發(fā)布時(shí)間：2020-08-22 09:27

【摘要】：綠色屋頂作為一種綠色基礎(chǔ)設(shè)施的典型形式,為減少城市雨水徑流,緩解城市面源污染等問(wèn)題做出了重要貢獻(xiàn)。中國(guó)一樣同許多其他國(guó)家,城市土地資源十分有限,綠色屋頂作為一種不需要額外占地的低影響開(kāi)發(fā)措施越來(lái)越受歡迎。本研究圍繞綠色屋頂自身結(jié)構(gòu)層材料與北京地區(qū)的降雨特征對(duì)綠色屋頂水量削減和水質(zhì)調(diào)控效果這兩條主線,進(jìn)行交互式研究,綜合評(píng)價(jià)了在北京降雨特征單場(chǎng)次降雨事件以及長(zhǎng)歷時(shí)情景的不同結(jié)構(gòu)層材料的簡(jiǎn)單式綠色屋頂對(duì)于徑流水量水質(zhì)的調(diào)控能力,為綠色屋頂對(duì)北京徑流水量和水質(zhì)的影響提供理論支持;本研究可為中國(guó)的“海綿城市”建設(shè)以及許多其他國(guó)內(nèi)北方城市的綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展提供基礎(chǔ)。本研究主要得到以下結(jié)論:(1)裝置規(guī)模、基質(zhì)種類(lèi)及厚度以及降雨特征均會(huì)影響綠色屋頂對(duì)雨水徑流水量的調(diào)控能力。隨著裝置規(guī)模及基質(zhì)厚度的增加,綠色屋頂?shù)膹搅鳒裟芰τ兴嵘?但與降雨量成負(fù)相關(guān)。就多場(chǎng)次降雨事件而言,將6小時(shí)作為劃分場(chǎng)降雨的間隔更加合理。監(jiān)測(cè)期間(2017年7月至2018年10月)共計(jì)降雨51場(chǎng),總降雨量為628.6mm,簡(jiǎn)單式綠色屋頂(綠色屋頂面積0.25-2.25 m~2,基質(zhì)厚度為100-200 mm)的徑流滯留率為64.6%-89.9%。使用改良土作為基質(zhì)層材料的綠色屋頂?shù)臏裟芰γ黠@優(yōu)于超輕量基質(zhì)。(2)隨著裝置面積及基質(zhì)厚度的增加,綠色屋頂對(duì)峰值的削減率均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。然而,隨著基質(zhì)厚度的增加,綠色屋頂峰值削減效果的提升并不明顯,當(dāng)基質(zhì)層材料的孔隙率增加或排水層材料的透水性能提升時(shí),綠色屋頂對(duì)徑流峰值的削減能力將大幅度降低。邊長(zhǎng)為1.5 m,基質(zhì)厚度為100 mm(改良土)的綠色屋頂實(shí)驗(yàn)裝置的峰值削減能力最佳,51場(chǎng)降雨下該裝置的平均峰值削減率為95.9%,其次為邊長(zhǎng)1.0 m的綠色屋頂實(shí)驗(yàn)裝置,為90.8%。對(duì)于邊長(zhǎng)為0.5 m的小裝置而言,盡管基質(zhì)厚度增加一倍,其峰值削減率僅為81.8%。(3)綠色屋頂可以有效降低徑流中懸浮物(SS)的場(chǎng)降雨平均濃度(EMC),但同時(shí)使徑流中化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、總氮(TN)及總磷(TP)的EMC升高。7種不同類(lèi)型的綠色屋頂均使化學(xué)需氧量的EMC大幅升高,但是使用超輕量基質(zhì)作為基質(zhì)層材料的綠色屋頂?shù)膹搅髦?化學(xué)需氧量的EMC水平低于改良土綠色屋頂。TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的EMC變化趨勢(shì)在本研究中幾乎相同,且隨著基質(zhì)厚度的增加,綠色屋頂實(shí)驗(yàn)裝置的氮素濃度增加。7種類(lèi)型的綠色屋頂實(shí)驗(yàn)裝置產(chǎn)流中的TP水平相似,且TP含量隨著總降雨量的累積呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)。(4)綠色屋頂是NH_4~+-N、NO_3~--N、TN以及TP的匯,而是COD的源。SS、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN以及TP在3場(chǎng)天然降雨及6場(chǎng)人工模擬降雨下的負(fù)荷均低于普通屋面。邊長(zhǎng)為1.5 m,基質(zhì)厚度為100 mm(改良土)的綠色屋頂實(shí)驗(yàn)裝置表現(xiàn)出了對(duì)這6種污染物最好的負(fù)荷削減能力。通過(guò)統(tǒng)計(jì)徑流及雨水中的污染物貢獻(xiàn)率發(fā)現(xiàn),綠色屋頂徑流中各個(gè)污染物的總量占比與天然降雨類(lèi)似,依次為COD、SS、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP,而普通屋面產(chǎn)流中的懸浮物含量則明顯高于其他5種污染物,COD含量其次。(5)基質(zhì)類(lèi)型顯著影響綠色屋頂?shù)膹搅魉|(zhì)調(diào)控能力。通過(guò)分析2018年8月至12月綠色屋頂基質(zhì)中的氮磷含量發(fā)現(xiàn),超輕量基質(zhì)中的NH_4~+-N含量與改良土類(lèi)似,均低于5mg/kg,而NO_3~--N含量幾乎為改良土的兩倍。但是,改良土的TN含量卻遠(yuǎn)高于超輕量基質(zhì),說(shuō)明改良土中含有豐富的有機(jī)質(zhì),這也可以解釋改良土綠色屋頂產(chǎn)流中化學(xué)需氧量水平高于超輕量基質(zhì)與普通屋面。改良土的TP含量也明顯高于超輕量基質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU992;TU985.12;X52
【圖文】：

