检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王前朋北京建筑大学

学位级别：硕士

生物滞留系统可用于削减径流峰值及径流污染物。本论文从植物、介质、微生物三方面出发,探究了碳源种类、碳源添加量、碳源添加方式以及有无植物对生物滞留系统控制雨水径流水文性能和水质净化性能的影响,同时采用高通量测序技术分析了... 详细信息

生物滞留系统可用于削减径流峰值及径流污染物。本论文从植物、介质、微生物三方面出发,探究了碳源种类、碳源添加量、碳源添加方式以及有无植物对生物滞留系统控制雨水径流水文性能和水质净化性能的影响,同时采用高通量测序技术分析了碳源添加方式对系统脱氮前后介质微生物多样性及优势种属变化的影响。对碳源种类及其添加量对生物滞留模拟装置系统性能的影响探究结果表明:外加碳源能够提升生物滞留系统的渗透系数,但碳源种类和添加量的不同使得渗透系数变化规律具有差异性。相同添加量下,腐熟落叶对系统的渗透系数提升最显著但变化波动最大,而泥炭土提升效果最弱。外加碳源未能提升生物滞留系统最终脱氮效果,但可使系统脱氮提前发生,也可降低NO3--N淋失风险。除对照组在进水12h后发生NO3--N淋失,其余碳源添加组均未发生NO3--N淋失,也未发生COD、TP淋失。腐熟落叶和发酵木屑作为外加碳源对TN去除影响差异性较小,但腐熟落叶TP淋失风险高于后者。对不同添加方式、不同添加量、有无植物的生物滞留模拟柱的实验结果表明:有无植物、有无碳源和碳源添加方式均是影响系统渗透的关键因素,无植物条件下对渗透性能的削减效应高于碳源添加所带来的增益。上层添加碳源更利于改善系统渗透性能,碳源添加量对渗透性能的影响并不明显。外加碳源有利于COD、NH4+-N、NO3--N和TP的去除,同时上层添加更有利于系统脱氮。NH4+-N的去除效果随碳源添加量增加而增加,同时介质下层外加碳源后同样提升了对NH4+-N的吸附能力。添加碳源有利于系统脱氮,同时缩减了NO3--N去除所需时间。介质上层和下层TP出水浓度呈现相似变化,TP出水浓度快速下降上升然后缓慢下降,在9～12h处TP去除效果达到最大,实验过程各装置均未发生TP淋失。各装置介质下层TP出水浓度在3h和72h处差异性并不显著,外加碳源有利于进水初期对TP的去除而不利于后期除磷。对碳源添加方式对介质环境微生物群落结构多样性及门属水平优势种属微生物变化的影响量化分析结果表明:外加碳源有利于提高微生物群落多样性。介质下层添加碳源可影响介质上层门水平微生物群落结构,碳源添加量的不同对介质下层门水平微生物群落结构影响更大。植物对属水平上微生物群落结构的影响高于上层添加碳源造成的影响,添加碳源有利于缩小属水平上的微生物群落结构差异。介质环境样品中共检出11类门分类水平微生物和属分类水平微生物45种,对三组样品中属分类水平微生物丰度占比排序后取前十位为优势属共发现22种,包含各类降解有机质、脱氮除磷的功能微生物。

关键词：生物滞留外加碳源硝化反硝化微生物

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基于SWMM的海绵改建小区雨水径流调控研究

基于SWMM的海绵改建小区雨水径流调控研究

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作者：刘云鹏北京建筑大学

学位级别：硕士

快速城市化伴随着一系列水资源和水环境问题。目前,海绵城市建设正在各城市中加速开展,对新建住宅小区要按海绵城市理念进行建设,老旧小区也要进行严格按照海绵体进行改造。已建小区往往改建难度大,缺乏科学有效的指导方法。本论文选取... 详细信息

