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道路雨水径流减排和污染控制是目前城市雨水管理和环境改善的重要方面,本研究选择渗透铺装和渗滤边沟两项关键技术作为主要研究内容。通过试验,对渗透铺装目前常见五种基层作法对径流雨水中主要污染物的净化效果、渗透能力及影响因素、削减暴雨径流量以及渗透铺装基层的堵塞规律等内容进行了研究,提出了相应的设计参数。在对城市道路雨水径流水质及其污染特征分析的基础上,提出了采用人工土—植被复合系统垂直渗滤边沟进行道路雨水径流污染控制的新技术,通过试验,研究了不同宽度、深度的渗滤边沟对径流污染物的去除效果,对其影响因素和主要污染物的相关性等进行了分析,提出了相应设计参数的建议值;建立了渗滤边沟的设计方法和程序,并进行了示例应用分析。
渗透铺装面层均为透水砖,基层作法自下而上依次为:作法一是级配砂石、土工布、中砂;作法二是级配砂石、中砂;作法三是石屑、无砂混凝土;作法四是灰土;作法五为灰土、级配砂石、土工布、中砂。试验结果表明:渗透铺装五种基层作法对SS、TP、COD、DCOD(溶解性COD)、TN的去除率范围分别为:42.3%~95.5%、56.4%~95.6%、11.7%~84.9%、5.3%~71-3%、11.3%~45.1%。纵观五种作法,基层使用的材料比表面积越大,基层对径流污染物的去除能力越强,对SS去除率从高到低依次为作法五、四、二、一、三。但渗透能力从大到小依次为作法三、二、一、五、四。同时,随着基层中截留SS增加,渗透能力显著降低,各作法渗透能力K与截留SS之间一般的函数表达式为:K=αe<-βSS>,其中α=0.2035~36.288,β=0.0212~0.0357(K单位:10<-5>m/s,SS单位:g/m<2>)。SS与COD、TN、TP之间以及COD与TN、TP之间存在较好的线性相关关系。作法四用灰土做基层渗透系数太小,数量级<10<-5>m/s,且抗堵塞能力差,使得透水路面实际上是不透水路面。
渗滤边沟试验结果显示:渗滤边沟对SS、TP、COD、DCOD(溶解性COD)、TN的去除率范围分别为:75.8%~87.9%、52.9%~67.9%、58.9%~69.3%、36%~48.7%、-34.8%~31.4%。总体来讲,渗滤边沟对道路径流SS、TP、COD净化效果显著,对DCOD也有一定的净化效果,对TN的净化效果波动较大,有时出现出水TN浓度较进水增高的现象,绝大多数情况下出水TDS增高。经过2-8天间歇和阳光照射后,渗滤边沟的去污能力得以恢复,去除率仍保持较高水平。道路径流雨水SS与COD、TP之间以及DCOD与TN之间存在较好的线性相关关系。渗滤边沟的宽度和深度对去除效果的影响并不是很大,综合考虑经济方面和施工问题,宽度取1~1.5m,深度取600~800mm是比较合适的。
研究成果为渗透铺装及其基层技术作法设计提供参考;渗滤边沟可以为道路径流污染控制,尤其是对滨水道路、填方路基道路、水源保护区和生态脆弱区道路雨水设计提供一种新的技术和设计方法。