雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析

第２６卷第ｌＯ期２０１０年５月

中国给水排水

ＣＨＩＮＡ

Ｖ０１．２６Ｎｏ．１０Ｍａｖ２０ｌＯ

ＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡ下ＥＲ

雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析

李俊奇１，

向璐璐１，

毛

坤１，

李宝宏２，

李海燕１，

车

伍１

（１．北京建筑工程学院城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室，北京１０００４４；

２．平预山工学院市政工程系，河南平硕山４６７００１）

摘要：随着城市化进程的加快、不透水面积的增加，雨水径流污染日益严重，雨水径流成为

北京水环境的第二大污染源。雨水花园作为一种经济、适用且美观的ＬＩＤ／ＢＭＰ措施，能有效去除径流中的污染物。２００７年３月北京城区某办公大楼附近建造了一套以雨水花园为主要处理单元的雨水蓄渗系统，用于处理屋面雨水。２００８年５月－７月，对该雨水花园系统进行了６场降雨的连续监测，结果表明：雨水花园对ＳＳ、ＣＯＤ、重金属（Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ）、浊度等均有较好的去除效果，出水ｐＨ值为６．５—７．２，但对ＴＮ、ＮＯｆ—Ｎ、ＴＰ、Ｐｏｉ一一Ｐ的去除效果较差。

关键词：

雨水花园；

屋面径流；

蓄渗系统；案例研究

中图分类号：Ｘ７０３

文献标识码：Ｃ

文章编号：１０００—４６０２（２０１０）１０—０１２９—０５

Ｃ嬲ｅＳｔｕｄｙ

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ｎｉｔｒｏｇｅｎ，

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基金项目：国家“十一五”科技支撑计划（２００６ＢＡＪ０８８０４）；北京市规划委员会科研专项基金资助项目（２００５０３００１）；

北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目

・１２９・

第２６卷第１０期

中国给水排水

ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇ鹪ｈｅａｔ．ｃｏｍ

随着城市化进程的加快，不透水面积增加，雨水面源污染逐渐成为城市水环境的第二大主要污染源。以北京为例，２００６年雨水径流ＣＯＤ排放量已占到水环境排放总量的１／３左右…。雨水花园是一种有效的雨水自然净化与处置技术，也是一种典型的ＵＤ／ＢＭＰ滞留措施。一般建在地势较低的区域，由耐淹植物、蓄水层、树皮覆盖层、种植填料层、砾石层组成，外表似普通景观花园，却能充分利用各组成部分，即天然／人工土壤一植物一微生物的渗滤、截留和吸附作用净化、消纳小面积汇流的径流雨水，达到削峰减量、保护水质、涵养地下水的目的。

鉴于雨水花园具有高效除污、经济简单及生态

．

以ｒ

２ｉ可Ｆ历而

Ａｄ・月・妒

，．、

【２）

１．２雨水花园构造

雨水花园自上而下由以下五部分组成［３］：①蓄

水层。一般为ｌｏｏ～２５０ｍｍ。②树皮覆盖层。一般为５０一８０ｍｍ。③植被及种植土层。厚度根据所选植物确定，草本植物一般为２５０ｍｍ，一般选用多年

生的可短时间耐水涝植物。④人工填料层。一般为

０．５—１．２

ｍ，选用渗滤速度较大（Ｋ≥ｌ×１０。５

ｎ∥

ｓ）、净化效果较好的人工材料。⑤砾石层。一般为

２００～３００

ｍｍ，其中可埋设直径为１００ｍｍ的穿孑Ｌ管

进行收集利用。

雨水花园的剖面结构如图１所示。

美观等特点，将其与渗井结合，组成雨水蓄渗系统，

用于净化、消纳屋面径流，在充分截污减排的同时还能美化周边环境。对２００７年３月于北京某办公大楼附近绿地建造的雨水蓄渗系统示范工程中的雨水花园进行连续监测，分析和研究其污染物去除能力及净化规律。

１雨水花园的设计与构造

１．１

完全水量平衡法

我国多数城市区域雨水径流污染严重，在选择

Ｆｉｇ．１

图１雨水花园构造示意Ｓｃｈｅｍ鲥ｅ

ｄｉａｇｒａｍ０ｆｔａｉｎ

ｇ瞰＾ｍ

雨水花园建造模式时，要兼顾削减径流量和污染物总量，笔者认为雨水花园面积的计算应对其渗滤能力、蓄水层植物影响、空隙储水能力等因素加以考虑，进而提出以下包括渗滤和滞留在内的完全水量平衡法忙Ｊ。计算方法如式（１）和（２）所示。

Ａｆ＝Ａｄ・日・妒・ｄｆ／［６０×Ｋ・ｒ・（ｄｆ＋矗）＋

２案例分析

２．１

工程概况

２００７年３月，北京某办公大楼附近建造了一套

以雨水花园为主要处理单元的蓄渗系统，用于收集处理屋面径流，该系统除雨水花园外还包括含有填

料层的渗井，处理后的雨水通过穿孔管收集进入渗

井并最终回灌地下水，其工艺流程剖面见图２。

＾。・（１一工）・西＋ｎ・《］

式中Ａ，——雨水花园的面积，ｍ２

Ａｄ——汇流面积，ｍ２妒——径流系数

（１）

卜设计降雨量（按设计要求决定），ｍ

ｄ，——雨水花园的深度，一般包括种植土层

Ｋ＿种植土层的渗透系数，—ｎ／ｓ

和填料层，ｍ

卜计算时段，ｍｉｎ

＾。的ｌ／２，ｍ

图２雨水蓄渗系统示意

Ｆｉｇ．２

＾。——蓄水层的最大水深，ｍ

．Ｉｌ——蓄水层设计平均水深，一般为最大水深

‘

ｓｃｈｅｍ撕ｃ

ｄｉ咿唧ｏｆ

日ｙ蜘

ｒａｉⅡ们∞盯咖嘲萨－硎ｉｌｔＢ砸∞

该蓄渗系统中雨水花园面积为１２ｍ２，汇水面积为３９０ｍ２，设计降雨量为２１ｍｍ，蓄水层为２５０ｍｍ，树皮覆盖层为７５ｍｍ，种植土层为２５０ｍｍ，其上种植大花萱草、沙地柏、景天等短时耐水淹植物，