快速城市化伴随着一系列水资源和水环境问题。目前,海绵城市建设正在各城市中加速开展,对新建住宅小区要按海绵城市理念进行建设,老旧小区也要进行严格按照海绵体进行改造。已建小区往往改建难度大,缺乏科学有效的指导方法。本论文选取位于北京通州某建筑小区海绵改建示范项目为研究对象,利用SWMM雨水管理模型,依据降雨径流实测数据率定、校验模型参数,通过室外雨水水量水质监测实验,室内模型模拟的方法,充分利用雨水流出小区之前的全路径,构建了海绵改建小区的雨水径流老旧多级调控系统。探究了基于水量平衡方程和连续性方程的LID设施的控制方程;分析了海绵改建小区存在的问题及海绵改造方案的调控效果;基于模型模拟分析了海绵化改造前后小区雨水径流的调控效果;探究了不同降雨情景下,LID设施参数、管道参数等对雨水调控能力的影响,探究多级调控对涵养地下水、恢复城市开发前的水文循环、城市内涝积水、实现雨水资源化利用目标的影响,以期为建筑小区类海绵改造,选择科学有效地调控手段,提供技术方案支撑和理论依据。（1）基于水量平衡方程和连续性方程分析了雨水在LID设施中的水量变化关系,LID类型可通过调整相关层的参数进行模拟,调控能力也可以通过相关参数进行调控。这为工程实践中调整相关LID设施参数进行雨水调控提供了可能。（2）采用室外室内同步监测实验和模型模拟的方法,根据监测数据校准率定模型。水力参数率定纳什效率系数为0.89,水质参数模拟值与监测值拟合效果较好,表明模型运行模拟结果客观、可信。（3）分析模拟了不同重现期下,研究小区海绵化改造前后雨水的水力和水质控制效果。海绵化LID设施具有很好的调控效果,使小区整体降雨下渗量明显增加了6.96～12.66mm,径流量减少7.43～13.15mm,年径流总量控制率可达41.51%57.40%,对各污染物的削减率均在25%以上,表明研究小区海绵化改造效果明显,具有很好的削峰减流效果,可以有效的净化雨水,恢复城市开发前的水文循环。（4）海绵改建小区的雨水径流多级调控系统模拟结果表明:一级LID措施调控提高LID设施的表面粗糙度可增加其对雨水的拦截净化作用、增加土壤层厚度可发挥土壤层滞留净化雨水的能力、蓄水层的厚度对系统整体影响不明显;二级调控雨水管道尺寸最为有效,排水沟底宽或最大深度增加60%时,可保证小区10年一遇降雨重现期下无积水现象发生;三级末端蓄水池调控仅与蓄水池的调蓄容积有关,与蓄水池的个数和位置影响不大,同时调控蓄水池容积可实现小区3年一遇降雨重现期下无积水现象发生,同时雨水资源利用率达到3.93%。

关键词：海绵城市 SWMM 建筑小区多级调控

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透水砖铺装渗透规律及其影响因素实验研究

透水砖铺装渗透规律及其影响因素实验研究

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作者：宋剑英北京建筑大学

学位级别：硕士

透水铺装系统由于对雨水径流具有良好的促渗减排效果,近年来在海绵城市建设过程中得到了广泛应用,但关于透水铺装整体结构渗透性能的监测和计算方法,在国内外研究和工程应用中尚未形成成熟的方法。针对上述问题,本文聚焦于透水砖铺装系... 详细信息

