城市道路雨水生物滞留净化排放原理与技术研究

随着城市化进程的加快，硬化道路面积急剧增长，破坏了原有的水循环过程，引发了内涝风险加剧、面源污染严重、地下水位下降等一系列环境与生态问题。对此发达国家已开始采用生物滞留技术对道路雨水进行滞蓄净化利用或排放，但由于该技术的地域性较强、应用时间不长，尚未形成通用的、系统的设计理论和方法。我国在这方面的研究刚刚起步，需要依据当地的气象、土壤、植物、道路交通特性等因素，研究适合当地条件的简便实用的生物滞留净化排放技术。本项目以北京的城市道路雨水排水系统为对象，在查清道路雨水的流量与水质特点基础上，针对典型道路形式研究将道路雨水通过生物滞留设施滞蓄净化后排放的基本原理和技术方法，重点解决植物品种选择、填料类型选配、集排水方式选型等关键问题，通过组合试验和模拟，形成较系统的设计方法体系，为改进我国城市道路排水系统设计理念，构建安全、生态、健康的城市排水体系提供理论与技术基础，其成果具有广阔的应用前景。

随着城市化进程的加快，硬化道路面积急剧增长，破坏了原有的水循环过程，引发了内涝风险加剧、面源污染严重、地下水位下降等一系列环境与生态问题。对此发达国家已开始采用生物滞留技术对道路雨水进行滞蓄净化利用或排放，我国在这方面的研究刚刚起步，缺乏系统的理论和方法支撑生物滞留净化排放技术的推广应用。因此本项目以北京的城市道路雨水排水系统为对象，在查清道路雨水的水量与水质特性基础上，针对典型道路形式研究将道路雨水通过生物滞留设施滞蓄净化后排放的基本原理和技术方法，筛选出适宜在生物滞留槽种植的2种北京本地植被，研发了4种用于生物滞留槽建设的专用填料，掌握了生物滞留槽调控道路径流和削减污染物排放的基本规律，解决了植物品种选择、填料类型选配、集排水方式选型等关键问题，通过组合试验和模拟，建立了道路生物滞留槽的设计方法，集成了生物滞留净化排放技术体系，可为改进我国城市道路排水系统设计理念，构建“海绵型城市道路”提供理论与技术基础。主要创新性成果如下：.（1）掌握了城区机动车道道路降雨径流的水质水量特性，提出了削减其污染物排放的径流控制量指标参考值。发现北京城区道路径流雨水的主要污染物为COD、BOD5和SS，道路径流初期冲刷程度为中等，当初期径流控制量为10mm时，场次降雨的污染物削减率能达到50%以上，控制量在4mm时，污染物削减率达到30%左右。.（2）研发了用于生物滞留槽的专用填料，提出了适宜的种植植物。.通过所建立的包含9项指标的综合评价模型筛选出透水性、持水性、净水性均较好、成本较低的4个组合填料分别为：除了都含有5%草炭土外，壤土、粗砂、珍珠岩、蛭石的体积含量比分别为30:50:10:10、30:40:5:25、30:40:10:20、30:40:15:15。从抗旱、耐淹、耐污、景观效果、经济性等方面综合评价，最适宜的植物为八宝景天和鸢尾。.（3）建立了道路生物滞留槽的设计方法，集成了生物滞留净化排放技术体系。.基于径流流行路径，对道路断面、路牙结构，生物滞留槽设施的植物、填料、排水，以及设施规模设计进行了系统研究，建立了道路生物滞留槽的设计方法体系。通过长期试验监测及模型模拟，掌握了生物滞留槽的渗透规律、径流量调控规律及径流水质削减规律，集成了生物滞留净化排放技术体系。认为道路生物滞留槽的设计应当满足对10倍汇水面积上20mm降雨不外排的综合控制要求。