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1 試驗方法
1.1 靜態(tài)法
量取一定量模擬廢水(用化學試劑KH2PO4配制而成)于三角燒瓶中,加入一定量的海綿鐵及錳砂,在室溫下以60 r/min速度振蕩20 min,然后靜置2h,取上清液用氯化亞錫法分析溶液中磷的含量,計算吸附容量及去除率。
1.2 動態(tài)法
采用φ14的有機玻璃柱,內填充10∶1海綿鐵及錳砂混合物,填充物高為600 mm,廢水以一定流速順流通過吸附柱。用氯化亞錫法分別分析流出液達不同體積時的磷含量,計算流出液體積和磷去除率,求出吸附劑的吸附容量。
2 試驗結果及討論
2.1 靜態(tài)試驗
2.1.1 海綿鐵粒徑的影響
海綿鐵粒徑直接影響磷的去除效果,選取不同粒徑海綿鐵處理含磷廢水的試驗結果如圖1所示。隨著海綿鐵粒徑的減小,磷的去除率增加(由62.16%增加到81.48%),但海綿鐵的粒徑越小其磨損率越大,水力阻力加大,成本增高。從水質要求、經濟成本綜合考慮,試驗時選取1.5 mm的粒徑。
2.1.2 海綿鐵與錳砂配比的影響
取5 g海綿鐵,加入不同配比的錳砂,測定不同配比時海綿鐵與錳砂的處理效果,結果見圖2。
由圖2可知,當海綿鐵與錳砂的配比為10∶1,對磷的去除率最高,并且在動態(tài)試驗中加入適量的錳砂,可防止海綿鐵板結,減少水頭損失,因此試驗選用海綿鐵∶錳砂為10∶1。
2.1.3 溶液pH值的影響
當模擬原水含磷濃度為50 mg/L(以PO3-4計)時,吸附劑對磷的去除率與溶液pH值的關系如圖3所示。酸度越大,去除率越高;在中性范圍(pH值6~8)內吸附劑的吸附量基本保持不變且去除率較高,為81.12%;當pH>9時,由于濾料表面發(fā)生化學反應而使去除率迅速降低。因此該法適合于處理酸性及中性或弱堿性含磷廢水。試驗模擬廢水的pH為6~7。
2.1.4 吸附時間的影響
試驗結果表明:吸附達80 min以后,吸附劑的吸附容量基本不再變化而達到平衡,吸附量可達9.0 mg/g,磷的去除率在89%以上,結果令人滿意。
2.2動態(tài)吸附試驗
2.2.1 流速對磷去除率的影響
準確稱取200g海綿鐵和20g錳砂,混合均勻后填充在¢14的有機玻璃柱內,柱高為600 mm,原液起始濃度為C0=50mg/L(以PO3-4計),以不同的流速通過吸附層,并計算不同流速下吸附劑對磷的去除效果,結果見圖4。由試驗結果可知,流速越小,去除率越高,但流速太小對實際處理工藝沒有意義,因而試驗選6 m/h的流速做動態(tài)試驗。
2.2.2 動態(tài)吸附試驗
原水濃度C0=100mg/L,流速為6m/h,自運行開始至濾料出現(xiàn)穿透,全部時間為10d,進水總磷酸根量為10479.34 mg,處理水量為115.7 L,共吸附磷酸根量為1 646.00mg,動態(tài)吸附容量為8.23mg/g,總去除率為15.7%,動態(tài)吸附曲線如圖5。
3 含磷污水處理試驗
用海綿鐵處理城市生活污水,在最佳吸附條件下,靜態(tài)試驗結果見表1。
表1 城市生活污水處理結果 序號 吸附劑用量
(g/L) 進水PO3-4濃度
(mg/L) 殘余PO3-4濃度
(mg/L) 磷的去除率
(%) 1
2
3 4.0
8.0
12 78.32
78.32
78.32 36.26
8.78
5.42 53.70
88.29
92.10
中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2016)08-0100-02
1.引言
當今中國正面臨著水資源短缺,水質污染,洪水,城市內澇,地下水位下降,水生物柄息地喪失等各種各樣的水危機,問題非常嚴重。在這樣的背景下,2014年10月中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部了《海綿城市建設技術指南》(以下簡稱《指南》),其總體目標是強化城市徑流雨水源頭減排的剛性約束,使城市開發(fā)建設后的水文特征接近開發(fā)前,有效緩解城市內澇等。因此,海綿城市建設又被稱為低影響設計和低影響開發(fā)。20世紀90年代的澳大利亞出現(xiàn)了一種城市規(guī)劃新方法――水敏性城市設計(WSUD),如今WSUD為解決城市水體、污水和暴雨雨水等問題提供了更多的商業(yè)機會,并轉向關注水體污染、水土流失、城市內澇等近年來影響人們生活的城市水問題。《水敏性城市設計評估選項》(以下簡稱《選項》)編寫于2009年,并隨水源提倡法案條文(National Water Initiative(NWI))的發(fā)展而得到了一定的發(fā)展。
《指南》建設流程和內容已成為海綿城市建設試點的參考依據(jù),通過對《選項》的評估過程和方法進行介紹,并比較研究國外雨洪管理體系,促進中國海綿城市的建設。比較方面包括二者的目標、場地類型、具體設施三個方面。我國在海綿城市建設過程中應當注重不同基址條件對海綿城市建設的適宜性,因而還補充介紹了WSUD的評估選項和內容,以說明在海綿城市設計階段的場地評估對海綿城市建設的必要性。
2.設計目標
WSUD的目標設定包括以下幾個方面:從功能角度出發(fā),注重雨水措施的生態(tài)多功能性?!八|”目標包括減少污染荷載及環(huán)境保護的多重目標?!八俊蹦繕税▽搅鞒掷m(xù)時長、洪水頻率、峰值流量和徑流總量控制?!梆B(yǎng)護”目標包括敏感區(qū)域維護和自然排水系統(tǒng)養(yǎng)護等目標。“水供給”目標包括飲用水需求和供給縮減及可持續(xù)循環(huán)。我國《指南》的目標設定于規(guī)劃階段,目標包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用。其中低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的徑流總量控制一般采用年徑流總量控制率作為控制目標。且徑流總量控制目標以開發(fā)建設后徑流排放量接近開發(fā)建設前自然地貌的徑流排放量為標準。
《指南》的目標著重于雨洪徑流總量控制,目前徑流污染強調對懸浮物(SS)年總量進行控制,在污染嚴重的區(qū)域并具有過量的有害化學成分類型的情況下,其原有功能會受到影響的同時也可能發(fā)生二次污染。因此用地類型應當具體到實際項目中,宜結合專業(yè)分析軟件與單項設施事先進行適宜性評價。
3.具體設施
最佳管理實踐(BMP):是指在WSUD中具有保護、收集、治理、傳送、存儲和再利用水資源的結構和非結構性元素。WSUD結合了工程和非工程措施,并且能夠影響開發(fā)過程中居民的用水行為。導則將工程性BMP分為了兩個種類集群,包括“飲用水需求縮減技術”以及“暴雨雨水管理技術”,并對其特征進行介紹。
《指南》中將具體設施按功能分為滲透、存儲、淵節(jié)、傳輸和截污凈化設施。指南列出了每種設施的施工做法。在實際建設項目中,應當注重設施中不同土壤類型的滲水能力需要與設計目標的降雨頻率相適應,以確保在規(guī)定時間內各個設施能夠將其中的雨水排空以承擔下次降水事件;此外《指南》中欠缺對每種措施所承擔的污染物去除功能的量化評估方法。
4.場地類型
最佳規(guī)劃實踐(BPP):指WSUD的基址評價,規(guī)劃和設計部分,是由在城市范圍內能夠達到特定的管理目標的最佳實踐規(guī)劃方法所構成的。它基于基址的物理和自然屬性以及容量評價,將水體和相關環(huán)境管理目標融入規(guī)劃和設計中。
《選項》中將BPP所涉及的場地類型劃分為:公共開放空間網絡;房屋、道路布局;街道景觀等幾種場地類型?!吨改稀方淼膱龅仡愋头诸愐材依怂谐鞘惺彝庥玫仡愋?,針對各實際情況提出了參考設計理念,并提供了設施規(guī)模計算方法,此方法已運用于大量理論研究中。
