海绵城市建设与雨水资源综合利用：设施效益估算结果

1．设施效益估算方法

(1)雨水滞蓄率绿色基础设施对雨水的滞蓄率估算见公式(5-5)

式中 φ——雨水滞蓄率;

P——降雨量;

R——径流量。

(2)污染物削减率

由于污染物浓度在同一场降雨中会发生极大的变化,因此,为了更好地体现降雨事件中污染物的变化特征,通常采用雨水污染物的事件平均浓度(EMC)作为测定指标。EMC是降雨全过程的径流加权平均浓度,计算方法见公式(5-6):

式中 M——径流全过程中某一污染物的总量;

V——径流全过程中某一污染物的径流总体积;

C(t)——某一污染物随径流时间变化的浓度;

Q(t)——随径流时间变化的径流量。

对径流污染物的去除率计算见式(5-7)

式中 R——污染物去除比;

Ci——进水浓度;

Co——出水浓度。

(3)峰值削减率

洪峰时刻累积削减率η洪峰为从实验开始到T洪峰时刻时间段内,实际进入设施的径流量Q入流与通过渗流设施流出的径流量Q出流的差值占实际进入设施的径流量Q入流的比例,计算公式为:

式中 η洪峰——洪峰时刻累积削减率;

Q入流——实际进入体系的径流量;

Q出流——通过渗流设施流出体系的径流量。

总削减率η总为在1 h内总进水量Q总入与通过渗流出设施的总径流量Q总出的差值占进水量Q总入的比例,计算公式为:

式中 η总——总削减率;

Q总入——总进水量;

Q总出——通过渗流设施流出体系的总径流量。

(4)径流渗透率

若出现了溢流情况,且可取到相对稳定的最大V出流2值,则可计算该低影响开发设施的渗透率Kmax,设施的渗透率Kmax(单位为m/d)为该设施内所蓄积的径流相对饱和的情况下出流的下渗速率,即当该设施出现持续溢流情况时,此刻径流的下渗情况。其计算公式为:

式中 Kmax——低影响开发设施渗透率;

Vmax——相对稳定的最大V出流2值;

t——收集Vmax所用时间;

a——低影响开发设施底面积。

(5)峰值延迟时间(www.xing528.com)

低影响开发设施对降雨径流的出水量Q出关于时间t的拟合方程:

式中 Q——每分钟出水量;

t——时间;

a、b——常数。

分别令公式(5-11)中Q=0、Q=Qm,可分别计算得到出水时间和洪峰到达时间:

式中 t0——出水时间;

a、b——常数;

tm——洪峰到达时间;

Qm——洪峰径流量。

2．设施效益估算结果

(1)屋顶绿化

拓展型屋顶绿化能够显著提高上海市屋面的雨水滞蓄作用。在小雨情况下,雨水滞蓄率高达100%;在暴雨情况下,雨水滞蓄率最高可达63．54%,初始产流时间最长可推迟34 min。拓展型屋顶绿化能够显著增强上海屋面对雨水污染物的净化作用。在暴雨情况下,上海市拓展型屋顶绿化对雨水污染物氨氮的最高去除率可达92．78%,平均浓度最低可至0．45 mg/L,远低于其在雨水中的平均浓度5 mg/L,优于地表水Ⅱ类标准;对重金属Pb的最高去除率可达98．81%,平均浓度最低可至0μg/L,优于地表Ⅰ类标准;对重金属Zn的最高去除率可达94．55%,平均浓度可降低至0．02μg/L,远低于其在雨水中的平均浓度60μg/L,优于地表水Ⅰ类标准。

(2)雨水花园

雨水花园暴雨强度下对径流调蓄及污染物净化效能估算见表5-2。

表5-2　雨水花园暴雨强度下对径流调蓄及污染物净化效能估算

(3)植草沟

生态植草沟大雨及暴雨强度下对径流调蓄及污染物净化效能估算见表5-3。

表5-3　生态植草沟大雨及暴雨强度下对径流调蓄及污染物净化效能估算

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(4)下凹式绿地

不同设计参数下城市绿地的雨水蓄渗率见表5-4。

表5-4　不同设计参数下城市绿地的雨水蓄渗率

(5)人工湿地

水平潜流人工湿地对污染物浓度综合平均去除率约为54%,负荷综合评卷削减率约为58%,复合潜流人工湿地对污染物浓度综合平均去除率为60%,负荷综合平均削减率为65%,净化效果比水平流高7%左右。最佳水力停留时间约为48 h,最佳运行间隔天数为7～10 d。不同水深条件下人工湿地对地表径流污染物的净化效果见表5-5。

表5-5　不同水深条件下人工湿地对地表径流污染物的净化效果

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