CN112982609B - 一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法，包括以下步骤：设计正交试验和模拟试验，自制雨水花园返盐和降雨模拟装置；通过雨水花园返盐模拟装置和降雨模拟装置进行人工控制性模拟试验，分别得出隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减的影响程度；综合分析所述隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减效果的主要影响因素，提出适用于不同功能需求的隔盐型雨水花园结构；本发明中通过对隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减的影响程度的综合全面分析，针对性且合理性的选择最适用于不同盐碱环境和功能需求的隔盐型雨水花园，来解决不同环境条件和功能需求的隔盐型雨水花园结构应用模式的针对性的合理选择问题。

Description

一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法

本申请是一种隔盐型雨水花园结构的分案申请，一种隔盐型雨水花园结构的申请日为2019年7月30日，申请号为201910694538.X。

技术领域

本发明涉及风景园林工程技术领域，特别是涉及一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法。

背景技术

海绵城市，是实现城市雨洪管理的重要途径，也是实现生态城市建设的重要媒介之一，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”。城市这样建设，可以更加合理的利用雨水。拓展来说，用可以吸收水分的材料，来铺设城市，例如居民小区、街边步道花池等地，将其视为海绵体，平常可以让居民观花赏景、放松娱乐，当面临暴雨时就可以变成储蓄水分的地方。城市建设的海绵体结构，可以吸收大量的雨水，这样就不会形成大面积的城市积水，同时也避免了雨水汇集导致的洪水灾害。通过城市海绵体吸收的雨水可以重复使用，这样可以起到保护水资源、充分利用水资源等作用。

海绵城市的建设，可以带来可观的经济效益。以往的城市建设，排水管道和钢筋混凝土蓄水池的建设量必不可少，从而导致城市的建设成本很高。海绵城市的建设，充分保护了自然水系，对水资源的利用更加合理，极大程度的减少了城市建设工程量，在节约城市建设成本的基础上，还可以与城市景观相互映衬，提高城市美化程度。在环境保护方面，海绵城市可以起到水资源净化的作用，从而降低处理成本，减少自然灾害带来的损失。

海绵城市的建设核心就是低影响开发，详细来说，就是减少对开发场地的生态环境的破坏，维持并改善开发前后的水文特征，减轻地表水的污染程度，同时可以净化水资源，减轻城市市政压力。通过形成一个完整的雨洪管理系统，提高雨水管控能力，降低水资源污染程度。这样建设城市，将生态文明建设放在显著高度，同时也符合城市发展要求，推广以雨水花园为主的低影响开发技术，低影响开发技术可以有效调蓄暴雨初期雨水，减少道路积水、底层建筑雨水倒灌等现象，同时降低水体污染、防止水体富营养化，从而改善滨海城市人居环境。因此，通过结合滨海本地的气候情况和雨洪管理能力，研究适合滨海地区低影响开发建设技术方法，为海绵城市建设的推广奠定基础。

随着全球人口的不断增长，许多国家通过沿海滩涂地的开发来解决人口和资源环境间的矛盾。我国的滨海地区独具对外开放的位置优势，形成众多经济发展迅速、城镇化水平较高的大中型城市。然而，这些城市受自身地理条件所限，长期以来面临着土壤质地黏重、自身脱盐率低、土壤返盐、地下水位高且变化较大、植被种类单一等问题。除此之外，绝大多数沿海地区还存在着城市雨洪灾害的问题，其雨季集中在7-8月份，降雨量占全年的90％左右。降雨分配的不均加重了城市在雨季期间排水系统的负担，不但造成严重径流污染，也导致大量重金属离子进入土壤，进一步破坏土壤结构，导致土壤盐碱化和次生盐碱化问题更加严重，形成恶性循环。由于沿海滩涂地区面临的问题复杂且多样，而如何合理针对性且合理的选择雨水花园结构来解决上述隔盐、洪峰延迟时间以及径流消减是亟待解决的问题。因此，为解决上述问题，本发明提供一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法来解决不能针对性合理选择雨水花园结构的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法来达到针对性、合理性选择雨水花园结构的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法，包括以下步骤：

设计正交试验和模拟试验，在常规雨水花园结构参数的基础上，通过文献综述、现状调研和已有研究成果，获取隔盐型雨水花园结构参数，明确隔盐层材料、隔盐层的位置、填料层厚度的正交试验因素和水平的选择，自制雨水花园返盐模拟装置和降雨模拟装置；

通过所述雨水花园返盐模拟装置和降雨模拟装置进行人工性控制模拟试验，进行所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度分别对所述雨水花园返盐模拟装置的隔盐效果、洪峰延迟时间以及径流消减的方差检验比较，分别得出所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对所述隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减的影响程度；

综合分析所述隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减效果的主要影响因素及不同水平间的差异，针对盐碱化程度和径流调蓄净化的功能需求，提出适用于重度盐碱地区的强隔盐型雨水花园和适用于中轻度盐碱地区的调蓄隔盐型雨水花园、净化隔盐型雨水花园、综合隔盐型雨水花园。

优选的，所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置，在场地盐碱化水平偏高，需要发挥隔盐型雨水花园的隔盐功能时，首先进行隔盐层材料的选择，再设计填料层的厚度，最后选择隔盐层的位置布局。

优选的，所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对洪峰延迟时间的影响排序为：隔盐层材料＞隔盐层位置＞填料层厚度，在发挥雨水花园的洪峰延迟的功能时，优先选择隔盐层材料，其次隔盐层位置，再次填料层厚度。

优选的，所述径流消减的依据指标包括COD、TN和TP消减率，所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对COD消减率的影响排序为：隔盐层位置＞隔盐层材料＞填料层厚度；

根据三因素的方差比较可知，所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对TN消减率的影响排序为：

隔盐层位置＝填料层厚度＞隔盐层材料；

所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对TP消减率的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置。

优选的，所述隔盐层材料包括沸石、陶粒和河沙，

通过HSD检验方法比较所述沸石、陶粒和河沙的隔盐能力差异并得出：所述隔盐层材料选择所述沸石时，种植土中的含盐量最低；隔盐层材料选择所述陶粒时，种植土中的含盐量最低次之；隔盐层材料选择所述河沙时，种植土中的含盐量最高；

通过HSD检验方法比较所述沸石、陶粒和河沙的对所述洪峰延迟时间能力差异并得出：沸石作用下的洪峰延迟时间最长；陶粒次之；河沙最短；

通过HSD检验方法比较所述沸石、陶粒和河沙的对所述径流消减能力差异并得出：

对COD消减率从高到低排序为：河沙、沸石和陶粒；

对TN消减率从高到低排序为：河沙、沸石和陶粒；

对TP消减率从高到低排序为：河沙、沸石和陶粒。

优选的，所述隔盐层位置包括种植层与过渡层间、填料层与排水层间、排水层与盐碱层间,

通过HSD检验方法分析所述隔盐层位置对隔盐能力的影响如下：所述隔盐层位置越接近地表，即越接近所述种植层，隔盐效果最佳；

通过HSD检验方法分析所述隔盐层位置对洪峰延迟时间能力的影响如下：当隔盐层位于填料层与排水层之间，对洪峰延迟时间最长；位于排水层与盐碱层之间，对洪峰延迟时间次之；种植层与过渡层之间，对洪峰的延迟时间最短；

