上海城市景觀綠地削減地表徑流及其污染負(fù)荷的可行性研究.pdf

1、本文在調(diào)查上海不同功能區(qū)城市綠地土壤入滲性能及其影響因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)上海地區(qū)近20年的降雨資料，應(yīng)用概率分析方法評(píng)價(jià)了下凹式綠地對(duì)雨水徑流的長期蓄滲效率。通過現(xiàn)場(chǎng)采樣分析了上海公路雨水徑流的污染特征，以上海市公路雨水徑流為處理對(duì)象，進(jìn)行雨水滲濾土柱試驗(yàn)，初步研究了利用以世博園區(qū)原狀土配制人工土滲濾層用作下凹式綠地工作層的可行性。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了不同基質(zhì)以及不同結(jié)構(gòu)的模擬綠地滲濾裝置，系統(tǒng)研究了相關(guān)裝置對(duì)雨水徑流的長期凈化效果，并對(duì)雨

2、水徑流污染物在綠地滲濾系統(tǒng)中的環(huán)境行為及凈化機(jī)制進(jìn)行了探討。 上海市綠地土壤入滲特性及影響因素分析結(jié)果表明：①城市綠地土壤由于受人為活動(dòng)和外來侵入體的影響，土壤物理性質(zhì)發(fā)生了顯著的改變，入滲率的變異非常大，大部分綠地土壤的入滲率偏低。研究區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定入滲率屬于慢和較慢的比例高達(dá)50％，較快的穩(wěn)定入滲率只占11.9％，低于較快入滲率的比例高達(dá)81％。②上海城市綠地土壤類型主要為粘壤土、砂質(zhì)粘壤土以及壤質(zhì)粘土三種類型，由于城市綠地土

3、壤特性受人為因素影響較大，土壤質(zhì)地不是造成綠地土壤入滲速率顯著差異的主要因素。③綠地土壤的容重、通氣孔隙度以及綠地土壤剖面形態(tài)特征是影響綠地入滲性能差異的主要因素。④世博園區(qū)原狀土壤入滲速率低，不利于下凹式綠地的應(yīng)用，需采取相應(yīng)的土壤改良措施以提高土壤的滲透性能。 上海市利用下凹式綠地消納徑流的概率計(jì)算及應(yīng)用分析結(jié)果表明：①在土壤入滲性能較差的上海地區(qū)，下凹式綠地對(duì)雨水徑流仍有明顯的長期削減效果。對(duì)于新建綠地，在土壤入滲速率為

4、3×10—6mm/s、在綠地下凹深度為50mm、綠化面積比為30％(即綠地/硬化面積比為3/7)的情況下，雨水徑流量的長期削減效率可超過90％。②針對(duì)上海世博園區(qū)低土壤入滲速率、高地下水位的特點(diǎn)，改良綠地土壤，采用“低綠地+下排水系統(tǒng)”和“低綠地+建筑廢棄物儲(chǔ)滲層”兩種綠地結(jié)構(gòu)，可有效地解決下凹式綠地的在上海世博園區(qū)適用性的問題。 上海市內(nèi)環(huán)高架道路雨水徑流污染特征研究結(jié)果表明：①公路徑流中CODcr和懸浮固體的污染相當(dāng)嚴(yán)重，

5、明顯高于國外發(fā)達(dá)國家的調(diào)查結(jié)果。②徑流中溶解態(tài)氮、溶解態(tài)鋅、溶解態(tài)銅和顆粒態(tài)磷、顆粒態(tài)鉛是污染物輸出的主要形態(tài)。③徑流主要傳輸粒徑小于250μm的顆粒物，特別是粒徑＜45μm的顆粒不易被沉淀去除，在徑流處理設(shè)施的選擇中要特別地予以關(guān)注。④公路地表徑流中重金屬、總磷和CODcr的含量與TSS存在明顯相關(guān)性，高濃度的TSS是徑流中重金屬等污染物吸附的載體。 不同滲濾介質(zhì)處理公路雨水徑流的研究結(jié)果表明：①低NH+4進(jìn)水濃度條件下不同

6、滲濾介質(zhì)對(duì)NH+4的吸附能力存在一定差異。在相關(guān)滲濾介質(zhì)中，煤渣的吸附性能最好，原狀土自身具有較好的NH+4吸附能力。栽培介質(zhì)由于自身含有一定的NH+4，吸附效果較差，存在NH+4的的解吸現(xiàn)象，不宜直接作為綠地滲濾層的改良材料。②世博園區(qū)原狀土經(jīng)不同的材料改良后，滲透性能顯著提高。其中以木屑的改良效果最為顯著，其后依次為石英砂、煤渣、園林改良材料。③原狀土和人工土滲濾系統(tǒng)都能有效地削減城市路面徑流的污染負(fù)荷。在一定濾層深度范圍內(nèi)，滲透凈

7、化效果與滲濾層深度呈正相關(guān)?？紤]到上海地區(qū)地下水位較高的實(shí)際情況，綠地雨水滲濾設(shè)施的設(shè)計(jì)中，土壤滲濾層厚度以選擇0.5m為宜。 對(duì)綠地滲濾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其凈化路面徑流的效果與機(jī)理的研究結(jié)果表明：①不同結(jié)構(gòu)的人工模擬綠地對(duì)徑流污染物均具有較好的凈化效果，并表現(xiàn)出良好的耐沖擊負(fù)荷能力。模擬綠地CODcr的去除率大多都在60％～80％；NH+4—N出水濃度多數(shù)在1.30 mg/L以下，去除率基本在50％～70％；NO-2—N去除率大多都

8、在80％～90％，出水濃度基本在0.1mg/L以下；TN去除率大多在45％～70％；TP的出水濃度范圍為0.036～0.131mg/L。②下設(shè)有原狀土層的綠地(結(jié)構(gòu)2＃)由于在滲濾層的底部形成了飽水層，TN和NO—3—N出水效果明顯好于未設(shè)有原狀土層的綠地(結(jié)構(gòu)1＃)。在下方設(shè)有原狀土層的綠地中，通過添加木屑等有機(jī)改良材料提供了電子受體，可以使原來主要通過擴(kuò)散機(jī)理遷移的硝態(tài)氮迅速減少，阻礙硝態(tài)氮向深層土壤中遷移，有效地減輕或者避免對(duì)地下

9、水的污染。③除部分重金屬、CODcr和亞硝氮外，經(jīng)綠地滲濾后的徑流出水濃度大大低于上海地區(qū)淺層地下水的背景值，部分指標(biāo)甚至與上海地區(qū)淺層地下水的本底值相當(dāng)，采用下凹綠地促滲不至于明顯加重淺層地下水的污染。④降雨(進(jìn)水)前后綠地表層土壤有機(jī)質(zhì)變化較為顯著。雨后1～5d土壤有機(jī)質(zhì)含量降低幅度最大，對(duì)應(yīng)時(shí)段微生物對(duì)污染物降解能力最強(qiáng)；7d之后表層土壤有機(jī)質(zhì)的含量仍高于降雨前。綠地長期運(yùn)行后，土壤總氮含量增加不大，土壤中沒有明顯出現(xiàn)氮的累積，表