论文部分内容阅读
在城市化和气候变化的影响下,雨水入渗量降低、洪涝灾害和雨水径流污染等问题频发。绿色屋顶作为一种体现低影响开发理念的重要措施,因具有良好生态环境效益受到研究和工程建设领域广泛关注。本研究围绕北京市绿色屋顶植物生长生理状态、径流水量调控和水质调控效果这三条主线,进行交互式研究,并评估和推荐适宜北京市气候特征下的各结构层材料选型,对北京市及相似气候特征地区海绵城市建设过程中绿色屋顶的规划建设提供依据。本论文主要研究结论如下:（1）对典型屋顶绿化植物的生长适应能力研究结果表明,八宝景天、三七景天和佛甲草的生长适应能力最强,垂盆草的生长适应能力较强,红叶景天生长适应能力一般。植物株高和植被覆盖度与温度具有较强的相关性,与降雨频次有一定相关性,但与降雨量无明显相关性,而植物株高与植被覆盖度之间具有较强的相关性。基质类型是影响植物长势的主要因素,基质有机肥料较多时植物长势较好,较大规模的绿色屋顶装置能使植物具有较稳定的生长环境,植物长势较好。在干旱胁迫下,根据植物外部形态和生理特征的变化情况,结合隶属函数综合分析,5种景天属植物的抗旱性表现为:八宝景天>三七景天>佛甲草>垂盆草>红叶景天。（2）不同结构参数的绿色屋顶对雨水径流污染物的控制效果差异研究表明,不同种植方式、种植覆盖度、坡度和排水层材料对绿色屋顶滞留效果无显著差异,植物种类对绿色屋顶滞留能力具有显著影响,佛甲草和八宝景天滞留效果较好,三七景天和红叶景天滞留效果一般。对于同一装置,运行时间分别为1年、2年及3年时,滞留效果具有显著差异。此外,降雨等级和季节月份的不同会对绿色屋顶滞留效果产生显著差异。根据聚类分析及验证情况,较大装置规模及较深基质厚度的绿色屋顶滞留效果优势明显,而基质层为超轻量基质或植被层为红叶景天/三七景天或排水层为多孔纤维棉的绿色屋顶滞留效果较普通。（3）绿色屋顶对雨水径流污染物的控制效果研究表明,所有绿色屋顶实验装置对SS平均去除率为79.57%,运行时间较短的绿色屋顶对SS去除效果不如运行时间较长的绿色屋顶,增大装置规模可增加绿色屋顶对SS去除效果的稳定性。增大装置规模和基质厚度会使绿色屋顶对氮素的去除效果提升,但对磷素的去除无影响;基质类型会影响绿色屋顶径流TP浓度和负荷削减效果,但对氮素的浓度和去除效果无差异;运行时间较短的绿色屋顶容易成为TP的释放源,季节会影响绿色屋顶径流营养盐浓度,通常春季的径流TN,NO3--N和TP浓度较高,夏季和秋季的浓度较低,而秋季的径流NH4+-N浓度较高;绿色屋顶是重金属Zn的汇,监测期内13类绿色屋顶对Zn的平均去除率为68.23%,运行时间较短的绿色屋顶对Zn的去除效果不如运行时间较长的绿色屋顶。（4）绿色屋顶对雨水径流有机污染物的控制效果研究表明,绿色屋顶是径流有机污染物的释放源,运行时间较短的绿色屋顶会排放出高浓度的COD和TOC,基质层为超轻量基质时有机物浓度较低。绿色屋顶径流中DOM组分主要是类富里酸和色氨酸类蛋白物质,DOM组分类富里酸的峰值荧光强度与TOC、COD浓度具有较好的相关性。此外,绿色屋顶径流污染物的8项指标经主成分分析后可分为4类。（5）八宝景天、佛甲草和三七景天都是北京市气候特征下绿色屋顶植被选型的推荐植物,红叶景天不宜作为北京市气候特征下雨洪型绿色屋顶植被层选型的推荐物种。绿色屋顶适用于12°及以下屋面坡度的环境,且运行状态良好。简单式绿色屋顶实际工程运用时,在场地条件允许时可考虑增加绿色屋顶装置模块的规模,以增加绿色屋顶运行时的稳定性;在满足屋面荷载的情况下,通常150mm的基质厚度为适宜值;多孔纤维棉作为排水层材料时运行效果较好,而凹凸排水板是优于陶粒的排水层材料选择;此外,超轻量基质不宜作为绿色屋顶基质类型的优选项,仅在屋面承载能力很弱其他基质类型无法满足荷载的前提下适用。