通过HSD检验方法分析所述隔盐层位置对径流消减能力的影响如下：

对COD消减率从高到低排序为：隔盐层位于种植层与过渡层之间＞当隔盐层位于填料层与排水层之间时＞隔盐层位于排水层与盐碱层之间时；

对TN消减率从高到低排序为：当隔盐层位于填料层与排水层之间时＞隔盐层位于种植层与过渡层之间＞隔盐层位于排水层与盐碱层之间时；

对TP消减率从高到低排序为：当隔盐层位于填料层与排水层之间时＞隔盐层位于种植层与过渡层之间＞隔盐层位于排水层与盐碱层之间时；

优选的，所述填料层的厚度选择为：10cm、20cm、30cm，

通过HSD检验方法分析所述填料层厚度对隔盐能力的影响从高到低排序如下：填料层厚度10cm＞填料层厚度20cm＞填料层厚度30cm；

通过HSD检验方法分析所述填料层厚度对洪峰延迟时间能力的影响如下：当填料层厚度为30cm时，对洪峰延迟时间最长；填料层厚度为20cm时，对洪峰延迟时间次之；填料层厚度为10cm时，对洪峰的延迟时间最短；

通过HSD检验方法分析所述填料层厚度对径流消减能力的影响如下：

对COD消减率从高到低排序为：当填料层厚度为30cm时＞填料层厚度为20cm时＞填料层厚度为10cm时；

对TN消减率从高到低排序为：填料层厚度为30cm时＞填料层厚度为20cm时＞填料层厚度为10cm时；

对TP消减率从高到低排序为：填料层厚度为30cm时＞填料层厚度为20cm时＞填料层厚度为10cm时。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明中通过对隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减的影响程度的综合全面分析，针对性且合理性的选择最适用于地区环境的隔盐型雨水花园，来解决不同地区隔盐型雨水花园结构应用模式的针对性的合理选择问题。

2.本发明中隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置，因此，在场地盐碱化水平偏高，需要发挥隔盐型雨水花园的隔盐功能时，首先进行隔盐层材料的选择，再设计填料层的厚度，最后选择隔盐层的位置布局，达到合理针对性处理盐碱化水平偏高的沿海滩涂地区。

3.本发明中隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对洪峰延迟时间的影响排序为：隔盐层材料＞隔盐层位置＞填料层厚度，在发挥雨水花园的洪峰延迟的功能时，优先选择隔盐层材料，其次隔盐层位置，再次填料层厚度，达到合理针对性处理洪峰偏高的沿海滩涂地区。

4.本发明中径流消减的依据指标包括COD、TN和TP消减率，隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对COD消减率的影响排序为：隔盐层位置＞隔盐层材料＞填料层厚度；隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对TN消减率的影响排序为：隔盐层位置＞填料层厚度＞隔盐层材料；隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对TP消减率的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置，通过分别分析对COD、TN和TP消减率的影响因素，针对性的选择分别在COD污染严重的场地内、TN污染严重的场地内以及TP污染严重的场地内最佳雨水花园结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1是本发明实施例中返盐条件下装置组不同试验周期种植层含盐量变化示意图。

附图2是本发明实施例中强隔盐型雨水花园应用于道路绿地的平面图示意图；

附图3是本发明实施例中调蓄隔盐型雨水花园应用于公园绿地的平面图示意图；

附图4是本发明实施例中净化隔盐型雨水花园应用于停车场绿地的平面图示意图；

附图5是本发明实施例中综合隔盐型雨水花园应用于居住区绿地的平面图示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法来达到针对性、合理性选择雨水花园结构的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1-5，一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法，包括以下步骤：设计正交试验和模拟试验，在常规雨水花园结构参数的基础上，通过文献综述、现状调研和已有研究成果，获取隔盐型雨水花园结构参数，明确隔盐层材料、隔盐层的位置、填料层厚度的正交试验因素和水平的选择，自制雨水花园返盐模拟装置和降雨模拟装置；通过雨水花园返盐模拟装置和降雨模拟装置进行人工控制性模拟试验，进行隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度分别对雨水花园返盐模拟装置的隔盐效果、洪峰延迟时间以及径流消减的方差检验比较，分别得出隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减的影响程度；综合分析隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减效果的主要影响因素及不同水平间的差异，针对盐碱化程度和径流调蓄净化的功能需求，提出适用于重度盐碱地区的强隔盐型雨水花园和适用于中轻度盐碱地区的调蓄隔盐型雨水花园、净化隔盐型雨水花园、综合隔盐型雨水花园；本发明中通过对隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减的影响程度的综合全面分析，针对性且合理性的选择最适用于地区环境的隔盐型雨水花园，来解决不同地区隔盐型雨水花园结构应用模式的针对性的合理选择问题。

进一步的，隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置，在场地盐碱化水平偏高，需要发挥隔盐型雨水花园的隔盐功能时，首先进行隔盐层材料的选择，再设计填料层的厚度，最后选择隔盐层的位置布局。

进一步的，通过实验装置模拟雨水花园结构，以得出最佳结构的隔盐型雨水花园的性能参数，具体如下：正交试验和模拟试验的方案设计，通过文献综述和现状调研，获取目前普遍采用的雨水花园结构参数和滨海盐碱地区绿化隔盐措施，明确隔盐层材料(河沙、沸石、陶粒)、隔盐层位置(种植层与过渡层间、填料层与排水层间、排水层与盐碱层间)、填料层厚度(10cm、20cm、30cm)的正交试验因素和水平的选择，根据实际的隔盐雨水花园结构，自制雨水花园返盐模拟和降雨模拟装置；

隔盐型雨水花园对盐碱地返盐抑制效果的研究，通过模拟试验装置模拟试验，研究不同结构的隔盐型雨水花园对应的种植土层含盐量的变化情况，对试验数据进行显著性和差异性分析，分析影响隔盐效果的主要因素及不同水平间的差异；

实验得出结构参数变量对隔盐效果的影响，具体如下：

本试验11个装置组在90天的返盐过程中种植层含盐量变化如图1所示，可以看出对照组和试验组的土壤盐分含量均有增加的趋势。其中，试验组1-9的种植层含盐量＜无隔盐层的对照组11＜无隔盐层和雨水花园结构层的对照组10，平均种植层含盐量比对照组11和10低47.2％、80.9％。比较直观的表明，具备隔盐层的雨水花园结构与普通的雨水花园结构均具备更好的隔盐效果，且随着时间的推移，具备隔盐层的雨水花园结构的隔盐效果逐渐好于普通的雨水花园结构。

运用独立样本t检验对不同时间段的试验进行定量分析(表1)。结果显示：与对照组10相比，试验组在前10d的差异不明显(显著性＞0.05)，而从20d后能显著降低种植层盐分含量(显著性≤0.05)；80d时含盐量差值最大，为0.806g/l。试验组平均含盐量为0.211g/l，换算成含盐量百分比分别为0.13％，为轻度盐碱性土壤；对照组10的含盐量为1.010g/l，换算成含盐量百分比分别为0.61％，为重度盐碱性土壤。其主要原因是在蒸发强烈时，深层土壤水盐会沿着土壤毛管的孔隙向上迁移，在种植土下部设置隔盐层可以破坏土壤毛细管的连续性，使水盐运行到隔盐层下界面时发生停滞，导致隔盐层上部土壤的盐分积聚减少。

表2显示与对照组11相比，试验组1-9在前40d的差异不明显(显著性＞0.05)，从50d以后能显著降低种植层盐分含量(显著性≤0.05)；90d时含盐量差值最大，为0.285g/l。对照组11的含盐量为0.496g/l，换算成含盐量百分比为0.30％，为中度盐碱性土壤。与试验组的轻度盐碱性土壤相比，只具备雨水花园结构的装置组返盐现象更明显，可能的原因是虽然雨水花园结构层也会破坏土壤毛细结构，在一定程度上减轻盐分表聚现象。但其所用的砾石等材料粒径大，随时间推移易发生结构层间的互相渗透，逐渐形成水分迁移通路，且砾石等材料不具备晶格架构等隔盐材料所需的内部结构，对盐离子的吸附作用小，因而隔盐效果较差。另外隔盐材料粒径比土壤大比砾石小，二者在不同的位置上相叠加可使盐碱土毛管孔隙度突然由小变大再减小，产生更加复杂的变化，有效减弱毛管力作用。因而在长时间作用下，具备隔盐层的雨水花园可以降低土壤盐分含量，改善盐碱地植物生长环境。