透水铺装系统由于对雨水径流具有良好的促渗减排效果,近年来在海绵城市建设过程中得到了广泛应用,但关于透水铺装整体结构渗透性能的监测和计算方法,在国内外研究和工程应用中尚未形成成熟的方法。针对上述问题,本文聚焦于透水砖铺装系统的渗透规律及其渗透性能计算方法,分析了现有入渗公式用于计算透水砖铺装整体结构渗透性能的可行性,并采用实验室物理模型实验的方法,分析了现有监测方法的误差,通过实验数据拟合分析,推出了Horton修订公式,研究成果可为透水砖铺装整体结构入渗计算方法研究,以及雨水径流控制效果评估提供依据,论文主要成果如下:（1）通过实验室模拟实验,并基于Bias、R2、MAE误差分析方法,拟合评估了Horton、Kostiakov、Philip和Green-Ampt四个入渗公式用于描述透水砖铺装整体渗透性能的可行性,并进行了误差分析,结果表明:Horton公式对透水砖铺装入渗过程的拟合精度较好,其线性归回R2均大于0.96,拟合值与实验值的Bias均小于0.40,且Horton公式的参数ic、i0-ic分别与透水砖铺装的最大入渗速率、稳定入渗速率误差较小。因此,可采用实测值作为Horton公式的参数,且参数k在不同装置尺寸与水力梯度条件下比较稳定。（2）从拟合精度与参数稳定性两方面,分析了有无盲管对Horton公式计算结果的影响,结果表明,盲管对透水砖铺装的入渗过程具有重要影响,尤其对于透水铺装填料层蓄滞作用影响较大。当装置尺寸较小时,Horton模型的精度更易受到填料层蓄滞作用的影响。因此,透水砖铺装渗透性能监测时,应合理选择监测区域的尺度,与基层无盲管的透水铺装结构相比,Horton公式用于计算基层有盲管的透水砖铺装入渗过程时精度更高。（3）Horton公式在不同基层碎石级配、找平层介质粒径与初始含水率条件下均有较高的拟合精度,找平层介质粒径对Horton公式的拟合精度影响较大,粒径较大时,Horton公式拟合精度明显降低。在均匀雨强条件下,当找平层为粗砂时,公式纳什系数(Ens)为0.58-0.73,而当找平层为细砂时,Ens为0.88-0.96。基层的碎石级配、初始含水率对Horton公式的拟合精度的影响均较小。基于模拟实验数据,提出了Horton修订公式,实验条件下,当修订系数为4.2时,Horton公式的精度较高(Ens为0.87-0.99)。（4）目前关于透水砖铺装渗透性能的监测大多局限于面层,监测方法都基于Darcy定律,其中实验室常水头法测量的渗透系数与透水砖铺装整体结构的渗透性能存在较大误差,且不同水力梯度条件下,计算得到的渗透系数均不相同,不符合Darcy定律的适用条件。三种原位监测方法仅在特定装置尺寸与水力梯度条件下,计算得到的渗透系数与稳定入渗速率误差较小,但仍然与透水砖铺装整体结构的最大入渗速率有较大的差值。因此,装置尺寸与水头高度对原位监测方法具有重要影响,且对于干期较长的透水砖铺装系统,原位监测的误差相对较大。当透水砖铺装基层无盲管时,等效渗透系数方法与透水砖铺装入渗过程的误差较小,且在大尺度下等效渗透系数法误差较低。

关键词：透水砖铺装 Horton公式 Kostiakov公式 Philip公式 Green-Ampt公式 Darcy定律公式修订

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集中进水植草沟沿程流量变化规律研究

集中进水植草沟沿程流量变化规律研究

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作者：夏旭北京建筑大学

学位级别：硕士

植草沟是海绵城市建设中应用较广泛的设施之一,其主要功能为传输雨水径流,同时还可渗蓄和净化雨水,目前关于植草沟的沿程流量变化特征仍缺乏系统研究,通过实验室物理模型模拟实验,系统研究了恒定进水流量下,传统型和渗排型植草沟的沿程... 详细信息

植草沟是海绵城市建设中应用较广泛的设施之一,其主要功能为传输雨水径流,同时还可渗蓄和净化雨水,目前关于植草沟的沿程流量变化特征仍缺乏系统研究,通过实验室物理模型模拟实验,系统研究了恒定进水流量下,传统型和渗排型植草沟的沿程流量变化特征,通过与曼宁公式理论值比较,提出了曼宁修订公式,并根据实验数据,进一步验证了曼宁修订公式的精度;研究了恒定和非恒定进水流量、不同植被高度下,传统型和渗排型植草沟的径流总量削减率、峰值流量削减率和峰值延迟时间;同时,结合某工程案例,通过理论计算,比较了不同断面形状植草沟的最大过流能力和渗透能力。研究成果可为植草沟的优化设计提供依据,本研究的主要结论如下:（1）在传统型和渗排型植草沟中,由曼宁公式算得的理论流量与实测流量均存在较大的误差,且随着流量的增大,理论流量与实测流量的误差均呈先减小后增大趋势,采用实验数据拟合的方法推导出了传统型和渗排型植草沟的修订曼宁公式,并分别验证了其精度,修订后的曼宁公式精度显著提高,当流量为0.5 m3/h～9.7 m3/h时,传统型植草沟误差范围为-0.71%～9.05%,渗排型植草沟误差范围为-3.13%～5.96%,误差较修订前提高约60.25%～68.71%;（2）传统型和渗排型植草沟均具有较好的径流总量削减、峰值流量削减和峰值延迟效果,渗排型植草沟对雨水径流的总量削减率优于传统型,随着重现期的增大,两种植草沟的径流总量削减率均不断降低,峰值流量削减率相差较小,峰值延迟时间均逐渐降低;随着植被高度的增大,各重现期传统型和渗排型植草沟对径流的总量削减率和峰值削减率均逐渐增大,峰值延迟时间逐渐延长;（3）恒定进水流量下,随着进水流量的逐渐增大,下渗峰值流量逐渐增大,不同重现期下,随着进水重现期的增大,下渗峰值流量逐渐增大,植被高度越高,渗排型植草沟的下渗流量相对越大;（4）植草沟宽度、横、纵坡坡度,粗糙系数等条件相同时,抛物线形植草沟对径流的最大传输能力相对较大,V形和抛物线形植草沟下渗过流断面面积较大,渗透效果较好;在植草沟设计中,从径流传输能力和渗透效果等方面考虑,宜优先考虑采用抛物线形植草沟。

