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为把生态城建设成为融合水安全、水资源、水环

作者:扑克王app官方 发布时间:2020-05-15 19:18 浏览

  北极星水处理网讯:业内此前普遍认为,在滨海盐碱区域建设海绵城市是个“不可能完成的任务”:因为自然条件的限制,生物滞留设施等常规海绵设施不适宜建设,雨水收集和利用受到很大限制,城市绿化层面的盐碱区原土绿化技术一直是世界难题……而这正是天津生态城建设海绵城市面临的现实挑战。

  为此,水专项针对性设立《天津生态城海绵城市建设水生态改善技术研究与示范》课题,意在突破滨海盐碱区海绵城市建设的关键技术瓶颈。该课题属于“水专项”《天津海绵城市建设与海河干流水环境改善技术研究与示范》项目,由天津生态城投资开发有限公司承担,中国市政工程华北设计研究院、天津生态城市政景观有限公司、天津生态城水务投资建设有限公司共同参与。

  近日在以“海绵城市技术在京津冀水专项的实践应用”为主题的“走进水专项”系列研讨会上,课题关键技术负责人天津生态城投资开发有限公司周国华高级工程师,分享了课题研究成果和示范。

  技术瓶颈与课题突破:针对高地下水位、高盐碱和土壤弱透水等条件,研究集成海绵城市构建与景观生态改善成套技术

  中新天津生态城是中国、新加坡两国政府战略性合作项目,显示了中新两国政府应对全球气候变化、加强环境保护、节约资源和能源的决心,意在为资源节约型、环境友好型社会的建设提供积极探讨和典型示范。

  天津生态城所在区域自然条件较恶劣,主要地形地貌为淤积质海滩、滨海低地、潜碟形洼地、河滩地;淡水资源天然不足。原始用地中约 1/3 为盐碱荒滩,1/3 为废弃盐田、1/3 为污染水面。为有效应对水资源和生态环境对城市可持续发展的双重约束,在生态城建设之初,就充分借鉴新加坡ABC水计划、雨洪管理和水资源利用的先进经验,但对于土壤盐渍化程度高等情况,新加坡并没有相关技术成果,国际上也没有成熟的经验可以借鉴。

  考虑到盐碱因素,盐碱地领域的专家学者们普遍认为,滨海盐碱区域不适宜建设下凹式绿地、生物滞留设施等海绵设施,相关建设技术一直未取得突破;同时因为盐碱区域含盐量高,雨水收集和利用也受到很大限制;此外城市绿化层面的盐碱区原土绿化技术一直是个世界难题,本土耐盐植物应用和景观构建较少……这就是我们建设滨海盐碱区域海绵城市要突破的关键技术问题和技术瓶颈。

  本课题从制约生态城海绵城市建设的高地下水位、高盐碱和土壤弱透水等问题出发,围绕海绵城市建设的径流量、径流污染削减、景观环境提升,开发并集成盐碱区域生物滞留设施径流污染控制、雨水调蓄利用、盐渍土改良和耐盐植物群落构建的景观生态改善关键技术。

  课题提出了涵盖盐碱区域生物滞留植物、土壤、填料、设施下挖深度等参数优化设计与节水控盐的运维调控在内的盐碱区域生物滞留设施径流污染控制系统构建方案;形成融合不同下垫面雨水分类调蓄并依据盐分差异的分段利用措施、调蓄设施隔盐材料优选、大小调蓄合理配置的盐碱区域雨水调蓄与利用系统构建方案;提出基于非常规水淋洗与盲管排盐结合、耐盐植物盐渍土改良以及生态位与景观相融的植物群落构建的景观生态改善策略。

  课题集成关键技术形成了适合盐碱地域(天津生态城)海绵城市构建与景观生态改善成套技术,应用于天津生态城海绵试点示范区,综合解决生态城海绵城市建设面临的面源污染控制、盐碱影响缓解、水环境改善、雨水调蓄利用、盐渍土改良等技术难题,为把生态城建设成为融合水安全、水资源、水环境、水生态的海绵新城提供技术支撑。

  盐碱区域径流污染控制技术研究:适宜植物验证、土壤组成优化、功能性填料配制、地下水返盐规律研究、设施运行维护

  课题开展了滨海盐碱区域生物滞留设施的技术参数、适用性、工程应用以及运行维护的研究,构建了滨海盐碱区域的生物滞留系统。

  首先是对生物滞留设施最上面的植物应该怎么选配,通过模拟植物淋洗,进行植物生长观察,耐盐耐淹以及越冬等情况进行观测,最终选出适宜滨海盐碱区生物滞留设施的植物种类。

  实验室测定种植土渗透系数3.6mm/h,而按照《绿化种植土壤》(CJ/T340-2016),用于雨水调蓄或净化的土壤入渗率应在10~360mm/h之间。所以需要提高土壤渗透性能,同时渗透性越高,保水性越差。课题研究土壤与砂、与椰糠、秸秆等有机料混掺改善渗透性能情况、污染物淋洗情况及通过测定自然蒸发含水率变化,评估保水性能。最终得到了比较适宜的参数。