工——植物横截面积占蓄水层表面积的比

例，一般为２０％

当鬈＝Ｏ时，式（１）可简化为：

・１３０・

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李俊奇，等：雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析

第２６卷第ｌｏ期

人工填料层厚为１．Ｏｍ，砾石层为２５０ｍｍ，其中埋设直径为１００ｍｍ的穿孔管将处理后的径流输送至渗井。雨水花园进水水样取自建筑物的雨落管，出水水样从渗井采取。２．２数据分析与结果

个月的监测及数据采集，对６场典型暴雨事件进行分析和研究，评估该系统中雨水花园对径流雨水中主要污染物的去除能力。２．２．１除污效果分析

２００８年５月１１日－７月１８日，该雨水花园进、出水水质及去除效果见表１。

ｒａｉｎ

２００８年５月１月对该雨水花园进行了连续３

Ｔａｂ．１

表１雨水花园的除污效果

Ｒ舢ｏｖａｌｅ伍ｃｉ∞ｃｙ０ｆｐｏｌｌｕｔ卸协ｂｙ

ＣＯＤ

ＴＮ

Ｎ０ｆ—Ｎ

ｇａｒｄ胁

Ｚｎ

Ｆｅ

Ｃｕ

Ｐｂ

项目

即

Ｏ．７５０

Ｐ醴’一Ｐ

０．０３０

进杉

（降雨量为１１唧，

持续时间为１０ｈ）

５月１１日

（１１１９・Ｌ。１）

６０．５２０８．９００６．９００１．１６０１．１１００．０３４Ｏ．０２１

出柑

（ｍｇ・Ｌ－１）去除率／％

７．７００６．９１０６．７０００．１８００．１４０Ｏ．００６０．０７５０．００３０．００３

８７．３２２．０２．８

７６．Ｏ一７８．９

９９．Ｏ

９３．２９１．２８５．７

迸衫

６月１６日

１０７．８２０１７．５４７７．３４００．１８８０．０３０

（ｍｇ・Ｌ－１）

（降雨量为７咖，

持续时间为３ｈ）

出彬

（ｍｇ・Ｌ．１）去除率／％

７０．０８０ｌＯ．４００７．９９００．１５４

Ｏ．１２５

３５．Ｏ４０．７—９．Ｏ１８．１—３１６．７

进彬

６月２３日

１０，７．８００８．３４４６．３４００．５５６０．０５０Ｏ．０４４０．０３７Ｏ．０１０Ｏ．０１４

（ｍｇ・Ｌ“）

（降雨量为１９ｍｍ，持续时间为３．５ｈ）

出彬

（ｍｇ・Ｌ“）去除率／％

３２．８３０５．７２２

４．６印

２０．２

Ｏ．４７５０．２０１Ｏ．００５０．０２８Ｏ．００２０．００２

６９．６３１．４１４．５—３０２．０８８．６２４．３８０．０８５．２

进彬

７月４日

（Ｉｌｌｇ－Ｌ“）

８６．２６０２．２５０Ｏ．２００

（降雨鼍为２８咖，

持续时间为５ｈ）

出彬

（ｍｇ・Ｌ＿１）去除率／％进水

３．３００１．７５４０．１６２

９６．２２２．Ｏ１９．６

５１．０００５．８４０２．７８０Ｏ．０８０

Ｏ．０６００．０４５

Ｏ．０１３

０．００６

７月８日

（ｍｇ・Ｌ－１）

（降雨量为４．３咖，

持续时间为２ｈ）

出杉

（ｍｇ・Ｌ一）去除率／％

４．４００３．８８０３．０００Ｏ．１４９０．１２６ＯＯ．００９Ｏ

９１．４

３３．６

—８．Ｏ一８６．３一１１０．Ｏ１００３０．８１００

进彬

（降雨量为１５．４唧，

持续时间为ｌｈ）

７月１８日

（ＩＩｌｇ・Ｌ“）

２１１．６１０１０．６５０５．４９００．２１００．０２０

出彬

（ｍｇ・Ｌ。１）

３８．２３０５．８２０４．６７０Ｏ．２６０Ｏ．１４０

去除彰％

８１．９

４５．４１４．９—２４．０—５７４．７

注：“ｏ”为未检出，计算去除率时按１００％计；“一”为未测项。从这６场降雨的水样采集过程中观察到：在下

果对研究该蓄渗系统的截污能力具有至关重要的作用。

一场降雨来临前，渗井中的水均未完全下渗至周边

土壤中，即每次水样采集过程中，渗井中均存留约

０．２～０．３

①对氮、磷的去除效果及分析

考察了雨水花园对６场降雨的径流污染物ＴＮ、

ｍ深的水，由此可知从出水取样口中采集

的水样为雨水花园出水与渗井中部分未完全下渗雨水的混合。因此，分析该系统中雨水花园的除污效

Ｎｏｆ—Ｎ、１＇Ｐ、Ｐ０３一一Ｐ的去除效果。结果表明，雨

水花园对ＴＮ有一定的去除效果，去除率为２２％一

・１３１・

第２６卷第１０期

中国给水排水

ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ

４５．４％；对１１Ｐ和ＮＯｆ—Ｎ的去除效果不稳定，去除率波动范围较大，分别为一８６．３％一７６．０％和

较高。监测中发现出水ＴＳＳ基本未检出，对浊度、色度等指标的去除率均在９０％以上，出水ｐＨ值为６．５

—７．２。

一９．ｏ％～２０．２％；对Ｐｏｉ一一Ｐ无任何去除效果，去

