结合透水混凝土路面垂直流-水平流组合人工湿地雨水收集处理系统设计方案.docVIP

结合透水混凝土路面的垂直流-水平流组合人工湿地雨水收集处理系统设计-设计论文 结合透水混凝土路面的垂直流-水平流组合人工湿地雨水收集处理系统设计 丁权福 DING Quan-fu；唐硕 TANG Shuo；姜慧 JIANG Hui；赵云科 ZHAO Yun-ke； 魏梦可 WEI Meng-ke；孙加亮 SUN Jia-liang；丁永昌 DING Yong-chang；徐栋栋 XU Dong-dong （徐州工程学院土木工程学院，徐州 221008） 摘要：本文重点阐述了一种结合透水混凝土路面的垂直流—水平流组合人工湿地系统的设计，通过人工湿地填料、植物选择及搭配来改善人工湿地系统处理污水的物理、生物、化学反应，从而提高系统对收集的雨水净化处理能力。 关键词 ：透水混凝土路面；人工湿地；雨水收集处理 中图分类号：[TU528.37] 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0253-03 基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目（201411998056Y）；徐州工程学院大学生实践创新训练计划项目（XCX2014056）。 作者简介：丁权福（1994-），男，江苏淮安人，徐州工程学院本科在读，主要从事工程结构、节能材料方向的研究。 0 引言 人工湿地是根据天然湿地净化污水的原理，通过人工建造和监督控制来强化其净化污水的能力，在建造和设计人工湿地过程中，可以对进出水方式、填料和植物进行选择和搭配来优化人工湿地生态系统的物理、生物、化学作用，通过三个方面的协同作用来去除水中的污染物，使得水质得到净化。结合透水混凝土路面设计的人工湿地不仅可以充分发挥透水混凝土本身多孔的性质在降低噪声污染、缓解热岛效应具有一定作用，还可以有效收集处理雨水，具有较高的经济价值与环境效益。 1 雨水及污水的收集处理系统的设计 一方面将屋面雨水通过雨落管导入到透水混凝土路面，通过透水混凝土路面沉降至调蓄池,另一方面地表径流产生的雨水也通过透水混凝土路面沉降至调蓄池。系统的工艺流程雨水透水混凝土路面调蓄池垂直流人工湿地水平流人工湿地出水回收利用。（图1） 1.1 收集雨水的透水混凝土路面设计 透水混凝土路面的结构从上至下依次为透水混凝土面层、透水混凝土结构层、级配碎石基层、土基。在透水混凝土结构层与级配碎石基层之间铺设集水管，集水管与调蓄池（储水池）相连便于导水（如图2），同时在集水管口设置过滤装置，避免雨水夹杂的物质进入管道影响导水能力。 曹露春，张志军等人研究的一种煤矸石骨料代替天然骨料生产制备的煤矸石透水混凝土，最大抗压强度可达到34.7MPa，最大透水系数可达到0.49cm/s，满足一般轻载路面承载要求，可在小区、医院、学校等场所的人行道、停车场可采用透水混凝土铺装。小区停车场两边路肩可埋设渗透导水管，进入透水混凝土路面的雨水可通过渗透导水管进入调蓄池（如图3，4所示）。透水混凝土路面可采用彩色透水混凝土，便于图案设计，美观大方。 1.2 透水混凝土路面雨水收集能力设计 透水混凝土的渗水能力主要是由透水混凝土面层的孔隙率决定的，计算公式为： V=hFα 式中：V—透水路面面层中缓存水的体积，（m3）；h—透水面层厚度，（m）；α—透水路面表观孔隙率；F—汇水面积。 如果设计孔隙率为25%的透水混凝土面层厚度是100mm，采用普通碎石铺设的透水混凝土结构层孔隙率为40%，厚度为150mm，那么透水混凝土路面额定存储雨水量将是85mm（25%×100mm+40%×150mm=85mm）的降水[1]。 雨天多孔透水性铺装孔隙率的水达到饱和状态时，路面的渗水能力采用达西公式表示： V=K·I 式中：V—雨天渗透速率，（cm/s）；I—水力坡降；K—渗透系数（cm/s）。 对于多孔性路面，水力坡降约为1，所以V=K，若降雨强度为80mm/h，则要求渗透速度约为2.22×10-3cm/s。这要求路面本身需要的渗透系数为2.22×10-3cm/s的透水能力。 2 垂直流—水平流组合人工湿地系统设计 垂直流—水平流组合人工湿地最早应用于法国的Bohaire和英国的Oakland公园[2]。微生物的硝化/反硝化作用是人工湿地脱氮的最主要形式，除此之外，人工湿地脱氮还包括氨的挥发、介质沉淀吸附、植物吸收等形式。通常在水平流湿地里，很难进行有机物的降解、硝化作用和基质的吸收，这是因为在水平流人工湿地中主要是缺氧、厌氧环境，但是垂直流湿地则不同，它具有很高的氨传递能力，系统的硝化能力