水流量密切相关,随进水流量增加而增加,试验条件下其最大值为0.22;另外,在植草沟不同植被高度以及不同变流量进水条件下,曼宁粗糙系数在峰值流量时刻的变化范围为0.19~0.22,试验条件下植被高度对曼宁粗糙系数影响较小。因此,植草沟的曼宁粗糙系数受沿程流量的影响较大,研究成果可以为植草沟沿程流量计算时曼宁粗糙系数的精确取值提供参考。

生态植草沟结构参数变化对降雨径流调蓄净化效应的影响

通过对5条不同结构参数的生态植草沟进行模拟降雨径流实验,分析生态植草沟结构参数变化对降雨径流的调蓄效应和污染物净化效应的影响,找出效果最佳的结构参数和相关影响因素。结果表明,5种结构参数的生态植草沟在大雨(12mm/h)和暴雨(24、30mm/h)情况下对降雨径流洪峰的延缓均能超过20min,同时对降雨径流的削减率均能达到20%以上;5种结构参数的生态植草沟中对径流污染物净化效果最佳的结构组合是:20cm种植土+30cm砌块砖+10cm砾石,此结构对总悬浮物(TSS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH+4-N)和总磷(TP)的削减率分别为89.3%、48.0%、72.3%和85.3%;随着砌块砖厚度增加、砾石厚度减少,植草沟对TSS和TP的削减率都增大;随着砾石厚度增加、砌块砖厚度减小,植草沟对COD的削减率增大;砌块砖层和砾石层组合结构的植草沟对氨氮的削减率较高。

植草沟控制城市径流污染研究进展

综合分析了植草沟的利用现状、水力效应、植草沟水质处理效果及机理。植草沟能一定程度削减雨水径流量,降低径流中总悬浮固体(TSS)、重金属、有机污染物等浓度。植草沟主要通过沉淀、过滤、吸附、离子交换、植物吸收和生物降解等作用去除污染物。影响污染物去除及径流量削减的因素包括植草沟长度和纵向坡度、植物种类和水力因素等。指出了目前关于植草沟研究中存在的不足,并对该技术的进一步研究与应用提出了展望。

基质有机质类型对干植草沟去除多环芳烃的影响

基质层是影响干植草沟对道路径流净化效果的决定因素。为此,搭建6个不同基质层组成的干植草沟模拟柱,以路面径流中代表性多环芳烃(PAHs)配制的人工径流作为进水,考察各模拟柱去除PAHs的运行效果并进行质量平衡核算,评价外源有机质的存在及类型对PAHs去除效果及其归宿的影响。结果表明:各模拟柱对萘(NaP)、菲(PhA)和荧蒽(FlA)的平均去除率分别为69.0%~87.5%、33.7%~72.9%和90.8%~96.8%,浅基质层相对不利于以溶解态为主的低分子质量(LMW)PAHs的去除;在基质中添加外源有机质有利于提高进水中PAHs的净化效果;在5个月的运行周期内,随着PAHs分子质量的增加,PAHs在基质中的积累越明显,生物降解的程度也相应降低,在接近实际使用的运行条件下,不同基质模拟柱中NaP、PhA和FlA的微生物降解率分别为62.1%~76.6%、32.2%~42.9%和17.1%~36.6%;生物炭和木屑有效地提高了PAHs的降解率,可作为良好的外源有机质材料在LID设施的实际应用中发挥作用,后者更具经济性。

干植草沟雨水径流滞蓄截污影响因素研究进展

通过综述了近年来国内外关于干植草沟的相关研究,对干植草沟的结构组成进行了介绍,进而深入分析了植被类型、基质组成、降雨强度以及汇水方式等相关因素对干植草沟雨水径流滞蓄截污作用带来的影响。结果表明,植被层的植被覆盖率越大,干植草沟雨水径流调控能力越强;基质层添加不同填料对雨水径流量及其污染物会有不同的削减效果;随着降雨强度的增大,干植草沟对雨水径流的控制作用逐渐减弱;采取沿程汇水的方式更有利于干植草沟雨水径流滞蓄截污效果。在此基础上指出了目前研究中存在的一些不足之处,对干植草沟的进一步改良提出了展望。

城市绿地植草沟植物景观资源调查研究——以杭州市为例

植草沟是低影响开发雨水设施的重要措施之一,对缓解城市雨水问题和城市可持续发展等方面发挥着重要作用。为掌握植草沟植物资源的应用情况,文章对杭州市9个绿地植草沟项目的植物景观进行了调查分析,结果表明:(1)杭州市绿地植草沟植物共72种,隶属32科62属,其中以多年生的草本与灌木为主,较多的科有禾本科、蔷薇科、菊科以及百合科等。(2)以观花、观叶植物种类最多,观花植物花期主要集中在春夏两季。(3)植物整体生长状况优良,有部分虫害、倒伏的植物。针对以上杭州市绿地植草沟的植物资源调查发现的问题提出优化建议,为杭州市绿地植草沟植物应用提供参考和借鉴。