除率为一５７４．７％一一７８．９％，出水Ｐｑ一～Ｐ浓度远大于进水。国外也有类似研究结果ｐ柚ｏ。

分析认为雨水花园脱氮率较低的原因是ＮＯｆ—Ｎ的去除需要一个缺氧且有足够的有机物可为细菌提供能量的苛刻环境，而雨水花园的蓄渗系统底部有穿孔管与渗井连接，透气性较好，无法保证其所需的缺氧条件，且人工填料层成分单一，有机物含量较少，不能为反硝化菌提供足够的能量进行反硝化，进而导致对ＴＮ的去除率较低。

２．２．２总污染物削减量

由于该雨水花园处置后的出水主要通过穿孑Ｌ收集管进入渗井，最终回灌地下，则雨水花园总污染物削减总量的计算方法如式（３）所示，整个蓄渗系统的总污染物削减总量计算方法如式（４）所示。

Ｍ’＝ｌ，・Ｃ—ｙ’・Ｃ’一Ｋ・Ｃ肼＝ｙ・Ｃ—Ｋ・Ｃ

（３）（４）

式中肘’——雨水花园的总污染物削减量，ｍｇ

该系统对１１Ｐ的去除率波动较大，且对ＰＯ：一一Ｐ的去除率为负，两者去除率随时间变化呈逐渐下降

趋势，分析其原因认为：ａ．由于雨水花园蓄渗系统的出水管与渗井连接，雨水长时间滞留在渗井中导致渗井填料或周边土壤中的磷释放，且连续降雨间隔时间较短，相邻的两场或多场降雨混合，导致每场降

卜进水体积，Ｌ

卜污染物进水平均浓度（进水ＥＭＣ），

ｍｇ／Ｌ

∥——出水体积，Ｌ

Ｃ’——污染物出水平均浓度（出水ＥＭＣ），

ｍｇ／Ｌ

Ｋ——溢流体积，Ｌ

雨的出水Ｐｑ一一Ｐ浓度均大于进水的，同时也影响了对口的去除效果。ｂ．雨水花园填料层中磷含量

接近饱和，随时间延长慢慢开始向外释放磷，导致除磷率随时间变化而逐渐降低。

肛一蓄渗系统总污染物削减量，ｍｇ

计算得出雨水花园对这６场降雨所形成屋面径流中ＣＯＤ、ＴＮ、ＴＰ的总污染物削减量分别为３

１０５、４．１５

１０４、

ｇ，对所监测３场降雨的径流Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｕ、

②对重金属的去除效果

考察了雨水花园对其中３场降雨径流的Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ等重金属的处理效果。结果表明，除Ｆｅ外，雨水花园对其他３种重金属均有较好的去除效

Ｆｅ的总污染物削减量分别为０．２０、７．７９、Ｏ．２８、６．７３ｇ。而蓄渗系统对ＣＯＤ、ＴＮ、，Ｉ．Ｐ的总污染物削减量

分别为３

９５０、３００、１３

ｇ，对Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ的总污染

物削减量分别为０．２４、７．９０、０．３ｌ、７．３５ｇ。可以看出，雨水花园在整个蓄渗系统中为ＣＯＤ、重金属等污染物的削减作出了主要贡献。

果，去除率＞８０％。这与国外的研究结果类似［雨

水花园对Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｕ有较高的去除率（＞９０％）；对Ｆｅ的去除效果较差，去除率为负（一１３００％）］Ｈ、５Ｊ。

国外很多研究报道表明，雨水花园对重金属有较好的去除效果，其去除机理主要源于树皮覆盖层的过滤和吸附。针对Ｆｅ的去除率较低，且随时间变化有整体下降趋势，分析认为，一是后两场降雨径流中Ｆｅ的原水浓度较低，造成对其去除率偏低；另一方面，与磷类似，填料或土壤中Ｆｅ含量接近饱和，慢慢向外释放Ｆｅ，从而导致其去除率较低且呈下降趋势。

３结论

对北京某办公大楼附近建设的雨水花园／渗井

系统的除污效果进行分析发现，雨水花园对码Ｓ、色度和浊度的去除率较高（＞９０％），对ＣＯＤ的去除

效果也较为明显，去除率为３５％一９６．２％；对ＴＮ也有一定的去除效果，去除率为２２％一４５．４％，但对Ｎ０ｆ—Ｎ的去除率较低且不稳定（一９．Ｏ％一２０．２％）。研究结果还表明，雨水花园对磷的去除效果较差，对，Ｉ＇Ｐ的去除率为一８６．３％一７６．０％，对

③对ＣＯＤ及其他污染指标的去除效果

雨水花园蓄渗系统对ＣＯＤ有较明显的去除效果，去除率为３５％～９６．２％。分析认为屋面径流雨

Ｐｏ：一一Ｐ的去除率为一５７４．７％～一７８．９％。此外，

雨水花园对Ｐｂ、ｚｎ、ｃｕ等重金属的去除率较高（＞８０％），但当部分指标（如Ｆｅ）的径流原水浓度较低时其去除率波动较大。

通过对所监测降雨径流中ＣＯＤ、ＴＮ、１１Ｐ及重金

水中ＣＯＤ与髑Ｓ有较好的相关性【＿７｜，亦即非溶解性

的ＣＯＤ所占比例较高，进而对ＣＯＤ的去除率相对

・１３２・

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李俊奇，等：雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析第２６卷第１０期

