透水砖铺装对雨水径流热污染控制效果实验

随着海绵城市的快速发展,透水砖铺装在实际工程中得到了广泛应用,但其对雨水径流热污染控制效果尚缺乏系统研究。采用人工模拟降雨方法,以不透水沥青路面为参考,研究了透水砖铺装系统对雨水径流温度的削减效果,具体包括透水砖铺装表面外排雨水径流温度、渗透出水温度以及各结构层的温度变化。实验结果表明:当重现期为5年一遇,透水砖铺装面层初始温度为35,42,47℃时,与不透水沥青相比,透水砖铺装面层外排径流温度可削减1. 4～1. 8℃,且面层初始温度越高,外排雨水径流温度越高,渗透出水温度也越高;透水砖铺装各结构层可削减渗透部分雨水径流的温度,渗透出水温度相对于径流温度降低3. 5～5. 2℃;降雨强度对透水砖面层外排雨水径流温度有显著影响,而对渗透出水温度影响较小。因此,透水砖铺装可有效削减雨水径流对城市水体的热污染。     

海绵城市透水砖铺装系统雨水入渗及重金属污染物迁移模拟

海绵城市透水砖铺装系统（PBPS）入渗特征是产流控制及径流污染物去除的重要影响因素之一。通过渗流实验,构建系统土壤层土水特征曲线,建立降雨入渗及径流重金属污染物迁移数学模型,以阐明找平层土壤粒径、基层与垫层厚度比对产流时间及径流重金属污染物去除的影响。研究表明:综合考虑延迟产流与径流重金属去除能力,中砂作为找平层介质最佳;依据结构层出水重金属污染物浓度,基层与垫层厚度比为15∶4时,PBPS对径流中重金属污染物吸附效率最高、去除效果较好。     

透水铺装类型对径流重金属去除效能的影响机制

研究了不同类型透水铺装系统对径流重金属的去除效能和机制.在实验室搭建了3种典型透水铺装系统(陶瓷透水砖、透水沥青和透水混凝土),研究了其对5种常见径流重金属(Cu、Zn、Cd、Mn、Ni)的去除效能和机制,并分析了不同降雨重现期(2,3,5年)对透水铺装系统去除径流重金属的影响.结果 表明:3种透水铺装系统对5种径流重...     

透水砖铺装面层抗冻性能实验

透水铺装是雨水源头减排的重要技术之一,其在寒冷地区冻胀损坏是亟待解决的突出问题。透水砖是广泛采用的透水铺装材料,通过冻融循环实验,对透水砖铺装面层不同孔隙率、水饱和度及不同透水基层厚度条件下的面层抗冻性进行研究,结果表明:面层孔隙率与其抗冻性能呈负相关,孔隙率越高,面层抗冻性能越差。面层水饱和度与其抗冻性能呈负相关,水饱和度越高,抗冻性能越差;面层水饱和度90%是产生冻胀损坏的临界值,当面层水饱和度<90%时,其抗冻性能受损较小;当面层水饱和度>90%时,其抗冻性能明显变差。透水基层厚度对透水砖铺装面层抗冻性的影响较小。3个主要因素对透水砖铺装面层抗冻性能影响程度顺序为:面层水饱和度>面层孔隙率>透水基层厚度。     

新型透水铺装对雨水径流水量和水质控制效果现场研究

前期研究表明,新型透水铺装通过在结构层引入毛细柱,不仅可有效提高设施在高地下水位地区应用的水文控制效果从而缓解城市内涝风险,还能够有效缓解城市热岛从而调节城市热环境。为了探讨新型透水铺装对于城市雨水径流污染的控制效果,实验构建了新型透水铺装(IPP)、传统混凝土砖缝隙透水铺装(PICP)和不透水混凝土路面(CP)3种不同的停车场现场设施,基于全年实际降雨条件下监测数据,分析对比了IPP和PICP对于雨水径流水质净化的效果差异,评估了2种设施全年所排放的城市面源污染负荷。实验结果表明：与PICP设施相比,IPP对NO^-₃-N、TN的总污染负荷控制率分别从14.4%、37.3%提高至45.6%、58.8%,对TSS和COD总污染负荷控制率分别从81.9%、84.2%提高至97.5%和96.7%;PICP和IPP 2种设施对于TP的去除效果均较好,其总污染负荷控制率分别为82.5%、86.2%。统计结果显示,新型透水铺装IPP可明显减少NO^-₃-N、TN、TSS、COD污染物的排放,从而有效缓解雨水径流导...     