基于現(xiàn)有的BMP,在具體的發(fā)展類型和用地規(guī)模中則可以在現(xiàn)有工程技術成果中選用適當?shù)腂MP達成WSUD設計目標。與中國海綿城市建設導則不同之處在于,該導則同時也將飲用水供需縮減技術與雨洪管埋技術同時加入到了WSUD中,每項技術措施各自對應各種類型的場地提供了一系列是否適宜的建議,并由等級評分的方式決定是否選擇某項具體措施。
5.WSUD選項的評估
《選項》的特點在于其WSUD選項評估,可以分為對WSUI)選項的價值評估和WSUD評估過程。WSUD選項的價值評估方法利用了三重底線對各個選項進行評估,但這種方法若進行量化則更佳;在WSUD評估過程中,將評估尺度分為了三個等級,第一等級是廣域評估,作用是保證WSUD達成總體目標:即現(xiàn)有成果是甭達到總體水文影響最小化、是否保護環(huán)境的特定生態(tài)功能、是否具有備用水源、是否達到總污水處理目標、總成本是否最低等;第二等級是局部范圍評估,該評估確定的是具體目標(包括水質,水文和飲用水,污水減排目標等)所對應措施的類型。第三等級是詳細評估,即塒詳細設計要素的評估以及檢查與導則不相符的技術措施。評估過程由第一等級逐級發(fā)展至第三等級。
5.1局部范圍水敏性城市設計目標的評估
在局部范圍WSUD目標評估中,導則將評估過程以不同的技術類型分為兩部分:“暴雨雨水管理技術”評估和“飲用水縮減技術”評估。在前者的評估中,評估方法分為兩步,第一步是WSUD措施針對特殊的基址的可行性、適宜性和威脅性的基址評估?;吩u估利用評分系統(tǒng)來衡量WSUD措施實施的危險因子的重要性,如果危險閃子得分高,其重要性也會隨之提升,危險因子包括平均坡度、年均降水量、土壤滲透能力等。并且對每一項危險因子進行權重分配再合計總分,從而得出該項評估結果。根據(jù)不同的分數(shù)段又推出了低、中、高實施風險所分別對應的評估等級和與其形成正比的所需信息量(圖1)。
第二步則需確定WSUD所采用的過濾凈化技術是否能達到相應過濾目標。例如在暴雨過濾凈化評價中,單一過濾設施都應有多種功能和形態(tài),該導則羅列出不同占地面積的治理設施所能承擔的過濾和凈化能力,其研究成果顯示其面積與所承擔的過濾功能數(shù)量和可過濾的污染物粒徑以及限制因素數(shù)量成正比。所以需要根據(jù)設計方法措施的限制性因素因地制宜地選擇合適的對象及規(guī)模。
5.2綜合化的暴雨、雨水和污水評價
在局部評估過程之后則是整個設計方案的綜合化評估。WSUD綜合化適宜性評估項是基于水質、水量、水供應、污水、環(huán)境設施的WSUD總體目標而設立的,選擇適當?shù)腂MP并進一步進行量化評估,以確定最適合解決基址特定問題的措施,量化評估中得分過低的項目需要對其必要性進行判斷。
針對分值低的特定低分BMP則需要對其缺欠功能進行補充,并對為每個BMP重新進行適宜度量化評分,具體設施正如前文所述分為兩個方面,“飲用水縮減技術”以及“暴雨雨水管理技術”。用這些具體BMP設施再次與以上評價方面一一對應,分析評估其適宜性,得出的評價結果對整個WSUD項目都有參考性的價值(圖2)。
《選項》以評估的方式將基于實際條件的BPP所對應下的BMP與最初的總體WSUD設計目標相互融合,一旦在評估過程中發(fā)現(xiàn)某些BPP與整個項目不相符合,則會進行調整和重新評估,即第三等級詳細評估的任務。
6.結論
經過對《指南》和《選項》的目標、設施、場地三個方面的相同與不同之處的分析,應當認識到我國海綿城市還處于初期建設階段并且詳細介紹了后者的評估過程和方法,從而得出《選項》對我國《指南》所具有的借鑒性意義。
(1)從二者的設計目標量的比較可知,在總體目標的設定階段益將目標設定得更為充分,需要考慮污染較為嚴重和降水頻率較高的條件下,降雨事件對設施排水的不利影響;并在污染物凈化目標方面加以完善,以保證設計目標對項目的整個生命周期發(fā)揮導向作用。
(2)由于《指南》中的各種技術措施相比于《選項》缺乏系統(tǒng)的評估及評估方法的介紹,其在不同條件下的凈化能力、使用壽命、建設成本、適應能力等各項數(shù)據(jù)據(jù)應經過專業(yè)評估和實驗得出,為項目各個目標提供參考數(shù)據(jù)。
1海綿城市策略提出的時代背景
近年來,經濟的快速發(fā)展使城市出現(xiàn)洪澇災害、雨水徑流、水資源匱乏等問題。另外地下水過度開發(fā)和回灌不足也對氣候產生了嚴重的影響,例如熱島效應、土地沙漠化等,這些問題是當下城市建設中應當迫切解決的問題。在關于城鎮(zhèn)化建設會議上發(fā)表重要講話,特別談到“海綿城市”快速建設的重要性。對于已經發(fā)展數(shù)百年的城市,尤其是近幾十年的現(xiàn)代城市,在城市規(guī)劃一開始就出現(xiàn)的弊端并不能盡快從根本上解決,只能從城市的水系統(tǒng)方面和建筑設計方面進行一定的技術化改造。而水系統(tǒng)的改造需要更大的經費和精力,有時甚至會妨礙城市交通及人們的日常生活,所以建筑本身的設計與改造尤為重要。
2“海綿城市”在建筑角度的實施分類
實施海綿城市計劃可以綜合利用滲透、滯留、蓄在建筑方面實施海綿城市的目標有2個問題值得我們思考:一是海綿城市理論提出后建筑的方案應該如何設計;二是對海綿城市提出前已經建好的建筑應該如何改造。下面從這兩個角度出發(fā)對建筑場地材料、建筑材料的選用與建筑構造節(jié)點的創(chuàng)新方面進行詳述。
3新建建筑設計
3.1設置滲水鋪裝滲水鋪裝與非滲水鋪裝相比有以下優(yōu)勢:①自然降水能夠較快地滲入地下,適當?shù)乇3值叵滤Y源存量。②路面積水量減少,使行人車輛安全出行。③有利于調節(jié)地表溫度和濕度,維持生態(tài)平衡。另外,對城市環(huán)境來說還有吸收噪音、吸收粉塵的作用。選用滲水鋪裝時可采用滲水磚、透水混凝土,以及生態(tài)鋪裝等材料。(1)滲水磚具有較高的耐久性、滲水性等特點,可用于人行路、路側石、圍樹石、盲道石等,在建筑總平上可提供幫助。如廣西壯族自治區(qū)柳州市某小區(qū)廣場(見圖1)。另外其色彩豐富也可用于廣場、塑模彩磚等。(2)透水混凝土具有較高的滲水性等特點,主要應用于園林、廣場、景觀道路鋪裝部位。另外其色彩豐富的特點,可以根據(jù)環(huán)境功能設計圖案大型,其構造節(jié)點如圖2所示。各個省均先后在公園、道路等地方實施。(3)生態(tài)鋪裝指鋪裝與鋪裝之間故意留出一定大小的空隙,可以在上面種植植被,優(yōu)點是可以和植物相結合,主要應用于景觀道路及生態(tài)停車場。如廣西壯族自治區(qū)廣西科技大學圖書館的地上生態(tài)停車場(見圖3)。
3.2綠化屋頂綠化屋頂對于雨水一直具有良好的滲透和滯留綠化植物選擇的主要原則如下:①選擇抗寒性強、耐旱的草本植物和矮灌木。②較低的養(yǎng)護管理要求。③移植耐修剪、容易成活、生長較緩慢的品種。④選擇能夠吸收污染、抵抗空氣污染的品種。⑤選擇不易倒伏、耐積水、抗風的植物種類。⑥選耐瘠薄、陽性的淺根植物。如:喬木、花灌木、地被植物與宿根花能力,并且可以配合雨水收集裝置設置滲透層實施凈化。在南方地區(qū)雨季,時常幾天連續(xù)下雨。通過綠化屋頂?shù)闹脖粫写罅坑晁疂B透且滯留在土壤之中,并可調節(jié)頂層建筑功能用房溫度。新建建筑設計可按照正常綠化屋頂建造方法建造,以蓄水種植隔熱屋面屋頂為例?;?、藤本植物、綠籬、抗污染樹種等。種植層:在設計種植層時,主要對種植層的栽培介質的密度進行控制,其栽培介質的堆積密度不宜大于10kN/m3。濾水層:濾水層可分為根系發(fā)達、根系弱兩方面。灌木或喬木等根系發(fā)達的綠化植物可在粗骨料上鋪60~80mm厚細骨料,細骨料按5~20mm粒級配,上粗下細。綠籬、藤本植物等根系弱植物可選用聚酯無紡紗過濾層或玻璃纖維布過濾層,具有重量小特點。蓄水層:蓄水層的處理根據(jù)植物的選用不同而有所區(qū)分,當選用灌木或喬木等稍微大型的綠化植物時可選用輕質多孔粗骨料蓄積,粗骨料的粒徑不應小于25mm,蓄水層(包括骨料和水)的深度不小于60mm。當選用綠籬、藤本植物等小型植物時,可選用80mm厚15~20陶粒,內鋪穿孔PVC管,對土壤層保持相對量的水分。防水層:防水層的考慮需根據(jù)建筑屋頂?shù)姆浪燃壴O置相應的防水方法,二氈三油、SBS防水卷材或復合防水。附加蓄水池部分需要選用等級不低于C25鋼筋混凝土材料一次澆筑完成。