属的总污染物削减量进行量化分析得出，雨水花园在整个蓄渗系统中为去除ＣＯＤ和重金属等主要污染物作出了主要贡献。对雨水花园截污能力及规律的研究结果在某种程度上也反映了蓄渗系统对屋面径流的处理能力，为我国雨水蓄渗系统的建立积累了一定的经验。

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Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｑｌｉ６７１ｌ＠ｖｉｐ．１６３．ｃｏｍ收稿日期：２００９—１２一１３

ｆ撕ｒｅｍｏｖａｌｏｆｎｉｔｒａｔｅｆｒｏｍｓｔｏｍｗａ岫ｒｍｎｏ仃［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ

（上接第１２ｌ页）

节约外加热源。深圳市老虎坑污泥半干化一焚烧处理厂项目总投资近２．５亿元，日处理８００ｔ脱水污泥，运行成本为１２５．７元／ｔ。厦门水务中环污水处理有限公司总经理谢小青介绍了厦门污泥深度脱水处理处置及资源化利用研究与应用情况。污泥脱水处理，包括污泥预浓缩处理，ＦｅＣｌ¨ＣａＯ双调理对污泥的调质改性和高压隔膜压滤机压滤脱水三个步骤，最终实现泥水分离，脱水后的污泥含水率＜６０％，基本满足填埋要求。脱水污泥资源化处置利用，包括园林绿化、制砖和焚烧等。机械科学研究总院王涛主任和天津机科环保科技有限公司王营利经理介绍了ｓＡｃＴ污泥堆肥技术，通过翻堆、曝气、混料、进出仓、计量、贮存、输送、除臭等八大机械系统保障污泥能够在无人条件下，在极致压缩的空间范围内得到稳定高效的处理，实现减量化、无害

化目的。中国市政工程华北设计研究总院的孙卫东高工介绍了国家循环经济示范项目——深南电污泥干化

项目的设计与运行情况。南山污水处理厂毗邻南山热电厂，具备了利用电厂余热资源的优势。通过对锅炉受热面的改造，将烟气余热转换为污泥干化的热源，脱水污泥经干化后含水率从８０％降至１０％一３０％，干化污泥可以用作辅助燃料以及有机制肥、建材等行业原料，实现废物的综合利用。中国市政工程华北设计研究总院的丁艳辉高工和中国科学院工程热物理研究所李诗媛博士介绍了１００∥ｄ循环流化床一体化污泥焚烧示范工程系统分析报告。采用中国科学院工程热物理研究所自主开发且拥有自主知识产权的循环流化床干化焚烧一体化污泥焚烧技术，在杭州七格污水处理厂建成并进入调试阶段。北京市市政工程设计研究总院的史骏副主任以北京水泥厂污泥干化和水泥窑焚烧项目为例，分析了污泥干化和水泥窑焚烧协同处置系统中一系列关键问题，如：污泥含固率对水泥窑运行温度的影响，污泥热值对千化处置的影响，污泥含固率对水泥窑热平衡的影响，污泥干燥产品的含固率和最优热源系统的分析和确定等。大连市市政设计研究院刘东海副院长介绍了大连市夏家河污泥处理厂工艺设计与运行经验。该厂采用污泥厌氧发酵／工业化生物制气的处理工艺，处理规模为６００∥ｄ，年产沼气６６４．３×１０４ｍ３、乌粪石４放温室气体６．１８×１０４

ｍ’。

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ｔ、优质腐殖土４×１０４ｔ，同时减少排

以上精选了几个典型发言，以飨读者。欲了解详情，欢迎登录聊州．ｗａｔｅ学Ｌｓｈｅａｔ．ｃｏｍ或与《中国给水排

水》编辑部联系。遴选出的优秀论文已安排在近期出版的《中国给水排水》杂志上发表，教请关注。

（本刊编辑部）

・１３３・

雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析

作者：作者单位：

李俊奇， 向璐璐， 毛坤， 李宝宏， 李海燕， 车伍， LI Jun-qi， XIANG Lu-lu， MAOKun， LI Bao-hong， LI Hai-yan， CHE Wu

李俊奇,向璐璐,毛坤,李海燕,车伍,LI Jun-qi,XIANG Lu-lu,MAO Kun,LI Hai-yan,CHEWu(北京建筑工程学院,城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室,北京100044)，李宝宏,LI Bao-hong(平顶山工学院,市政工程系,河南,平顶山467001)中国给水排水

CHINA WATER & WASTEWATER2010,26(10)

刊名：英文刊名：年，卷(期)：

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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgjsps201010035.aspx

第２６卷第ｌＯ期２０１０年５月

中国给水排水

ＣＨＩＮＡ

Ｖ０１．２６Ｎｏ．１０Ｍａｖ２０ｌＯ

ＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡ下ＥＲ

雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析

李俊奇１，

向璐璐１，

毛

坤１，

李宝宏２，

李海燕１，

车

伍１

（１．北京建筑工程学院城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室，北京１０００４４；

２．平预山工学院市政工程系，河南平硕山４６７００１）

摘要：随着城市化进程的加快、不透水面积的增加，雨水径流污染日益严重，雨水径流成为

北京水环境的第二大污染源。雨水花园作为一种经济、适用且美观的ＬＩＤ／ＢＭＰ措施，能有效去除径流中的污染物。２００７年３月北京城区某办公大楼附近建造了一套以雨水花园为主要处理单元的雨水蓄渗系统，用于处理屋面雨水。２００８年５月－７月，对该雨水花园系统进行了６场降雨的连续监测，结果表明：雨水花园对ＳＳ、ＣＯＤ、重金属（Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ）、浊度等均有较好的去除效果，出水ｐＨ值为６．５—７．２，但对ＴＮ、ＮＯｆ—Ｎ、ＴＰ、Ｐｏｉ一一Ｐ的去除效果较差。

