【delphi开源代码栏目提醒】:网学会员在delphi开源代码频道为大家收集整理了“屋面雨水净化与直接利用技术研究_杨凯 - 硕士论文“提供大家参考,希望对大家有所帮助!
硕士学位
论文 屋面雨水净
化与直接利用技术研究RESEARCH ON THE PURIFICATION ANDDIRECT UTILISATION OF ROOF RUNOFF 杨 凯 哈尔滨工业大学 2010 年 6 月国内图书分类号:TU992 学校
代码:10213国际图书
分类号:628.3 密级:
公开 工学硕士学位
论文 屋面雨水净化与直接利用
技术研究 硕 士 研 究 生:杨 凯 导 师:李玉华教授 申 请 学 位:工学硕士 学 科:市政工程 所 在 单 位:市政环境工程学院 答 辩 日 期:
2010 年 6 月 授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index: TU992U.D.C: 628.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON THE PURIFICATION AND DIRECT UTILISATION OF ROOF RUNOFF Candidate: Yang Kai Super
visor: Prof. Li Yuhua A
cademic Degree
Applied for: Master of Engineering Speciality: Municipal Engineering Affiliation: School of Muni. amp Env. Eng. Date of Defence: June 2010 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位
论文 摘要 随着城市化进程加快,水资源的供需矛盾日益突出,水环境压力也逐渐增大。
近年来,城市不透水面积增加,干预了自然的水文
循环过程,造成大量雨水流失,同时又减弱了城市的防洪抗灾能力。
为了缓和水资源短缺和改善城市水环境,重视雨水利用具有重要
的现实意义。
对屋面、绿地、道路三类下垫面的雨水径流水质对比分析发现:绿地径流水质较好,屋面雨水径流水质次之,
道路径流污染最严重,但都呈现相似的规律,即在降雨产流
过程中,各污染物浓度随降雨历时增加而下降,并趋于稳定 。
经 初 期 弃 流 后 , 屋 面 雨 水 的 CODCr 值 小 于 50mg/L , SS 含 量 约 小 于10mg/L,只需
简单处理,即可满足城市杂用水水质标准、景观环境用水水质标准,适宜采用直接利用技术。
本文提出利用土壤—植被系统来处理屋面雨水,并研究了土壤滤柱对屋面雨水的净化
规律,研究
发现:净化效果与土壤结构、渗透深度和
污染物负荷密切
相关,在实际工程中采用 1.2m 深的人工土壤(土:砂:煤灰渣68:17:15)滤床
具有较强的净化能力、缓冲能力及恢复能力,对弃流
后的屋面雨水的COD 去除率能稳定在 75左右,达到较好的净化
效果,同时对高浓度负荷的冲击也有很强的缓冲
能力。
另外种植植物和投入蚯蚓均能强化土壤对雨水的净化能力及恢复能力。
本文还从技术、经济效益、社会效益和生态效益方面出发,提出了针对屋面雨水直接利用环境效益的评价指标体系,采用迷糊综合评价法和 AHP 法构建评价模型和确定各指标的隶属度。
最后结合哈尔滨某小区屋面雨水直接利用工程方案进行评价分析,得出该系统工程
比较合理,社会效益、生态
效益显著,
经济效益
一般,
整体上达到良好水平。
关键词:雨水利用;土壤渗滤;环境效益;评价模型 -I- 哈尔滨工业大学工学硕士学位
论文 Abstract With the development of the urbanizationthe contradiction between watersupply and demand is becoming increasingly con
spicuousand the pressure on thewater environment also increases.In recent yearsthe expansion of impermeableland surface interference with the natural water cyclelead to great loss of rainandweaken the city’s flood-control and disaster-combat capacity.In order to alleviatewater shortages and improve the urban water environmentIt is meaningful to givemore attention to rainwater utilization. This study conducts the contrast of runoff quality of three types of underlyingsurface—roofgreen surface and road surface.The analysis indicated that the qualityof different underlying surface runoff show great difference—the quality of greensurface runoff is better than roof runoffand the road runoff is most seriouslypolluted but all follow a similar lawthat the pollutant concentration decreasedalong
with rainfall duration and became stable gradually in the process of rainfallrunoff.It also showed that the CODCr value of roof runoff in late period is less than50mg/L and the SS content less than 10mg/L and the quality can meet the waterquality standard for urban
miscellaneous water consumption and scenicenvironment use after simple treatment. It is therefore well suitable to directlyutilize. It is therefore well suitable to directly utilize. This paper also proposes the soil vegetation systemadopted to purify roofrunoffand do the research on the law of purification efficiency of soil filtrationcolumn.The study indicated that the treatment effect of soil is closely related to soilstructureinfiltration depth and pollutant loads.1.2m deep bed of artificial soilconsisting of 68 of natural soil17 of sand and 15 of cinder of burned coalpresents a strong purification capability buffering capacity and resilience. Whenthe filtering bed purifies the roof runoff in later period the ratio of CODelimination can be stabilized at about 75 achieving a better purification effect.To the the first flush of roof the impact of high load also can be wellbuffered.What’ more
The plant and earthworms are able to strengthen thepurification capability and restoring capacity of artificial soil. Besi
desthis article puts forward evaluation index system of environmentalbenefits of roof runoff direct utilizationbased on the technical economic benefitssocial benefits and eco
logical benefits.Through fuzzy evaluation methodAHP - II - 哈尔滨工业大学工学硕士学位
论文method and
Delphi method the
evaluation mo