关键词：植草沟水力特性水文特性曼宁公式断面形状

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城市道路横截沟设计方法及其模拟研究

城市道路横截沟设计方法及其模拟研究

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作者：秦美娜北京建筑大学

学位级别：硕士

随着城市化快速发展,城市积水内涝的风险也不断加大,尤其是下凹桥区、下穿隧道、地下通道、地下车库等纵坡较大的地方是积水内涝的高风险地区。在上述区域设置截留设施和泵站是应对积水内涝的重要措施,其中横截沟是常见的截留手段之一,... 详细信息

随着城市化快速发展,城市积水内涝的风险也不断加大,尤其是下凹桥区、下穿隧道、地下通道、地下车库等纵坡较大的地方是积水内涝的高风险地区。在上述区域设置截留设施和泵站是应对积水内涝的重要措施,其中横截沟是常见的截留手段之一,但关于横截沟的水力特性、设计计算方法尚缺乏系统研究,导致横截沟在工程应用设计过程中缺乏科学依据,针对上述问题,通过理论计算、实验和数值模拟的方法,并结合横截沟的现状进行调研,开展了篦子宽度、重现期、道路横纵坡等参数对横截沟截流率的影响研究,重点研究了横截沟的水流流态演变和截流率变化特征。得出的主要结论如下:(1)通过对国内外关于横截沟的研究进行了系统分析,发现现有横截沟截流率公式中均没有横坡的影响,针对上述问题,借助于曼宁公式,提出了带有横坡参数的横截沟截流率计算方法。并且与实验数据进行了验证,所有工况的误差均在10%以内,取得了比较好的拟合效果。(2)通过实验发现,在流量较大时,横截沟篦上的水流容易产生水翅现象,且沿横坡方向水翅的高度逐渐增大。研究了流量从5L/s增大到44L/s,不同篦子宽度和数量时,横截沟的截留能力。当篦宽为300mm,设置一道、两道、三道横截沟的截留能力分别为19L/s、32L/s、44L/s;当只设置一道横截沟,篦宽为400mm、500mm时,横截沟的截留能力分别为32L/s、44L/s。当设置一道横截沟,篦宽为300mm、400mm、500mm时,截流率变化范围分别为79%～95%、85%～97%和91%～99%。(3)基于城市道路横截沟CFD数值模型,进一步分析了城市道路不同坡度组合和篦子宽度对横截沟截流率的影响,模拟了水流沿程流态变化特征,结果表明:沿程断面平均流速先增大后减小,流量113 L/s时,第一道横截沟篦前速度最大,其值为2.63m/s。截流率随着流量的增加而减小,随着篦宽的增加而增大,但受纵坡影响较小。流量从5L/s增大到113L/s时,一道横截沟截流率增加0.11%～3.90%;两道横截沟截流率提高截流率增加0.002%～4.50%;通过实验和模拟结果的对比发现,所有工况的模拟截流率与实验截流率误差均在6%以内,误差值随着流量的增大而增大。