3.3雨水收集系統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)包括自動系統(tǒng)和普通收集。自動系統(tǒng)是在建設時在屋頂檐溝排水處、地面地漏和明溝暗溝處、綠地低凹處設置集水口,經過一系列的過濾可以將雨水存儲于水箱之中,以用于建筑內的生活用水及綠地的灌溉(見圖5)。如果降水量過大,也可以通過收集裝置合理規(guī)劃依次排水,減少出現(xiàn)城市洪澇的幾率。普通收集就是指通過簡單的方式收集雨水,例如在建筑旁邊設置蓄水池、滲透井,造價低,但適用范圍有限,需要人力管理。雨水收集系統(tǒng)的造價及后期的維護比較昂貴,建筑可根據(jù)自身情況采取部分實施。而普通方法雖然造價很低,但始終影響整個建筑場地內的氣氛。關于雨水收集系統(tǒng)我們可以參考瑞士政府的作法。瑞士政府將這種政策推行到每家每戶,在各戶居民住宅的屋頂設雨水回收口,利用水管將雨水引入室內的蓄水池。經過簡單的沉淀過濾后可直接利用水泵將雨水輸送到房屋的各個部分。如輸送到屋頂處,建立屋頂花園,為花園植被提供水分。沉淀后雨水還可以被輸送到衛(wèi)生間和廚房,用于洗滌衣物、沖洗廁所、種花種草、清潔室內等。
3.4提高場地內綠化率除以上方式之外,我們還可以通過提高場地內綠化率來實現(xiàn)海綿城市計劃。在南方,尤其是嶺南地區(qū)氣候,建筑更提倡通透性。在建筑設計中可設置下沉式庭院,下沉式綠色花園,也可將首層架空,盡量減少對該地區(qū)原有綠地植被的破壞,以及設置綠化停車場等一系列方式來提高場地內的綠地率。也可以在大型的建筑聚落群中設置人造湖,如小區(qū)、學校等。人造湖在一定程度上對建筑群起到了一定的蓄水作用,也可促進地下水的回灌,水量的蒸發(fā)使建筑群內的小型氣候有很大的幫助。如:廣西科技大學的積微湖、宗元湖,華林郡邸別墅區(qū)觀賞湖,以及清華坊的人造湖畔等,大量的這種做法對市區(qū)的熱島效應也有一些改善。
4已建建筑改造
對已建建筑改造本文主要探討普通屋頂改造為綠化屋頂,應該注意以下4個問題:
4.1舊建筑的屋頂是否能夠承載住綠化屋頂?shù)暮奢d原有屋頂一般是普通上人屋頂,均布荷載大約是150kg/m2,規(guī)范指出上人屋頂一般情況下不允許加建屋頂花園。因此,我們需要在不改變均布荷載的情況下,進行改造。
4.2改造后的屋面需要什么樣的防水層可以將原結構的防水油氈層改為SBS防水卷材,這樣既可以增強屋面的防水性,又可以降低結構的均布荷載,從35kg/m2降到10kg/m2左右。
4.3是否增設過濾層和排蓄水層過濾層可選用聚酯無紡紗過濾層或玻璃纖維布過濾層,重量小,具有良好的滲透性,不妨礙植物毛細管作用,且會保證蓄水能力。排蓄水層大致可以選用80mm厚15~20陶粒,內鋪穿孔PVC管,對土壤層保持相對量的水分。既能保持水量充足,又避免植物水分過多而死。
4.4屋頂綠化植物種類對于已建屋頂綠化所選植物應具備耐旱,根系淺且弱,沒有穿透屋頂防水層能力、抓地牢不易被風吹起、所需土壤層薄,對屋面荷載小等特點,如佛甲草、爬山虎、牽牛花、凌霄、地錦類、油麻藤、蔦蘿、木香等植物都具備以上特征。
5結語
“海綿城市”理論的實施已經刻不容緩,在建筑領域上已通過設置滲水鋪裝、建造或改造綠化屋頂、雨水的收集,以及建筑場地內綠化率提高等手段切實地貫徹“海綿城市”理論。只有堅持“海綿城市”理論,才能有效解決城市雨水問題,有效地改善城市氣候。
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中圖分類號:F291
文獻標識碼:A
文章編號:1004-4914(2016)08-203-02
一、海綿城市的概念
海綿城市,簡單地來理解,就是城市像海綿一樣,在降雨過程中將雨水收集起來,等待需要的時候在釋放出來,用于灌溉、沖洗路面、補充景觀水體。城市可以像海綿一樣壓縮和恢復,能夠最大限度上地防洪減災。城市的“海綿體”不僅包括小區(qū)建筑物的屋頂、植草溝、園林綠化、透水鋪裝等,還包括城市的各種水系,例如江、河、各種自然人工湖等。
傳統(tǒng)城市,未能考慮城市降水資源的綜合利用,只考慮到“排”。傳統(tǒng)城市雨水通過管道將雨水快速排出城市。隨著傳統(tǒng)城市的不斷發(fā)展,道路硬化增多,不透水的路面面積大大增加,盲目的發(fā)展使得雨水無法下滲到土地內,這樣就造成了城市的內澇和徑流污染發(fā)生次數(shù)大大增加。和傳統(tǒng)城市不同,海綿城市可以有效地解決城市內澇問題,對于維持房地產開發(fā)前后的水文特征,維持人與自然的和諧發(fā)展有著極其重要的作用。
二、安陽市城市概況
河南省安陽市處于太行山脈與華北平原交界的過渡地帶,地勢總趨勢為西高東低,自西向東呈階梯式下降,大致以京廣鐵路為界,西部為山丘區(qū),間有小型盆地,最高山峰海拔1632米。安陽市東部為沖擊平原,最低洼地海拔高度為50米。地貌由山地、山間盆地、丘陵、平原、崗地、泊洼六種自然形態(tài)組成。
安陽市全市多年平均水資源總量為16.403億m3,人均水資源占有量為322m3/人,畝均水資源占有量301m3/畝,低于河南省人均占有量470m3/人、畝均占有量400m3/畝的水平,分別為全國人均水資源占有量的七分之一,畝均水資源占有量的六分之一,屬于水資源匱乏,供需矛盾嚴重的地區(qū)。
三、海綿城市的構成
海綿城市利用低影響開發(fā)雨水系統(tǒng),使得開發(fā)前后的環(huán)境水文保持不變,能夠使得城市像海綿一樣吸收和釋放雨水,達到調節(jié)環(huán)境的目的。低影響開發(fā)影響的種類有很多,以下就介紹幾種低影響開發(fā)設施。
綠色屋頂,顧名思義是將植被種植于各類建筑的屋面、天臺、露臺等。綠色屋頂由建筑屋頂?shù)慕Y構層、防水層、保護層、排水層、隔離濾水墊層、蓄水層和種植基質、植被層組成。綠色屋頂可以有效地增加小區(qū)的人均綠化面積,以30萬m2的住宅小區(qū)為例,假設屋頂面積為25%,則將近有7.5萬m2的綠化面積;傳統(tǒng)的屋面材料在視覺上觀感較差,綠色屋頂則能帶給人賞心悅目的感覺;綠色屋頂還能調節(jié)屋頂溫度,研究表明,在夏日屋頂最高溫度可達80攝氏度,而冬天最低可達零下20攝氏度,巨大的溫差容易導致屋面材料老化,而綠色屋頂可以克服這一缺點,種植植被的屋面夏季溫度通??梢员3衷?0~25℃,可以有效地防止屋面的老化變形,減小了屋面裂縫的可能,提高了建筑物的使用壽命。同時在冬季,綠色屋頂可以起到保溫的作用,統(tǒng)計表明,冬季無綠色屋頂?shù)奈菝姹扔芯G色屋頂?shù)奈菝鏈囟鹊?.4℃;綠色屋頂可以有效地截留雨水,削減雨水徑流總量,減少排水不暢和洪澇災害。同時,綠色屋可有效的節(jié)約水資源,促進環(huán)境的保護和水循環(huán)的平衡;綠色屋頂可以吸收空氣中的灰塵及二氧化碳,減少溫室效應。植物可以通過光合作用及葉片的吸附等作用,對空氣污染進行削減。同時,綠色屋頂可以通過綠化層的滯留、吸收,將屋頂?shù)奈廴疚镉行鳒p。從而保護大氣環(huán)境和水環(huán)境,免受破壞。
