【摘要】：隨著我國城市化進程不斷深入,大量天然透水地面被密實型道路鋪裝代替,由于受到大氣沉降、垃圾累積、油分滲漏等影響,路面徑流污染已成為面狀污染的主要來源之一。路面徑流中大部分污染物被攜帶排入天然水體或土壤,造成了嚴重的水體與土壤的污染。因此,對路面徑流污染的有效控制已成為道路生態(tài)化建設亟待解決的重要問題。在綜合對比多種徑流污染處治措施的基礎上,認為透水性鋪面、生態(tài)濾溝等原位徑流污染處治技術是路面徑流污染控制的有效措施。因此,本文以道路路面、邊溝等為結構模塊,選用應用范圍廣、使用靈活且凈化效果好的松散顆粒凈化層和透水混凝土(合稱為“滲濾結構”)為研究對象;在路面徑流水質調研的基礎上,研究了滲濾結構的材料、結構以及水力參數對其凈化路面徑流污染效果的影響;通過多種測試手段深入分析了滲濾結構的凈化機理,并探究了其阻滯路面徑流污染的長效機制。對揚州市典型路面徑流調研分析表明,路面徑流污染嚴重,初期沖刷效應明顯,在交叉口與大量行人活動附近表現出污染富集現象;通過對路面徑流污染物賦存狀態(tài)分析和粒度分析表明去除懸浮顆粒物是治理路面徑流污染的有效途徑;并確定了懸浮顆粒物主要粒度范圍,對該粒徑范圍內的懸浮顆粒物進行處治會使得路面徑流污染的凈化更加有效。通過對5種材料、3種鋪裝厚度(10cm、20cm、30cm)、3種材料粒徑(1～3mm、3～6mm、6～8mm)的松散顆粒凈化層滲濾試驗研究發(fā)現,不同的松散顆粒凈化層對徑流污染物的凈化效果各不相同,5種松散顆粒凈化層綜合凈化能力排序為:沸石礦渣火山巖陶粒硅藻土;針對不同徑流污染物推薦了松散顆粒凈化層鋪裝厚度與材料粒徑大小;采用模糊綜合評價法推薦了適用于不同路面徑流污染類型的材料組合形式。通過對透水混凝土基本性能測試和滲濾試驗研究,建立了透水混凝土抗壓強度、滲透系數和污染物凈化率與空隙率的關系模型;并提出了一種基于減少徑流量的透水混凝土空隙率計算方法;兼顧抗壓強度、透水性和凈化效果,確定其空隙率為20%左右。通過對滲濾結構凈化前后徑流水樣粒度分析發(fā)現,粒度分布主要有三點區(qū)別,(1)粒徑范圍的改變;(2)峰形特征的改變;(3)最頻粒徑的減小;且發(fā)現松散顆粒凈化層和透水混凝土分別對粒徑范圍在161～800μm和417～800κm的懸浮顆粒物截留效果最佳。對松散粒狀材料微觀圖像觀測及元素分析結果表明,沸石和硅藻土對懸浮顆粒物的去除以結構空隙截留為主,火山巖、陶粒、礦渣則是其本身的孔隙吸附和結構空隙截留共同作用完成的;5種松散粒狀材料對TN、TP、Zn和Pb的吸附效果與滲濾試驗結果相符。對滲濾結構的長模擬周期滲濾試驗研究結果表明,滲濾結構的滲透系數與污染物凈化率基本呈現負相關關系;滲濾結構堵塞過程可分為““快速阻塞”、“阻塞部分恢復”和“漸進阻塞”三個階段,凈化過程可分為“凈化能力快速提升”、“凈化能力緩慢提升”和“凈化能力緩慢下降”三個階段;并以滲透系數為主參考值,污染物凈化率為次參考值提出了確定滲濾結構最佳清理時間點的方法;松散顆粒凈化層和透水混凝土分別在表層以下30～70mm和0～30mm空隙堵塞最為嚴重。本文研究成果對更好地發(fā)揮滲濾結構的生態(tài)功能,推動路面徑流污染原位控制技術的發(fā)展,緩解當前嚴峻的路面徑流污染問題提供理論基礎。
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X52
【圖文】：