关键词：道路排水横截沟截流率 CFD模拟

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城市雨水调蓄池水质控制效果及其影响因素分析

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环境工程 2018年第12期36卷 98-102页

作者：席广朋王建龙赵梦圆涂楠楠北京建筑大学北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心北京100044 北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044

随着我国城市化进程的加快,城市不透水区域面积急剧增加,导致雨水径流外排总量和峰值流量增加,同时城市区域人类活动带来的道路交通、地表沉积物、空气沉降等污染,最终在雨水径流的冲刷作用下排入受纳水体,对城市排水防涝和水体水质带... 详细信息

随着我国城市化进程的加快,城市不透水区域面积急剧增加,导致雨水径流外排总量和峰值流量增加,同时城市区域人类活动带来的道路交通、地表沉积物、空气沉降等污染,最终在雨水径流的冲刷作用下排入受纳水体,对城市排水防涝和水体水质带来了极大的威胁。针对上述问题,雨水调蓄池在城市雨水管理中得到越来越广泛的应用,但目前普遍存在投资大、设计功能单一、利用效率较低等问题。分析了雨水调蓄池内水质变化规律,同时模拟某下凹桥区调蓄池在不同重现期及进水浓度下污染物的变化规律,以期为雨水调蓄池优化运行和实时控制提供参考。

关键词：雨水调蓄池合流制溢流实时控制 SS 雨水径流污染控制

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倒置生物滞留技术水量水质控制效果研究

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水利水电技术 2019年第6期50卷 11-17页

作者：林宏军王建龙赵梦圆孙博谢剑飞李俊奇北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京100044 北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044 北京建筑大学北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心北京100044

生物滞留技术是目前应用较为广泛的雨洪控制利用措施,生物滞留技术在应用过程中也出现一些问题。针对传统生物滞留设施存在的水土流失、污染物表层累积、填料层更换困难等问题,提出了一种新型倒置生物滞留技术。通过实验室模拟试验,研... 详细信息

生物滞留技术是目前应用较为广泛的雨洪控制利用措施,生物滞留技术在应用过程中也出现一些问题。针对传统生物滞留设施存在的水土流失、污染物表层累积、填料层更换困难等问题,提出了一种新型倒置生物滞留技术。通过实验室模拟试验,研究了不同重现期条件下,倒置生物滞留技术的水量、水质控制效果,并与传统生物滞留技术进行了比较。结果表明:倒置生物滞留技术在径流总量控制率、峰值削减率方面比传统生物滞留分别提高了9%~21%和1%~32%;在峰值延迟时间方面最大延长了8min;倒置生物滞留对TP、TN、COD、NH^+4-N等污染物的平均去除率比传统生物滞留分别提高了约6%、4%、3%、6%。研究成果可为倒置生物滞留技术在海绵城市建设中广泛应用提供技术支撑,为生物滞留技术的完善与发展提供借鉴和参考。

关键词：生物滞留雨水径流海绵城市非点源污染控制城市雨洪资源利用

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历史文化街区排水系统风险分析及改造策略研究

历史文化街区排水系统风险分析及改造策略研究

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作者：贺弋桓北京建筑大学

学位级别：硕士

历史文化街区是城市发展史及民俗文化的重要载体,反映出城市一定历史时期的政治经济文化风貌和特色,并且在城市发展中承担着一定功能。但是,历史文化街区在城市化过程与当时设计建造时的环境条件已发生显著变化。历史文化街区历经岁月洗... 详细信息