透水鋪裝是指將孔隙率較高、透水性較好的材料應用于道路路面。它可以使雨水進入透水鋪裝的內部,貯存適量的雨水或隨內部的排水管道排出,減少洪峰流量,削減徑流系數(shù)。透水鋪裝由土基、墊層、基層、過濾層、面層等構成。透水鋪裝可以有效的削減徑流流量,使雨水迅速的入滲,減少洪澇災害的風險;使得水資源得到有效的補充,利于生態(tài)環(huán)境的保護;透水鋪裝可以使路面無積水或有少量積水,從而增強道路的安全性能,保證了行人和駕駛人員的生命安全;透水鋪裝的較大孔隙不僅可以吸收噪音,還可以緩解溫室效應,使得路面溫度得到有效的降低,延長道路的壽命。
植草溝又稱為植被淺溝,是一種種植有植被的具有景觀欣賞性的地表溝渠,它可以通過重力流收集、轉輸和排放雨水。植被淺溝既是一種徑流傳導的設施,也可以與低影響開發(fā)的其他設施一起,輸送徑流雨水并且收集、凈化雨水。植被淺溝根據(jù)構造的不同,共分為干式植被淺溝、濕式植被淺溝和轉輸型植被淺溝三種。植草溝可以有效地滯留雨水,促進土壤的滲透。同時,它還可以減緩雨水的流速,保持水土,削減徑流量。植草溝對于污染物的去除和遷移也起到了較好的作用。
雨水花園通常建設在地勢低洼的地區(qū),由種植的植物來實現(xiàn)初期雨水的凈化和消納,是低影響開發(fā)技術的一項重要措施。雨水花園具有造價低、管理維護方便,易于與當?shù)氐木坝^所融合等特點。它被歐、美等多個國家廣泛應用在居住小區(qū)、商業(yè)區(qū)等不同的地區(qū)。雨水花園主要由蓄水層、覆蓋層、種植土層、人工填料層和礫石層等五部分組成。重金屬、沉淀物等不同的污染物質隨雨水徑流匯入雨水花園。通過植物的吸收、微生物的作用等,將污染物去除。植物的根系,對土壤的凈化也起到了一定的作用。雨水花園可以有效地去除氮、磷等污染物,與傳統(tǒng)的措施相比,具有成本低、與周圍環(huán)境融合度高、不產生其他污染等優(yōu)點。
下沉式綠地有廣義和狹義之分,廣義的下沉式綠地除包括了狹義之外,還包括滲透塘、雨水濕地、生物滯留設施等;狹義的下沉式綠地,又叫下凹式綠地,低勢綠地,指高程低于周圍的路面或鋪砌硬化地面約20cm內的綠地。下沉式綠地可以在降雨時,讓雨水較大程度的入滲至綠地中,滯留大量的雨水,避免了傳統(tǒng)方式中雨水管渠的阻塞、下水緩慢等問題。雨水中攜帶了較多的有機污染物和無機物等,隨著雨水徑流進入下沉式綠地。下沉式綠地可有效的阻斷面源污染,使污染物得到削減。下沉式綠地的建設,減少了雨水檢查井的修砌,避免了雨水井蓋的偷盜事件,確保了行人的安全,防止傷人事故。
蓄水池指專門儲存雨水的收集利用設施,同時它能夠削減洪峰流量。蓄水池需結合當?shù)氐耐临|、地形等條件,可選用鋼筋混凝土、磚砌等多種形式,用于地上或地下。蓄水池可用于具有雨水回用要求的小區(qū)等,回用的雨水可用于沖廁、澆灑綠地、景觀用途等。
濕塘是指具有收集雨水和凈化雨水的功能,是景觀水體的一種。濕塘能夠在平時發(fā)揮其景觀功能,供人們休閑和娛樂。在降雨時,發(fā)揮雨水調蓄的功能。濕塘可以用在居住小區(qū)、公園、廣場等具有較大空間的地方,對于生態(tài)保護和豐富居民生活有著重要意義。
四、構成海綿城市低影響開發(fā)小區(qū)案例研究
低影響開發(fā)的技術措施的探討,主要是為了指導工程實踐,為建設海綿城市奠定堅實的基礎。下面通過對安陽市某小區(qū)的工程案例的模擬,探究低影響開發(fā)技術措施的環(huán)境效益、經濟效益和社會效益,同時利于低影響開發(fā)技術措施的推廣與應用。
御水園商住小區(qū)建設項目位于安陽市中華路與金沙大道東北角,項目規(guī)劃總用地面積21.5公頃,規(guī)劃總建筑面積71.07萬m2,容積率2.47,建筑密度22.05%,綠地率達42.35%。項目主要由23棟高層住宅樓和17棟多層住宅樓組成,設計總戶數(shù)約3295戶。小區(qū)以水為名,小區(qū)內有河流通過,正符合了海綿城市合理利用雨水的初衷,河道的經過也有利于小區(qū)進行低影響開發(fā)。
現(xiàn)對該小區(qū)低影響開發(fā)的效果進行簡單的評估,以判定低影響開發(fā)技術措施對于建筑小區(qū)的作用:在建筑小區(qū)的各個高層的屋頂建設綠化屋頂,種植適宜安陽市當?shù)氐姆N植植物,從而削減屋頂雨水徑流量,減少徑流污染,提高屋頂?shù)拿烙^及樓宇的舒適性。小區(qū)的人行道、廣場等地、非機動車道均采用透水混凝土鋪設,以促進雨水的盡快滲透,減少小區(qū)雨后的積水,確保行人的安全,降低小區(qū)的噪聲,減少環(huán)境污染。小區(qū)綠化均設置為下沉式綠地,下沉深度比地面高程低約100mm左右,使雨水從路緣石的缺口處流入綠地。在小區(qū)設置雨水花園,從而減少雨水的徑流總量,削減徑流污染,提高居住小區(qū)的生活質量。
結論
安陽市是水資源匱乏的城市,水資源有著很大的不足,同時水資源污染的問題也十分嚴重。由于城市化進程的不斷推進,居民小區(qū)拔地而起,不透水路面面積的增大,造成了安陽市部分低洼地區(qū)逢雨必澇的現(xiàn)象。本論文針對以上問題進行分析研究,得出以下結論:
海綿城市安陽市小區(qū)建設中應用是十分有必要的。海綿城市將傳統(tǒng)的雨水管渠與低影響開發(fā)技術措施相結合,使得城市在小區(qū)開發(fā)前后的水文及生態(tài)環(huán)境特征保持不變,在抵抗自然災害時,如同海綿一樣,具有一定的“彈性”。在安陽市建設海綿城市,需要利用低影響開發(fā)技術措施從源頭、中途和末端三方面進行控制。源頭的控制,可以通過綠化屋頂、初期雨水棄流、滲透井、植被淺溝等措施實現(xiàn);中途的控制,可以通過透水鋪裝、下凹式綠地、雨水沉淀池、滯留池等措施來實現(xiàn);末端的控制,可以通過穩(wěn)定塘、濕塘、人工濕地、滲透塘、雨水花園等措施來實現(xiàn)。
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一 、引言
紹興市柯橋區(qū)位于浙江省中北部,紹興市北部,會稽山北麓,地處長江三角洲南翼。柯橋區(qū)位于浙江中北部地區(qū),北部地處紹虞平原,南部緊靠會稽山脈。氣候溫和,四季分明,雨量充沛,降水時間分布季節(jié)性明顯。屬于東亞季風區(qū),季風氣候顯著。年平均降雨量1469.8mm,最多年雨量為1806.2mm,出現(xiàn)在1975年;最少年雨量為911mm,出現(xiàn)在1967年。汛期主要集中在5月到10月。年平均雨日為158.6天,年最多雨日達227天;年最少雨日為134天。
防洪排澇河道整治一期工程是以防洪、排澇為主,結合改善水環(huán)境等功能的綜合性水利工程,2009年被省發(fā)改委列入省重點建設工程A類項目。截止2014年底,柯橋區(qū)已建成濱海閘樞紐工程和姚家埠至濱海排澇閘17.6公里河道治理工程,完成總投資約4.5億元。2015年以來,柯橋區(qū)水利水電局一面增強施工力量、優(yōu)化施工組織,一面與相關鎮(zhèn)街緊密配合加大政策處理力度,深入村居及時協(xié)商解決問題,進一步加快推進防洪排澇河道整治一期工程,取得了明顯成效。
工程建成后,將基本形成紹興平原排澇快速通道,使河道防洪標準達到50年一遇,治澇標準達到20年一遇最大24小時暴雨不受淹,切實增強紹興平原的整體防洪排澇能力,優(yōu)化水生態(tài)環(huán)境,促進柯橋區(qū)經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。
二 、城市排水系統(tǒng)
城市排水系統(tǒng)是一項不可或缺的基礎設施,對城市的正常運行起到了重要的作用。城市排水系統(tǒng)與給水密不可分,共同組成了現(xiàn)代城市的水循環(huán)系統(tǒng)。城市排水系統(tǒng)的合理與否直接關系到了城市的全局發(fā)展,而城市排水工程是處理城市污染、城市排澇和防洪等的骨干工程。排水系統(tǒng)包括道路排水管網、泵站、具有調水蓄水功能的湖塘、河道以及污水處理廠等相關設施。