关键词：

雨水花园；

屋面径流；

蓄渗系统；案例研究

中图分类号：Ｘ７０３

文献标识码：Ｃ

文章编号：１０００—４６０２（２０１０）１０—０１２９—０５

Ｃ嬲ｅＳｔｕｄｙ

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ＲａｉｎＧａｒｄｅｎＳｔｏｒａｇｅ－ｉｎ脚ｔｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＤｉｓｐｏｓａｌｏｆ

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Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｉｍｐｅｎｉｏｕｓｓｕｒｆ如ｅｓ，ｎｌｎｏｆｆｐｏｌ・

ｌｕｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｓｅ—ｏｕｓ．Ｔｈｅｓｔｏｍｌｗａｔｅｒｍｎｏｆｆｉｓｔｈｅｓｅｃｏｎｄｌａｒｇｅｓｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

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Ｆｅ）ａｎｄｔｕｒｂｉｄｉｔｙ

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ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｘｃｅｐｔｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｍｓ，ｐｈｏｓｐｈａｔｅ—Ｐ，ｔｏｔａｌ

ｎｉｔｒｏｇｅｎ，

ａｎｄｎｉｔｒａｔｅｎｉｔｍｇｅｎ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｅｍｕｅｎｔｐＨｉｓｂｅ伽ｅｅｎ６．５ａｎｄ７．２．

Ｋｅｙｗｏ“Ｉｓ：ｒａｊｎｇａｒｄｅｎ；ｒｏｏｆｒｕｎｏｆｆ；

ｓｔｏｒａｇｅ二ｉｎ６ｌｔｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；

ｃａｓｅ

ｓｔｕｄｙ

基金项目：国家“十一五”科技支撑计划（２００６ＢＡＪ０８８０４）；北京市规划委员会科研专项基金资助项目（２００５０３００１）；

北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目

・１２９・

第２６卷第１０期

中国给水排水

ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇ鹪ｈｅａｔ．ｃｏｍ

随着城市化进程的加快，不透水面积增加，雨水面源污染逐渐成为城市水环境的第二大主要污染源。以北京为例，２００６年雨水径流ＣＯＤ排放量已占到水环境排放总量的１／３左右…。雨水花园是一种有效的雨水自然净化与处置技术，也是一种典型的ＵＤ／ＢＭＰ滞留措施。一般建在地势较低的区域，由耐淹植物、蓄水层、树皮覆盖层、种植填料层、砾石层组成，外表似普通景观花园，却能充分利用各组成部分，即天然／人工土壤一植物一微生物的渗滤、截留和吸附作用净化、消纳小面积汇流的径流雨水，达到削峰减量、保护水质、涵养地下水的目的。

鉴于雨水花园具有高效除污、经济简单及生态

．

以ｒ

２ｉ可Ｆ历而

Ａｄ・月・妒

，．、

【２）

１．２雨水花园构造

雨水花园自上而下由以下五部分组成［３］：①蓄

水层。一般为ｌｏｏ～２５０ｍｍ。②树皮覆盖层。一般为５０一８０ｍｍ。③植被及种植土层。厚度根据所选植物确定，草本植物一般为２５０ｍｍ，一般选用多年

生的可短时间耐水涝植物。④人工填料层。一般为

０．５—１．２

ｍ，选用渗滤速度较大（Ｋ≥ｌ×１０。５

ｎ∥

ｓ）、净化效果较好的人工材料。⑤砾石层。一般为

２００～３００

ｍｍ，其中可埋设直径为１００ｍｍ的穿孑Ｌ管

进行收集利用。

雨水花园的剖面结构如图１所示。

美观等特点，将其与渗井结合，组成雨水蓄渗系统，

用于净化、消纳屋面径流，在充分截污减排的同时还能美化周边环境。对２００７年３月于北京某办公大楼附近绿地建造的雨水蓄渗系统示范工程中的雨水花园进行连续监测，分析和研究其污染物去除能力及净化规律。

１雨水花园的设计与构造

１．１

完全水量平衡法

我国多数城市区域雨水径流污染严重，在选择

Ｆｉｇ．１

图１雨水花园构造示意Ｓｃｈｅｍ鲥ｅ

ｄｉａｇｒａｍ０ｆｔａｉｎ

ｇ瞰＾ｍ

雨水花园建造模式时，要兼顾削减径流量和污染物总量，笔者认为雨水花园面积的计算应对其渗滤能力、蓄水层植物影响、空隙储水能力等因素加以考虑，进而提出以下包括渗滤和滞留在内的完全水量平衡法忙Ｊ。计算方法如式（１）和（２）所示。