del was established and the weight ofof each indicator is obtained. The plan for direct utilization of roof runoff of asubdistrict in Harbin is assessed based on the evaluating system. The result ofassessment shows that the program has general economic benefitsbut remarkablesocial and ecological benefitsand it reached a good level as a whole.Key
words: rainwater utilization soil-percolationenvironmental benefits evaluation model - III - 哈尔滨工业
大学工学硕士
学位论文 目 录
摘要 ......................................................................................................................... IAbstract ................................................................................................................. II第 1 章 绪论 ........................................................................................................... 1 1.1 课题背景 ...................................................................................................... 1 1.2
国内外研究现状 .......................................................................................... 3 1.2.1
国外城市雨水利用研究现状 ................................................................ 3 1.2.2 国内城市雨
水利用
研究现状 ................................................................ 5 1.3 课题来源及研究目的意义 ........................................................................... 7 1.3.1 课题来源 ............................................................................................... 7 1.3.2 课题研究
目的和
意义 ............................................................................ 7 1.4 课题的研究内容 .......................................................................................... 8第 2 章 城市不同下垫面雨水径流水质变化特征研究 ......................................... 9 2.1 不同下垫面雨水径流水质变化特征 ............................................................ 9 2.1.1 屋面雨水径流水质
变化特征 ................................................................ 9 2.1.2 道路雨水径流水质变化特征 .............................................................. 11 2.1.3 绿地雨水径流水质变化特征 .............................................................. 12 2.2
不同下垫面雨水直接利用的可行性评价 .................................................. 13 2.2.1 雨水直接利用
可行性评价依据 ........................................................... 13 2.2.2 雨水
直接利用水质评价 ...................................................................... 14 2.3 屋面雨水直接利用
方案探讨 ..................................................................... 15 2.4 本章小结 .................................................................................................... 16第 3 章 土壤滤柱对屋面雨水的渗透净化研究 ................................................... 17 3.1 试验
内容及试验方法 ................................................................................. 17 3.1.1 试验内容 ............................................................................................. 17 3.1.2
试验材料 ............................................................................................. 17 3.1.3 试验
装置 ............................................................................................. 19 3.1.4 试验
方法 ............................................................................................. 19 3.2 土壤滤柱对屋面雨水的净化结果分析 ...................................................... 20 3.2.1 土壤结构对
渗透净化的影响 .............................................................. 20 - IV - 哈尔滨工业大学工学硕士学位
论文 3.2.2 渗透厚度对 COD 去除率的影响 ........................................................ 22 3.2.3 COD 负荷对渗透净化的影响 .............................................................. 23 3.2.4 土壤滤柱中污染物的积累及土壤再生能力的
分析 ............................ 25 3.3 土壤层对雨水净化机理的
初步探讨 .......................................................... 26 3.3.1 土壤层中的吸附作用 .......................................................................... 26 3.3.2 土壤层
中的生化降解 .......................................................................... 27 3.3.3
植物的净化
作用 .................................................................................. 29 3.3.4 蚯蚓对土壤净
化的影响 ...................................................................... 30 3.3.5 土壤净化雨水能力
的再生
机理 ........................................................... 30 3.4 本章小结 .................................................................................................... 31第 4 章 屋面雨水直接利用环境效益
评价 ........................................................... 32 4.1 屋面雨水直接利用评价指标体系 ............................................................. 32 4.1.1 指标