城市排水系統(tǒng)作為城市的使用設施,受到了氣象、地表水位差、電力中斷和排水系統(tǒng)規(guī)劃等因素的影響。在南方一些城市中,城市排水設計過程中存在很大的不足,如城市河道設計過于拘謹,城市治水不合理,治水機制缺乏合理性。給水缺乏節(jié)水系統(tǒng)的控制,造成水資源的浪費。在排水過程中,經常會由于污水造成周邊土地和環(huán)境的破壞,影響城市的可持續(xù)發(fā)展。
如今,我國很多城市一逢暴雨就“看?!钡那闆r經常出現(xiàn),這種現(xiàn)象的產生就是由于在規(guī)劃初期未能對城市排水充分考慮。通常,在進行排水系統(tǒng)規(guī)劃時要考慮排水分區(qū)、排水管網設置、可持續(xù)、與周邊區(qū)域結合和加強管理體制等幾方面。
三、 排水系統(tǒng)新理念
2012年4月,在《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中,“海綿城市”概念首次提出;2013年12月12日,在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》的講話中強調:“提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來,優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水,建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。而《海綿城市建設技術指南――低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建(試行)》以及仇保興發(fā)表的《海綿城市(LID)的內涵、途徑與展望》則對“海綿城市”的概念給出了明確的定義,即城市能夠像海綿一樣,在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。提升城市生態(tài)系統(tǒng)功能和減少城市洪澇災害的發(fā)生。
國務院辦公廳出臺“關于推進海綿城市建設的指導意見”指出,采用滲、滯、蓄、凈、用、排等措施,到2020年將80%的降雨就地消納和利用。建設海綿城市,首先要扭轉觀念。傳統(tǒng)城市建設模式,處處是硬化路面。每逢大雨,主要依靠管渠、泵站等“灰色”設施來排水,以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規(guī)劃設計理念,往往造成逢雨必澇,旱澇急轉。根據(jù)《海綿城市建設技術指南》,城市建設將強調優(yōu)先利用植草溝、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來組織排水,以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規(guī)劃設計理念。
海綿城市建設應遵循生態(tài)優(yōu)先等原則,將自然途徑與人工措施相結合,在確保城市排水防澇安全的前提下,最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化,促進雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護。建設“海綿城市”并不是推倒重來,取代傳統(tǒng)的排水系統(tǒng),而是對傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的一種“減負”和補充,最大程度地發(fā)揮城市本身的作用。在海綿城市建設過程中,應統(tǒng)籌自然降水、地表水和地下水的系統(tǒng)性,協(xié)調給水、排水等水循環(huán)利用各環(huán)節(jié),并考慮其復雜性和長期性。
作為城市發(fā)展理念和建設方式轉型的重要標志,我國海綿城市建設“時間表”已經明確且“只能往前,不可能往后”。全國已有130多個城市制定了海綿城市建設方案。確定的目標核心是通過海綿城市建設,使80%的降雨就地消納和利用。圍繞這一目標確定的時間表是到2020年,20%的城市建成區(qū)達到這個要求。如果一個城市建成區(qū)有100平方公里的話,至少有20平方公里在2020年要達到這個要求。到2030年,80%的城市建成區(qū)要達到這個要求。
四 、設計合理性――以紹興市柯橋區(qū)為例
2015年,柯橋區(qū)實現(xiàn)全部工業(yè)總產值3971.83億元,其中規(guī)模以上工業(yè)總產值3478.32億元,增長2.5 %。全部工業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務收入3880.30億元,其中規(guī)模以上工業(yè)實F主營業(yè)務收入3386.79億元,增長2.9%。
實現(xiàn)規(guī)模以上戰(zhàn)略性新興產業(yè)產值939.95億元,占比為27.0%。大紡織業(yè)實現(xiàn)產值2263.76億元,增長5.4%;實現(xiàn)利潤120.75億元,增長16.9%。非紡業(yè)實現(xiàn)產值1214.56億元,下降2.4%;實現(xiàn)利潤69.90億元,下降12.6%。新產品產值1139.35億元,增長25.8 %,占規(guī)上工業(yè)產值32.8%;規(guī)上高新技術產業(yè)產值277.76億元,增長4.0%,占規(guī)上工業(yè)產值8.0%。
結合柯橋區(qū)域經濟特殊性,以合理運用城市水資源,達成現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展為目標,需要從三個不同角度去設計,在進行排水系統(tǒng)設計時還應充分考慮紡織產業(yè)的分布。
1. 宏觀層面。
從宏觀角度分析得出排水系統(tǒng)設計所面臨的問題,相鄰城市、相鄰地域已不是規(guī)劃區(qū)內的問題。一方面,給水安排需要圍繞水源及節(jié)能、合理供水及保證溯源平衡為基礎;另一方面,排水系統(tǒng)需要以防洪排澇及控制污染為目的。
(1)防洪排澇
防洪排澇可分為兩部分,即防外洪及排內洪,外洪重在防,內洪重在排??紤]源頭不同的水,也通常用不同的解決方案。城市的水一般是雨水降落產生,所影響范圍不會太大。
瓜渚湖位于柯橋中國輕紡城東北,南闊北狹,南北長2公里,東西長約1公里,水面面積1.5平方公里,為紹興平原第三大湖。瓜渚湖與大小坂湖是柯橋海綿城市的重要組成部分??聵蚝泳W密布,將河湖連通不僅將改善了周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,也為工業(yè)及農業(yè)發(fā)展提供豐富的水源保證,對柯橋經濟社會發(fā)展和水生態(tài)文明建設起到重要和不可替代的作用。從當前和未來經濟社會發(fā)展及生態(tài)恢復等方面的需求來看,實施河湖連通工程意義深遠,效益重大。
(2)水資源平衡
合理供水及保證水資源平衡可在一定程度上解決水資源短缺及分布不均的情況。在規(guī)劃城市建設時,必須考慮水資源供需是否平衡。合理供水可改善水質,節(jié)約資源,推動供水行業(yè)發(fā)展。
(3)污水處理
污水集中處理,水質水量穩(wěn)定,但建管道總費用高,設備龐大,耗能大,技術和管理水平要求高。污水分散理優(yōu)點與缺點共存,如何將污水集中處理和分散處理相結合,二者取長補短顯得尤為重要。
2. 中觀層面。
本層面有承上啟下的作用,其重心主要在于城鎮(zhèn)及片區(qū)的給排水系統(tǒng)(包含并不限于中心城區(qū)的給排水規(guī)劃設計和污水處理廠的規(guī)劃設計)。
