塘-人工湿地生态系统处理城市地表径流的初期运行

以武汉市桃花岛塘和人工湿地组合生态处理系统为研究对象,探讨了该系统处理城市地表径流的初期运行,结果表明:塘和人工湿地组合生态系统可以有效的处理城市地表径流,复合潜流人工湿地系统具有独特的除氮效果。     

基于海绵城市视角的城市雨水湿地设计初探

为夯实城市雨水湿地设计的理论基础,针对我国目前城市雨水湿地设计理论不足的现状,基于海绵城市视角,对城市雨水湿地设计方法进行系统研究。根据城市雨水湿地与普通人工湿地的共性,借鉴人工湿地理论及技术,通过文献综合、理论分析、定量研究等方法,提出了城市雨水湿地设计思路。从设计的角度对城市雨水湿地选址、面积定量确定、湿地选型、工艺流程、基质选择、植物选择、景观设计等方面进行阐述。     

人工湿地处理不同废水工艺与植物优化配置研究

从各种废水处理技术类型及其处理效果与经济效益出发,针对近年来人工湿地技术的应用情况,综述了国内外利用人工湿地技术处理生活污水、污染河流和富营养化水体、农村污水和畜牧养殖废水、城市地表径流、工业废水(包括造纸废水、油田废水、矿区废水等)等方面的进展,分析了人工湿地处理不同废水的工艺流程,并对湿地植物优化配置提出了相应建议,旨在为人工湿地处理废水的工程应用提供技术参考.     

建筑小区雨水花园空间布局对径流过程影响规律研究

为探究建筑小区雨水花园空间布局对径流过程的影响规律,采用耦合SWMM(暴雨洪水管理模型)管网模块和GAST模型(基于GPU加速技术的地表水动力数值模型)的一二维耦合水动力模型,并以西咸新区天福和园小区为例,模拟计算了实测降雨条件下的径流过程。以雨水花园为研究对象,分别在该小区上、中、下游布设雨水花园,模拟6种重现期,共18种典型工况下其对管网出口径流的调控效果。结果表明:该耦合模型可精确可靠地模拟城市管网排水及地表积涝过程,纳什效率系数为0.80和0.76,模拟结果较好;随着设计降雨重现期增加,径流总量控制率逐渐降低;在相同重现期下,将雨水花园布设于下游侧的径流总量控制率较布设于上游侧时提升了5.33~8.74百分点,提升效果较明显。可见,该研究结果可为优化建筑小区雨水花园空间布局提供参考。     

新型人工湿地对工业区降雨径流的净化研究

根据东莞市同沙水库集水区内工业区降雨径流的水质、水量特征,采用新型折流式人工湿地对其进行模拟及实地降雨径流净化研究.对人工湿地不同运行阶段模拟降雨径流的净化效果进行对比,分析COD、SS、TN、TP、NH4+-N以及重金属Pb、Zn、Cu在湿地系统中的沿程变化,探讨它们的主要去除机制.模拟净化研究中,除TN外,湿地系统出水各污染物均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类质量标准,TN达Ⅳ类标准;且大部分污染物在湿地前端被去除.实地降雨径流净化研究中,COD、SS、TN、TP及NH4+-N的平均去除率分别为90.9%、97.0%、83.4%、92.2%、90.0%;重金属Pb、Zn、Cu的平均去除率分别为98.4%、94.1%、93.6%,出水均能达地表Ⅲ类水标准.研究表明,折流式人工湿地系统对工业区降雨径流的净化效果显著,湿地系统具有较强抗冲击负荷能力.另外,小幅温度变化对湿地系统中污染物的去除影响不大.     

同沙水库雨水径流污染控制工程方案研究

为了尽快恢复作为备用水源的同沙水库的水质,防止初期雨水径流污染。根据流域面积、用地性质、降雨量,结合相关研究成果,对雨水径流的水量水质进行估算,从而确定雨水径流污染控制工程的处理规模;根据工程用地情况,提出雨水径流污染的拦截、分流、调蓄、处理的技术方案,设计出水水质达到地表IV类水体。为治理同沙水库雨水径流污染提供工程方案。     

城市降雨径流污染模拟的水质参数局部灵敏度分析

在城市降雨径流污染模拟研究中,参数灵敏度分析是进行模型率定和验证的必要研究环节,同时也是理解非点源污染产生和变化过程及进行城市降雨径流污染管理的重要参考.运用修正的摩尔斯分类筛选法(Morris screening method)对暴雨管理模型(Storm Water Management Model,简称SWMM)的水质参数进行局部灵敏度分析.研究结果显示,占区域比例较大的不透水地表的累积和冲刷参数灵敏度较高;在强降雨过程中,降雨中污染物浓度的灵敏度较高.研究表明,对占区域比例较大的不透水地表的累积和冲刷参数进行仔细识别,对于非点源污染模型的验证具有重要意义;强降雨时雨水本底浓度的测量误差会影响降雨径流污染模拟的准确度.     

