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生态透水混凝土对路面径流污染阻滞效果

科学技术与工程 2019年第19期19卷 254-261页

作者：董星海康爱红徐雪玲卢志萍寇长江扬州大学建筑科学与工程学院

作为典型的大孔隙铺装材料,生态透水混凝土不仅能够快速渗透路表雨水,防止积水产生,还能有效阻滞路表径流中携带的大量污染物。以目标孔隙率为20%、加入陶粒和硅藻土两种净化材料的生态透水混凝土为研究对象,以性能测试结果为评价指标,... 详细信息

作为典型的大孔隙铺装材料,生态透水混凝土不仅能够快速渗透路表雨水,防止积水产生,还能有效阻滞路表径流中携带的大量污染物。以目标孔隙率为20%、加入陶粒和硅藻土两种净化材料的生态透水混凝土为研究对象,以性能测试结果为评价指标,分析净化材料掺量对生态透水混凝土孔隙率、渗透系数的影响;以污染物去除率为检测指标,分析不同净化材料掺量对径流污染阻滞效果的影响并从微观层面加以解释;以污染物总量为控制指标,采用室内加速试验,模拟生态透水混凝土在8 a服役期内孔隙率、渗透系数及污染物去除率的变化规律,研究其在长期服役过程中结构孔隙的阻塞过程。研究结论表明,生态透水混凝土中陶粒的最佳掺量为10%,硅藻土的最佳掺量为20%;从物理电子显微镜和化学元素分布两个层面确认了生态透水混凝土对道路径流污染物良好的阻滞作用;随着生态透水混凝土模拟服役年限增长,其孔隙率和渗透系数均衰减,对各污染物的阻滞效果也有着对应的变化趋势。

关键词：路面径流污染生态透水混凝土净化材料长期效应阻滞机理

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杭州市路面径流污染平均浓度及变化规律研究

人民黄河 2022年第S2期44卷 102-104页

作者：石万里陶伟郑孝苹陆青杰韩莹中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 杭州市地铁集团有限责任公司浙江杭州310017 浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310023

为研究杭州市路面径流污染特性,通过监测杭州市不同道路在2021年6月至8月期间3场降雨事件中的降雨径流,分析了路面径流水质特征。结果表明:不同道路同种径流污染物的降雨径流污染平均质量浓度(EMC)有明显差异;车流量大的道路降雨径流中... 详细信息

为研究杭州市路面径流污染特性,通过监测杭州市不同道路在2021年6月至8月期间3场降雨事件中的降雨径流,分析了路面径流水质特征。结果表明:不同道路同种径流污染物的降雨径流污染平均质量浓度(EMC)有明显差异;车流量大的道路降雨径流中悬浮固体(SS)、化学需氧量(COD)、铜离子(Cu^(2+))、锌离子(Zn^(2+))的质量浓度更高;道路施工显著增大降雨径流中SS、COD、Cu^(2+)的质量浓度;杭州市路面降雨径流中主要常规污染物为SS和COD;初期雨水中各项污染物质量浓度较高,不宜直接排入水体。

关键词：路面径流污染道路降雨径流污染特性杭州

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城市快速路路面径流污染及其环境效应

临沂师范学院学报 2010年第3期32卷 1-9页

作者：卓慕宁李定强广东省生态环境与土壤研究所广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650

在广州城市快速路代表性路段选择3个监测点开展路面径流监测.结果表明,广州城市快速路路面径流悬浮固体、化学需氧量和石油类等污染物浓度较高,氮、磷营养盐浓度较低;不同监测点路面径流污染浓度差异较大,主要受降雨特征、日交通量和道... 详细信息

在广州城市快速路代表性路段选择3个监测点开展路面径流监测.结果表明,广州城市快速路路面径流悬浮固体、化学需氧量和石油类等污染物浓度较高,氮、磷营养盐浓度较低;不同监测点路面径流污染浓度差异较大,主要受降雨特征、日交通量和道路周边土地利用等因素的影响.路面径流中的石油类、化学需氧量、五日化学需氧量、总氮、总磷、铅和锌等污染物已超过我国地表水环境质量标准Ⅲ类标准限值,若不经处理直接排入地表水,则可能造成受纳水体的水质污染.城市快速路道路旁径流排水口附近的土壤已明显受路面径流污染的影响,表层土壤有碱化、养分含量增加和重金属积累的趋势,路面径流污染给道路沿线土壤带来潜在的土壤理化性质不平衡和重金属污染的威胁.