(1)給水系統(tǒng)
在大多數(shù)居民及單位使用了變頻裝置,尤其是廣泛適應了城市給水管網智能化供水設備的前提下,供水的日變化系數(shù)增大以及高峰用水量的增加導致水廠的供水工程加大,這是中觀最值得注意的問題。
(2)雨水系統(tǒng)
雨水系統(tǒng)、防洪排澇和城市豎向規(guī)劃三者相輔相成,市區(qū)內河通常采用五年一遇水滿不外流的設計標準,洪峰相遇的概率很高,而排水管道的出流往往也是高壓性的。因此,雨水系統(tǒng)需要定期校對壓力流,并且及時調整豎向標高,防止溢水情況的發(fā)生。
(3)污水系統(tǒng)
柯橋老城區(qū)與新城區(qū)并存,在老城區(qū)應采用分流制,而在新城區(qū)宜選用合流制。根據(jù)污水處理廠廠外管網工程實驗表明,分流制需要在化糞池口開口,并選用具有專業(yè)技術的團隊實施監(jiān)督及施工??聵驅儆谥行〕鞘?,因此也應考慮在進河流前設置截流干管,使早期雨水和污水通過截流干管都進入水處理廠,節(jié)省投資。另外,污水也可經過中水回用等處理,投入景觀設施,或者運用物理及化學方法,改善水質后再使其流入內河。
3. 微觀層面。
要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展必須進行創(chuàng)新,運用創(chuàng)新思維及技術去解決問題。城市排水規(guī)劃環(huán)環(huán)相扣。在微觀層面,重擔就要落到每一個工廠、每一個居民區(qū)和每一個排水系統(tǒng)的設計上。
重度耗能低量負荷的這種低形式是不符合中國現(xiàn)代國情的,而延時曝氣的方案也會適時淘汰。而移動床、流化床、A/O工藝法均可為中國當下的發(fā)展方向。污水管道最常用材料是塑料復合管材,PE管質量好,PVC-U管使用廣泛,具有較高的抗沖擊性能和耐化學性能,PVC管通常用于排污管道。在施工時要分層夯實,盡量保證管道的回填質量,防止管道因回填質量的問題而變形超標。雨水屬于水循環(huán)中的一個環(huán)節(jié),若對其合理攔蓄和利用,將可以節(jié)省資金,促進生態(tài)發(fā)展。
(1)疏河道。“深淘灘,低作堰”,這是久經歷史檢驗的治水良策。疏拓作為柯北直排錢塘江骨干河道的濱海大河,充分利用錢塘江潮位低、持續(xù)時間長的排澇優(yōu)勢,暢通北排通道,有效降低柯橋地區(qū)水系水位。結合清水工程和河道總體規(guī)劃,疏浚拓寬柯橋所有骨干河道,如瓜渚湖、直江、東小江,整治河道上的違章建筑物和構筑物,經科學預測,此項措施可在暴雨期間降低城區(qū)水位12厘米,降低柯北水位10厘米。
(2)建設城市下沉式廣場,起到分流雨水的作用。
(3)控制綠化標高,顛覆原先的綠化種植設計思路,從高于路面到低于路面,至少綠化地面與路面齊平,最好能低于周邊地面標高5至25厘米,形成下凹式綠地,使綠地上的自然降水能滲入地下,減少路面徑流。四是科學制定雨水徑流控制標準,擴大可滲水地面面積。通過這些措施,既增強了城市排水防澇能力,又提高了城市的親水性、透水性,對于減輕管網排水防澇壓力也大有裨益。
五 、結語
在五水共治的大背景下,柯橋區(qū)堅持科學發(fā)展觀,貫徹節(jié)能環(huán)保理念,加大雨水公園、植草溝、雨水調蓄池、下凹式綠地和可滲透停車場建設,分類別,科學定標準;治點線,注重抓管理;強預測,提前降水位;調蓄洪,多舉措并重,在城市排水方面取得了顯著成效。
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引言:
當前我國暴雨洪澇災害面積大,雨澇災害危及農作物生長,破壞建筑、交通與電力設施以及其他產業(yè)的正常發(fā)展,也給人民生活帶來了極大的影響與不便。加之一些地區(qū)現(xiàn)有排水管網建設結構落后,設計思想陳舊,缺乏新技術的開發(fā)等,雨澇問題亟待解決。
另一方面,當前的低雨水利用率也亟待改善――水資源供需矛盾突出、水環(huán)境惡化、洪澇災害嚴重等水問題日益成為制約我國經濟社會可持續(xù)發(fā)展的主要因素。改變傳統(tǒng)的管理模式,是延續(xù)資源利用、走可持續(xù)發(fā)展道路的有效途徑。
一、城市雨澇狀況
近年來,城市內澇已成為困擾人們正常生活與威脅公共安全的重大隱患之一。隨著城市化進程的不斷加快,城市的植被率降低,不透水面積增加,下滲的地下徑流及地表徑流減少,雨水的徑流量進一步增加,導致城市洪澇風險增大,造成巨大的損失,制約了城市的發(fā)展。
二、城市排水管網現(xiàn)狀
由雨水管網、泵站、蓄水池等構成的雨水排水系統(tǒng)在匯集、調蓄城市雨水上起著至關重要的作用。然而由于類型復雜龐大、缺乏完整的協(xié)調機制,我國早期落后的管網規(guī)劃逐漸跟不上城市發(fā)展的腳步,加之暴雨量的增加,一系列排水問題接踵而至。有些城市還將雨水管與污水管混接,導致雨污合流,降雨時排水量增大很可能造成污水外溢。排水覆w率趕不上城市的發(fā)展范圍,城市內澇問題就只能是越演越烈。此外,管網優(yōu)化改建也仍存在優(yōu)化目標單一,方法不全面,忽略了利益與風險的平衡等方面的不足,同時也受到經濟條件的制約,使得大幅度改建管網難上加難。
三、管網優(yōu)化舉措
在我國排水體制中,主要還是將雨水盡快排至水體,這樣不僅會造成雨水資源的流失,而且在暴雨季節(jié)還會引起河水上漲,進一步加劇城市的防洪工作壓力。此外,我國缺水地區(qū)采用集雨系統(tǒng)收集雨水作為飲用水源,改善生活質量。城市雨水收集系統(tǒng)還可用于工業(yè)、農業(yè)和補充地下水的水源,緩解地區(qū)用水緊張的矛盾?;谀壳叭藗儗τ晁Y源的浪費現(xiàn)象及雨水利用的較大空間,本優(yōu)化設計方案旨在提出一種新的思路與理念――利用一種新型優(yōu)化管道,集雨水排放、收集、利用于一體,既要解決目前管道排水量不夠的問題,又能實現(xiàn)將雨水分流收集,使較為干凈的雨水得到利用。
(一)新型管道設計理念
針對現(xiàn)在小區(qū)或者城市雨水管道只有一個大管道的現(xiàn)狀,雨水無法進行更好的收集利用。即使是針對現(xiàn)有雨水進行收集,所收集到的雨水渾濁度也很高,因此可針對現(xiàn)有的管道進行改進:如圖一所示,使原有下水管道作為“母管”,在原有污水管道內部的上方加設小管道即“子管”。正常情況下,適量的雨水通過“母管”流通排走。發(fā)生暴雨或雨水流量較大時,則在水泵的作用下,使“子管”中的水流加速流動,從而高效地輸送到蓄水處。初期的雨水比較渾濁,通過“母管”排放出去,一段時間后雨水的濁度下降,則通過水泵進行抽水送進“子管”中進行收集與利用。
以鄭州市為例,查資料可得鄭州市全年集雨量綜合可達到0.996億m3。其中透水地面截留的雨水量為0.304億m3,則不透水地面截留的雨水量為0.692億m3。應用此新型管道設計理念后,在水泵對雨水的加速下排作用下,預計效率提高25%,則不透水地面截留的雨水量將減少到0.996-0.304×1.25=0.616億m3??梢?,該舉措可顯著加速雨水的下排,從而有效防止內澇災害。
(二)核心部分結構構造
應用新型管道,有利于解決現(xiàn)有下水管道排水不暢的問題,提高管道的排水效率及能力,實現(xiàn)大雨不積水、暴雨不內澇的目標。通過裝置的核心部分,如圖二所示――雨水流量感應系統(tǒng)實現(xiàn)雨水的初步凈化,再使用收集裝置進行雨水的儲存,提高雨水的利用率。