２．２．１采樣點與采樣方法逡逑經過現場考察和實地對比，選定江蘇省揚州市潤揚南路路肩四處雨水口處為徑流雨水逡逑采樣點。采樣點布設見圖２．１。降雨徑流形成時間為第一個采樣時間點，記為Ｏｍｉｍ而后逡逑根據降雨類型，分別在第３、５、１０、１５、２０、３０、４０、５０、６０ｍｉｎ時四個采樣點同時進逡逑行采樣。徑流水樣封存在樣品瓶中待檢，見圖２．２。逡逑為了對路面徑流中攜帶的大量污染物質的評估和計算，更好地反映整個單次降雨事件逡逑中污染物的總體水平，引入次徑流平均濃度（Ｅｖｅｎｔ邋Ｍｅａｎ邋Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ簡稱ＥＭＣ），ＥＭＣ逡逑的計算方法為整個降雨事件中排放的總的污染物量除以對應的總徑流量。采樣方法是在相逡逑同的時間間隔從水樣收集口收集相同體積的徑流雨水倒入儲水桶中，在預定時間范圍內收逡逑集完畢后將儲水桶中的水樣混勻，此時從儲水桶中隨機取得的水樣便可近似認為是該時段逡逑內采樣點路面徑流雨水的ＥＭＣ值。逡逑圖２．１路面徑流雨水采樣點逡逑圖２．２路面徑流雨水收集逡逑

圖２．３不同路面徑流污染物濃度隨徑流歷時的變化規(guī)律逡逑在時間分布上，隨著降雨歷時的推移，雨水徑流污染物濃度也在改變，其變化規(guī)律如逡逑圖２．３，由此可見，除ＣＯＤ和Ｐｂ以外，在降雨歷時前２０分鐘內，亦是在降雨強度增長逡逑的階段，各主要污染物的濃度較高，初期沖刷效應明顯。隨降雨歷時的推移呈現總體下降逡逑的趨勢，這主要是因為隨著雨水徑流的沖刷，路面累積的污染物逐漸混入雨水，隨雨水徑逡逑流被帶走。部分污染物在后期濃度呈現增長趨勢，這主要是因為：第一，降雨減小，徑流逡逑污染物濃度增加；第二，由于降雨過程中，繼續(xù)受到行人、行車的影響，有新的污染物納逡逑入，導致后期雨水污染物濃度增加。逡逑在空間分布上，可以看到處于道路交叉口的采樣點１和高校校門前采樣點３的大部分逡逑污染物的濃度要高于其他兩個采樣點，這主要因為這兩處的道路受行人、行車干擾最大，逡逑人類活動、行車尾氣、輪胎磨損等會帶來大量的污染物及交通垃圾。逡逑２．３．２路面徑流污染物賦存狀態(tài)分析逡逑路面徑流污染物賦存狀態(tài)可分為懸浮顆粒態(tài)（＞０．４５ｎｍ）與溶解態(tài)（＜０．４５ｎｍ）

邐Ｚｎ邐Ｐｂ逡逑圖２．４路面徑流污染物固液相比重逡逑２．３．３路面徑流污染物粒度分析逡逑粒徑是顆粒物研宄中的重要參數，不同的粒徑的顆粒物其特征不盡相同。粒徑的研宄逡逑是對顆粒大小分布，粒度范圍分析的基礎，是表征顆粒系統(tǒng)、粒流兩相系統(tǒng)中顆粒幾何尺逡逑寸姐成的最有效手段，在區(qū)分凈化程度、判定物質輸運方式、判別水動力條件和分析粒徑逡逑趨勢等方面具有重要作用，也是基于粒度尺度開展?jié)B濾結構凈化路面徑流污染研究的主要逡逑參考。因此本文采用ＢｅｔｔｅｒｓｉｚｄＯＯＯＢ激光粒度分布儀對路面徑流水樣進行了粒度分析，逡逑儀器及其工作界面見圖２．５和２．６。激光粒度分布儀的工作原理、粒徑分布理論及表征參逡逑數在第５章詳細介紹。逡逑ｖ邋：；邋ＰＳＨＰＩＢＩＩＰＩＲＭＩＢＩＩＶＮＩＭＢ逡逑Ｉ邐￣邋１逡逑邐邋ＢｉｉＳｗ邋▲？取邋各邐１邐＊？？Ｉ｜Ｂ＞Ｍｕｒ逡逑：：：：＝＝：邐「，‘雷邋Ｉ逡逑一邋 逡逑圖２．５激光粒度分布儀邐圖２．６激光粒度分布儀工作界面逡逑表２－３路面徑流污染物粒度表征參數逡逑體積平均徑（｜ｉｍ）邐比表面積（ｍ２／ｇ）邋中位徑Ａ。（ｎｍ）邐ｄ＼0邋（（ａｍ）邐ｄｇ0邋（＾ｍ）逡逑２３４．５邐０．０２１邐２１０．５邐７８．８２邐４３０．１逡逑由于實際路面徑流的顆粒污染物進行初步篩分后，發(fā)現粒徑大于８００叫１的顆粒污染逡逑物含量極小

【參考文獻】

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本文編號：2790298