关键词：路面径流污染次径流平均浓度环境效应地表水土壤城市快速路

苏州城区路面降雨径流污染特征及控制措施研究

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苏州城区路面降雨径流污染特征及控制措施研究

作者：袁艳苏州科技学院

学位级别：硕士

现如今的中国正处于高速的城市化进程之中，伴随高效便捷的城市生活而来的却是各种严峻的环境问题，其中之一便是危害性日益凸显的城市路面降雨径流污染问题。研究苏州市的路面降雨径流污染特征及排污规律对于治理苏州城区的非点源污染... 详细信息

现如今的中国正处于高速的城市化进程之中，伴随高效便捷的城市生活而来的却是各种严峻的环境问题，其中之一便是危害性日益凸显的城市路面降雨径流污染问题。研究苏州市的路面降雨径流污染特征及排污规律对于治理苏州城区的非点源污染，改善区域水体生态环境具有重要意义。本文以苏州某典型商住混合区和文教区作为研究对象，对两个功能区多场降雨的路面径流进行了采样，通过实验分析和数据整理，初步掌握了该区域的路面径流水质特征及其对周围水体的影响程度，得出结论如下：（1）两个区域的径流污染情况都比较严重，除了个别指标如文教区的TP和两区的Cu，其它污染指标的最高值均未达到地表劣ⅴ类水质标准。不过污染物在不同功能区的分布又各有差别，商住混合区由于地段繁华、地表情况复杂，路面径流的污染程度要明显高于文教区。（2）在一次完整的降雨事件中，虽然路面径流中的各污染物含量会随着时间的延长而有所起伏，但总体上可以辨析出一定的规律，即径流形成初期污染最为严重，可能包含全部径流60%至90%的污染物，随着降雨的继续，各指标会有所下降，最终趋于平稳。（3）分析路面径流的初始冲刷效应可以发现，径流中绝大部分污染物会出现初期冲刷效应，但不同场次降雨的初期冲刷效应又各有不同，最主要的影响因素是降雨雨强，雨强越大，初期冲刷效应越明显。而污染指标不同，初始冲刷效应也明显不同，COD和NH3-N的初始冲刷效应最为显著。（4）径流中不同污染指标之间存在一定的相关关系，其中，COD、TP与SS的相关性较强，NH3-N与SS的相关性较弱，而重金属与SS的相关性一般，相关程度为：Pb>Cr>Cu，因此，能够通过SS来很好地预测其它污染物的含量。（5）影响路面径流水质的因素很多，雨强、下垫面情况、路面交通情况、降雨前期晴天数等都会对路面径流的水质特别是初期径流的水质产生显著影响，而且几种因素一般都是同时作用于径流的，这使得问题更加复杂。（6）结合实验所得数据，运用合适的模型估算出苏州不同功能区路面径流的污染指标年排放负荷率，结果表明，文教区的年排放负荷率要远低于商住混合区。（7）最后，借鉴国外成熟的治理经验，结合苏州本地的特征以及论文所得相关结论，提出了治理苏州城区路面降雨径流污染的一系列措施，包括旨在从源头上控制的非工程措施及旨在从径流污染的过程中和终端进行控制的工程措施。

关键词：苏州市路面径流污染出流特性初期冲刷效应污染控制

道路下沉式绿地截污功能层净化路面污染径流的性能与设计研究

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道路下沉式绿地截污功能层净化路面污染径流的性能与设计研究

作者：吴建东南大学

学位级别：硕士

海绵城市道路中下沉式绿地截污功能层能够在有效净化路面径流污染的同时削减路面径流强度。本文依托于南京市住房和城乡建设委员会项目(***1509),通过室内试验和数值模拟研究了下沉式绿地截污功能层填料对路面径流污染物(化学需氧量COD... 详细信息