雨水流量感應系統(tǒng)包括延時控制部分和浮球開關部分。延時控制部分利用電子延時裝置,即自動電子水位控制器與浮球開關相互配合。當水位控制器上的探頭檢測到雨量達到閾值時,控制器使水泵開始工作向子管加速抽水。延時控制部分可完成對雨水濁度的初步檢測,當流入的雨水已經較為干凈,水泵開始工作,從而使雨水大部分從子管流走從而達到雨水分流的目的,實現(xiàn)雨水的初步分選與凈化。浮球開關作為液位控制器件,使用磁力運作,具有節(jié)能,體積小,使用方便等優(yōu)點。根據(jù)周圍液壓的變化,浮子可帶動主體移動,帶動活塞堵住“母管”的進水口,保證干凈雨水盡可能全部進入“子管”。此外,當雨水流量很大時,為了平衡壓強,使“母管”中的水能順利流動并排走,可在“母管”旁側設置溢出管,以進一步完善管道結構功能。
(三)管網系統(tǒng)收集利用雨水功能的優(yōu)化
將上述“母子管”裝置的理念應用到當前的管網系統(tǒng)中,在成本較低的條件下可大大增加初期雨水的利用率。一方面可通過調節(jié)水泵運行功率而適應地區(qū)的各種天氣,達到暴雨無內澇,大雨不積水的目標,有效緩解洪澇災害;另一方面該種新型管網系統(tǒng)還能應用于綠地灌溉、景觀用水、路面噴灑、蓄水沖廁等生活中的方方面面,為居民生活帶來極大的便利,也完全符合節(jié)能減排、綠色低碳的要求。
1雨水綜合利用
1.1雨水利用流程
建設項目屋面及硬化地面產生的徑流通過項目區(qū)內雨水收集系統(tǒng)排入就近的下凹式綠地內,攔蓄入滲到地下,下凹式綠地蓄滿后通過項目區(qū)內道路布設的雨水口排入雨水管道,經雨水沉砂池沉淀后匯入雨水調蓄池內或排入項目區(qū)內生態(tài)景觀水體。雨水調蓄設施蓄滿后,超過設計標準的雨水溢流排入區(qū)域市政雨水管道或項目區(qū)內雨水花園等景觀水體。集雨池收集的雨水經過濾后,通過灌溉系統(tǒng)最終用于項目區(qū)喬灌木及綠地灌溉或道路澆灑,提高雨水資源利用率,改善區(qū)域水環(huán)境??傊?,通過雨水綜合利用,可以涵養(yǎng)地下水資源,同時能夠緩解下游區(qū)域雨水管網的排水壓力。
1.2雨水綜合利用系統(tǒng)
1.2.1雨水凈化系統(tǒng)
土壤滲濾凈化:雨水在收集的同時進行土壤滲濾和凈化,通過穿孔管將收集的雨水排入次級凈化池或貯存在滲濾池中;遇到降雨強度較大的雨水可通過土壤滲濾的表層水經過水生植物初步過濾后排入初級凈化池中。人工濕地凈化:為了營造濕潤的水環(huán)境,項目區(qū)內配置人工濕地,分為2個處理過程,一是初級凈化池,凈化未經土壤滲濾的雨水;二是次級凈化池,進一步凈化初級凈化池排出的雨水,以及經土壤滲濾排出的雨水;經二次凈化的雨水排入下游清水池中,或用水泵直接提升到貯水池中。初級凈化池與次級凈化池之間、次級凈化池與清水池之間采用提升系統(tǒng)—水泵進行循環(huán)。
1.2.2雨水利用
雨水利用的主要景觀措施有:屋面集水收集、屋頂綠化、滯留池、生態(tài)調節(jié)池、植草溝、人工濕地等。雨水間接利用采用滲濾溝、滲濾池、花畦等方式將雨水滲入土壤,涵養(yǎng)地下水或回灌至地下水層。滲濾池:滲濾池與池塘、洼地相配合,池塘與洼地維持少量水位,池底覆以土壤并種植吸附污染物的水生植物,起到調蓄集水的作用,維持水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,起到親水及視覺美化的效果。滲透性地面鋪裝一般采用透水磚,滲透系數(shù)介于6.0×10-2~1.8×10-1讓寶貴雨水回歸大地,解決地下水回灌問題,起到入滲、滯留的作用,有減洪、水質凈化與地下水涵養(yǎng)的優(yōu)點。
1.2.3雨水收集系統(tǒng)
道路滲濾溝:考慮到景觀和功能需求,在主要道路和廣場上未使用透水磚。因道路廣場的標高大于綠地標高,道路廣場上的雨水可以匯聚到周邊綠地內,再滲透到地下。園內一般道路采用透水磚,以級配砂石作為墊層,在級配砂石墊層內鋪設全透型排水軟管,便于雨水下滲。根據(jù)具置及路幅寬度不同,滲濾溝有以下幾種形式:①主園路滲濾溝:路幅寬6m,行人較多,雨水稍有污染,結合綠地過濾設計滲濾溝;②硬質廣場路面:結合地面坡度及鋪裝設計,廣場中每隔20m左右設置滲濾溝;③3m寬園路:滲水磚路面+滲濾溝+穿孔集水管;④木棧道:棧道下方設置低洼綠地;⑤停車場:設計多孔瀝青車道結合植草磚停車區(qū),盡可能讓雨水下滲,此處雨水污染較大,結合棄流及土壤滲濾設置穿孔管集水。
1.2.4雨水貯存系統(tǒng)
人工湖:結合景觀水景要求設計人工湖,包括初級凈化池、次級凈化池、清水池。雨水利用時主要從清水池采用提升系統(tǒng)抽取,供沖廁用水以及補充綠化灌溉用水;少量溢出的雨水排入市政雨水管。設計時常水位標高比溢流口低10cm,而駁岸的標高則根據(jù)常水位來設計,使降雨蓄存量增加,保證至少單次降雨量在50mm以下時不會產生溢流,既保持了平時湖水充盈的親水效果,又為雨季蓄水打下了基礎。人工湖設計時配置若干水生植物種植池,在豐富湖區(qū)景觀的同時,也承擔著沉積雨水帶來的泥沙的作用。為保證湖水清潔,防止水質惡化,中水處理系統(tǒng)對湖水進行循環(huán)處理,同時為附近綠地噴灌系統(tǒng)提供水源,使得匯集的雨水得以充分利用。
消聲器的種類很多,但究其消聲機理,又可以把它們分為六種主要的類型,即阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合式消聲器、微穿孔板消聲器、小孔消聲器和有源消聲器。
阻性消聲器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內壁上或按照一定方式在管道中排列,就構成了阻性消聲器。當聲波進入阻性消聲器時,一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉化成熱能耗散掉,使通過消聲器的聲波減弱。阻性消聲器就好象電學上的純電阻電路,吸聲材料類似于電阻。因此,人們就把這種消聲器稱為阻性消聲器。阻性消聲器對中高頻消聲效果好、對低頻消聲效果較差。
小孔消聲器的結構是一根末端封閉的直管,管壁上鉆有很多小孔。小孔消聲器的原理是以噴氣噪聲的頻譜為依據(jù)的,如果保持噴口的總面積不變而用很多小噴口來代替,當氣流經過小孔時,噴氣噪聲的頻譜就會移向高頻或超高頻,使頻譜中的可聽聲成分明顯降低,從而減少對人的干擾和傷害。
于是本人想到把“小孔消聲器”和“阻性消聲器”的原理結合起來,利用“小孔消聲器”的結構和“阻性消聲器”的消聲方式發(fā)明一種綜合兩種消聲器優(yōu)點的復合消聲器。
首先選擇一種外表凹凸不平的礦泉水瓶(圖1),然后在礦泉水瓶的表面打孔(圖2)。打孔的目的是為了在保持噴口的總面積不變的前提下,用很多小噴口來代替,當氣流經過小孔時,噴氣噪聲的頻譜就會轉向高頻或超高頻,使頻譜中的可聽聲成分明顯減低,從而減少對人的干擾和傷害。
第二步,剪掉礦泉水瓶的末端,然后往礦泉水瓶子里面塞滿海綿,同時在礦泉水瓶的外壁也包一層海綿,目的是當聲波進入礦泉水瓶時,由外面海綿和礦泉水瓶阻擋掉一部分聲能,使之進入礦泉水瓶內部,經過多孔材料的空隙中摩擦轉化成熱能消耗掉,從而使通過消聲裝置的聲波減弱甚至消失,以此來達到消聲的目的。
嗨,小李子,我們每天幾乎朝夕相處,形影不離,好的恨不得一粒芝麻都要掰成兩半分著吃。每天上學放學的路上,我倆總是手牽手,那條我們天天必經的星月巷,天天灑下我們的歡歌笑語。
你知道嗎?你的身上有很多優(yōu)點值得我去學習。那次,我們在等車時,你對我滔滔講述襄樊公交車的路線,我發(fā)現(xiàn)你對站牌的內容能倒背如流,我當時驚呆了??!而且,你還知道中國很多城市的市花是什么,真讓我佩服得五體投地!我還羨慕你有一張會說話的小嘴,快速流暢中蘊含著機靈。你的小手也很靈巧,會折許多的小玩意。本來一張很普通的廢紙,轉眼間就被你的小手變成千紙鶴,飛盤或百合花,可精致了!你還想象力豐富,有創(chuàng)造力。你眼睛一轉,便創(chuàng)造了一個好玩的虛幻小游戲,我還想向你請教請教呢!
