城市绿地系统对雨水径流调蓄及相关污染削减效应研究

论文摘要

水源问题、洪水问题、污水问题是城市化过程中的三大水文响应，也是城市水环境管理研究的重要课题。城市雨水径流管理对解决水源、洪水、污水等问题具有重要意义，近年来受到国际上的广泛关注。传统的合流制或分流制雨水排放系统的建设，虽解决了局部区域积水及水环境污染问题但也显出较多不足，探求如何满足环境、生态、经济等多重效益的雨水处理利用措施，是当前该领域研究的热点之一。论文开展城市绿化系统对雨水径流的调蓄效应以及相关的污染削减效应研究，并尝试探讨其在城市雨水径流管理中的应用，以期为城市绿地系统及生态型排水系统的建设提供科学的参考依据。 论文依托上海市科委重大科技攻关项目“中心城区和新城市化地区面源污染控制关键技术与示范研究（04DZ12024）”的子课题——“城市绿地系统对雨水径流调蓄及污染削减效应研究”，在历史资料收集、基础资料统计分析、现场实验分析的基础上，采用定性和定量分析结合的方法，重点探讨了城市绿地系统对雨水径流的调蓄效应，初步论证了城市绿地系统对雨水径流污染的削减效应，并构建了城市绿地系统对雨水径流调蓄及污染削减的措施与管理策略。 基于城市雨水管理与城市绿地系统建设的历程及发展趋势，阐述了城市绿地系统建设对于城市雨水径流管理的重要意义。分析了城市绿地的渗透能力与保水能力及其影响因素。对研究样地的分析表明，土壤稳定入渗速率为1.53×10-6～4.90×10-5m／s之间，受植被配置及人为踩踏等影响；绿地的土壤含水率明显高于裸土的土壤含水率，受绿地植被配置和高程设置影响较为显著。 从土地利用调控、水绿复合、绿地结构等多个角度论证了城市绿地对雨水径流的调蓄效应，（1）土地利用调控的分析表明绿地面积比例的变化能引起区域径流系数的变化，绿地面积比例相差10％时，面积比例较大的排水系统径流峰值出现时间比面积较小的系统滞后约20min；（2）对典型水绿复合系统长风公园的产流量与可调蓄容量比较分析表明水绿复合系统能发挥较好的径流调蓄作用；（3）从绿地结构差异角度，进行了下凹式绿地调蓄效应的模拟概算，土壤稳定入渗速率、绿地面积比、下凹深度等参数是影响下凹式绿地蓄渗能力的主要因素，不同设计参数下的绿地调蓄功能存在较明显差异。 污染物削减室内模拟试验分析表明，绿地对COD、NH4-N、TN、TP等污染物均有削减作用，削减量明显高于裸土。绿地与裸土对COD、NH4-N的去除效果较好，对TN和TP的去除效果较弱。 建立社会化的水务管理机制，构建水绿网络化的生态系统，发展多种调蓄措施的综合利用等管理策略，有利于推进城市生态型排水系统的建设以及城市水环境的改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 序言
• 1.1 研究背景
• 1.2 选题目的及意义
• 1.3 本文主要工作
• 2 雨水径流管理与城市绿地系统
• 2.1 雨水径流管理的演变历程及发展趋势
• 2.1.1 雨水径流管理的内涵
• 2.1.2 德国雨水径流管理
• 2.1.3 美国雨水径流管理
• 2.1.4 日本雨水径流管理
• 2.1.5 国内雨水径流管理
• 2.1.6 雨水径流管理存在问题及发展趋势
• 2.2 城市绿地系统建设的理念及发展趋势
• 2.2.1 城市绿地系统建设的基本理念
• 2.2.2 城市绿地系统建设的发展历程
• 2.2.3 城市绿地系统建设的现状剖析
• 2.3 城市绿地系统建设对雨水径流管理的重要意义
• 3 城市绿地渗透与保水能力及其影响因素探讨
• 3.1 实验方案
• 3.1.1 样地概况
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 绿地渗透能力及其影响因素分析
• 3.2.1 绿地渗透能力分析
• 3.2.2 影响因素分析
• 3.3 绿地保水能力及其影响因素分析
• 3.3.1 绿地保水能力分析
• 3.3.2 影响因素分析
• 4 城市绿地系统对雨水径流的调蓄效应
• 4.1 土地利用调控对雨水径流的调蓄
• 4.1.1 研究方法及数据基础
• 4.1.2 土地利用的特征及变化分析
• 4.1.3 绿地对雨水径流的总量调蓄
• 4.1.4 绿地对雨水径流的延时调蓄
• 4.2 水绿复合系统对雨水径流调蓄的影响
• 4.2.1 研究方法及数据来源
• 4.2.2 典型水绿系统的产流量分析
• 4.2.3 典型水绿系统的可调蓄容量分析
• 4.2.4 典型水绿系统的调蓄效应
• 4.3 绿地结构差异对雨水径流调蓄的影响
• 4.3.1 城市绿地结构设置的基本类型
• 4.3.2 下凹式绿地对雨水径流的调蓄
• 4.3.3 下凹式绿地结构参数对雨水径流调蓄效应的影响
• 5 城市绿地系统对雨水径流污染的削减效应
• 5.1 理论基础
• 5.2 室内模拟试验方案
• 5.2.1 试验原理
• 5.2.2 试验方法
• 5.3 绿地污染削减能力及其与裸土的比较
• 5.3.1 裸土对不同污染因子的削减效应
• 5.3.2 绿地对不同污染因子的削减效应
• 5.3.3 裸土与绿地污染削减能力的比较
• 6 城市绿地系统对雨水径流调蓄及污染削减的措施与管理策略
• 6.1 雨水径流管理与城市绿地系统建设的集成管理策略
• 6.1.1 建立社会化的水务管理机制
• 6.1.2 构建水绿网络化的生态系统
• 6.1.3 提倡多种调蓄措施的综合利用
• 6.2 城市绿地系统对雨水径流调蓄及污染削减的具体措施
• 6.2.1 建设下凹式绿地，增强绿地调蓄功能
• 6.2.2 提倡屋顶绿化，增大城市蓄水空间
• 6.2.3 建设城市湿地，发挥生态水文效应
• 6.2.4 建设多功能调蓄设施，提高土地利用效率
• 7 结论和展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