体系分类 ..................................................................................... 32 4.1.2
指标体系的建立
原则 .......................................................................... 33 4.1.3 指标体系的
建立 .................................................................................. 33 4.1.4 评价指标分析 ..................................................................................... 33 4.2 综合评价模型 ............................................................................................ 34 4.2.1
模糊综合评价
模型 .............................................................................. 34 4.2.2 模型
评语集的确定 .............................................................................. 35 4.2.3 评价指标隶属
度的确定 ...................................................................... 36 4.3 模型权重分配矩阵的确定 ......................................................................... 37 4.3.1
层次分析法
的原理 .............................................................................. 37 4.3.2 构造判断矩阵 ..................................................................................... 37 4.3.3 一致性检验 ......................................................................................... 38 4.4 AHP
判断矩阵权值计算 ............................................................................. 39 4.5 本章
小结 .................................................................................................... 41第 5 章 工程应用方案评价 .................................................................................. 43 5.1 工程
概况 .................................................................................................... 43 5.1.1 水质情况 ............................................................................................. 43 5.1.2 水量
平衡分析 ..................................................................................... 43 5.1.3 小区屋面雨水直接利用系统 .............................................................. 44 5.2 雨水直接利用工程规模 ............................................................................. 45 5.2.1 调蓄池容积 ......................................................................................... 45 -V- 哈尔滨工业大学工学硕士学位
论文 5.2.2
人工土壤滤池
规模 .............................................................................. 46 5.3 效益
指数计算 EV / PV ............................................................................... 47 5.3.1 总费用值 PV ....................................................................................... 47 5.3.2 总效益值 EV ....................................................................................... 47 5.4 小区屋面雨水直接利用
系统综合评价 ...................................................... 48 5.5 本章小结 .................................................................................................... 50结 论 .................................................................................................................... 51参考
文献 .............................................................................................................. 53哈尔滨工业大学硕士学位
论文原创性声明 ......................................................... 59哈尔滨工业大学硕士学位
论文使用授权书 ......................................................... 59致 谢 .................................................................................................................... 60 - VI - 哈尔滨工业大学工学硕士学位
论文 第1章 绪论1.1 课题
背景 水是
生命之源,是
人类利用最多的自然资源,水资源的可持续利用是
所有自然资源可持续开发利用中最重要的一
个问题。
近年来,我国城市化水平不断提高,已由
1999 年的 30.9提高到
2009 年的 46.6。
城市化是
一个社会
的全面发展过程,它
促进社会经济的
发展和社会
文明的进步,然而在城市化的
高速发展阶段,生态环境恶化、水资源紧缺危机、洪涝灾害等
问题却相继
出现。
20
世纪 90
年代以来,我国城市缺水范围不断扩大,缺水程度不断加剧。
目
前我国 600 多座城市中,有 400 多座城市缺水,其中 100 多座城市严重缺水,且均呈递增趋势。
京津沪是重度缺水城市,北京市人均水资源不足 300m3,
上海市人均水资源 200m3 ,天津市更属
生态缺水城市,人均水资源仅 153m3。
全国城市日缺水量达 1600 万 m3 ,全年因城市缺水影响产值在
2000 亿元以上,影响城市人口约 4000 万。
近年来,城市供水量
持续增长,
2004 年末,城市人口 54283 万,城市
供水总量 489 亿 m3 ,比
2003 年
增长 2.84。
钱易等 1 在“
中国城市水资源可持续开发利用”研究中
预测,到 2030 年和 2050 年,预计城市需水量将达 1220 亿 m3、1540 亿 m3 ,水资源的供需
矛盾将进一步加剧,水环境压力将越来越大。
因此,城市水资源的可持续利用和水系生态系统
服务的保护与恢复已成为
世界性课题 2 。
长期以来,人们将雨水视为灾害,采取“一排了之”的方法处理城市雨水。
随着水
危机的加剧,
以及对城市水系统认识的加深,人们逐渐
认识到雨水
作为一种特殊自然资源的
价值。
城市雨水利用不仅是水资源
开源节流的一条
有效途径,而且对生态环境
改善、水污染控制等
方面都有重大意义 3。
城市雨水利用是指在城市
范围内有目的地采用各种措施对雨水资源的
保护和利用,可分为直接利用和间接利用。
雨水直接利用是将城市雨水径流收集起来,根据用途要求,经混凝、沉淀、消毒等多种处理工艺或工艺
组合进行不同程度处理后,用于绿化、冲厕等
生活杂用水、工业用水及景观补水,即将雨水转化为
产品水以代替自来水或
用于景观水景 4 。
雨水间接利用是使用各种
措施强化雨水就地入渗,使更多雨水留在境内并渗入地下以补充、涵养地下水 5。
.