表1隔盐层和雨水花园结构的有无与种植土含盐量关系的t检验结果

注：显著性≤0.05表示该因素对结果影响显著，显著性≤0.01表示该因素的影响极其显著。(以下同)

表2隔盐层的有无与种植土含盐量关系的t检验结果

通过实验得出各因素对隔盐效果的显著性影响，具体如下：

通过正交试验测定不同试验组的种植层土壤含盐量，并运用SPSS软件进行各因素对雨水花园种植层土壤含盐量的方差检验，结果表明，隔盐层材料、填料层厚度对种植层土壤含盐量的影响显著(显著性≤0.05)，隔盐层位置的影响不显著(显著性＞0.05)。由三因素的方差比较可知，对隔盐效果的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置(表3)。所以在场地盐碱化水平偏高，需要发挥雨水花园的隔盐功能时，推荐首先进行隔盐层材料的选择，再设计填料层的厚度，最后考虑隔盐层的位置布局。

表3各因素隔盐效果的方差分析

注：R平方＝.697(调整的R平方＝.606)

通过实验得出各水平下隔盐效果的差异性，具体如下：

通过HSD检验方法比较隔盐层材料中河沙、沸石、陶粒的隔盐能力差异，结果显示，因素A隔盐层材料中沸石的种植土含盐量最低，为0.173g/l；陶粒次之，为0.177g/l；河沙最高，为0.284g/l(表4)，换算成含盐量百分比分别为0.10％、0.11％、0.17％。原因是沸石内部晶格架构中具有大量孔穴通道，可吸附直径小于孔道的Na+、Cl-等盐离子，且沸石和陶粒材料本身的粒径较大，因而对于潜水上升阻断的能力和下行重力水渗透的能力皆大于河沙。因此沸石作为雨水花园隔盐层时隔盐效果最好。

表4因素A各水平间的种植土层含盐量的比较

注：会显示同质子集中组群的平均值。根据观察到的平均数，可得错误项目是平均值的平方和＝.002。(下同)

a.使用调和均值样本大小＝9.000。b.Alpha＝.05。(下同)

如表5所示，关于因素B填料层厚度的差异性分析结果表明种植土含盐量与填料层厚度之间为正相关关系，厚度10、20、30cm对应的含盐量为0.184、0.200、0.251g/l，换算成含盐量百分比分别为0.11％、0.15％、0.17％。可能的原因是厚度大造成向下挖深更大，越接近含盐量高的地下水，下层水分的上升作用越明显，带来更多的盐分上移。因此在优先考虑雨水花园隔盐效果时，推荐填料层厚度为10cm。

表5因素B各水平间的种植土层含盐量的比较

如表6所示，关于因素C隔盐层位置的分析结果显示，隔盐层位置对种植土含盐量无显著影响，但存在隔盐层位置越接近地表，即越接近种植层，隔盐效果越好的趋势，隔盐层位置从上到下含盐量分别为0.189、0.207、0.238g/l，换算成含盐量百分比分别为0.11％、0.12％、0.14％。可以在后续研究中适当延长监测时间或增加隔盐层位置的纵向差异，进行进一步验证。

表6因素C各水平间的种植土层含盐量的比较

进一步的，隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对洪峰延迟时间的影响排序为：隔盐层材料＞隔盐层位置＞填料层厚度，在发挥雨水花园的洪峰延迟的功能时，优先选择隔盐层材料，其次隔盐层位置，再次填料层厚度。

隔盐型雨水花园对径流的水文特征影响的研究，通过模拟试验，研究不同结构的隔盐型雨水花园所对应的出流洪峰延迟时间、总削减率、渗透率和蓄水率等试验指标的变化，通过对试验数据的差异性和显著性分析，总结出影响水文调蓄效果的主要因素及不同水平间的差异；

通过实验得出结构参数变量对洪峰延迟时间的影响，具体如下：

运用SPSS软件对洪峰延迟时间的试验数据进行方差检验，结果表明，隔盐层材料对洪峰延迟时间的影响极显著(显著性≤0.01)，隔盐层位置对洪峰延迟时间的影响也极显著(显著性≤0.01)，填料层厚度对洪峰延迟时间的影响显著(显著性≤0.05)。根据3因素的方差比较可知，隔盐层材料对洪峰延迟时间的影响程度＞隔盐层位置＞填料层厚度(表7)。所以在主要发挥雨水花园的洪峰延迟的功能时，优先考虑隔盐层材料，其次隔盐层位置，再次填料层厚度。

表7各因素洪峰延迟时间的方差分析

注：R平方＝.816(调整的R平方＝.761)

如表8所示，比较隔盐层材料中河沙、沸石、陶粒对洪峰延迟能力的差异，结果显示，因素A隔盐层材料中沸石作用下的洪峰延迟时间最长，达到了49.00min；陶粒次之，为38.89min；河沙最短，只有28.89min。主要的原因是三种隔盐材料中沸石的孔隙度最大，降雨径流下渗效率高，而且材料本身的吸附作用增加了对径流的粘滞效应，因此对洪峰延迟时间较长；而河沙的孔隙度是最小的，且其较小粒径也造成了材料之间空隙偏小，因而对径流下渗过程中产生了较大的阻力，对洪峰延迟的时间也比较短。因此，以沸石作为隔盐层材料的隔盐型雨水花园延迟洪峰的效果最好。

表8因素A各水平间的洪峰延迟时间的比较

注：会显示同质子集中组群的平均值。根据观察到的平均数，可得错误项目是为平均值的平方和＝26.048。(下同)

如表9所示，因素B填料层厚度为30cm时，延迟时间最长为43.11min，厚度为20cm、10cm时，延迟时间较短为37.78、36.89min。洪峰延迟时间随填料层厚度增大而增大，二者正相关趋势明显。另有相关学者的试验研究也证明了出流延迟时间与填料层高度呈一定的线性增长关系，主要的原因是填料层厚度越大，装置中积蓄的水量大，对于相同底面积的结构产生更大的水压，会促进雨水下渗，延迟洪峰的出现。然而，前文提到滨海盐碱地区的地水位通常较高，实际工程中无法过度挖深，所以在选择填料层厚度时应尽量保持在30cm以内。

表9因素B各水平间的洪峰延迟时间的比较

如表10所示，因素C的试验结果表明在隔盐层位于填料层与排水层之间，对洪峰延迟时间分别为44.44min；位于排水层与盐碱层之间为39min，种植层与过渡层之间为34.33min。可能的原因是填料层对洪峰的延迟起主要作用，并且与其他层的材料相比隔盐层材料的粒径较小、表面粗糙程度较高，因此隔盐层位置偏下，对径流的粘滞效应越好。因而，在需要发挥隔盐型雨水花园的洪峰延迟效果的场地，隔盐层的最佳位置是在填料层与排水层之间。

表10因素C各水平间的洪峰延迟时间的比较

本实施例中通过实验得出结构参数变量对径流总消减率的影响，具体如下：

对不同试验组的径流总消减率分别进行方差检验，其试验结果表明，隔盐层材料、填料层厚度对径流总消减率的影响都极显著(显著性值≤0.01)；因素C隔盐层位置对径流总消减率的影响显著(显著性值≤0.05)。根据3因素的方差比较可知，隔盐层材料对总消减率的影响程度＞填料层厚度＞隔盐层位置(表11)。因此，在主要发挥雨水花园的径流削减的功能时，优先选择隔盐层材料，其次填料层厚度，再次隔盐层位置。