Ａｆ＝Ａｄ・日・妒・ｄｆ／［６０×Ｋ・ｒ・（ｄｆ＋矗）＋

２案例分析

２．１

工程概况

２００７年３月，北京某办公大楼附近建造了一套

以雨水花园为主要处理单元的蓄渗系统，用于收集处理屋面径流，该系统除雨水花园外还包括含有填

料层的渗井，处理后的雨水通过穿孔管收集进入渗

井并最终回灌地下水，其工艺流程剖面见图２。

＾。・（１一工）・西＋ｎ・《］

式中Ａ，——雨水花园的面积，ｍ２

Ａｄ——汇流面积，ｍ２妒——径流系数

（１）

卜设计降雨量（按设计要求决定），ｍ

ｄ，——雨水花园的深度，一般包括种植土层

Ｋ＿种植土层的渗透系数，—ｎ／ｓ

和填料层，ｍ

卜计算时段，ｍｉｎ

＾。的ｌ／２，ｍ

图２雨水蓄渗系统示意

Ｆｉｇ．２

＾。——蓄水层的最大水深，ｍ

．Ｉｌ——蓄水层设计平均水深，一般为最大水深

‘

ｓｃｈｅｍ撕ｃ

ｄｉ咿唧ｏｆ

日ｙ蜘

ｒａｉⅡ们∞盯咖嘲萨－硎ｉｌｔＢ砸∞

该蓄渗系统中雨水花园面积为１２ｍ２，汇水面积为３９０ｍ２，设计降雨量为２１ｍｍ，蓄水层为２５０ｍｍ，树皮覆盖层为７５ｍｍ，种植土层为２５０ｍｍ，其上种植大花萱草、沙地柏、景天等短时耐水淹植物，

工——植物横截面积占蓄水层表面积的比

例，一般为２０％

当鬈＝Ｏ时，式（１）可简化为：

・１３０・

ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ

李俊奇，等：雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析

第２６卷第ｌｏ期

人工填料层厚为１．Ｏｍ，砾石层为２５０ｍｍ，其中埋设直径为１００ｍｍ的穿孔管将处理后的径流输送至渗井。雨水花园进水水样取自建筑物的雨落管，出水水样从渗井采取。２．２数据分析与结果

