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2013年底,中国正式提出海绵城市建设理念,强调降低城市开发对水系统的影响,随后在实践中得到不断拓展,逐步发展成为包括水生态、水环境、水资源、水安全、制度建设与执行情况、显示度等六大类18项指标的新型城市建设理念。
2016年4月27日,经过竞争性评审,财政部、建设部、水利部确定天津市为第二批14个海绵城市试点城市之一,天津市海绵城市建设迎来重要机遇。2017年3月份,“十三五”水专项“天津中心城区海绵城市建设运行管理技术体系构建与示范课题(2017ZX07106-001)”通过立项审查。
海绵城市试点城市建设之初,天津在海绵城市建设中存在以下难题:
海绵城市本地条件解析不足;
适合天津水文地质条件的LID开发技术缺乏;
雨水径流污染严重,缺乏有效的治理技术;
保障源头—过程—末端控制的技术体系不够健全;
全过程管控机制缺失,项目难以落地。
针对以上技术难题,课题组按照水专项边研究、边应用的原则积极开展攻关,主要取得了六个方面的调查成果,四项关键技术。
六项主要调查成果,支撑海绵城市建设规划、设计基础数据体系
成果一:海绵城市建设相关降雨条件解析
对降雨资料进行解析关系到LID设施的设计、模型模拟结果的准确性,是海绵城市建设最重要的基础数据之一。课题组对1989~2018年30年间天津市3个气象站的降雨资料进行了统计分析,结果表明:天津市中小雨场次占比76%、中雨场次占比15%;同时采用最新资料重新推求了天津市年径流总量控制率,比《海绵城市建设技术指南》中提出的年径流总量控制率范围更广、资料时效性更强,该数据已作为《天津市海绵城市设计技术标准》的关键参数,为海绵城市建设提供支撑。
另外,课题组还依托“十三五”水专项课题对天津市暴雨强度公式进行了修编,补充完善了以往暴雨强度公式不足之处。
成果二:雨水径流污染特性解析
雨水径流污染特性也是海绵城市建设重要本地条件。课题组从“十一五”水专项开始,持续对天津不同下垫面雨水径流污染特性开展调查,“十一五”期间积累了一万多个调查数据,“十三五”期间目前获得的调查数据大约是六千个,据我们了解,这是国内比较全的雨水径流污染水质调查数据,我们近期也准备对这些数据进行深层次的挖据和整理,希望能对雨水径流污染控制做一些贡献。
不同下垫面雨水径流污染情况
在研究的下垫面中,SS浓度大小顺序依次为:路面径流>屋面径流>草坪径流;路面径流悬浮物含量最高,这是因为路面径流受大气沉降、交通活动等多种因素的综合影响,同时2016年~2018年海绵城市试点示范区内有很多工程建设项目,使得道路径流中悬浮物普遍偏高;屋面、草坪径流污染物主要来源于大气降尘,受人为因素干扰较小,颗粒物含量较少。
不同下垫面,有机污染物和营养物质指标浓度顺序大小为:路面径流>油毡屋面径流>沥青屋面径流>瓦屋面>草坪径流。
不同下垫面雨水径流中颗粒物粒径分布
在“十一五”雨水径路污染调查的基础上,“十三五”期间课题组还对雨水径流中污染物粒径分布进行了研究。
(1)不同材质屋面雨水径流
在研究的塑钢屋面、瓦屋面、油毡屋面中,各屋面85%以上的COD、TP和浊度主要附着于粒径>200um的颗粒物;塑钢屋面55%以上的NH3-N附着于大颗粒物(>200um),其余为溶解态或附着于细微颗粒物;瓦屋面和油毡屋面大部分NH3-N和TN为溶解态,或附着于细微颗粒物(<50um)上;屋面雨水径流中,COD、TP大部分可通过物理化学方式去除,而N营养盐需通过生物法(人工湿地等)去除。
(2)不同路面雨水径流
沥青道路90%以上的COD、TP和浊度附着于粒径>200um的颗粒物,N营养盐溶解态相对较高;透水铺装道路85%以上的COD、TP和浊度附着于大颗粒物(>200um);实际降雨径流中透水铺装道路对大颗粒物有较强的截留能力(80%以上)。沥青道路径流大部分污染物可通过物理化学方式去除,透水铺装径流污染物细颗粒物占主导。
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