历史文化街区是城市发展史及民俗文化的重要载体,反映出城市一定历史时期的政治经济文化风貌和特色,并且在城市发展中承担着一定功能。但是,历史文化街区在城市化过程与当时设计建造时的环境条件已发生显著变化。历史文化街区历经岁月洗礼,城市肌能和民俗建筑同步老化。伴随经济发展,在工业化、城市化进程中,历史文化街区本身及周边场地条件、水系构成等均遭到不同程度的破坏。本文通过分析历史文化街区排水系统现状与面临的突出问题,提出了历史文化街区排水系统风险评估方法和改造的策略,以期为历史文化街区排水系统保护及改造提供支撑。首先,对历史文化街区排水系统进行了研究,通过调查研究,较为系统地梳理了历史文化街区排水系统发展历程,从三个排水尺度系统归纳了历史文化街区排水系统的传统理念,并提出了基于流域管理的历史文化街区排水系统理念。通过实地调研与资料分析,总结并提出历史文化街区排水系统水安全方面的现状与问题,并对问题成因进行分析,进而提出改造策略。其次,将历史文化街区排水系统风险评估与现代城市排水模型(如InfoWorks ICM模型)技术相结合,通过调研发现建筑布局对场地洪涝灾害风险具有重要影响。借助于数学模型,分析了不同建筑布局的历史文化街区产汇流特征。模拟了不同坡度、不同坡向、不同重现期条件下,三种建筑布局对洪涝的适应性。通过数据对比,对不同布局方式历史文化街区的排水过程进行了分析比较,并针对不同布局形式街区的高风险点进行归纳总结,以期为历史文化街区排水系统风险评估提供支撑。最后,以济南芙蓉街百花洲历史文化街区为例,系统分析了历史文化街区排水系统改造面临的问题,提出了改造策略,并提出了基于海绵城市建设的保护途径。论文基于对历史文化街区排水系统形式与发展的梳理,总结出历史文化街区典型排水模式和建筑布局方式,并研究了不同布局历史文化街区降雨时洪涝风险沿着街道的空间分布特征。研究成果可为我国历史文化街区保护,尤其对存在历史文化街区的城市在海绵城市建设中如何保护或保护性开发提供支撑。

关键词：历史文化街区排水系统街区布局 InfoWorks ICM模型海绵城市

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北京市雨水径流中颗粒物沉降特性

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环境工程 2019年第2期37卷 67-72页

作者：赵梦圆王建龙黄涛涂楠楠北京建筑大学北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心北京100044 北京建筑大学城市雨水与水环境教育部重点实验室北京100044 北京市首都规划设计工程咨询开发有限公司北京100031

选择北京市中心城区某合流制和分流制系统排出口雨水径流为研究对象,采用虹吸式沉降柱静态沉淀试验,分析了典型降雨场次雨水径流中颗粒物的沉淀特征。结果表明:合流制溢流及分流制雨水径流中颗粒物沉速区间均主要集中于0.1～1 mm/s,该... 详细信息

选择北京市中心城区某合流制和分流制系统排出口雨水径流为研究对象,采用虹吸式沉降柱静态沉淀试验,分析了典型降雨场次雨水径流中颗粒物的沉淀特征。结果表明:合流制溢流及分流制雨水径流中颗粒物沉速区间均主要集中于0.1～1 mm/s,该沉速区间的颗粒物对于污染物去除效果影响较大。分流制排水系统颗粒物的沉速随产流时间的增加而降低,沉速越大颗粒物去除效率越高,而合流制系统颗粒物沉速随时间波动较大,各沉速区间颗粒物去除率分布较均匀,当控制沉降速率>0.05 mm/s时,合流制颗粒物控制效果优于分流制。

关键词：雨水径流颗粒物沉速排水体制

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城市道路低影响开发雨水系统监测与评估

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环境工程 2019年第7期37卷 82-87页

作者：李晗王建龙许怀奥蔡志文冯萃敏北京建筑大学北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心北京100044 北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044

以某城市道路低影响开发雨水系统为例,研究了低影响开发系统的水量和水质控制效果。采用了同场次降雨对比分析方法,分别选取低影响开发道路A、B两监测点和传统道路C监测点进行对比监测。比较7场典型降雨下A、B、C监测点的数据表明:A、B... 详细信息

以某城市道路低影响开发雨水系统为例,研究了低影响开发系统的水量和水质控制效果。采用了同场次降雨对比分析方法,分别选取低影响开发道路A、B两监测点和传统道路C监测点进行对比监测。比较7场典型降雨下A、B、C监测点的数据表明:A、B监测点出流总量和出流污染负荷得到有效削减。平均径流出流总量削减率分别为64.37%、54.79%;平均径流出流污染物负荷(以SS计)削减率分别为90.23%、70.94%。因此,城市道路低影响开发雨水系统在雨水径流水量和水质控制方面效果显著。

关键词：城市道路雨水径流低影响开发效果评估

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