个月的监测及数据采集，对６场典型暴雨事件进行分析和研究，评估该系统中雨水花园对径流雨水中主要污染物的去除能力。２．２．１除污效果分析

２００８年５月１１日－７月１８日，该雨水花园进、出水水质及去除效果见表１。

ｒａｉｎ

２００８年５月１月对该雨水花园进行了连续３

Ｔａｂ．１

表１雨水花园的除污效果

Ｒ舢ｏｖａｌｅ伍ｃｉ∞ｃｙ０ｆｐｏｌｌｕｔ卸协ｂｙ

ＣＯＤ

ＴＮ

Ｎ０ｆ—Ｎ

ｇａｒｄ胁

Ｚｎ

Ｆｅ

Ｃｕ

Ｐｂ

项目

即

Ｏ．７５０

Ｐ醴’一Ｐ

０．０３０

进杉

（降雨量为１１唧，

持续时间为１０ｈ）

５月１１日

（１１１９・Ｌ。１）

６０．５２０８．９００６．９００１．１６０１．１１００．０３４Ｏ．０２１

出柑

（ｍｇ・Ｌ－１）去除率／％

７．７００６．９１０６．７０００．１８００．１４０Ｏ．００６０．０７５０．００３０．００３

８７．３２２．０２．８

７６．Ｏ一７８．９

９９．Ｏ

９３．２９１．２８５．７

迸衫

６月１６日

１０７．８２０１７．５４７７．３４００．１８８０．０３０

（ｍｇ・Ｌ－１）

（降雨量为７咖，

持续时间为３ｈ）

出彬

（ｍｇ・Ｌ．１）去除率／％

７０．０８０ｌＯ．４００７．９９００．１５４

Ｏ．１２５

３５．Ｏ４０．７—９．Ｏ１８．１—３１６．７

进彬

６月２３日

１０，７．８００８．３４４６．３４００．５５６０．０５０Ｏ．０４４０．０３７Ｏ．０１０Ｏ．０１４

（ｍｇ・Ｌ“）

（降雨量为１９ｍｍ，持续时间为３．５ｈ）

出彬

（ｍｇ・Ｌ“）去除率／％

３２．８３０５．７２２

４．６印

２０．２

Ｏ．４７５０．２０１Ｏ．００５０．０２８Ｏ．００２０．００２

６９．６３１．４１４．５—３０２．０８８．６２４．３８０．０８５．２

进彬

７月４日

（Ｉｌｌｇ－Ｌ“）

８６．２６０２．２５０Ｏ．２００

（降雨鼍为２８咖，

持续时间为５ｈ）

出彬

（ｍｇ・Ｌ＿１）去除率／％进水

３．３００１．７５４０．１６２

９６．２２２．Ｏ１９．６

５１．０００５．８４０２．７８０Ｏ．０８０

Ｏ．０６００．０４５

Ｏ．０１３

０．００６

７月８日

（ｍｇ・Ｌ－１）

（降雨量为４．３咖，

持续时间为２ｈ）

出杉

（ｍｇ・Ｌ一）去除率／％

４．４００３．８８０３．０００Ｏ．１４９０．１２６ＯＯ．００９Ｏ

９１．４

３３．６

—８．Ｏ一８６．３一１１０．Ｏ１００３０．８１００

进彬

（降雨量为１５．４唧，

持续时间为ｌｈ）

７月１８日

（ＩＩｌｇ・Ｌ“）

２１１．６１０１０．６５０５．４９００．２１００．０２０

出彬

（ｍｇ・Ｌ。１）

３８．２３０５．８２０４．６７０Ｏ．２６０Ｏ．１４０

去除彰％

８１．９

４５．４１４．９—２４．０—５７４．７

注：“ｏ”为未检出，计算去除率时按１００％计；“一”为未测项。从这６场降雨的水样采集过程中观察到：在下

果对研究该蓄渗系统的截污能力具有至关重要的作用。

一场降雨来临前，渗井中的水均未完全下渗至周边

土壤中，即每次水样采集过程中，渗井中均存留约

０．２～０．３

①对氮、磷的去除效果及分析

考察了雨水花园对６场降雨的径流污染物ＴＮ、

ｍ深的水，由此可知从出水取样口中采集

的水样为雨水花园出水与渗井中部分未完全下渗雨水的混合。因此，分析该系统中雨水花园的除污效

Ｎｏｆ—Ｎ、１＇Ｐ、Ｐ０３一一Ｐ的去除效果。结果表明，雨

水花园对ＴＮ有一定的去除效果，去除率为２２％一

・１３１・

第２６卷第１０期

中国给水排水

ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ

４５．４％；对１１Ｐ和ＮＯｆ—Ｎ的去除效果不稳定，去除率波动范围较大，分别为一８６．３％一７６．０％和

较高。监测中发现出水ＴＳＳ基本未检出，对浊度、色度等指标的去除率均在９０％以上，出水ｐＨ值为６．５

—７．２。

一９．ｏ％～２０．２％；对Ｐｏｉ一一Ｐ无任何去除效果，去

除率为一５７４．７％一一７８．９％，出水Ｐｑ一～Ｐ浓度远大于进水。国外也有类似研究结果ｐ柚ｏ。

分析认为雨水花园脱氮率较低的原因是ＮＯｆ—Ｎ的去除需要一个缺氧且有足够的有机物可为细菌提供能量的苛刻环境，而雨水花园的蓄渗系统底部有穿孔管与渗井连接，透气性较好，无法保证其所需的缺氧条件，且人工填料层成分单一，有机物含量较少，不能为反硝化菌提供足够的能量进行反硝化，进而导致对ＴＮ的去除率较低。

２．２．２总污染物削减量

由于该雨水花园处置后的出水主要通过穿孑Ｌ收集管进入渗井，最终回灌地下，则雨水花园总污染物削减总量的计算方法如式（３）所示，整个蓄渗系统的总污染物削减总量计算方法如式（４）所示。

Ｍ’＝ｌ，・Ｃ—ｙ’・Ｃ’一Ｋ・Ｃ肼＝ｙ・Ｃ—Ｋ・Ｃ

（３）（４）

式中肘’——雨水花园的总污染物削减量，ｍｇ

该系统对１１Ｐ的去除率波动较大，且对ＰＯ：一一Ｐ的去除率为负，两者去除率随时间变化呈逐渐下降

趋势，分析其原因认为：ａ．由于雨水花园蓄渗系统的出水管与渗井连接，雨水长时间滞留在渗井中导致渗井填料或周边土壤中的磷释放，且连续降雨间隔时间较短，相邻的两场或多场降雨混合，导致每场降

卜进水体积，Ｌ

卜污染物进水平均浓度（进水ＥＭＣ），

ｍｇ／Ｌ

∥——出水体积，Ｌ

Ｃ’——污染物出水平均浓度（出水ＥＭＣ），

ｍｇ／Ｌ

Ｋ——溢流体积，Ｌ

雨的出水Ｐｑ一一Ｐ浓度均大于进水的，同时也影响了对口的去除效果。ｂ．雨水花园填料层中磷含量

接近饱和，随时间延长慢慢开始向外释放磷，导致除磷率随时间变化而逐渐降低。

肛一蓄渗系统总污染物削减量，ｍｇ

计算得出雨水花园对这６场降雨所形成屋面径流中ＣＯＤ、ＴＮ、ＴＰ的总污染物削减量分别为３

１０５、４．１５

１０４、

ｇ，对所监测３场降雨的径流Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｕ、

②对重金属的去除效果

考察了雨水花园对其中３场降雨径流的Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ等重金属的处理效果。结果表明，除Ｆｅ外，雨水花园对其他３种重金属均有较好的去除效

Ｆｅ的总污染物削减量分别为０．２０、７．７９、Ｏ．２８、６．７３ｇ。而蓄渗系统对ＣＯＤ、ＴＮ、，Ｉ．Ｐ的总污染物削减量

分别为３

９５０、３００、１３

ｇ，对Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ的总污染

物削减量分别为０．２４、７．９０、０．３ｌ、７．３５ｇ。可以看出，雨水花园在整个蓄渗系统中为ＣＯＤ、重金属等污染物的削减作出了主要贡献。

果，去除率＞８０％。这与国外的研究结果类似［雨

水花园对Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｕ有较高的去除率（＞９０％）；对Ｆｅ的去除效果较差，去除率为负（一１３００％）］Ｈ、５Ｊ。

国外很多研究报道表明，雨水花园对重金属有较好的去除效果，其去除机理主要源于树皮覆盖层的过滤和吸附。针对Ｆｅ的去除率较低，且随时间变化有整体下降趋势，分析认为，一是后两场降雨径流中Ｆｅ的原水浓度较低，造成对其去除率偏低；另一方面，与磷类似，填料或土壤中Ｆｅ含量接近饱和，慢慢向外释放Ｆｅ，从而导致其去除率较低且呈下降趋势。

３结论

对北京某办公大楼附近建设的雨水花园／渗井

系统的除污效果进行分析发现，雨水花园对码Ｓ、色度和浊度的去除率较高（＞９０％），对ＣＯＤ的去除

效果也较为明显，去除率为３５％一９６．２％；对ＴＮ也有一定的去除效果，去除率为２２％一４５．４％，但对Ｎ０ｆ—Ｎ的去除率较低且不稳定（一９．Ｏ％一２０．２％）。研究结果还表明，雨水花园对磷的去除效果较差，对，Ｉ＇Ｐ的去除率为一８６．３％一７６．０％，对