  对于滨海盐碱区域的功能性填料,通过静态吸附实验,动态循环实验,中试模拟验证,以及盐分极端适应实验,最终我们筛选出了填料的最佳组合,沸石、蛭石、麦饭石、细砂的组合系统对氨氮、磷酸盐和 COD的综合去除效果最好。

  因为生态城地下水位高,地下水含盐量高,需要考虑毛细作用上升的空间。因此要考虑生物滞留设施如何摆脱地下高盐毛细水的影响。我们就进行了地下水返盐研究小试和中试,研究得到了设施距地下水位的适宜距离,能够使盐碱的影响趋于微弱。只要满足这个条件,生物滞留设施在盐碱区域就具有适用性。

  对生物滞留运行维护,到底浇水的频次多少为宜,排水的时间应该怎么控制,我们进行了针对这两点的研究。通过固定频率固定水量的淡水浇灌可以对土体上部实现一定洗盐、压盐效果,在一定程度可以抑制高盐地下水盐分侵入影响植物根系生长。最终我们得出了在北方滨海区域,旱季和雨季适宜的浇灌频率。通过盐碱区域生物滞留设施排空时间的研究,得到了适宜的排空时间,既可以缓解地下水盐分影响,又能够降低污染物浓度。

  我们对四种材质,主要是PP材质、防水土工膜、不锈钢、混凝土这四种在工程上常用的隔盐措施进行了隔盐效果分析,发现土工膜和PP材质的、防盐效果较好的。

  考虑到滨海盐碱区域盐碱的问题,针对地面、屋面、绿地等不同下垫面径流中含盐量及污染物随着时间的变化规律进行分析,研究得出了三种下垫面初期雨水弃流量。

  经过对弃流以后的水质情况分析,研究确定了对各种下垫面径流中高盐初期雨水弃流以后适宜的利用方式,如可以用于补充景观水体,涵养地下水等。研究确定在经过了树池、植草沟等过滤净化以后适宜的利用方式,如绿化浇灌和景观水体补水。研究确定进入调蓄池、池塘、雨水花园等这些设施以后适宜的利用方式,如绿化浇灌,道路冲洗、景观水体补水等。

  上图为甘露溪公园建设的雨水湿塘、中新友好公园雨水模块蓄水池、和中新生态城小区中应用的雨水罐实景照片

  课题首先开展了生态城土壤背景调查,结果显示,调查区域表层土壤以轻度盐渍土和中重度盐渍土为主,分别占20.52%和63.25%,土壤渗透性差,有机质较缺乏,氮磷钾等营养物质处于中等水平。

  针对渗透性差、有机质缺乏的盐渍土壤状况,课题开展了对原状盐渍土有机调和物的配比研究。主要利用有机废弃物,比如园林绿化废弃物粉碎料、醋糟、食用菌渣和牛粪等,提高盐渍土渗透性并增加有机质含量,也同时实现了废弃物的循环利用。最终课题筛选出三种效果较好的配方。

  课题还开展了非常规水淋洗结合暗管排盐的盐渍土改良技术研究。通过对盐渍土进行土壤有机物调和改良,下面设置隔盐材料进行毛细水阻断,采用雨水、再生水进行淋洗改良。并对采用园林废弃物粉碎料、防水土工布、芦苇秸秆三种材料作为隔盐材料进行了对比研究。在建设的2万平米海绵城市与景观生态研究基地进行了中试试验,经过持续一年的监测,对于盐渍土的含盐量变化的观测结果来看,非常规水浇灌结合暗管排盐技术降盐的效果较明显。

  通过不同景观植物优选及基于生态学原理的组合应用,构建以耐盐植物为主导的景观植物群落,形成基于盐渍土改良和耐盐植物群落构建的景观生态改善技术。对于景观群落构建,课题首先进行了耐盐植物的筛选和应用,从植物生态位和景观空间配置角度来考虑,构建各种复合耐盐植物群落以及单一的耐盐植物群落结构。

  上图为示范工程建设过程及效果照片。在该工程中进行了基于盐渍土改良的景观群落构建技术工程示范,图中展示的是原貌、隔盐层加上暗管排盐结构施工、有机物调和物改良施工、耐盐植物群落构建完成的效果

  课题关键技术的研发解决了滨海盐碱区域建设海绵城市的技术瓶颈,支撑了中新天津生态城海绵城市试点区建设,保障了试点区国家验收的顺利达标,并将海绵城市建设技术拓展至天津生态城试点以外的全行政区域,有效改善生态城人居环境质量。

  课题研究的相关成果参数已纳入《天津市海绵城市设计标准》、《天津市海绵城市设施运行维护技术规程》等地方标准,有效支撑天津海绵城市建设,将进一步在类似滨海盐碱区域推广应用,持续推动我国滨海区域海绵城市基础设施进一步科学设计、建设、管理。

  通过海绵城市建设,有效提升了天津生态城的知名度和社会影响力,极大带动了生态城生态环保产业发展;同时显著增强了公众环境意识,尤其针对雨水径流污染控制与利用、水系公园环境质量认知与识别,公众参与度明显提高。

  原标题:水专项研讨会|周国华:天津生态城如何破解滨海盐碱区海绵城市建设技术瓶颈

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