典型植草沟对武汉雨水径流污染的控制效果研究

在武汉市四新区建设植草沟中试系统,并考察了其对雨水径流污染的削减效果。结果表明,相较于表面径流,植草沟对下渗径流中的污染物去除效果更好、更稳定,抗污染负荷冲击能力更强。对于下渗径流,沿程进水方式和集中进水方式污染物去除效果基本一致;但对于表面径流,沿程进水方式下NH3-N、TN、TP去除效果更好,集中进水方式下TSS去除效果更好。总体而言,植草沟可以有效去除雨水径流中的NH3-N、TN、TP和TSS,但对COD去除效果有限,甚至可能导致径流中COD增高。

植草沟滞蓄城市道路雨水的试验及模拟

为定量分析植草沟的水文性能,优化其设计参数取值,通过植草沟滞蓄城市道路雨水的试验设施开展模拟径流试验,验证了SWMM(storm water management model)模型模拟植草沟滞蓄效果的可行性,通过模型情景分析提出了设施的优化设计参数,评估了设施对提高道路排水标准和长期径流削减的影响。研究结果表明:SWMM模型对模拟植草沟水文性能具有较好的精度,对较小的降雨重现期和边坡比,较大的滞蓄深度、植被覆盖率和面积负荷比,植草沟的滞蓄能力更强,建议其设计降雨重现期不超过10年,滞蓄深度为10 cm以上,边坡比至少为3,植被覆盖率为0. 5以上,面积负荷比为5%以上。模拟北京某城市道路采用植草沟设施后,可将3年、5年、10年的排水标准分别提高到15年、20年、30年,在长达64年的运行中,植草沟几乎可消纳自身及汇水区域内所有径流,可为道路植草沟的设计和应用提供参考。

植草沟径流调控效果对关键设计参数的响应规律模拟

为分析道路低影响设施植草沟主要设计参数对地表径流调控作用的影响规律,应用一套耦合了水文和水动力过程的数值模型,研究各设计参数对植草沟径流控制作用的调控效果,经验证模型模拟精度可满足研究要求。模拟结果表明:植草沟具有削减洪峰洪量、推迟峰现时间的作用。且溢流井位于入水口上游侧,横、纵坡坡度越缓时,植草沟径流控制效果越显著。溢流井位置改变时径流控制效果差值达2%~10%,峰值削减差异为13%~28%;横坡坡度从1/3~1/7变化时,径流控制率提高4%~13%,峰值削减效果提升6%~23%;纵坡坡度从0.5%~0.3%变化时,径流控制率提高7%~16%,峰值削减效果提升12%~29%。数值模拟得出各设计参数的影响规律,可用于指导植草沟的规划设计,为其推广应用提供参考。

美国植草沟建造技术的经验启示

城市径流污染是一个世界性的水环境问题。我国自2012年首次提出"海绵城市"的概念,开始将雨水管理从单一快速排放转变到顺应自然、综合利用。植草沟是海绵城市雨水管理措施的一种,对初期雨水的源头净化和径流削减具有重要作用。然而,现阶段我国植草沟建造技术尚不成熟。基于此,详细介绍了美国雨水管理中植草沟的概念、类型、作用,深入分析美国不同地区植草沟的目标控制体系和设计方法,论述我国现阶段植草沟建造技术的研究进展和不足,总结美国雨水管理对我国植草沟建造的经验启示。

基于植草沟设施构建的水陆两栖型花境的研究

文章通过对绿地中植草沟设施与花境景观结合途径的研究,首先界定了水陆两栖型花境的概念与类型,明确了水陆两栖型花境是一种具有雨水传输作用和花境艺术价值并助于雨水渗透和净化的生态基础设施;然后从种植基质、植物材料、设计特征3方面阐述了水陆两栖型花境的构建途径,同时结合太阳宫公园改造过程中的研究性应用,讨论其在城市雨洪管理体系内各个阶段的延伸性;最后对水陆两栖型花境建设提出建议。

石家庄市滨水生态园植草沟建设与应用效果分析

在"海绵城市"低影响开发雨水系统构建的理论基础上,以石家庄市滨水生态公园为例,针对石家庄市2016年"7.19"特大暴雨的情况,对石家庄首次山体绿化的行洪景观建设——植草沟进行初步的应用效果分析。结合山体坡度陡缓及地形走向,沿山体坡面合理设置植草沟,这样做不仅可以减缓流速、改变水流方向、增加下渗量,而且可以减少地表径流,护坡固土、防止水土流失。现场的植草沟根据地形与场地情况做曲线布设,宽窄也可自由变化,平缓段结合卵石及滨水植被形成"旱溪"形式,既可引导水流至渗水塘,又能增加园内景观。且植草沟铺设黑麦草植生带,能起到固土护坡、阻挡雨水、降低水流速度的作用。