海绵城市道路中下沉式绿地截污功能层能够在有效净化路面径流污染的同时削减路面径流强度。本文依托于南京市住房和城乡建设委员会项目(***1509),通过室内试验和数值模拟研究了下沉式绿地截污功能层填料对路面径流污染物(化学需氧量COD和重金属Pb、Zn、Cd、Ni)的吸附特性及渗透性能,明确了截污功能层填料中各材料质量配比,提出了截污功能层的优化设计方案。主要研究结论如下:(1)通过吸附等温试验研究了不同截污功能层吸附原材料的对COD和重金属Pb、Zn、Cd、Ni的吸附特性。结果表明,对于COD,煤质活性炭的吸附能力最强,Langmuir模型拟合出的最大吸附量为62.86 mg/g;对于重金属Pb、Zn、Cd、Ni,钢渣的吸附能力最强。等温吸附模型拟合中,煤质活性炭对Pb的吸附更为符合Langmuir模型,煤质活性炭和钢渣对于其他污染物的吸附更为符合Freundlich模型。煤质活性炭对COD和Ni的吸附以物理吸附为主,对Pb和Cd的吸附以离子交换为主,对Zn的吸附由颗粒扩散主导,而钢渣对各重金属的吸附以离子交换为主。(2)利用层次分析法确定了煤质活性炭和钢渣的优化质量配比,并结合吸附等温试验和吸附动力学试验与理论分析了截污功能层复合吸附材料的吸附特性和吸附机理。结果表明,复合吸附材料的优化质量配比为,煤质活性炭:钢渣=9:1;相比较于煤质活性炭,复合吸附材料对重金属吸附能力更佳,较于钢渣,复合吸附材料对COD吸附能力更为显著,复合吸附材料与煤质活性炭的等温吸附模型拟合结果与吸附机理基本一致。吸附动力学试验表明,各污染物达吸附平衡的时间先后为:Pb、COD、Ni、Zn、Cd。伪二级动力学方程能够很好地拟合复合吸附材料对各污染物的吸附过程。(3)通过变水头渗透试验明确了截污功能层填料的最佳质量配比,并结合吸附等温线试验研究了截污功能层填料的吸附特性。结果表明,截污功能层填料的最佳质量配比为,中粗砂:煤质活性炭:钢渣=80:18:2,在90%压实度下其饱和渗透系数k为1.60×10 m/s,满足要求。吸附等温试验表明,截污功能层填料与复合吸附材料的吸附等温线模型拟合结果基本一致。(4)通过柔性壁土柱击穿试验研究了路面径流污染物COD、Pb、Cd、Zn、Ni在截污功能层中的运移特性。结果表明,COD、Cd、Zn、Ni浓度均随时间逐渐增大,达击穿状态的时间先后为:Ni、Zn、COD、Cd。在30 h试验结束时Pb远未达击穿状态。利用CMR法得到污染物在截污功能层中纵向弥散度α约为0.0136 m。(5)利用数值模拟对截污功能层处理路面径流污染的长期净化效果进行了评价,并提出了截污功能层的优化设计方案。结果表明,在南京地区年平均降雨强度和污染强度下,设计年限15年时,截污功能层(砂+煤质活性炭+钢渣)的厚度应至少设计为70cm;截污功能层应尽量布置在下沉式绿地结构最下层(排水层上方);增大降雨强度会降低下沉式绿地的服役年限,因此在降雨充沛地区应根据当地路面径流污染程度与降雨强度,应对截污功能层作进一步优化设计。

关键词：海绵城市下沉式绿地截污功能层路面径流污染吸附特性渗透特性污染物运移

下沉式绿地新型截污功能层材料对路面径流COD和重金属的吸附动力学研究

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土木工程学报 2019年第A02期52卷 170-179页

作者：尤星源吴建杜延军周实际东南大学

道路中下沉式绿地截污功能层能够在有效净化路面径流污染的同时削减路面径流强度。研究通过吸附等温试验研究不同材料对COD和重金属Pb,Zn,Cd,Ni的吸附特性,确定复合吸附材料的优化质量配比为,煤质活性炭:钢渣=9∶1。吸附动力学试验中,... 详细信息

道路中下沉式绿地截污功能层能够在有效净化路面径流污染的同时削减路面径流强度。研究通过吸附等温试验研究不同材料对COD和重金属Pb,Zn,Cd,Ni的吸附特性,确定复合吸附材料的优化质量配比为,煤质活性炭:钢渣=9∶1。吸附动力学试验中,在复合污染下各污染物达吸附平衡的时间先后依次为:Pb,COD,Ni,Zn,Cd,且各污染物的伪二级动力学方程拟合效果最好。变水头渗透试验明确了截污功能层填料的最佳质量配比为中粗砂:煤质活性炭:钢渣=80∶18∶2,在90%压实度下其饱和渗透系数为1.60×10?6m/s,满足截污功能层的设计要求。