技術(shù)路線圖

第 2 章 綠色屋頂雨水徑流水量水質(zhì)調(diào)控實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 章 綠色屋頂雨水徑流水量水質(zhì)調(diào)控實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)色屋頂實(shí)驗(yàn)裝置 17 個(gè)，裝置號(hào)及每個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)綠色屋頂雨水徑流的水量水質(zhì)調(diào)控規(guī)律且保證實(shí)驗(yàn)置相應(yīng)的平行對(duì)照裝置（由于場(chǎng)地限制且已設(shè)置兩0-1.5 未設(shè)置平行裝置），另設(shè)置 1 個(gè)瀝青混凝土對(duì)照 10 月于大興校區(qū)雨水實(shí)驗(yàn)室樓頂搭建、填充并種植 年 10 月進(jìn)行；水質(zhì)實(shí)驗(yàn)于 2018 年 5 月—2018 年 10時(shí)進(jìn)行且互不影響）；所有裝置在實(shí)驗(yàn)起始時(shí)植物驗(yàn)平臺(tái)詳見(jiàn)圖 2-1。

單位為 mm；“-”后的數(shù)字 0.5，1.0 和 1.5 代表綠色屋頂裝置的長(zhǎng)度（或?qū)挾龋瑔蝝。2-NR 代表混凝土空白對(duì)照裝置，僅包含瀝青混凝土層。2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及裝置17 個(gè)正方形的綠色屋頂實(shí)驗(yàn)裝置及 1 個(gè)普通屋頂實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部長(zhǎng)度為 50高度為 24-34 cm。研究區(qū)域（北京市大興區(qū)）的年平均氣溫約為 12°С，年平量為 626 mm，其中大部分降雨發(fā)生在 7 月至 9 月，研究區(qū)域?yàn)榈湫偷拇箨懶约揪G色屋頂裝置為聚乙烯材料；在每個(gè)裝置的底部安裝兩個(gè)直徑為 2 cm 的排水管土壤（基質(zhì)）表面上方 4.5 cm 處設(shè)置一根直徑為 2.5 cm 的溢流管（圖 2-2）。每屋頂裝置（包含空白對(duì)照裝置）在朝向排水管設(shè)置 1％的傾斜，以確保排水暢通每個(gè)裝置均為完整的綠色屋頂系統(tǒng)，包括 2 cm 厚的陶�；虬纪顾芰吓潘遄鳛轫斚到y(tǒng)的排水層材料，土工布（設(shè)計(jì)密度 250 g / m3）作為綠色屋頂系統(tǒng)的過(guò)濾4 mm 厚的瀝青防水卷材作為該系統(tǒng)的防滲層材料。圖 2-2 是綠色屋頂實(shí)驗(yàn)裝置性橫截面?zhèn)纫晥D及實(shí)物圖。

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本文編號(hào)：2800528