【摘 要】
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不断加快的城市化进程和全球变暖导致的极端天气使城市雨水问题日趋严重,内涝频发。下垫面硬化、不透水面积增加是导致城市洪涝风险增大的重要原因。屋顶绿化作为城市绿地的有效补偿手段,在雨水滞蓄方面具有显著作用,其中粗放型屋顶绿化因建造简单、环境生态效益良好而受到环境和工程研究领域的广泛关注。本研究在成都市的气候条件和屋顶绿化建设背景下,实现从微观个体研究到宏观系统效应研究。首先围绕单个粗放型屋顶绿化的雨水
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不断加快的城市化进程和全球变暖导致的极端天气使城市雨水问题日趋严重,内涝频发。下垫面硬化、不透水面积增加是导致城市洪涝风险增大的重要原因。屋顶绿化作为城市绿地的有效补偿手段,在雨水滞蓄方面具有显著作用,其中粗放型屋顶绿化因建造简单、环境生态效益良好而受到环境和工程研究领域的广泛关注。本研究在成都市的气候条件和屋顶绿化建设背景下,实现从微观个体研究到宏观系统效应研究。首先围绕单个粗放型屋顶绿化的雨水滞蓄情况,设计雨水滞蓄实验,探究基质配比和植被类型对屋顶绿化滞蓄效应的影响。然后依据实验中滞蓄效果最好的单个屋顶绿化装置的实际监测数据和结构参数,选取西南交通大学犀浦校区为研究对象,设计了三种不同绿化定额(50%绿化、75%绿化和100%绿化)的粗放型屋顶绿化普及应用方案,利用SWMM模型模拟三种方案应用前后的雨水产汇流过程,得出了整个校园屋顶绿化系统在成都市暴雨重现期P=2a、3a、5a、10a、20a、30a六种情形下的雨水径流削减情况,分析了基于系统效应的屋顶绿化径流削减规律。具体研究成果如下:(1)雨水滞蓄实验研究结果表明,四种常用的粗放型屋顶绿化植物——佛甲草、垂盆草、高羊茅和麦冬在成都市气候条件下均能健康成活,呈现出良好的生长状态。在基质厚度为100mm,平台坡度为3%的情况下,就四种植物的雨水滞蓄能力而言,麦冬>佛甲草>垂盆草>高羊茅,在基质类型为100%轻质泥炭土的情况下,合并13场历时1h的降雨事件,麦冬组的平均滞蓄率达到了48.62%。(2)土壤基质配比会对屋顶绿化的雨水滞蓄能力产生影响,在统一种植佛甲草的情况下,基质类型配比为泥炭土50%+田园土25%+混合基质(珍珠岩:陶粒:蛭石=1:1:1)15%+生物碳10%的处理组雨水滞蓄能力最强,在13场降雨事件中的平均滞蓄率为53.47%,当基质类型为泥炭土50%+田园土25%+陶粒25%的处理组最低,为35.31%。加入10%的生物炭可以显著提高基质的持水能力。(3)SWMM模拟研究结果表明,与无屋顶绿化的校园系统相比,粗放型屋顶绿化普及应用后可以明显削减系统的径流总量、降低径流系数、减少径流峰值流量、提高雨水径流总量控制率,并且随着重现期增大,屋顶绿化系统对雨水径流的滞蓄能力逐渐减小。对比三种方案,将校园内所有可利用屋顶均进行50%的粗放型屋顶绿化,可削减7.88%的雨水径流,进行75%的屋顶绿化可削减11.83%,进行100%的屋顶绿化可削减15.78%,随绿化数量定额的增加,屋顶绿化系统的雨水削减百分比呈线性增长。基于上述研究结果,本文希望可以对屋顶绿化雨水滞蓄效应的量化评估提供研究思路,为成都市粗放型屋顶绿化的植被和基质选择提供参考,更加明确屋顶绿化在城市雨洪管理系统中所作出的贡献,使其更好地发挥雨水调蓄作用。
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