关键词：下沉式绿地截污功能层路面径流污染吸附特性渗透特性

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透水性路面的过滤层材料去污效果评价

工程力学 2012年第A02期29卷 190-194页

作者：汪鸿山解晓光冯德成哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

该文在确定路面径流污染物指标的基础上,通过人工配置道路径流水样,利用自制的室内试验设备,对所选择的6种透水性铺装过滤层材料的净化性能进行了测试和评价,根据过滤层材料的去污效能,推荐出适用不同污染状况公路的过滤层材料组合结构... 详细信息

该文在确定路面径流污染物指标的基础上,通过人工配置道路径流水样,利用自制的室内试验设备,对所选择的6种透水性铺装过滤层材料的净化性能进行了测试和评价,根据过滤层材料的去污效能,推荐出适用不同污染状况公路的过滤层材料组合结构型式。研究表明透水性铺装加铺"过滤层"材料可以有效降低路面径流污染浓度,防止地下水被污染效果较为明显。

关键词：透水铺装路面径流污染过滤层净化性能正交试验

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渗滤结构对道路径流污染的净化机理研究

渗滤结构对道路径流污染的净化机理研究

作者：徐雪玲扬州大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程不断深入,大量天然透水地面被密实型道路铺装代替,由于受到大气沉降、垃圾累积、油分渗漏等影响,路面径流污染已成为面状污染的主要来源之一。路面径流中大部分污染物被携带排入天然水体或土壤,造成了严重的水体与土... 详细信息

随着我国城市化进程不断深入,大量天然透水地面被密实型道路铺装代替,由于受到大气沉降、垃圾累积、油分渗漏等影响,路面径流污染已成为面状污染的主要来源之一。路面径流中大部分污染物被携带排入天然水体或土壤,造成了严重的水体与土壤的污染。因此,对路面径流污染的有效控制已成为道路生态化建设亟待解决的重要问题。在综合对比多种径流污染处治措施的基础上,认为透水性铺面、生态滤沟等原位径流污染处治技术是路面径流污染控制的有效措施。因此,本文以道路路面、边沟等为结构模块,选用应用范围广、使用灵活且净化效果好的松散颗粒净化层和透水混凝土(合称为“渗滤结构”)为研究对象;在路面径流水质调研的基础上,研究了渗滤结构的材料、结构以及水力参数对其净化路面径流污染效果的影响;通过多种测试手段深入分析了渗滤结构的净化机理,并探究了其阻滞路面径流污染的长效机制。对扬州市典型路面径流调研分析表明,路面径流污染严重,初期冲刷效应明显,在交叉口与大量行人活动附近表现出污染富集现象;通过对路面径流污染物赋存状态分析和粒度分析表明去除悬浮颗粒物是治理路面径流污染的有效途径;并确定了悬浮颗粒物主要粒度范围,对该粒径范围内的悬浮颗粒物进行处治会使得路面径流污染的净化更加有效。通过对5种材料、3种铺装厚度(10cm、20cm、30cm)、3种材料粒径(1～3mm、3～6mm、6～8mm)的松散颗粒净化层渗滤试验研究发现,不同的松散颗粒净化层对径流污染物的净化效果各不相同,5种松散颗粒净化层综合净化能力排序为:沸石>矿渣>火山岩>陶粒>硅藻土;针对不同径流污染物推荐了松散颗粒净化层铺装厚度与材料粒径大小;采用模糊综合评价法推荐了适用于不同路面径流污染类型的材料组合形式。通过对透水混凝土基本性能测试和渗滤试验研究,建立了透水混凝土抗压强度、渗透系数和污染物净化率与空隙率的关系模型;并提出了一种基于减少径流量的透水混凝土空隙率计算方法;兼顾抗压强度、透水性和净化效果,确定其空隙率为20%左右。通过对渗滤结构净化前后径流水样粒度分析发现,粒度分布主要有三点区别,(1)粒径范围的改变;(2)峰形特征的改变;(3)最频粒径的减小;且发现松散颗粒净化层和透水混凝土分别对粒径范围在161～800μm和417～800κm的悬浮颗粒物截留效果最佳。对松散粒状材料微观图像观测及元素分析结果表明,沸石和硅藻土对悬浮颗粒物的去除以结构空隙截留为主,火山岩、陶粒、矿渣则是其本身的孔隙吸附和结构空隙截留共同作用完成的;5种松散粒状材料对TN、TP、Zn和Pb的吸附效果与渗滤试验结果相符。对渗滤结构的长模拟周期渗滤试验研究结果表明,渗滤结构的渗透系数与污染物净化率基本呈现负相关关系;渗滤结构堵塞过程可分为““快速阻塞”、“阻塞部分恢复”和“渐进阻塞”三个阶段,净化过程可分为“净化能力快速提升”、“净化能力缓慢提升”和“净化能力缓慢下降”三个阶段;并以渗透系数为主参考值,污染物净化率为次参考值提出了确定渗滤结构最佳清理时间点的方法;松散颗粒净化层和透水混凝土分别在表层以下30～70mm和0～30mm空隙堵塞最为严重。本文研究成果对更好地发挥渗滤结构的生态功能,推动路面径流污染原位控制技术的发展,缓解当前严峻的路面径流污染问题提供理论基础。

