独家海绵技术,7条生物滞留池的设计秘籍
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一个典型的生态过滤系统包括顶部的由植被覆盖的沟槽或水坑,中间的过滤介质(通常是自然土壤)和底部的排水管三部分。小规模的雨水生物过滤系统通常被称之为雨水花园(Rain-gardens),而较大的含有沟槽的系统被称为生物滞留池。
▲典型生物滞留池的概念图
生物滞留池的两种设计形式?
含有淹没区的全封闭系统:该系统对于营养物质(氮、磷)的去除效果十分显著,并能够适应干燥的气候。
▲含有淹没区的全封闭系统
不含淹没区的未封闭的系统:该系统促进了处理后水的下渗,因此该系统能够非常高效地修复城市水文状况,但该系统不适合长期干旱的条件。
▲不含淹没区的未封闭的系统
所有不同设计类型的系统,均可以去除超过90%以上的沉积物和重金属(包括溶解态和颗粒态)。一些植物还可以强化重金属的吸收(同时增加系统寿命),不过植物种类选择时更多的是考虑过滤系统的水力状况和对营养物质的去除。
雨水花园对于磷的去除效果较好,在土壤中磷含量小于100mg/kg的条件下,磷去除率能达到70%。植物的选择影响磷的去除,不过大多数植物都表现很好。如Carex appressa (苔草),Juncusflavidus (黄尾灯心草), Banksia marginata ,Correa alba ,Dodonaeaviscosa(车桑子),Goodenia ovata,Melaleuc aericifolia (石南叶白千层)以及Pomaderris paniculosa等对磷都有很好的去除效果。
在没有植物种植的情况下,过滤系统会自动析出氮。因此,生物过滤系统的性能在很大程度上依赖植物以及共生的细菌及真菌来去除雨水中的氮。脱氮性能较好的植物有如下特点:
1)根系密集,可以延伸占据整个土壤过滤介质;
2)生长速率快。研究发现如下的植物脱氮效果较好:Carex appressa (苔草), Ficinia nodosa ,Juncus flavidus (黄尾灯心草),Melaleuca ericifolia (石南叶白千层)和Goodeniaovate 。由于脱氮的重要性,因此要求过滤系统中种植的植物至少有50%有以上描述的特征。
3)美观和生物多样性。选择合适的植物、过滤介质和系统的保湿条件可以确保50%以上的脱氮效果。
一些能够穿透整个土壤剖面的具有较厚根系的植物十分有利于维护过滤系统的水力性能。这些植物主要为乔木,如Melaleuca ericifolia (石南叶白千层)。不同种类的植物的混种(如Carex appressa 、Juncusflavidus 和Melaleuca ericifolia )可以提供理想的组合来同时确保系统的脱氮和水力性能。
若生物过滤系统介质没有得到较好的压实,会导致建立初期水力传导率非常高,随着时间的延续经过几个月后随着自然压实会回到设计值。建议设计系统时,在水力传导性上考虑2.0的安全系数。例如,如果设计要求水力传导系数为180mm/h,在系统设计时可假设90mm/h。
在系统建立的初期阶段,土壤中的细颗粒和营养物质往往会有一定程度的析出,直到过滤介质慢慢稳定、植物根系占据整个介质层位置,这一过程通常需要2~6个月的时间。
系统的建造过程中,保证设计师和施工承包商之间在项目的整个阶段进行有效沟通非常重要。在系统整个的规划、设计、建造和维护阶段都要进行质量控制,以确保设计意图都能在施工前准确传达给承包商。
在系统建立的初期阶段,系统的维护要求较高。初期需要进行频繁的除草,并在较长干旱情况下对植物幼苗进行额外的浇水。不过,随着植被的成熟,系统维护要求大大降低。在施工时建议密集种植以上所述的有助于氮磷去除的植物,有助于减少杂草入侵和苔藓的生长。
系统能有效吸附有毒重金属,并在15~20年内不会析出(Zn为最容易析出的重金属)。这意味着雨水生物滤池的寿命大约为15~20年。
参考文献:
《生态型景观——利用雨水生态过滤系统为城市提供多重环境功能与效益》
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