表11各因素总消减率的方差分析

注：R平方＝.771(调整的R平方＝.702)

本实施例中通过实验得出各水平下径流总消减率的差异性，具体如下：如表12所示，比较隔盐层材料中河沙、沸石、陶粒的径流总消减率的差异，结果显示，因素A中河沙的径流总消减率最高，为46.56％；沸石最低，为33.34％。

原因可能是河沙孔隙度最小，粒径也小，径流下渗速率较慢，通过渗流设施流出体系的总径流量少；而沸石孔隙度大，降雨径流下渗效率快，装置体系内留存的水量明显小于其他材料，在同样的试验时间内总消减率相对偏低。所以在需要发挥径流消减功能的场地中，推荐的最优隔盐层材料是河沙，其次是陶粒。

表12因素A各水平间径流总消减率的比较

注：会显示同质子集中组群的平均值。根据观察到的平均数，可得错误项目是为平均值的平方和＝.002。(下同)

如表13所示，因素B中当填料层厚度为30cm时，总消减率最大为44.61％，厚度为20cm、10cm时，总消减率为41.01％、35.58％，呈现出总消减率随厚度增大而增大的相关性关系。主要原因是增加填料厚度使得体系内储水空间显著增加，在一定时间内可以贮存更多的雨水径流，表现为径流削减率更高。同样由于滨海盐碱地地下水过高的现状问题，推荐在选择填料层厚度时考虑20-30cm的范围。

表13因素B各水平间径流总消减率的比较

如表14所示，关于因素C的试验表明隔盐层位置的上下变化与径流总消减率之间存在显著相关性，隔盐层越接近地表，径流总消减率越高，从上到下的径流总消减率分别为43.71％、39.93％、37.56％。可能的原因是与其他层的材料相比隔盐层材料的粒径较小、表面粗糙程度较高，位置偏上增加了对径流的削减效应。因而，在优先考虑雨水花园对径流总消减率影响的情况下，建议将隔盐层布置在种植层与过渡层之间。

表14因素C各水平间径流总消减率的比较

本实施例中通过实验得出结构参数变量对渗透率的影响，具体如下：

对不同试验组中雨水花园的渗透率进行方差检验，结果表明，因素A隔盐层材料对渗透率的影响极其显著(显著性≤0.0l)，因素C隔盐层位置的影响显著(显著性≤0.05)，因素B填料层厚度对渗透率无显著影响(显著性＞0.05)。根据3因素的方差分析可知，隔盐层材料对渗透率的影响程度＞隔盐层位置＞填料层厚度(表15)。所以在构建适用于滨海盐碱地区的雨水花园并主要关注雨水花园的渗透效率时，优先考虑隔盐层材料的选择，其次考虑隔盐层位置，最后考虑填料层厚度。

表15各因素渗透率的方差分析

如表16所示，对同因素A的3个水平的平均值进行同时比较，结果显示，因素A中沸石的渗透率最大为0.043mm/s；陶粒次之，为0.028mm/s；河沙最小，为0.012mm/s。原因可能是河沙的孔隙率最低，其内部透水性差，所以径流在其间下渗速率较慢；而陶粒的粒径最大，种植层的沙土容易掺杂其中，也会影响下渗。相对来说沸石的粒径适中，材料本身孔隙度最大，因而使用沸石作为隔盐材料时，雨水下渗效果最好。

表16因素A各水平间渗透率的比较

注：会显示同质子集中组群的平均值。根据观察到的平均数，可得错误项目是为平均值的平方和＝6.682E-5。(下同)

如表17所示，因素B填料层厚度的变化对渗透率的试验结果不存在显著的相关性，但是存在渗透率随厚度增大而变大的变化趋势。填料层厚度为30cm时，渗透率最高为0.032mm/s；填料层厚度为10cm时，渗透率最低为0.025mm/s。主要原因是填料厚度的增加会使得装置内总体水压变大，对下渗有促进作用。但是以10cm为单位的厚度增加所带来的水压变化在径流饱和的情况下，对下渗的影响比较小。

表17因素B各水平间渗透率的比较

如表18所示，因素C的试验结果表明隔盐层位置越接近地表，渗透率越低，从上到下对分别为0.024、0.026、0.034mm/s。可能的原因是隔盐材料整体的粒径偏小，其位置越偏上，对雨水下渗的阻力越大，可以推测位置偏下的结构层对洪峰延迟和促进下渗起主要作用。因此，渗透效果好的隔盐材料与排水层结合会更有利于下渗过程。在优先考虑雨水花园下渗性能的情况下，推荐隔盐层布置在排水层与盐碱层之间。

表18因素C各水平间渗透率的比较

本实施例中通过实验得出结构参数变量对蓄水率的影响，具体如下：

对不同试验组的蓄水率进行方差检验，结果表明，隔盐层材料、填料层厚度对雨水花园蓄水率的影响都极其显著(显著性值≤0.01)，因素C隔盐层位置的影响不显著(显著性值＞0.05)。根据3因素的方差分析可知，填料层厚度对蓄水率的影响程度＞隔盐层材料＞隔盐层位置(表19)。所以在需要发挥雨水花园蓄水功能的应用实践中，建议先选择填料层的厚度，其次考虑隔盐层材料，最后考虑隔盐层位置。

表19各因素蓄水率的方差分析

注：R平方＝.607(调整的R平方＝.490)

本实施例中通过实验得出各水平下蓄水率的差异性，具体如下：

如表20所示，对同一因素3水平的平均值进行同时比较，结果显示，因素A中各水平对于雨水花园蓄水率的影响极其显著，其中河沙、沸石的蓄水率较高分别为31.88％、30.06％。可能的原因是河沙的粒径较小，颗粒之间比较容易堆叠，从而形成更多的外部蓄水空间；沸石材料的孔隙度较大，内部蓄水能力较好。因此河沙和沸石作为雨水花园隔盐层时蓄水能力较强，在优先考虑雨水花园蓄水能力的情况下，推荐的最佳隔盐材料是河沙。

表20因素A各水平间蓄水率的比较

注：会显示同质子集中组群的平均值。根据观察到的平均数，可得错误项目是为平均值的平方和＝.001。(下同)

如表21所示，因素B填料层厚度对雨水花园蓄水率的影响最为显著，当厚度为10cm时，蓄水率最大为33.03％，厚度为20cm、30cm时，蓄水率分别为28.62％、25.64％呈现出明显的蓄水率随厚度增大而减小的趋势。主要原因是在体系内径流入水量基本饱和的情况下，填料层厚度的增加对装置蓄水总量的贡献不大，但是会明显增加雨水花园的体积，从而造成蓄水比率的降低。因此填料层厚度为10cm的雨水花园蓄水率最高。

表21因素B各水平间蓄水率的比较

如表22所示，因素C隔盐层位置对蓄水率不存在显著影响。当隔盐层位于种植层与过渡层之间时，蓄水率最高为29.23％；当隔盐层位于填料层与排水层之间时，最低为28.99％。

表22因素C各水平间蓄水率的比较

本实施例中选取雨水花园的出流洪峰延迟时间、总消减率、渗透率、蓄水率这4个参数用以指示其对降雨水文特征的影响。其中，出流洪峰延迟时间与渗透率紧密相关，共同代表了雨水花园对雨水的下渗能力，一般来说，下渗越好，延迟时间越长，洪峰出现的越晚；总消减率和蓄水率之间相关性较强，共同表现了雨水花园对于降雨径流的蓄留能力。

