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雨水是城市水循环系统中的重要环节,对城市水资源的调节、补充、生态环境的改善起着关键的作用。近年来,随着我国城市化和建筑产业的不断发展,城市不透水下垫面面积不断增加,降雨所带来的城市洪涝和水污染问题越加凸显。建筑小区作为城市雨水排水系统的起端,在雨水的控制利用系统中起着重要的作用。因此,要解决城市雨水所带来的水环境问题,首先必须科学合理的对建筑小区的雨水径流进行源头控制和利用。低影响开发技术旨在采用分布于整个建筑小区的微尺度措施,通过分散、小规模的源头控制来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制。 基于低影响开发理念,研究了绿色建筑小区中绿色屋面和浅草沟这两种雨水源头控制技术,并以深圳市光明新区的部分建筑小区为研究区域,以绿色屋面和浅草沟为研究对象,监测了不同场次降雨径流特性,得出主要结论如下: ①传统屋面降雨径流特性研究表明,随着降雨的进行,传统屋面降雨径流中污染物浓度逐渐降低,最后趋于稳定。传统屋面降雨径流中SS与COD、TN、TP、NO3-N均呈显著相关关系。 ②绿色屋面降雨径流特性研究表明,绿色屋面可显著延缓降雨径流产生时间(滞后传统不透水屋面10-25分钟),削减径流总量(径流截留率达63.6%—86.7%)和径流峰值(最大径流峰值仅为传统屋面的0.1倍),还具有错峰作用(径流峰值出现时间滞后于降雨峰值10-25分钟)。绿色屋面具有良好的中和能力、硝化能力。气象因素与绿色屋面暴雨径流水质的相关性分析表明,气温越高、前期干旱时间越长,越有利于绿色屋面径流中氨氮浓度的降低。 ③绿色屋面消减传统屋面降雨径流污染负荷研究表明,当暴雨强度分别为0.17mm/min、0.54mm/min和1.03mm/min时,绿色屋面对水泥屋面总氮污染负荷消减率分别为69.7%、64.1%和80.1%,对硝酸盐污染负荷的消减率分别为63.7%、48.5%和76.9%,对总磷污染负荷的消减率分别为63.1%、19.8%和60.8%,对 SS污染负荷的消减率分别为77.4%、81.5%和89.3%,对COD污染负荷的消减率分别为67.8%、74.2%和85.8%。 ④浅草沟降雨径流污染特性研究表明,浅草沟对降雨径流具有延缓作用,末端出现径流时间滞后降雨开始时间15—25分钟。最大水力负荷为5.5m3/(m2·d)(4.11mm/min)的浅草沟可接纳相当于自身面积1.62倍的硬质路面所产生的径流量。浅草沟中端对悬浮物、有机物、总磷、氨氮、硝氮去除率分别为67.24%、53.91%、52.91%、39.98%、29.57%,浅草沟末端对悬浮物、有机物、总磷、氨氮、硝氮去除率分别为70.29%、58.27%、48.88%、48.42%、27.04%。 ⑤浅草沟消减沥青道路降雨污染物总量研究表明,一段长度60m,汇水面积为280m3的浅草沟,当暴雨强度为17.20mm/h、9.75mm/h、61.71mm/h时,浅草沟消减沥青道路降雨径流悬浮物总量分别为167.56mg、233.26mg、1151.86mg,消减沥青道路降雨径流COD总量分别为89.35mg、137.86mg、690.49mg,消减沥青道路降雨径流TN总量分别为4.40mg、5.52mg、31.99mg,消减沥青道路降雨径流TP总量分别为2.18mg、1.03mg、7.76mg,消减沥青道路降雨径流NH3-N总量分别为1.88mg、2.94mg、13.59mg,消减沥青道路降雨径流NO3-N总量分别为2.58mg、2.67mg、14.49mg。 ⑥对某绿色建筑小区采用雨水源头控制措施效果预测研究表明,当重现期为0.5年、1年、2年、3年时,采用雨水源头控制设施可削减TN、TP、NH3-N、NO3-N、COD、SS年排污负荷分别为56.852kg/a、19.747kg/a、56.900kg/a、65.515kg/a、2453.106kg/a、4460.788kg/a。 绿色建筑小区雨水源头控制技术的研究成果,将为低影响开发技术的推广提供技术支撑,为城市建筑小区雨水利用工程的设计提供理论依据,为城市雨水利用的深入研究与发展奠定基础,具有重要的现实意义。