俗話說:“尺有所短,寸有所長。”你最大的毛病就是做事磨磨嘰嘰,拖拖拉拉,不善利用時間。如果這個毛病改正了,你就可以和亢嘯唯媲美了。正如一位偉人所說:“時間就像海綿里的水,擠一擠,總是有的。”做事快而好,會利用時間,這樣就既學好了,又玩好了,一箭雙雕啦!
希望你繼續(xù)發(fā)揚自己的優(yōu)點,改正缺點,咋們在學習上比翼雙飛!更希望我們的友情之花永開不??!
湖北襄樊人民路小學四年級:牙買加咖啡
1 材料與方法
本試驗以小葉丁香( Syringa microphylla Diels) 2年生幼苗為研究對象。栽培土壤來源于東北林業(yè)大學哈爾濱城市林業(yè)示范基地,為東北地區(qū)典型的暗棕壤腐殖層、淀積層土壤( pH = 6. 5,有機質質量分數(shù)<10%) 和風沙化的混合物。黑土呈中性至微酸性。資料表明,哈爾濱地表土壤重金屬質量分數(shù): Cu為0.97 ~ 20. 60 mg•kg-1、Zn 為 2. 89 ~ 96. 30 mg•kg-1,Cd 為 0. 03 ~0. 41 mg•kg-1,Hg 為 0. 04 ~2. 13mg• kg-1,Pb為13. 91 ~ 181. 66mg•kg-1,Cr為32. 40 ~ 63. 50 mg•kg-1[7]。重金屬脅迫: 將待處理的小葉丁香苗木植入規(guī)格相同的容器中,并且把含有 Pb、Cu、Zn、Cd、Cr 和Hg 的化合物藥劑注射入土壤中,根據(jù)各重金屬在土壤中的含量設計質量分數(shù)梯度及對照,見表 1。2009 年 7 月中旬施入重金屬,將栽植好的苗木 50余株在塑料溫室內進行培養(yǎng),采用相同的苗木水分管理措施。9 月選擇 3 ~5 株采摘中上部位葉子,用石蠟切片并結合光學顯微鏡觀察植物解剖結構的變化。石蠟切片: 取小葉丁香當年生成熟葉片( 陽面頂部第 3 葉片) 3 ~ 5 片,用 FAA 固定液固定( V( 50%酒精) ∶ V( 5% 福爾馬林) ∶ V( 5% 冰醋酸) =90 ∶ 5 ∶ 5) 。試材系列經過 5 次不同濃度酒精脫水后,用 60 ℃容蠟進行包埋,常規(guī)石蠟切片法制片,用旋轉式切片機( CUT5062) 切片( 厚度 10 μm) ,番紅—固綠對染,二甲苯透明,中性樹膠封片[8],在顯微鏡下觀察拍照。測量方法: 每片葉子分別測量 10 個柵欄組織、海綿組織上表皮厚度、下表皮厚度、角質層厚度、葉片總厚度的厚度并取其平均值。試驗數(shù)據(jù)采用 SPSS 17. 0 和 Microsoft Excel2003 軟件進行處理。采用 One-way ANOVA 進行方差分析和多重比較。
2 結果與分析
2. 1 葉的解剖結構特征
小葉丁香柵欄組織由兩層長柱狀細胞排列而成,柵欄組織的平均厚度為 84. 3917 μm,柵欄組織的細胞間隙為 19. 00 μm。小葉丁香葉脈非常豐富,主脈和各級側脈大小差異明顯,主脈明顯突出于葉片的上、下表皮。近軸心由維管組織填充,占主脈的大部分面積。葉片主脈厚 444. 61 μm,葉片厚度211. 20 μm。海綿組織厚度 75. 11 μm,海綿組織細胞間隙 37. 36 μm,柵欄組織和海綿組織比值 1. 11。
2. 2 不同質量分數(shù)重金屬脅迫下小葉丁香組織結構變化
由表 1 可知,在重金屬 Zn、Cu、Cd、Cr、Pb 和 Hg的脅迫下,在 Cr 質量分數(shù)最大( 200 mg•kg-1) 時,小葉丁香柵欄組織厚度達到最大值 87. 431 3 μm,海綿組織厚度達到最小值75. 126 2 μm,柵欄組織與海綿組織比值達到最大值 1. 163。在 Pb( 150 mg•kg-1) 脅迫下,柵欄組織厚度達到最小值 84. 033 9μm,海綿組織厚度達到最大值 76. 981 0 μm,柵欄組織和海綿組織厚度比值達到最小值 1. 091。上表皮厚度則在 Pb 質量分數(shù)最大時呈現(xiàn)最小值 27. 214μm,在 Hg 質量分數(shù)最大值( 2. 00 mg•kg-1) 時呈現(xiàn)最大值 27. 245 μm。下表皮厚度則在 Zn 質量分數(shù)最小時和 Cu 質量分數(shù)最小( 200 mg•kg-1) 時表現(xiàn)最大18.998 μm,在 Zn 質量分數(shù)最大( 200 mg•kg-1)時表現(xiàn)為最小 18. 789 μm。從總的植物葉片解剖數(shù)據(jù)上來看,不同濃度重金屬處理下葉片組織結構中柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵欄組織厚度/海綿組織厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、角質層厚度較對照組均出現(xiàn)了變化。其中,隨著 6 種重金屬質量分數(shù)的增加,解剖結構中的柵欄組織厚度、上表皮厚度、下表皮層厚度均呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢,而海綿組織的厚度則越來越小。并且小葉丁香受重金屬脅迫的時間越長、質量分數(shù)越高,柵欄組織和海綿組織變化會越明顯。
圖 1 可見,在重金屬 Zn、Cu、Cd、Cr 和 Hg 的脅迫下,隨著施加重金屬質量分數(shù)的升高,小葉丁香柵欄組織的厚度在逐漸變厚,海綿組織的厚度逐漸變薄,且柵欄組織與海綿組織的比值也隨之增加,在質量分數(shù)最大的時候柵欄組織與海綿組織的比值達到了最大值,即為 1. 122、1. 126、1. 130、1. 143、1. 163和 1. 131,說明小葉丁香是隨著重金屬 Zn、Cu、Cd、Cr 和 Hg 質量分數(shù)的增加,抗性越來越強。雖然 Pb( 100 mg•kg-1) 和 Pb( 150 mg•kg-1) 處理下的小葉丁香的柵欄組織和海綿組織均發(fā)生明顯變化,但是柵欄組織與海綿組織的比例變化差異不大,說明小葉丁香只對 Pb( 50 mg•kg-1) 產生了抗性,可能 Pb的質量分數(shù)越高小葉丁香對金屬的抗性越弱,質量分數(shù)越低,抗性越強。小葉丁香在 Zn( 100 mg•kg-1) 處理下,雖然海綿組織厚度出現(xiàn)了顯著性變化,柵欄組織沒有出現(xiàn)顯著差異,但是柵欄組織與海綿組織的比值出現(xiàn)了明顯變化,說明小葉丁香對重金屬 Zn( 100 mg•kg-1) 有一定的抗性作用。在重金屬 Zn( 150 mg•kg-1) 和 Zn( 200 mg•kg-1) 脅迫下時,小葉丁香柵欄組織和海綿組織均發(fā)生了顯著性變化,并且柵欄組織/海綿組織分別為 1. 109 和 1. 121。柵欄組織與海綿組織的比值越小說明植物對重金屬的抗性越弱。因此,小葉丁香對重金屬 Zn 抗性作用大小為 Zn( 100 mg•kg-1) >Zn( 200 mg•kg-1) >Zn( 150 mg•kg-1) 。但是在重金屬 Pb 的脅迫下,并沒出現(xiàn)隨著濃度的增加出現(xiàn)增長的規(guī)律,在質量分數(shù)為 150 mg•kg-1時,雖然柵欄組織與海綿組織的厚度出現(xiàn)了變化,但是柵欄組織與海綿組織的比例并未出現(xiàn)顯著性變化,即為 1. 091( P>0. 05) 。這些指標分析均說明在不同質量分數(shù)不同重金屬的處理下,植物為了耐受環(huán)境的苛刻條件,尤其是重金屬的制約,其自身關鍵的形態(tài)特征指標較常態(tài)環(huán)境下已經發(fā)生了改變。受環(huán)境制約的植物葉片結構,其葉肉組織中的柵欄組織比較發(fā)達,并且細胞排列緊密為多層結構,而海綿組織則逐漸退化,因而柵欄組織厚度/海綿組織厚度的比值較高,這也將對植物的光合作用產生了顯著的影響。