③对ＣＯＤ及其他污染指标的去除效果

雨水花园蓄渗系统对ＣＯＤ有较明显的去除效果，去除率为３５％～９６．２％。分析认为屋面径流雨

Ｐｏ：一一Ｐ的去除率为一５７４．７％～一７８．９％。此外，

雨水花园对Ｐｂ、ｚｎ、ｃｕ等重金属的去除率较高（＞８０％），但当部分指标（如Ｆｅ）的径流原水浓度较低时其去除率波动较大。

通过对所监测降雨径流中ＣＯＤ、ＴＮ、１１Ｐ及重金

水中ＣＯＤ与髑Ｓ有较好的相关性【＿７｜，亦即非溶解性

的ＣＯＤ所占比例较高，进而对ＣＯＤ的去除率相对

・１３２・

ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａＬｓｈｅａｔ．ｃｏｍ

李俊奇，等：雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析第２６卷第１０期

属的总污染物削减量进行量化分析得出，雨水花园在整个蓄渗系统中为去除ＣＯＤ和重金属等主要污染物作出了主要贡献。对雨水花园截污能力及规律的研究结果在某种程度上也反映了蓄渗系统对屋面径流的处理能力，为我国雨水蓄渗系统的建立积累了一定的经验。

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（上接第１２ｌ页）

节约外加热源。深圳市老虎坑污泥半干化一焚烧处理厂项目总投资近２．５亿元，日处理８００ｔ脱水污泥，运行成本为１２５．７元／ｔ。厦门水务中环污水处理有限公司总经理谢小青介绍了厦门污泥深度脱水处理处置及资源化利用研究与应用情况。污泥脱水处理，包括污泥预浓缩处理，ＦｅＣｌ¨ＣａＯ双调理对污泥的调质改性和高压隔膜压滤机压滤脱水三个步骤，最终实现泥水分离，脱水后的污泥含水率＜６０％，基本满足填埋要求。脱水污泥资源化处置利用，包括园林绿化、制砖和焚烧等。机械科学研究总院王涛主任和天津机科环保科技有限公司王营利经理介绍了ｓＡｃＴ污泥堆肥技术，通过翻堆、曝气、混料、进出仓、计量、贮存、输送、除臭等八大机械系统保障污泥能够在无人条件下，在极致压缩的空间范围内得到稳定高效的处理，实现减量化、无害

化目的。中国市政工程华北设计研究总院的孙卫东高工介绍了国家循环经济示范项目——深南电污泥干化

项目的设计与运行情况。南山污水处理厂毗邻南山热电厂，具备了利用电厂余热资源的优势。通过对锅炉受热面的改造，将烟气余热转换为污泥干化的热源，脱水污泥经干化后含水率从８０％降至１０％一３０％，干化污泥可以用作辅助燃料以及有机制肥、建材等行业原料，实现废物的综合利用。中国市政工程华北设计研究总院的丁艳辉高工和中国科学院工程热物理研究所李诗媛博士介绍了１００∥ｄ循环流化床一体化污泥焚烧示范工程系统分析报告。采用中国科学院工程热物理研究所自主开发且拥有自主知识产权的循环流化床干化焚烧一体化污泥焚烧技术，在杭州七格污水处理厂建成并进入调试阶段。北京市市政工程设计研究总院的史骏副主任以北京水泥厂污泥干化和水泥窑焚烧项目为例，分析了污泥干化和水泥窑焚烧协同处置系统中一系列关键问题，如：污泥含固率对水泥窑运行温度的影响，污泥热值对千化处置的影响，污泥含固率对水泥窑热平衡的影响，污泥干燥产品的含固率和最优热源系统的分析和确定等。大连市市政设计研究院刘东海副院长介绍了大连市夏家河污泥处理厂工艺设计与运行经验。该厂采用污泥厌氧发酵／工业化生物制气的处理工艺，处理规模为６００∥ｄ，年产沼气６６４．３×１０４ｍ３、乌粪石４放温室气体６．１８×１０４

ｍ’。

０００

ｔ、优质腐殖土４×１０４ｔ，同时减少排

以上精选了几个典型发言，以飨读者。欲了解详情，欢迎登录聊州．ｗａｔｅ学Ｌｓｈｅａｔ．ｃｏｍ或与《中国给水排

水》编辑部联系。遴选出的优秀论文已安排在近期出版的《中国给水排水》杂志上发表，教请关注。

（本刊编辑部）

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雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析

作者：作者单位：

李俊奇， 向璐璐， 毛坤， 李宝宏， 李海燕， 车伍， LI Jun-qi， XIANG Lu-lu， MAOKun， LI Bao-hong， LI Hai-yan， CHE Wu

李俊奇,向璐璐,毛坤,李海燕,车伍,LI Jun-qi,XIANG Lu-lu,MAO Kun,LI Hai-yan,CHEWu(北京建筑工程学院,城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室,北京100044)，李宝宏,LI Bao-hong(平顶山工学院,市政工程系,河南,平顶山467001)中国给水排水

CHINA WATER & WASTEWATER2010,26(10)

刊名：英文刊名：年，卷(期)：

参考文献(7条)

1.Davis A P;Shokouhian M;Sharma H Laboratory study of biological retention for urban stormwatermanagement[外文期刊] 2001(01)

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3.Hsieh C H;Davis A P Multiple-event study of bioretention for treatment of urban swrmwater runoff[外文期刊] 2005(3-4)

4.车伍;李俊奇 城市雨水利用技术与管理 2006

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6.向璐璐;李俊奇;邝诺 雨水花园设计方法探析[期刊论文]-给水排水 2008(06)

7.刘洋;李俊奇;车伍 北京市城区雨水径流污染控制与节能减排[期刊论文]-环境污染与防治 2008(09)

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