综合本实施例中的试验数据分析可以发现，针对雨水花园下渗能力的主要影响因素包括：隔盐层选用材料的孔隙度和粒径大小，以及隔盐层的位置。隔盐材料孔隙度越大，材料本身的内部透水性好，降雨径流下渗效率高，对应的出流洪峰延迟时间越长；隔盐层材料的粒径越小会造成材料自身之间空隙偏小，对径流下渗过程产生较大的阻力，使洪峰延迟变短。由于有学者发现雨水花园的下渗过程主要发生在填料层，可以推测位置偏下的结构层对洪峰延迟和促进下渗起主要作用，而且隔盐层材料的粒径小、表面粗糙，因此隔盐层位置偏下，对径流的下渗效应越好。

针对总消减率和蓄水率的主要影响因子包括：隔盐材料孔隙度和粒径大小，以及填料层厚度。孔隙度和粒径小的材料使得径流下渗速率变慢，通过渗流设施流出体系的总径流量少，而且颗粒之间比较容易堆叠，从而形成更多的外部蓄水空间；同样的，填料层厚度越大，体系内的总水量越大。而填料层厚度对于蓄水率的影响呈现不同的趋势，由于产生蓄水情况时装置内的水量是饱和状态的，增加填料层的厚度就会增加雨水花园的体积，从而造成蓄水比率的降低。

进一步的，径流消减的依据指标包括COD、TN和TP消减率，隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对COD消减率的影响排序为：隔盐层位置＞隔盐层材料＞填料层厚度；

隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对TN消减率的影响排序为：隔盐层位置＞填料层厚度＞隔盐层材料；

隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对TP消减率的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置。

通过模拟试验，研究不同结构的隔盐型雨水花园对应的COD、TP、TN的消减率；对试验数据进行显著性和差异性分析，分析影响水质净化效果的主要因素及不同水平间的差异；

本实施例中，研究隔盐型雨水花园对降雨径流水质净化的效果，以COD、TN、TP的消减率3个关键指标作为依据，分析隔盐层材料、隔盐层位置、填料层厚度3个因素与指标的显著性关系和各因素的3个水平间的差异性，并分析出现该现象的原因，从而得到各变量对应不同功能的隔盐型雨水花园结构设计。

通过实验得出结构参数变量对COD消减率的影响，具体如下：

运用SPSS软件对COD消减率的试验数据进行方差检验，结果显示：隔盐层材料、填料层厚度对COD消减率的影响都较为显著(显著性值≤0.05)，因素C隔盐层位置对COD消减率的影响极为显著(显著性值≤0.01)。根据3因素的方差分析可知，隔盐层位置对蓄水率的影响程度＞隔盐层材料＞填料层厚度(表23)。所以在COD污染严重的场地内，隔盐型雨水花园的结构需要优先进行隔盐层位置的选择，其次考虑隔盐层材料，再次填料层厚度。

表23各因素COD消减率的方差分析

注：R平方＝.615(调整的R平方＝.499)

通过实验得出各水平下COD消减率的差异性，具体如下：

如表24所示，对同一因素3个水平的COD消减率平均值进行独立比较，结果为：隔盐材料中河沙的COD消减率最高，为87.77％；沸石与陶粒表现相当，分别为80.54％与80.15％。可能的原因是雨水花园种植层的植物根系和隔盐层等其他结构层可以通过生物截留和材料吸附的对COD产生物理性拦截，随后经过雨水花园体系内的微生物环境实现化学分解，变成植物可以吸收利用的元素和离子。河沙孔隙度和粒径较小，对径流的蓄留能力更强，因而对污水中有机物的截留能力强，同时蓄水情况下为微生物分解有机物创造了更好的条件；而沸石与陶粒孔隙度大，主要通过形成生物膜吸附可溶性有机物。因此，三者的COD消减率均比较高，但以河沙为最佳，在优先考虑对COD消减率的盐碱地区雨水花园建设中，推荐的最优隔盐层材料是河沙。

表24因素A各水平间COD消减率的比较

注：会显示同质子集中组群的平均值。根据观察到的平均数，可得错误项目是平均值的平方和＝.003。(下同)

由表5-3可知，因素B中当填料层厚度为30cm时，COD消减率最大为86.20％，厚度为20cm、10cm时，COD消减率分别为84.13％、78.12％，呈现出消减率随厚度增大而增大的趋势。主要的原因是污水中的COD主要通过填料材料进行截留，另外本实施例中的填料层材料为种植土，比较有益于微生物的生存，微生物对COD进行最终化学分解和彻底去除。因此填料层厚度越大，越有利于COD的吸附、沉降和分解，但由于滨海盐碱地地下水过高的现状问题，不可挖深过大，推荐采用厚度20-30cm的填料层。

表25因素B各水平间COD消减率的比较

表5-4显示，因素C隔盐层位置与COD消减率存在显著的相关性，隔盐层越接近种植层，COD消减率越高。在隔盐层位于种植层与过渡层之间，对COD消减率为87.72％；位于填料层与排水层之间为83.10％，排水层与盐碱层之间为77.64％。可能的原因是种植层具备丰富的植物根系和微生物环境，对有机物的吸附和去除起主要作用，而与其他层的材料相比隔盐层材料的粒径较小、表面粗糙程度较高，因此隔盐层与种植层越接近，越有利于有机物的截留在种植层。因而，若建设地的主要径流污染物为COD，建议采用隔盐层布置在种植层与过渡层之间的雨水花园。

表25因素C各水平间COD消减率的比较

通过实验得出结构参数变量对TN消减率的影响，具体如下：

对不同试验组的TN消减率进行了方差检验，结果显示：因素B、C填料层厚度、隔盐层位置对TN消减率的影响都极显著(显著性值≤0.01)，因素A隔盐层材料的影响显著(显著性值≤0.05)(表26)。根据三因素的方差比较可知，三因素对TN消减率的影响排序为：隔盐层位置＝填料层厚度＞隔盐层材料。因而，在TN污染严重的场地内，雨水花园结构设计应该首先满足隔盐层位置和填料层厚度的设计需求，最后选择隔盐层材料。

表26各因素TN消减率的方差分析

注：R平方＝.792(调整的R平方＝.730)

通过实验得出各水平下TN消减率的差异性，具体如下：

由表27可知，因素A隔盐层材料中河沙的TN消减率最高，为80.22％；陶粒最低，为71.69％。原因可能是径流中的氮以NH4+、NO3-为主，可以通过细菌的反硝化过程分解。而河沙孔隙度和粒径均比较小，径流下渗速率较慢；沸石材料的孔隙度较大，内部蓄水能力较好，二者与陶粒相比可以形成湿度较大的内部环境，更有利于反硝化细菌的培养和反硝化反应的发生。因此，在优先考虑对TN消减率的盐碱地区雨水花园建设中，推荐的最优隔盐层材料是河沙，其次是沸石。

表27因素A各水平间TN消减率的比较

注：会显示同质子集中组群的平均值。根据观察到的平均数，可得错误项目是平均值的平

由表28可知，消减率随填料层厚度的增大而增大，当厚度为30cm时，对于TN的消减率最大为82.68％，厚度为20cm、10cm时，对于TN的消减率分别为77.52％、67.91％。其主要原因是填料层材料为含沙土的种植土，土壤中含有较多的SiO₂、Al₂O₃等化合物，易于污水中的NH4⁺结合。另外，更厚的填料层可以提供更大的硝化反应环境，更有利于氮素的硝化分解。因而随着填料层厚度的增加，其对TN的削减能力也会增加。同样由于滨海盐碱地地下水过高的现状问题，当建设地的主要径流污染物为TN时，比较推荐的填料层厚度是20-30cm。