海绵城市透水砖铺装雨水入渗模型及产流分析

透水砖铺装系统的入渗特征是海绵城市建设中产流控制的重要影响因素。以海绵城市试点庄河市为例,通过渗流试验,构建不同土基土壤土水特征曲线,建立适用于透水砖铺装系统各层的入渗模型,揭示系统雨水入渗规律,阐明结构层厚度和土基土壤特性对产流控制的影响。研究表明:土壤粒径对产流控制影响程度最大;特大暴雨时,粗砂土壤作为土基,相比细砂土壤和粉质黏土作为土基,可以延长产流时间,但随着雨强继续增大,产流时间延长作用逐渐减弱;以粉质黏土作为土基,基层与垫层厚度比约为3∶2,以砂质土壤作为土基时,基层与垫层厚度比约为4∶1时,透水砖铺装系统产流控制效果最好。     

透水砖铺装的设施构造对运行效果的影响

为考察缝隙透水砖铺装的基层构造与材料对设施运行效果的影响,在上海市区建造了2个缝隙透水砖铺装(permeable interlocking concrete pavement,PICP)与1个不透水混凝土铺装(concrete pavement,CP)停车场,其中2个缝隙透水砖铺装分别采用水泥稳定碎石(PICP1)和普通碎石(PICP2)作为基层结构.在2018年实际降雨条件下对2个设施的水文效果及底部出流水质进行了长期监测.结果表明PICP1与PICP2的年径流总量控制率相近,分别为37. 0%和38. 7%,PICP1的峰值削减率及峰现延迟时间略优于PICP2.水质控制效果方面,PICP1比PICP2有更好地NH_4~+-N转化效果,两种设施底部出流均存在NO_3~--N淋出的现象; PICP1底部出流的TSS、TP、颗粒态磷和溶解态磷浓度均低于PICP2.采用水泥稳定碎石作为基层有助于提高设施的水质净化效果,并改善设施的水文控制效果.     

高地下水位地区透水铺装控制径流污染的现场实验

为确定高地下水位地区使用透水铺装对地下水水质的影响,在上海市区建造了3种实验性透水铺装停车场及1个不透水铺装对照,监测实际降雨条件下3种实验设施进、出水水质,考察其对径流中污染物的去除效果并评价设施对地下水造成污染的可能性.结果表明,3种设施对TP、TSS、COD、Cr、Mn、Cu、Zn、Pb及石油类均有良好的去除效果,而对TN的去除效果较差;3种设施中均发生了明显的NO-3-N释放现象;以水泥稳定碎石为基层的缝隙透水砖铺面以及碎石基层的缝隙透水砖铺面对NH+4-N去除效果明显好于透水混凝土铺面;不同透水铺装设施出水水质除NH+4-N之外无显著差异;现场地下水质总体上劣于上海市地下水背景值,而3种透水铺装出水总体上劣于现场地下水,且多项指标属于或接近地下水V类标准.在高地下水位地区使用无防渗衬垫透水铺装存在污染地下水的风险.     

透水混凝土铺装各层对径流污染物的削减试验研究

通过使用人工模拟降雨装置和路面装置,试验研究了径流污染物在透水混凝土路面各结构层的去除情况。结果表明,透水混凝土面层和多孔隙水泥稳定基层对污染物的去除率分别为30%~50%、15%~30%,而级配碎石基层对污染物的去除率不足10%。据分析主要原因为透水混凝土面层和多孔隙水泥稳定基层为多孔介质,并含有水泥,由于水泥自身特性,污染物通过截留过滤、物理和化学吸附以及生物作用被去除。通过阐明各结构层除污的情况为透水混凝土的应用提供了理论依据。     

污泥堆肥化过程中重金属Cu、Zn、Cd的生物有效性研究

向城市污泥中添加木屑调节C/N比,进行好氧堆肥化处理,研究堆肥化过程中污泥重金属Cu、Zn和Cd形态的分布变化,分析堆肥化对重金属Cu、Zn和Cd的钝化效果以及钝化所需时间。结果表明:实验污泥经过54 d堆肥化后,污泥中重金属Cu、Zn和Cd的形态结构分布都发生了明显的改变,且它们的可交换态比例明显减少;Cu和Cd的不稳定态含量明显降低,Zn的不稳定态变化不显著,但堆肥化对重金属Cu、Zn和Cd都具有钝化作用,且钝化Cu、Zn与Cd所需的堆肥时间分别为18,6,26 d。总体而言,堆肥化有利于这3种重金属中生物有效性高形态的向低的转化,有利于堆肥污泥作为肥料的资源化利用。     

