Abstract U rban non-po int source po llut ion contro l from stormw ater runo ff has been g iven sign ificant attent ions. P racticesw ere deve loped and im p lem ented to control and attenuate runo ff pollution loads into rece iv ing w aters. G rassed sw ales are one of a number of landscape-and g rading-re la ted BMP s that prim arily use bilf iltrat ion and lim ited inf iltra tion to rem ove pollutants. Its particular introduction on concep,t design m ethod, design criteria, m aintenance and design exam plesw as g iven. W hen properly incorporated into an overa ll site design, grassed sw a les can be applied as substitute of convent iona l p ipe w ork.
网, 由于植草沟中的污染物可见, 因此植草沟代替传 统地下排水系统, 从根本上解决了传统雨水和污水 管道混接和乱接的问题, 通过恰当的管理措施, 有效 控制及处理径流传输过程以及进入受纳水体前的污
美国对城市和农村的面源污染控制提出了 / 最佳管 染物。植草沟作为 BM P 或 SUDS的重要组成部分
则程度的系数;
( 2)
n2 ) ) ) 反映植草沟断面变化的系数;
R
=
A P
( 3)
n3 ) ) ) 与植草沟控制堰或污染物拦截设置有关 的系数;
式中: Q 2 ) ) ) 植草沟计算径流量 (m3 / s); V) ) ) 雨水在植草沟断面的平均流速 (m / s); A ) ) ) 植草沟横断面面积 (m2 ); R ) ) ) 横断面的水力半径 ( m ); i) ) ) 植草沟纵向坡度 ( m /m ); n) ) ) 曼宁系数; p ) ) ) 湿周 (m )。 植草沟的长度为:
K ey w ord s g rassed sw ales; non-po int source po llut ion; design
1 植草沟技术概述
地处理系统, 应用区域包 括居民区、商业区和工业 区。路旁的植草沟可以代替传统的雨水口和排水管
目前, 暴雨径流造成的城市面源污染已引起国 际社会的高度重视 [ 1] 。自 20世纪 80年代以来, 美 国和欧洲一些国家开展了较大规模研究, 发现城市 面源污染的一些规律 [ 2 ~ 4 ] 。在这些研究的基础上,
3种类型植草沟 都可应 用于乡 村和城 市化地 区, 由于植草沟边坡较小, 占用土地面积较大, 因此 一般不适用于高密度区域。标准传输型植草沟一般 应用于高速公路的排水系统, 在径流量小及人口密 度较低的居住区、工业区或商业区, 可以代替路边的 排水沟或雨水管道系 统。干植草沟 最适用于居住
区, 通过定期割草, 可有效保持植草沟干燥。湿植草 沟一般用于高速公路的排水系统, 也用于过滤来自 小型停车场或屋顶的雨水径流, 由于其土壤层在较 长时间内保持潮湿状态, 可能产生异味及蚊蝇等卫 生问题, 因此不适用于居住区。
统。地表径流以较低流速经植草沟持留、植物过滤 和渗透, 雨水径流中的多数悬浮颗粒污染物和部分 溶 解 态 污 染 物 有 效 去 除 [ 10] 。植 草 沟 在 BM P 或 SUDS措施中可应用在源 头、污染物 传输途径和就
基金项目: 天津市科技创新专项资金资助项目 ( 06FZZD SH 00900) 收稿日期: 2007 - 09- 04; 修订日期: 2007- 12 - 11 作者简介: 刘燕 ( 1976~ ), 女, 博士 后, 主要 从事 水污染 控制与 水生
摘 要 暴雨径流造成的 城市面源污染已引起广泛重视, 为控制和削减进入受 纳水体的径流污 染负荷, 各种技术 措施 得到发展, 植草沟便是其中之一。植草沟是景观型地表沟渠排水系统, 从植草沟定义、类型、设计计算、参数确 定、运行 维护 及应用实例方面作了 较详细介绍。植草沟在条件合适时可代替传统的雨水管道, 具 有很好的推广应用前景。
到 46% ~ 67% 。
沟的布置与周围环境相协调, 充分发挥景观效应。
此外, 干植草沟的污染物去除率明显优于标准 31112 植草沟设计流量确定
传输植草沟和湿植草沟 (表 1) 。标准传输植草沟较
进入植草沟系统的降雨径流量:
湿植草沟的重金属去除率高。湿植草沟有溶解性磷
Q 1 = 7 qF @ 10- 3
术措施, 在许多发达国家, 它被广泛地用于城市径流 sw a les) [ 11] 。标准传输植草沟是指开阔的浅植物型
面源污染控制系统。
沟渠, 它将集水区中的径流引导和传输到 BM P 的其
1. 1 植草沟定义
他处理措施; 干植草沟是指开阔的、覆盖着植被的水
植草沟是指种植植被的景观性地表沟渠排水系 流输送渠道, 它在设计中包括了由人工改造土壤所
于城市排水发展计划, 其中多种技术措施根据现场
根据地表径流在植草地沟中的传输方式, 植草
条件分散和集中组合应用, 控制和削减进入受纳水 沟分为 3种类型: 标准传输植草沟 ( standard convey-
体的径流污染负荷 [ 9] 。植草沟便是 其中的一种技 ance sw ales)、干植草沟 ( dry sw ales)和湿植草沟 ( w et
进措施会增加径流在特定区域的停留时间, 因此在 状、确定植草沟坡度、粗糙度及断面尺寸, 通过曼宁
控制堰或拦截坝旁侧开设小口排水, 从而增加了径 等式计算植草沟水流深度、流量及植草沟长度, 曼宁
流和植草沟的沉淀和渗透过程。其他提高植草沟污 等式表示为:
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环境 工程学报
第 2卷
21
Q2 =
V
@A =
持留及生物降解等共同作用, 径流中的污染物被去 尽可能增加持留、渗透、传输和净化雨水能力, 因此 除。表 1为不同类型 的植草沟对污 染物的去除效 设计主要涉及水力计算和满足水质 净化功能两部
率, 由表可知, 植草沟可以有效地减少悬浮固体颗粒 分, 同时考虑水文、土壤及植物类型等因素。 和有机污染物及金属。W ig ington等 [ 12] 对高速公路 3. 1 植草沟设计步骤
植草沟研究表明, 初期径流金属污染物浓度很高, 经 31111 植草沟的布置
植草沟后, 多数 金属在植草沟 表层 5 cm 土壤中沉
植草沟的布置遵循如下原则: ¹ 平面规划和高
积。 R eeves[ 13] 在对华盛顿州长度为 30 m 和 60 m 的 程设计与自然地形充分结合, 保证雨水在植草沟中
理 措 施 ( best m anagem en t practices, BM P s ) 0 方 和其他措施联合运行, 在完成输送功能的同时满足
案 [ 5, 6] , 英国完成了 / 可持续排水系统 0 ( sustainab le 雨水的收集及净化处理的要求。
drainage system s, SU DS ) 设计 [ 7, 8] , 两者都 广泛应用 1. 2 植草沟类型
( 1. R esearch C enter for Eco-Env ironm en tal Sciences, C h inese A cadem y of S cien ces, B eijing 100085; 2. School of Environm en t and E nergy Engineering, Beijing In stitu te of C ivil Engin eering and A rch itecture, B eijing 100044 )
第 2卷 第 3期 20 0 8年 3月
环境 工 程学 报
Ch inese Journal of Env ironm enta l Eng ineering
V o l. 2, N o. 3 M ar . 2 0 0 8
植草沟在城市面源污染控制系统的应用
刘 燕1 尹澄清1 车 伍 2
( 11 中国科学院生态环境研究中 心, 北京 100085; 21 北京建筑工程学院环境与能源工程学院, 北京 100044)
F ) ) ) 汇水面积 ( 104m2 );
沟的活动 [ 15] 。
q) ) ) 设计暴雨强度 ( L / s# 104m2 )。
在植草沟设计中, 加设控制堰或拦截坝可改进 31113 植草沟水力计算 [ 17]
污染物的去除效率 [ 10] 。由于控制堰或拦截坝等改
根据工程实际情况和经验数据, 选择植草沟形
( 1)
释放, 但其原因尚未清楚 [ 13, 14] 。 3 种植草沟对细菌 式中:
输出的原因也有待探索, 目前对其解释一种可能是
Q 1 ) ) ) 设计降雨径流量 ( m3 / s);
植草沟的环境有利于细菌繁殖; 另一种可能是研究
7 ) ) ) 综合径流系统, 其数值小于 1;
未考虑细菌的其他来源, 如当地的饲养宠物在植草
植草沟实验发现, 植草沟对污染物的去除率与植草 重力流排水通畅, 并且避免对坡岸的冲蚀; º 植草
沟长度 有 关。 30 m 的 植 草 沟 对 SS 的 去 除率 为 沟的平面布置和服务汇水面积划分时尽量使植草沟
60% , 碳 氧 化 合 物 去 除 率 为 50% , TP 去 除 率 为 内的降雨径流量均匀分配; » 植草沟的高程布置应