表28因素B各水平间TN消减率的比较

由表29可知，隔盐层位置的上下变化与TN消减率之间存在显著相关性，因素C的试验结果表明在隔盐层越接近填料层，TN削减效果明显越好于其他位置。当隔盐层位于填料层与排水层之间时，TN消减率最大为84.24％；当隔盐层分别位于种植层与过渡层之间、排水层与盐碱层之间时，对TN的消减率分别为72.44％、71.43％。该差异出现的原因可能是：雨水花园中微生物硝化-反硝化作用主要发生在种植层和填料层，隔盐材料位于填料层之下对径流及其中的污染物有较好的蓄留作用，使得种植层和填料层保持较长时间的湿润状态，构成更适合硝化细菌繁殖和硝化反应的厌氧环境；而当径流流到排水层时，由于下渗效果好，径流快速流出，没有得到较好的削减与过滤，导致消减率有所下降。因而，当建设地的主要径流污染物为TN时，建议将隔盐层布置在填料层与排水层之间。

表29因素C各水平间TN消减率的比较

通过实验得出结构参数变量对TP消减率的影响

对试验组的雨水花园TP消减率进行方差检验，结果表明，因素A与B的显著性值≤0.01，可见隔盐层材料与填料层厚度对雨水花园TP消减率的影响极为显著；因素C的显著性值≤0.05，表明隔盐层位置对TP消减率的影响显著(表30)。根据三因素的方差分析可知，三因素对TP消减率的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置。所以在TP污染严重的场地内，隔盐型雨水花园的结构需要优先考虑隔盐层材料的选择，再考虑填料层的厚度，最后安排隔盐层的位置。

表30各因素TP消减率的方差分析

a.R平方＝.774(调整的R平方＝.706)

通过实验得出各水平下TP消减率的差异性，具体如下：

由表31可知，因素A隔盐层材料中的三水平差异非常明显，河沙的TP消减率最大为96.39％；沸石次之，为93.56％；陶粒最小，为70.78％。原因可能是径流中的TP主要是通过填料的物理吸附、化学吸附和微生物吸附作用来进行削减。而陶粒材料孔隙度大，粒径也最大，在堆积状态下其内外部会形成很多空隙，容易使被土壤层吸附成沉淀物的TP从空隙间流失，导致出流中TP含量的升高。因此，在TP污染严重的场地内，最推荐的最优隔盐层材料是河沙，沸石次之。

表31因素A各水平间TP消减率的比较

注：会显示同质子集中组群的平均值。根据观察到的平均数，可得错误项目是平均值的平方和＝.008。(下同)

表32因素B填料层厚度的试验结果表明，填料层厚度为30cm时，TP消减率最高为95.66％；填料层厚度为20cm、10cm时，TP消减率分别为86.81％、78.26％。可见TP消减率也呈现出消减率随厚度增大而增大的趋势。其原因是雨水花园可以通过填料介质中的Al³⁺、Ca²⁺等金属离子与磷素形成沉淀或者络合物，该反应的对TP的吸附效果较为稳定，是水处理流程中常用的除磷方式。同样由于滨海盐碱地地下水过高的现状问题，当建设地的主要径流污染物为TP时，比较推荐的填料层厚度是20-30cm。

表32因素B各水平间TP消减率的比较

表33因素C的试验结果表明当隔盐层在填料层与排水层之间时，TP消减率最高，为92.56％；当隔盐层位于种植层与过渡层之间时，TP消减率最低为81.00％。该结果与TN消减率的结果有相同的趋势，隔盐层位置的上下变化与TP消减率之间存在显著相关性，隔盐层越接近填料层，TP削减效果明显越好于其他位置，原因同样是由于雨水花园对磷的去除主要依靠填料介质的过滤吸附作用。所以在优先考虑雨水花园对TN消减率影响的情况下，建议将隔盐层布置在填料层与排水层之间之间。

表33因素C各水平间TP消减率的比较

在本实施例中，COD、TN和TP的去除与隔盐层材料、隔盐层位置、填料层厚度3个因素都比较相关，其原因是雨水花园主要通过植物根系以及材料表面形成的生物膜的作用对污染物离子进行截留和吸附，最终由各类微生物通过化学反应过程彻底分解。隔盐材料的截留能力强、填料介质的厚度大，使得污水径流在体系内有更长的过滤和反应时间，同时可以创造出更好的微生物作用环境，COD、TN和TP等污染物被去除的几率大大增加。

本实施例中根据对三因素COD、TN、TP消减率的作用效果，得到适用于滨海盐碱地区的水质净化能力最好、较好、再次的隔盐型雨水花园结构，

表34表示综合3项污染物指标的不同结构变量的水质净化能力，结果显示：对综合水质特征改善能力最好的为隔盐层材料为河沙，其分数最高为3.90；填料层厚度最优为30cm，得分为3.55；隔盐层位置在填料层与排水层之间最好，得分为3.23。综合以上结果，本实施例推荐采用河沙作为隔盐层材料，填料层厚度为30cm，隔盐层位置在填料层与排水层之间的隔盐型雨水花园，用于地表径流污染严重的滨海盐碱区域。

表34雨水花园水质净化能力综合评价

进一步的，综合分析隔盐型雨水花园的隔盐、调蓄、净化效果，针对研究区域的盐碱化程度和径流调蓄净化的功能需求，提出适用于上盐碱地区的隔盐型雨水花园应用模式。相对应的4种隔盐型雨水花园应用模式，分别是适用于重度盐碱地区的强隔盐型雨水花园和适用于中轻度盐碱地区的调蓄隔盐型雨水花园、净化隔盐型雨水花园、综合隔盐型雨水花园，并综合土壤和水分条件进行植被选择。

本实施例中，根据上海市滨海盐碱地的分布特征、南汇新城目前的海绵城市建设规划和不同场地对水文水质功能的需求，归纳出南汇新城试点区4种主要的雨水花园应用区域，分别是：盐碱地返盐问题严重的重度盐碱地区，主要位于芦潮港南侧杭州湾岸段；内涝严重但污染较轻的中轻度盐碱地区，主要包括芦潮港北侧段和南汇新城主城区内的绿化程度较高的场地；径流污染严重但雨洪压力较轻的中轻度盐碱地区，主要包括芦潮港北侧段和南汇新城主城区内的硬质化程度高的场地；雨水径流量大、地区污染严重的中轻度盐碱区域，涉及的区域范围较大。

根据试验结果总结了相对应的4种隔盐型雨水花园应用模式，分别是适用于重度盐碱地区的强隔盐型雨水花园和适用于中轻度盐碱地区的调蓄隔盐型雨水花园、净化隔盐型雨水花园、综合隔盐型雨水花园。

强隔盐型雨水花园适用于重度盐碱地区(含盐量≥0.6％)。因此，强隔盐型雨水花园应具有较好的隔盐效果。本发明筛选出的隔盐能力较强的结构参数：隔盐层材料为沸石、隔盐层位置位于种植层与过渡层之间，填料层厚度10cm。

调蓄隔盐型雨水花园适用于地表径流较多、但径流污染较轻的中度盐碱地区(含盐量0.3％-0.6％)和轻度盐碱地区(含盐量0.1％-0.3％)。本实施例的实验中平衡了洪峰延迟时间、总削减率、渗透率、蓄水率4项反映水文调蓄功效的指标，推荐隔盐材料是沸石，位置在填料层与排水层之间，填料层厚度为20cm的雨水花园结构。

净化隔盐型雨水花园适用于硬质化程度高，径流污染严重的中度盐碱地区(含盐量0.3％-0.6％)和轻度盐碱地区(含盐量0.1％-0.3％)。本发明平衡了COD消减率、TN消减率、TP消减率3项反映水质净化功效的指标，推荐的结构参数为：采用河沙作为隔盐层材料，隔盐层位置在填料层与排水层之间的结构参数，填料层厚度为30cm。