水洗对焚烧飞灰中氯及重金属元素的脱除研究

为了研究水洗对飞灰中氯和重金属元素的脱除影响因素,确定水洗最佳参数并分析水洗的脱除机理,对飞灰的水洗过程进行了系统的研究。结果显示:当液固比为8、水洗时间10 min、水洗温度50℃、水洗1次时,氯的去除率达93.71%以上;水洗脱氯的过程包括溶解和脱附两部分,当液固比20 mL/g时,以脱附为主;同时飞灰中的重金属在水洗过程中也有不同程度的脱除,其中Pb的脱除率和在水洗液中的浓度较大。     

全过程内涝防治体系对缓解城市内涝的效果分析

基于综合流域排水系统模型(Infoworks ICM),将海绵城市、排水管网系统及城市河网、排涝泵站系统相互耦合,形成了全过程内涝防治系统模型。此耦合模型将内涝产生的源头、过程、末端三个阶段进行耦合评估,弥补了传统内涝防治措施中单一模拟管网或雨水控制系统的不足之处。分别通过模拟现状、完善管网系统、增加雨水控制设施、完善排涝泵站系统4种情景,分析了建立全过程内涝防治系统的优势。模拟结果表明,3种耦合措施在现状系统基础上对城市内涝均有不同程度的缓解,管道排水能力逐步增强,内涝风险区面积分别降低了13. 5%、39. 4%和86. 9%。研究结果表明,单一内涝防治措施不能从根本上解决内涝风险,建立完整的全过程内涝防治体系在实践层面至关重要。     

根分泌物对根际重金属动态的影响

介绍了采用上，下分根试验，使水稻根系下部生长在不同浓度铁营养液中，研究不同供铁处理对不同品种水稻吸收生金属和微量元素及其在体内转移和运输的影响。结果表明缺铁处理时常优８７－８８品种的植株地下部铁含量仅为正常供铁处理的５８％，而Ｃｄ，Ｚｎ的含量却比正常供的植株高１．４倍；缺铁时远诱一号和科长８９－１１３两个品种植株地上部含铁量也比正常供铁时低，但差异不如常优８７－８８明显，Ｃｄ，Ｚｎ含量比正常供铁时     

城市生活污泥蚯蚓堆肥过程中重金属形态变化特征

利用蚯蚓处理城市生活污泥,研究了蚯蚓处理对污泥重金属总量及形态的影响。结果表明:污泥经蚯蚓处理后,污泥的pH值、有机质、总氮均有不同程度的降低,污泥重金属Cu、Zn、Ni、Pb含量分别降低了19.05%、12.10%、10.77%、24.90%。BCR连续提取结果表明:Cu以可氧化态为主,Zn及Ni以可交换态和可还原态为主,Pb以残渣态为主。蚯蚓处理对污泥重金属可交换态及可还原态影响不显著,但大幅降低了Cu、Zn、Ni、Pb可氧化态含量,降幅分别为19.79%、92.57%、35.18%、78.31%。蚯蚓处理总体上降低了重金属Cu、Ni、Pb的生物有效性。     

消解体系对土壤重金属测定的影响

采用全自动消解仪,选用硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸消解体系(国标法)和氢氟酸-高氯酸消解体系(两酸法),对5种国家土壤标准物质和5种实际土壤样品进行消解,使用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Ni 6种目标元素。结果表明:5种标准物质中Cu、Zn、Cd和Ni的2种酸体系消解方法的回收率为90%～105%,Pb和Cr国标法的回收率均明显高于两酸法。5种实际土壤样品的2种消解方法精密度均较好,Cu、Cd和Ni含量无显著性差异,Cr含量有显著性影响,实际土壤样品中四川红壤的Pb、Zn含量有显著性影响。     

乌鲁木齐夏季大气降尘中重金属的分布特征

对乌鲁木齐市不同功能区大气降尘中的重金属采用ICP-AES(电感耦合等离子体原子发射光谱)进行分析测试。结果表明:夏季大气降尘中重金属的含量由高至低依次为:Cr>Mn>Zn>As>Pb>Ni>Cd。重金属在不同功能区的总体分布特征表现为商业区>工业区>居民区>文化区>郊区。利用地积类指数法,分析结果表明大气降尘中As、Cr为重污染,Zn、Ni、Cd、Pb为中等污染。     

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。