生物滞留带结构层参数对道路径流滞蓄效应影响

基于非饱和土壤水分运动理论,采用数值模拟方法研究了4种降雨作用下生物滞留带结构层参数对设施积水、产流及径流调控效应的影响特性。结果表明:生物滞留带表层积水受蓄水层深度影响显著,随蓄水层深度由20 cm增加到30 cm,设施的溢流控制水量平均提高0.196 m3左右,但积水时长增加可达85 min;生物滞留带各结构层参数对穿孔管产流均有一定影响,随种植土层与砂滤层厚度比或内部储水区高度增加,穿孔管产流时刻推迟,产流峰值减小,而蓄水层深度的增加则可导致穿孔管产流时刻提前、产流峰值增大;在4种降雨作用下,5类滞留带径流量平均消减率为16.71%~37.31%,径流峰值平均消减率为41.53%~63.90%,产流平均延迟时间为97.75~166.50 min;当滞留带发生溢流时,设施的径流调控能力显著降低,且结构层参数对设施径流调控效果的影响减弱。

复合填料生物滞留设施对径流污染物去除效果

填料类型对生物滞留系统水质净化效果具有重要影响。通过生物滞留柱试验,以天然土壤、建筑砂为基本填料,以木屑堆肥、沸石和无烟煤为改良材料,研究了种植土砂土比例、种植土中添加木屑堆肥、砂滤层中单独及同时添加沸石和无烟煤等不同填料组合对径流中COD、TP、NH+4-N及NO-3-N的去除效果,并对传统砂土填料及复合填料生物滞留设施在不同进流特征下的水质处理效果进行了系统评价。结果表明:在6种填料组合中,种植土中添加木屑堆肥及砂滤层中同时添加无烟煤和沸石对各污染物的处理效果最好;在7种进流工况下,砂土填料生物滞留设施对COD、TP、NH+4-N、NO-3-N的去除率分别为70.5%~87.5%、50.0%~79.3%、84.7%~96.7%、-110.5%~23.3%,复合填料生物滞留设施的去除率分别为84.0%~93.0%、82.0%~92.0%、80.0%~94.7%、24.3%~90.4%,复合填料生物滞留设施对污染物综合处理效果明显增强,且与传统砂土填料相比,复合填料生物滞留设施受进流特征的影响相对较小。

高速公路服务区径流污染物在生物滞留填料中的时空降解特性

以天然土壤、建筑砂、木屑堆肥、沸石和无烟煤和砾石为填料介质构建了复合填料生物滞留柱;通过人工模拟试验,评价了滞留柱对高速公路服务区地表径流中化学需氧量(COD)、总磷(TP)、氨氮(NH+4-N)及总氮(TN)的净化效果;分析了径流污染物在滞留柱填料层中的时空降解特性。结果表明:复合填料生物滞留柱对径流污染物具有较好的去除效果,在3次进流工况下,生物滞留柱对C COD、C TP、C NH4^+-N及C TN的去除率平均值分别为80.2%、73.3%、91.1%及63.9%;在进水期,COD、TP及NH4^+-N的出流浓度沿填料层深度总体呈下降趋势,而TN的出流浓度则波动性显著;在进流停止后的12~144 h期间,随着时间的延长,C COD在种植土层呈逐渐升高趋势,在砂滤层及砾石层逐渐降低并趋于稳定,C TP在3种填料层中均逐渐降低并趋于稳定,C NH4^+-N在种植土层呈先下降后逐渐升高的趋势,而在砂滤层及砾石层则逐渐降低并趋于稳定,C TN在种植土层及砂滤层中呈先下降后逐渐升高的趋势,而在砾石层则逐渐降低并趋于稳定。

基于Green-Ampt模型的生物滞留池设计参数影响研究

基于Green-Ampt理论,建立了生物滞留池水分运动数学模型,研究了不同降雨工况下生物滞流池产流过程及设计参数对设施水文效应的影响特性。结果表明:三种设计降雨工况下,生物滞留池产流峰值均显著小于径流峰值,产流延时均大于500 min,得到了较好的径流调控效果,但随着降雨强度增大,设施的产流时刻提前,对径流峰值削减能力有所减弱;在四种设计参数中,内部储水区高度对地下水排放比例影响最大,填料层厚度、填料渗透系数和蓄水层深度的影响微弱;填料渗透系数对表层积水时长影响最大,其次为填料层厚度和蓄水层深度,内部储水区高度几乎没有影响;填料层厚度和内部储水区高度对径流量削减率影响最大,其次为填料渗透系数,蓄水层深度影响最小;蓄水层深度对径流峰值削减率影响最大,其次为填料层厚度及渗透系数,内部储水区高度影响甚微。

原位土对道路生物滞留设施水文效应影响研究

生物滞留设施作为一种雨水径流控制技术对恢复区的水文循环具有重要作用,但由于不同地区地下土质的差异性,会对生物滞留设施的运行效果产生不同影响。通过VADOSE/W模型对生物滞留设施在单一降雨事件下的水分运移过程进行了研究;分析了淤泥质壤土、壤土、砂质黏壤土、砂壤土等4种原位土类型对生物滞留设施的表层积水、穿孔管产流、水分外渗及径流调控效应的影响特性。研究结果表明:当生物滞留设施未设置穿孔排水管且原位土渗透系数相对较小时,易导致表面积水时间延长、溢流水量增大;生物滞留设施的穿孔管产流受原位土影响显著,随着原位土渗透系数减小,穿孔管产流峰值增大,产流历时延长;生物滞留设施的外渗以底部渗透为主,单位面积的外渗水量可达到侧向的2.78~7.82倍,且随着原位土渗透系数增加,底部外渗水量相应增大;随着原位土渗透系数增大,设施的径流量消减率、径流峰值消减率及产流延时均相对提高。

生物滞留带对高速公路径流滞蓄效应影响研究

生物滞留带是高速公路径流生态处置的一项有效措施。基于非饱和土理论,采用数值模拟方法探究高速公路生物滞留带在7种降雨工况下的径流滞蓄效应,分析降雨重现期、降雨历时及前期降雨间隔期对滞留带径流滞蓄效应的影响特性。结果表明:在7种降雨工况下,滞留带的径流量消减率、径流峰值消减率及径流峰值延时范围分别为3.65%~10.63%、59.93%~89.84%、4~59.41 min,滞留带的径流量消减率、径流峰值消减率、径流峰值延时随着降雨重现期和降雨历时的增大而减小,随着前期降雨间隔期的延长而增大,且溢流的发生会导致滞留带径流峰值消减率和峰值延时的显著减小。