综合隔盐型雨水花园适用于径流量较大且污染较严重的中度盐碱地区(含盐量0.3％-0.6％)和轻度盐碱地区(含盐量0.1％-0.3％)。因此，该类型雨水花园在满足隔盐的同时还具有良好的径流调蓄和径流净化功能，可以适用于南汇新城试点区大部分的场地。本文参照前对水文水质的评价结果筛选综合隔盐型雨水花园的结构参数，由于南汇新城试点区的整体水质尚可，因而当地雨水花园建设的主要目的是雨洪调蓄，所以水文和水质对应的权重分别为70％和30％。如表35所示，综合能力最好的隔盐层填料为沸石和河沙，其分数为2.98；填料层厚度30cm最好，得分为2.06；隔盐层位于填料层与排水层之间最好，得分为2.09。但由于河沙材料的隔盐效果明显低于沸石，不利于雨水花园的在盐碱地区的大范围推广，因此，采用沸石作为隔盐层材料，位置在填料层与排水层之间，填料层厚度为30cm，构建适用于上海滨海盐碱地区的综合隔盐型雨水花园。

表35雨水花园水文和水质影响的综合评价

强隔盐型雨水花园适用于距离海边较近，地下水位高，土地盐渍化严重的场地(含盐量≥0.6％)，如上海芦潮港南侧杭州湾岸段及崇明岛北支岸段等地区，由于该地区的开发建设较少，以环海公路为主的现状，强隔盐型雨水花园推荐应用于重度盐碱地区的道路绿地或街旁绿地中。

强隔盐型雨水花园通常由7个结构层组成，按照按从下往上的顺序分别是：排水层、填料层、过渡层、隔盐层、种植土层、表面覆盖层、蓄水层(表36)。同时充分考虑盐碱地区的地下水位情况，当强隔盐雨水花园底部应距地下水不足0.6m时，考虑在排水层下铺设防渗膜。雨水花园应分散布置，规模不宜过大，雨水花园面积可以按照不透水的汇水面积的5％-10％来进行估算。设置蓄水层厚度为0.15-0.20m；种植土为由30％的上海市绿化常用表层土、50％的砂土和20％的泥炭土混合而成。在种植土层表面铺设树皮或者砾石作为覆盖物，种植层的水平方向四周设置防渗透隔盐板，阻拦水盐的水平位移。种植层下部为厚度0.10m的隔盐层，建议铺设粒径为2-4mm的沸石，在垂直方向上阻挡盐分的上行趋势。隔盐层下铺设粒径0.35-0.50mm的中砂作为过渡层，过渡层的厚度一般为0.05m，可以结合地下水位高度进行调整，当地下水位过高时可以选择铺设土工布作为过渡层。填料层材料为种植土，厚度以0.10m为宜。排水层厚度0.10m，筛选直径10-20mm的砾石，如果排水层与其上层介质材料的粒径差异大于一个数量级，需要在二者之间加设透水土工布防止排水层堵塞。

渗流结构位于结构的最底部，由渗水排水管和渗水管构成；渗水管位于排水层的底部，管径通常为100mm，四面打孔，穿孔管收集了经过雨水花园内部的雨水径流，最终进入渗水排水管，排水管通常有1-3％的倾斜坡度，用以就近连接市政排水支管或雨水井。

溢流结构由雨水花园内部的溢流管和底部的溢流排水管沟通组成。溢流管的管径通常为为150mm，溢流管的最上部为溢流口，溢流口上安装有的蜂窝型挡板，以防止杂物堵塞溢流设施。溢流排水管也具有1-3％的倾斜坡度，通常就近连接市政排水支管或雨水井。

表36强隔盐型雨水花园的结构构成

强隔盐型雨水花园的植物配置上应主要考虑重度盐碱地的场地情况，选择耐盐性较强的雨水花园常用植物，比如：芒属(Miscanthus)、荻属(Triarrhena)、狼尾草属(Pennisetum)等耐性强的植物。保证雨水花园植物在高盐碱度环境下能够成活，既可以维持景观质量，还可以降低后期植物养护或更换的成本。

雨水花园内采用典型草本植物模式配置，选择细叶芒、狼尾草、蒲苇等植株较高、根系分布较广、植株无明显杆径的植物用于雨水花园的底部；而八宝景天、佛甲草的植株较为低矮，且植株生长覆盖度强，将其植于外围护坡区域，发挥植物的护坡能力。另外强隔盐型雨水花园多用于重度盐碱地区的道路绿地中，可以根据道路绿化带的植物搭配情况，在周围配置柽柳、滨梅等灌木，与其他植物一起营造较为立体的雨水花园景观。

本实施例中以上海临港为实验低，在上海芦潮港南侧的重度盐碱地区的现状土地类型主要是生态待建区和少量公共绿地，该区域的海绵城市建设主要围绕堤顶路、两港大道等城市主干道路展开，强隔盐型雨水花园也较多应用于该区域的道路绿地或街旁绿地中。由于两种绿地的环境条件比较相似，实践应用效果以道路绿地为例进行展示。

强隔盐型雨水花园可以应用于机动车道与人行道交汇之间的机非隔离带或者路侧的绿化带中，从而对机动车道与人行道在降雨时产生的径流进行高效处理，避免了道路积水，削减地表径流的污染物含量，从而降低城市排水系统的负载压力并且保护临近的滴水湖水源。通过雨水花园技术和道路绿化景观的整合，可以形成极具特色的海绵城市道路绿地景观。由于道路绿化带本身具有一定的占地面积，可以满足雨水花园设计需求，进行海绵城市建设时无须进行大规模工程改造，因此该方案也具有很好的经济性。该类型雨水花园应用于道路绿地的剖面图和结构参数详见表36。

本实施例中，调蓄隔盐型雨水花园可以较迅速的处理暴雨径流，适用于距离海边有一定距离，内涝问题严重，盐碱化程度相对较轻的地区(含盐量0.1％-0.6％)。包括芦潮港北侧岸段、崇明岛南支岸段及长兴岛、横沙岛、团结沙岸段以及南汇新城主城区内部的内涝严重、以下渗问题为主的场地，比如公园绿地。

调蓄隔盐型雨水花园通常也由7个结构层组成，按照按从下往上的顺序分别是：排水层、隔盐层、填料层、过渡层、种植土层、表面覆盖层、蓄水层。考虑到调蓄隔盐型雨水花园面临着雨强较大的情况，建议在雨水花园外围运用卵石等材料布置护坡结构，从而减少暴雨或特大暴雨时造成的结构破坏和水土流失。同时，蓄水层的厚度设置为0.15-0.20m；种植土为30％的上海市绿化常用表层土、50％的砂土和20％的泥炭土混合而成。在种植土层表面铺设树皮或者砾石作为覆盖物，种植层的水平方向四周设置防渗透隔盐板，阻拦水盐的水平位移。铺设粒径0.35-0.50mm的中砂作为过渡层，过渡层的厚度一般为0.05m，可以结合地下水位高度进行调整，当地下水位过高时可以选择铺设土工布作为过渡层。填料层材料为种植土，厚度以0.10m为宜。填料层下为厚度0.20m的隔盐层，建议铺设粒径为2-4mm的沸石，在保证下渗的前提下阻挡盐分的上行趋势。隔盐层下排水层厚度0.10m，材料为直径10-20mm的砾石，如果排水层与其上层介质材料的粒径差异大于一个数量级，需要在二者之间加设透水土工布防止排水层堵塞。该雨水花园的渗水设施和溢流设施的结构组成与上文中的强隔盐型雨水花园相同。

表37调蓄隔盐型雨水花园的结构构成

调蓄隔盐型雨水花园主要用于径流污染较轻、但地表径流较多的中轻度盐碱地区，这一类雨水花园应对强暴雨时会有短期水淹现象，但自身下渗能力较好，可以较快的削减降雨径流，所以在进行植物配置时应考虑到植物的短期耐涝性和长期耐旱性。

