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海绵城市的发展沿革及其对径流污染控制的研究现状

杨银川 肖冰 崔贺 黄民生 邹颖 何岩 曹承进

杨银川, 肖冰, 崔贺, 黄民生, 邹颖, 何岩, 曹承进. 海绵城市的发展沿革及其对径流污染控制的研究现状[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (6): 32-42. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.004
引用本文: 杨银川, 肖冰, 崔贺, 黄民生, 邹颖, 何岩, 曹承进. 海绵城市的发展沿革及其对径流污染控制的研究现状[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (6): 32-42. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.004
YANG Yin-chuan, XIAO Bing, CUI He, HUANG Min-sheng, ZOU Ying, HE Yan, CAO Cheng-jin. Development history of sponge cities and the state of research on runoff pollution control[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (6): 32-42. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.004
Citation: YANG Yin-chuan, XIAO Bing, CUI He, HUANG Min-sheng, ZOU Ying, HE Yan, CAO Cheng-jin. Development history of sponge cities and the state of research on runoff pollution control[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (6): 32-42. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.004

海绵城市的发展沿革及其对径流污染控制的研究现状

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.004
基金项目: 

国家科技重大专项 2017ZX07207001

国家科技重大专项 2018ZX07208008

上海市科技创新重点项目 18DZ1203806

详细信息
    作者简介:

    杨银川, 男, 硕士研究生, 研究方向为水环境治理与修复.E-mail:2216955818@qq.com

    通讯作者:

    黄民生, 男, 教授, 博士生导师, 研究方向为水环境治理与修复.E-mail:mshuang@des.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: X52;TU99

Development history of sponge cities and the state of research on runoff pollution control

  • 摘要: 以国内外海绵城市建设理论体系的发展历程为出发点,探究各国海绵城市建设异同与发展经验,继而以海绵城市建设最为典型的单项措施——雨水花园为例,从其结构组成、水力特性以及植物配置等方面分析其对径流污染的控制效应,以期为我国海绵城市建设提供理论借鉴.最后提出了海绵城市建设与运行存在的堵塞和蚊虫孳生等潜在问题与风险,并对我国海绵城市建设提出建议和展望:借鉴国外海绵城市建设理论体系发展历程的同时需要实现海绵城市建设真正意义上的"中国化";因地制宜,注重区域差异性;加强现场试验,进一步探究海绵城市对径流污染的控制机制;与此同时,堵塞和蚊虫孳生作为海绵城市建设与运行存在的潜在问题与风险也应予以重视.
  • 图  1  典型雨水花园的结构示意图

    Fig.  1  Schematic structural diagram of a typical rain garden

    表  1  部分海绵城市试点建设技术导则差异统计

    Tab.  1  Variance statistics of construction guidelines for each sponge city

    城市多年均降雨量 径流总量控制率/mm 径流污染控制(以TSS去除率)/% 推荐植物(水生植物为例)/% 径流峰值控制(以雨水排水系统设计重现期表示[24])
    白城[25] 399.8 80~85 50~70 石菖蒲、千屈菜等, 芦苇、鸢尾和千屈菜等 一般地区取2~3年, 重要地区取3~5年, 地下通道和下沉式广场等取10~20年
    西宁[26] 380.0 85~90 68~74(海湖片区) 水葱、旱伞草和千屈菜等 一般地区取2~3年, 重要地区取3~5年, 地下通道和下沉式广场等取10~20年
    鹤壁[27] 664.9 70~85 40~60 未推荐 一般地区取2~3年, 重要地区取3~5年, 地下通道和下沉式广场等取10~20年
    上海[28] 1 123.7 75~85 75~80 美人蕉、水葱和灯芯草等 一般地区取3~5年, 重要地区取5~10年, 地下通道和下沉式广场等取30~50年
    重庆[29] 1 133.0 75~85 ≥50 千屈菜、芦竹和美人蕉等 一般地区取2~5年, 重要地区取5~10年, 地下通道和下沉式广场等取20~30年
    三亚[30] 1 263.0 60~85 ≥ 45 风车草、富贵竹、菖蒲和水生美人蕉等 一般地区取2~3年, 重要地区取3~5年, 地下通道和下沉式广场等取10~20年
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    表  2  典型雨水花园的结构组成及其功能说明[23, 35]

    Tab.  2  Structure and function description of a typical rain garden

    名称 厚度/mm 功能说明
    蓄水层 200~300 蓄水层厚度即为溢流井超高, 为径流雨水提供暂时的储存空间, 使部分沉淀物在此层沉淀[35]
    植物层 视植物种类而定 植物通过吸收作用去除部分污染物, 发达的根系可以增强土壤渗透能力以及污染物的去除效果[36]
    树皮覆盖层 50~100 保持土壤的湿度, 避免表层土壤板结而造成渗透性能降低, 但是可能会因腐败对造成进行二次污染, 应该及时清理[37]
    换土层 250~1 200 维持植物生长; 功能同滤料层, 过滤径流雨水, 去除污染物, 多选用渗透性较强的天然或人工材料
    透水土工布或砂层 100(砂层) 主要是为了防止土壤层小颗粒, 冲刷到砾石层造成排水不畅[35]
    砾石层 250~300 由粒径为12~35 mm的砾石组成, 承受上部荷载, 使得整个系统具有结构稳定性
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    表  3  雨水花园对径流污染物中N、P的去除状况

    Tab.  3  Typical rain garden performance on the removal of N and P in stormwater runoff

    位置 填料组成 去除率/% 文献来源
    TN TP
    Chapel Hill, NC 40 65 Hunt et al[47]
    Charlotte, NC 砂壤土, 6%细沙 30 31 Hunt et al[48]
    Rocky Mount, NC 98%砂, 2%覆盖物 80 72 Brown et al[49]
    Silver Spring, MD 砂质粘壤土, 54%砂, 46%细沙, 含有机质 97 100 Li and Davis[50]
    Graham, NC 80%覆盖物, 15%砂, 5%有机质 54 63 Passport and Hunt[51]
    Rocky Mount, NC 砂质粘壤土, 96%砂, 4%覆盖物 58 -10 Brown et al[52]
    Lenexa, KS 木屑和砂混合种植土, 含20%有机质 56 Chen[53]
    Taiyuan, Shanxi 30%壤土, 40%砂, 15%珍珠岩, 15%蛭石 82 91 Gao et al[54]
    Wuxi, Jiangsu 80%沸石, 20%碎木屑 90 70 Wang et al[55]
    Beijing 草炭土做覆盖层, 黏土、粗沙等为填料 62 83 Guo et al[56]
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  • 收稿日期:  2018-07-11
  • 刊出日期:  2018-11-25

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