降雨地表径流水质模拟中SWMM模型水质参数确定

检测城市不同功能区污染物累积和径流样本并结合模拟实验,分析不同污染物累积和冲刷规律,确定SWMM模型在降雨地表径流水质模拟中污染物累积和冲刷参数取值范围,并进行模型验证。研究结果表明,SS、COD、氨氮污染物累积量均随累积时间不断增加,并趋于稳定,其在不同功能区最大累积量C_1取值范围分别为:6.37~12.86、14.03~21.66和8.89~12.88 g/m~2,累积速率常数C_2取值范围分别为:0.055~0.100、0.061~0.085和0.133~0.167。降雨强度较大时,降雨地表径流中污染物浓度较高,但均随降雨历时不断下降,并趋于稳定。SS、COD、氨氮冲刷系数S_1取值范围分别为:0.003~0.005,0.025~0.035和0.01~0.02,冲刷指数S_2取值范围分别为:0.4~0.8,0.8~1.0和0.5~0.8。在确定的取值范围内选取SWMM模型水质参数,对某场降雨地表径流中SS、COD、氨氮污染物浓度变化过程进行模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,表明水质参数取值范围适用于SWMM模型降雨地表径流水质模拟。     

三江平原露水水汽来源的氢氧稳定同位素辨析

为探讨湿地、水田露水氢氧同位素变化规律并辨析露水水汽来源,于2009年作物/植物生长季对三江平原雨水、地表积水及露水进行样品采集.通过测定样品δ<'18>O和δD,研究了露水、地表水体、雨水间的水力联系,确定了不同生态系统露水的水汽来源.结果表明,受不同降雨水汽来源影响,6月末～8月末露水中δ<'18>O和δD值总体变...     

构造优化二级驳岸湿地对雨水径流中磷的强化去除

通过导管强化有机磷转化、基质改良强化无机磷吸附构建了优化构造的二级驳岸湿地,并考察其对雨水径流中磷元素的去除。结果表明:降雨重现期越小,构造优化的二级驳岸湿地除磷效果越好。当模拟降雨重现期为1年一遇时,第1级湿地引入空气导管可显著提高对有机磷的去除,场次去除率达32%,比传统构造湿地提高29%;第2级湿地采用铁锰复合氧化物改良填料可显著提高对无机磷的去除,场次去除率达77%,比传统构造湿地提高52%;优化构造的二级驳岸湿地对雨水径流中磷的去除率明显升高,对总磷、无机磷和有机磷的场次去除率分别可达66%、80%和42%,比传统构造的二级湿地分别提高了40%、55%和13%。通过模型预测得出,优化构造驳岸湿地的使用寿命比传统构造驳岸湿地提高了11年,大大减小了基建投资成本。     

基于NSGA-Ⅲ算法的合流管网末端截流调蓄设施优化设计

在城市排水系统中,截流调蓄设施是控制合流制溢流(CSO)的一项重要措施。通过将暴雨管理模型(SWMM)与多目标遗传算法(NSGA-Ⅲ)相结合,对截流调蓄设施优化设计问题进行求解。该方法以截流效率、建设成本、水泵启停次数作为模型的优化目标,实现了截流调蓄设施规模的多目标优化。通过对SWMM进行面向对象的重新编码,实现了多线程计算和SWMM与NSGA-Ⅲ模块之间的快速数据交换,避免了频繁的文件操作,求解速率可提升至单线程计算的16倍。利用该方法对武汉市某合流制管网末端截流调蓄设施进行了优化设计,结果表明:该方法所确定的优化设计方案的建设成本可降低为原设计方案的60%,且在截流效率、调蓄池容积等方面更具优势。     

基于LCA的北京市透水水泥混凝土路面的环境影响分析

透水铺装因其雨水入渗和净化等功能成为未来城市道路铺装的重点发展方向,其生命周期资源环境影响的影响机制与因素需开展系统全面分析。基于北京市的降雨特征和路面工程实际,采用生命周期评价(life cycle assessment, LCA)方法,综合分析透水水泥混凝土路面全生命周期产生的环境影响,并结合雨水管理模型(storm water management model, SWMM)模拟透水铺装在使用阶段的环境效益,对比了不同维护方式给透水水泥混凝土路面环境影响带来的变化。结果表明:透水水泥混凝土路面在生产阶段的水泥投入,是造成其生命周期环境影响的主要因素,但其在使用阶段因透水和净水作用产生的环境效益可以抵消部分其他阶段产生的环境影响。从环境角度而言,日常清扫+高压冲洗是透水水泥混凝土路面最佳的维护方式。但是由于使用年限可影响不同维护方式的环境表现,建议综合考虑使用年限选择适合的维护方式,以降低透水水泥混凝土路面的资源环境影响。因此,LCA与SWMM的耦合应用可以更准确地量化透水铺装全生命周期环境效益及其关键影响因素。该方法有望应用于其他低影响开发(low impact development, LID)设施甚至整个海绵城市资源环境影响的系统评价。     

