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屋面雨水净化与直接利用技术研究

作　者: 杨凯
导　师: 李玉华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 雨水利用土壤渗滤环境效益评价模型
分类号: TU992.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着城市化进程加快,水资源的供需矛盾日益突出,水环境压力也逐渐增大。近年来,城市不透水面积增加,干预了自然的水文循环过程,造成大量雨水流失,同时又减弱了城市的防洪抗灾能力。为了缓和水资源短缺和改善城市水环境,重视雨水利用具有重要的现实意义。对屋面、绿地、道路三类下垫面的雨水径流水质对比分析发现:绿地径流水质较好,屋面雨水径流水质次之,道路径流污染最严重,但都呈现相似的规律,即在降雨产流过程中,各污染物浓度随降雨历时增加而下降,并趋于稳定。经初期弃流后,屋面雨水的CODCr值小于50mg/L,SS含量约小于10mg/L,只需简单处理,即可满足城市杂用水水质标准、景观环境用水水质标准,适宜采用直接利用技术。本文提出利用土壤—植被系统来处理屋面雨水,并研究了土壤滤柱对屋面雨水的净化规律,研究发现:净化效果与土壤结构、渗透深度和污染物负荷密切相关,在实际工程中采用1.2m深的人工土壤(土:砂:煤灰渣=68:17:15)滤床具有较强的净化能力、缓冲能力及恢复能力,对弃流后的屋面雨水的COD去除率能稳定在75%左右,达到较好的净化效果,同时对高浓度负荷的冲击也有很强的缓冲能力。另外种植植物和投入蚯蚓均能强化土壤对雨水的净化能力及恢复能力。本文还从技术、经济效益、社会效益和生态效益方面出发,提出了针对屋面雨水直接利用环境效益的评价指标体系,采用迷糊综合评价法和AHP法构建评价模型和确定各指标的隶属度。最后结合哈尔滨某小区屋面雨水直接利用工程方案进行评价分析,得出该系统工程比较合理,社会效益、生态效益显著,经济效益一般,整体上达到良好水平。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题背景  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 国外城市雨水利用研究现状  12-14
    1.2.2 国内城市雨水利用研究现状  14-16
  1.3 课题来源及研究目的意义  16-17
    1.3.1 课题来源  16
    1.3.2 课题研究目的和意义  16-17
  1.4 课题的研究内容  17-18
第2章城市不同下垫面雨水径流水质变化特征研究  18-26
  2.1 不同下垫面雨水径流水质变化特征  18-22
    2.1.1 屋面雨水径流水质变化特征  18-20
    2.1.2 道路雨水径流水质变化特征  20-21
    2.1.3 绿地雨水径流水质变化特征  21-22
  2.2 不同下垫面雨水直接利用的可行性评价  22-24
    2.2.1 雨水直接利用可行性评价依据  22-23
    2.2.2 雨水直接利用水质评价  23-24
  2.3 屋面雨水直接利用方案探讨  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章土壤滤柱对屋面雨水的渗透净化研究  26-41
  3.1 试验内容及试验方法  26-29
    3.1.1 试验内容  26
    3.1.2 试验材料  26-28
    3.1.3 试验装置  28
    3.1.4 试验方法  28-29
  3.2 土壤滤柱对屋面雨水的净化结果分析  29-35
    3.2.1 土壤结构对渗透净化的影响  29-31
    3.2.2 渗透厚度对COD 去除率的影响  31-32
    3.2.3 COD 负荷对渗透净化的影响  32-34
    3.2.4 土壤滤柱中污染物的积累及土壤再生能力的分析  34-35
  3.3 土壤层对雨水净化机理的初步探讨  35-40
    3.3.1 土壤层中的吸附作用  35-36
    3.3.2 土壤层中的生化降解  36-38
    3.3.3 植物的净化作用  38-39
    3.3.4 蚯蚓对土壤净化的影响  39
    3.3.5 土壤净化雨水能力的再生机理  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章屋面雨水直接利用环境效益评价  41-52
  4.1 屋面雨水直接利用评价指标体系  41-43
    4.1.1 指标体系分类  41-42
    4.1.2 指标体系的建立原则  42
    4.1.3 指标体系的建立  42
    4.1.4 评价指标分析  42-43
  4.2 综合评价模型  43-46
    4.2.1 模糊综合评价模型  43-44
    4.2.2 模型评语集的确定  44-45
    4.2.3 评价指标隶属度的确定  45-46
  4.3 模型权重分配矩阵的确定  46-48
    4.3.1 层次分析法的原理  46
    4.3.2 构造判断矩阵  46-47
    4.3.3 一致性检验  47-48
  4.4 AHP 判断矩阵权值计算  48-50
  4.5 本章小结  50-52
第5章工程应用方案评价  52-60
  5.1 工程概况  52-54
    5.1.1 水质情况  52
    5.1.2 水量平衡分析  52-53
    5.1.3 小区屋面雨水直接利用系统  53-54
  5.2 雨水直接利用工程规模  54-56
    5.2.1 调蓄池容积  54-55
    5.2.2 人工土壤滤池规模  55-56
  5.3 效益指数计算EV / PV  56-57
    5.3.1 总费用值PV  56
    5.3.2 总效益值EV  56-57
  5.4 小区屋面雨水直接利用系统综合评价  57-59
  5.5 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-69
致谢  69

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