植物生長對生物滯留池水文效應影響的試驗研究

崔詠軍 闕振業(yè) 方燕 樊綠葉

摘要：通過模擬生物滯留池的入流和出流過程，研究了植物生長對生物滯留池主要水文參數(shù)的影響情況。結果表明，當降雨間歇期較長時，種植植物的相比不種植物的生物滯留池來說，有淹沒區(qū)的主要水文參數(shù)均呈現(xiàn)上升趨勢;而無淹沒區(qū)的除徑流總量控制率外均呈現(xiàn)下降趨勢。植物的生長對提高生物滯留池水文效應具有積極作用。

Abstract： ?The effects of plant growth on the main hydrological parameters of bioretention were studied by simulating the inflow and outflow processes of bioretention. The results showed that when the intermittent period of rainfall was long， the main hydrological parameters of the bioretention with inundation area showed an upward trend for the bioretention with plants compared with the bioretention with no plants， while for the bioretention with no inundation area，all parameters except runoff total control rate showed a downward trend. Plant growth has a positive effect on increasing the hydrological effect of the bioretention.

關鍵詞：生物滯留池;植物;延遲出流時間;峰值削減率;徑流總量控制率

Key words： bioretention;plants;outflow delay time;peak runoff reduction rate;total runoff control rate

中圖分類號：TV213.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0166-03

0 ?引言

隨著我國城市化進程的不斷加快，城市原有地貌不斷發(fā)生變化，當雨季來臨時，特別是極端降雨事件來臨時，經(jīng)常會導致城區(qū)部分地區(qū)淹沒，內澇問題嚴重。究其原因，一方面，是由于傳統(tǒng)排水系統(tǒng)能力的不足;另一方面，是城市下墊面透水性和排水模式不斷變化所致;從而導致城市水循環(huán)系統(tǒng)平衡被打破，引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境問題。

針對上述的問題，世界各國相繼提出了各自的雨洪管理措施，如美國的“最佳管理模式（Best Management Practice， BMPs）”，英國的“可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（Sustainable Urban Drainage System）”，日本的“雨水貯留滲透計劃”以及澳大利亞的“水敏型城市設計（Water Sensitive Urban Design， WSUD）”等。生物滯留池作為一種最常見的雨洪管理措施，能很好地調控雨水徑流，兼具污染物削減的功效。國外對生物滯留池的研究起步較早，研究范圍廣泛、成果豐富，而國內的研究多集中于污染物的去除，對徑流水文過程少有研究報道，且多為模型模擬?？v觀國內外，目前尚缺乏環(huán)境條件對水文效應影響的試驗研究報道。

因此，本研究通過人工模擬降雨試驗來監(jiān)測生物滯留池的入流和出流過程，探討植物生長對生物滯留池水文效應的影響，旨在為生物滯留系統(tǒng)在實際應用過程中的水文效應評估提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

1 ?材料與方法

1.1 試驗材料及裝置

1.1.1 池體結構

模擬生物滯留池試驗裝置按照《澳大利亞生物滯留池應用指南》設計建造，池體為圓柱形聚乙烯材桶，直徑為1m，外圍包裹一層黑色海綿，避免光照。其中兩個帶淹沒區(qū)的生物滯留桶高為1.3m（以下簡稱A類生物滯留池），兩個不帶淹沒區(qū)的生物滯留試驗桶高為1m（以下簡稱B類生物滯留池）。

生物滯留試驗桶頂部設置直徑為30mm溢流管，管底高出桶內填料表面0.2m，作為雨水滯留區(qū);試驗桶底部設置直徑為110mm的穿孔排水管，A類生物滯留桶通過改變底部排水盲管與外部排水管的連接方式，在滯留池中下部營造了一個長期淹沒的厭氧區(qū)域，B類生物滯留試驗桶排水盲管在底部直接與外部出水管連接。穿孔排水管外包裹一層土工布用以防止填料泄露或堵塞排水孔。

1.1.2 填料配置

生物滯留試驗桶內部填料自下而上依次為：

排水層厚度為200mm，A類生物滯留池在過渡層和排水層之間另設250mm的淹沒區(qū)，填充材料為礫石;過渡層厚度100mm，填充材料為粗砂;過濾層厚度500mm，填充材料為混合砂（粗砂、中砂和細砂的比例為5：3：2，另外摻加3%有機質，均為質量比）;填料上表面覆蓋一層礫石（厚度忽略不計），用于減小試驗過程中雨水對填料表面的沖刷，同時也能一定程度上降低池內填料的水分蒸發(fā)。