关键词：路面径流污染松散颗粒净化层透水混凝土净化机理长期效应

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土壤自净化特性及公路导排系统关键技术研究

土壤自净化特性及公路导排系统关键技术研究

作者：李海长沙理工大学

学位级别：硕士

公路路面的径流污染是交通运输引起的环境污染的一个重要方面,其严重影响周边环境与水体的安全,破坏周边的生态环境,对人类的健康和安全构成威胁,部分污染物甚至会严重影响周边环境的动植物的生存。目前利用土壤自净化特性设计公路导排... 详细信息

公路路面的径流污染是交通运输引起的环境污染的一个重要方面,其严重影响周边环境与水体的安全,破坏周边的生态环境,对人类的健康和安全构成威胁,部分污染物甚至会严重影响周边环境的动植物的生存。目前利用土壤自净化特性设计公路导排系统可对其影响进行有效削减,为此,本文对土壤自净化特性及公路导排系统的关键技术进了理论与试验研究,获得了一些有益的结论,为设计更为有效的公路导排系统以削减路面径流污染,保护公路周边生态环境提供一定的理论基础。首先,本文以前人的研究成果为基础,探讨了土壤自净化特性的机理,同时结合导排系统的构造特点得到了其净化路面径流污染物的机制,并开展了土壤自净化特性的土柱单元体模型试验。在此基础上,引入土壤溶质运移理论对导排系统进行理论分析并用HYDRUS系列软件对其数值仿真模拟,其中数值模拟包括土柱单元体模拟和导排系统的模拟。在数值模拟中,先验证了HYDRUS-1D模型的可靠性,再用HYDRUS-1D得到的第二期试验出水口氨氮模拟值与实测值对比,从对比结果得到HYDRUS-1D模型能较好地模拟土壤溶质运移过程,接下来用HYDRUS-1D模型分析溶质运移的三个主要参数—(弥散系数、吸附因子、速率反应参数)对土壤溶质运移的影响。最后用HYDRUS(2D/3D)程序模拟了导排系统中溶质运移过程,得到了溶质在导排系统中的迁移与转化特征,并通过该软件分析了坡角与坡长对导排系统净化功能的影响。由本文试验与理论分析结果可知:①土壤类型是影响污染物迁移与转化的主要原因之一,粉质粘土柱对污染物指标(CODcr、NH4-N、TN)的去除情况优于粉土柱和砂土柱;②含有粘粒组的土柱对氨氮的去除率达到58%以上,而不含粘粒组的土柱不到20%,粘粒组行为对化学耗氧量和总氮的去除的影响相对较小;③红土对TN和CODcr净化效果随孔隙比增大而增大,而孔隙比条件对净化NH4-N的效果影响较小;④从变化趋势来看,孔隙比条件对净化CODcr效果的影响较大;⑤三个溶质运移关键参数中,一级反应参数对处理水浓度影响最大,吸附因子次之,弥散系数最小;⑥溶质沿公路导排系统坡面方向向下运移速度逐渐减小,越靠近坡面顶端,溶质峰值浓度越大,达到平衡时间越短;⑦坡度变化对导排系统中的溶质运移无影响,坡长在一定范围内对导排系统溶质运移影响较大,达到一定值后影响较小,其中存在一个最佳坡长值使导排系统净化效果最好。

关键词：交通运输公路导排系统路面径流污染土壤自净化有限元软件