大庆湖泊湿地水体的补给和水体污染防治

大庆湖泊湿地生态环境十分脆弱性,保证湖泊湿地水体的水量和质量是维系湿地生态系统健康的必要因素,也是大庆湖泊湿地建设和利用关键问题。采用引嫩补水、城区经过处理的生活污水补给和雨水的收集,保证湿地有足够的水量。截断直接排放污水的污染源,实施湖泊湿地水体的连通工程,建成自然或人工湿地污水处理系统,净化湿地水体。在局部形成水的循环系统,从而达到水体污染防治的目的。     

汇流路径对SWMM模型水量模拟结果的影响

随着城市雨水管理信息化的快速发展,数学模型逐渐在城市雨水系统规划设计中得到广泛应用,但模型的模拟精度已成为制约其广泛应用的瓶颈问题之一。以某低影响开发（low impact development,LID）雨水系统为例,基于SWMM模型,系统分析了不同重现期条件下,低影响开发设施占比和汇流路径的差异对雨水径流水量控制效果的影响。模拟结果表明:与不考虑汇流路径相比,考虑汇流路径时雨水径流外排总量削减率为4.32%~26.53%,峰值削减率为38.46%~61.40%。因此,汇流路径对雨水径流外排总量和峰值流量影响均较大,且随着LID设施占比升高而增大,随着降雨重现期的增加而降低。在场地开发过程中,可以通过合理的汇流路径设计,提高场地中LID设施对雨水径流的控制效果。同时,在利用模型对场地雨水控制利用效果评估时,也应充分考虑汇流路径对模拟结果的影响。     

自然失水条件下土壤的入渗特性研究

下凹绿地、雨水花园等生物滞留设施可参与雨水和地表径流的自然下渗与调节,是海绵城市建设的重要组成部分,雨水入渗对削减雨水外排具有重要作用。目前对土壤渗流的设计主要基于达西定律,但对非饱和土壤来说,达西定律并不广泛适用。对不同初始含水率土壤进行变水头渗透试验,得出其变水头渗透速度与时间的关系,并与达西定律计算结果进行对比,变水头渗透速度与时间的关系式可为海绵城市中土壤入渗的设计计算提供参考。     

对前有综合池的污水湿地处理规模的研究

对于前有综合池的雨污合流市政雨水管道水体的湿地处理措施的适宜规模,采用在潜流湿地中埋设土壤溶液采集器的陶瓷头,在不同位置取水监测的方法来探讨。从土壤溶液采集器的取水结果来看,若忽略陶瓷头对SS的过滤作用及SS与其他污染物的相关性带来的对其他污染物的过滤作用,除个别情况外,几乎所有位置的污染物出水浓度均能达到北京市地方标准DB11/307-2005水污染物排放标准中的一级B限值要求。因此,可以初步确定,若以DB11/307-2005水污染物排放标准中的一级B限值要求为出水目标,上述水质水量的来水对应的试验所设计的潜流湿地的处理规模为:长度方向为距离进水口10m,深度方向为距离上表面20cm。湿地的设计面积以及填料深度的最终确定有待进一步研究。     

Sulfur dioxide-hydrogen peroxide relationships and acidification of precipitation in Guiyang area-a case study

-The concentrations of gas phase SO2, O3 and chemical composition of sequential rainwater samples were measured on 6/11/88 to 6/28/88 at some sites of Guiyang area. S (IV) was present in great excess of H2O2 in rainwater samples collected at residential sites of the city corresponding to high level of gas phase SO2. Considerable H2O2 in rainwater samples was observed in background air at suburbs. The evidence that clean rainwater samples were collected at 20km away from the city in 6/18/88 precipitation event revealed that the major process of acidification of the rain in the high polluted areas was below-cloud scavenging of trace gases. From a simulation calculation it was found that the rate of oxidation of S(IV) by O3 and by Mn2+, Fe3+ catalytic in high pH rainwater is significant, but for low pH the major SO42- is produced by the reaction of S (IV) with H2O2.     

表流湖滨湿地磷素汇-源功能研究

对抚仙湖马料河湖滨湿地基质进行了室内静态模拟,计算了基质-水界面磷平衡浓度(EPCo),确定湿地基质是充当溶解性活性磷(SRP)的源项或是汇项功能.此外,结合野外监测试验,即在静态实验期间对湿地进出口处水体的SRP浓度及流量进行了连续测定,对静态实验结果进行了验证.野外监测结果表明,基质是作为SRP源项还是汇项,在很大程度上取决于进水流量及进水磷浓度.在暴雨情况下,由于雨水的稀释作用,出水SRP浓度低于进水浓度;当进水量较小时,则取决于进水SRP浓度.进水SRP浓度高于磷平衡浓度,即作为汇项;进水SRP浓度低于磷平衡浓度,即作为源项.用一个简单的模型预测了基质-水界面系统的相互作用及SRP转换过程.该模型中假设基质表层以上10cm为水-土界面层,SRP释放或吸附均在这个边界层进行.预测结果表明,基质-水完全混合时,基质无论是吸附或释放磷速率都很大,大部分SRP通量迁移转换都在1h之内完成;界面系统基质磷释放/吸附主要受控于基质-水界面处EPCo和上覆水SRP浓度梯度.