考虑到调蓄隔盐型雨水花园多应用于公园绿地之中，可以考虑公园绿地的植物配置环境，在重要景观节点结合公园的主题、景观小品，选择鸢尾、千屈菜、萱草、过地黄、佛甲草、八宝景天等色叶、开花的宿根性草本植物和相应灌木搭配，提升园林景观的美观度和品质性。在非重要节点的场地可以选用斑叶芒、细叶芒、芦竹等禾本科的植物为主，保证其功能性的同时降低建设成本。

本实施例中，以上海为试验地，在上海芦潮港北侧岸段和南汇新城区内，各项基础设施建设较完整，包含了滴水湖公园、海昌海洋公园等一系列大型公园。公园绿地由于绿化率比较高，生态效益较好，所面临的径流污染问题较轻，但滨海地区土壤质地偏黏，入渗率偏低。因此，公园绿地的海绵设施应以解决下渗问题为主，推荐采用调蓄隔盐型雨水花园。

调蓄隔盐型雨水花园可应用于中度或轻度盐碱地区的各类公园绿地，尤其在南汇新城的新城区规划中，包含了滴水湖公园、上海海昌海洋公园等不同主题和类型的许多公园。公园作为市民的游憩休闲场地，比较强调自身的美观程度和环境功能，与海绵城市技术相结合可以挖掘出更深远的科教文化价值，加以引导和展示，有望成为特色教育实践基地或生态旅游景点。

本是例中，净化隔盐型雨水花园可以用较小的设计面积处理较大汇流面积所收集的径流，且对污染严重的径流有很好的处理能力，适用于距离海边有一定距离，径流污染问题严重，盐碱化程度相对较轻的地区(含盐量0.1％-0.6％)。包括芦潮港北侧岸段、崇明岛南支岸段及长兴岛、横沙岛、团结沙岸段，以及南汇新城城区内部的区域内污染较严重的广场、道路、停车场等场地。

净化隔盐型雨水花园也由7个结构层组成：排水层、隔盐层、填料层、过渡层、种植土层等。与调蓄隔盐型雨水花园结构的竖向顺序一致，但在具体材料和厚度上有差异，详见表38。为了保护雨水花园的正常功能，在实际操作时建议将降雨前10-15min积累的高浓度污水直接弃置于城市排污水管。蓄水层、种植土层、表面覆盖层、过渡层的设置与调蓄隔盐型雨水花园结构基本一致。填料层材料为种植土，厚度以0.30m为宜。填料层下为厚度0.30m的隔盐层，建议铺设粒径为0.25-0.35mm河沙，在保证下渗的前提下阻挡盐分的上行趋势，且具有较好的污染物去除效果。隔盐层下排水层厚度0.10m，材料为直径10-20mm的砾石。该雨水花园的渗水设施和溢流设施的结构组成与上文中的强隔盐型雨水花园相同。

表38净化隔盐型雨水花园的结构构成

净化隔盐型雨水花园主要用于盐碱化程度较轻地区的径流污染问题严重的场地，如硬质面积大的广场、道路、停车场等。植物主要通过生物截留和根系吸附作用来稳固土壤、净化水体，在对应植物选择过程中，应着重考虑到所选植物的去污能力、耐污能力、景观效果和管理难度，特别是对于应用在道路和停车场的净化隔盐型雨水花园，在植物的选择上应偏向于能提升景观效果、便于管理和养护、同时具有很强去污耐污能力的多年生草本植物。

净化隔盐型雨水花园主要应用于道路、广场、停车场绿地中，这些场地绿化通常需要有大乔木提供荫庇，雨水花园可以与原有乔木进行结合，形成较为丰富的乔灌草搭配，另外在与常绿大乔木搭配时需要考虑光照问题，多选用耐阴的低影响开发的适应性植物。

本实施例中，以上海为试验地，在芦潮港北侧岸段和南汇新城区内城市化水平较高且区域内水体丰富，尤其芦潮港社区及部分主城区主要为建成区，建成区硬化面积多，现状比较突出的问题是旧城区部分河道黑臭现象，推荐采用净化隔盐型雨水花园。该类型雨水花园能够处理较大范围的汇流面积径流，且可以对水体中的主要污染物COD、TN、TP有良好的处理效果，适用于硬质化程度高且污染严重的停车场、交通广场、道路等场地。由于停车场与道路绿地的布局方式较为类似，本小节主要展示停车场绿地和广场绿地的建设效果。

净化隔盐型雨水花园可设置在停车场周围的绿地和种植池中。由于这些场地的绿地面积通常较小，可以将净化隔盐型雨水花园和透水铺装结合运用，减轻地表径流压力，提升雨水花园的去污效率；同时还可以结合原有绿地的绿化，利用植物的生态功能降低汽车尾气污染，降低车辆使用过程中的噪音影响，为停车场打造更好的小气候环境。

在广场绿地的景观带、花坛以及种植池等小规模绿地中也可以建设隔盐型雨水花园景观。雨水花园的选址主要参照现状广场的排水坡度和方向，选择汇流量大的地点；雨水花园的形状注意配合绿地现有形状进行设计。可以采用引水管等装置辅助引流，以实现雨水径流的就地滞留，减少景观绿地的日常用水。

本实施例中，综合隔盐型雨水花园同样推荐应用于盐碱化程度相对较轻的地区(含盐量0.1％-0.6％)。包括芦潮港北侧岸段、崇明岛南支岸段及长兴岛、横沙岛、团结沙岸段，以及南汇新城城区内部的区域。综合隔盐型雨水花园在处理雨水径流的水质和水量方面都有较好的效果，因此适用于雨水径流量大且地表径流污染严重的中轻度盐碱区域。在实际场景中可布局于街旁、居住区等绿地面积不大但雨洪管理和水质净化压力均比较大的场地。

与净化隔盐型雨水花园相似，综合隔盐型雨水花园也由7个结构层组成，与净化隔盐型雨水花园结构层的竖向顺序一致，但在具体材料和厚度上有差异，详见表39。该类型的雨水花园应用范围较大，在建设面积充足的情况下，可以在雨水花园外围运用卵石等材料布置护坡结构，并且将降雨前10-15min积累的高浓度污水直接弃置于城市排污水管，以减少暴雨和高浓度污染物对综合隔盐型雨水花园的植物和结构层的破坏。蓄水层、种植土层、表面覆盖层、过渡层的设置与净化隔盐型雨水花园的结构基本一致。填料层材料为种植土，厚度以0.30m为宜。填料层下为厚度0.10m的隔盐层，建议铺设粒径为2-4mm的沸石，在保证下渗的前提下阻挡盐分的上行趋势。隔盐层下排水层厚度0.10m，材料为直径10-20mm的砾石。该雨水花园的渗水设施和溢流设施的结构组成与上文中的强隔盐型雨水花园相同。

表39综合隔盐型雨水花园的结构构成

在实际应用中，综合隔盐型雨水花园使用范围是最广泛的。因此，在对其进行植物配置时，应综合考虑植物的耐性，总结尽量多的草本和灌木植物种类，以帮助综合隔盐型雨水花园营建各类景观效果，提高其推广性。

考虑到综合隔盐型雨水花园多应用于居住区绿地之中，植物选择也需要考虑后期的物业维护成本和居民的接受程度。植物选择上需要避免气味特殊、有刺或具毒的植物，以保障居住区绿化的安全性。同时，尽量选择多年生的低矮的地被植物如佛甲草、八宝景天等覆盖裸露的种植层，减少杂草的产生，降低人工除草的成本。

试点区域内芦潮港旧城区及部分新城主城区的居住小区众多，承担着比较大的海绵城市建设压力，尤其是旧城区存在建筑屋面雨水直排量大和初期雨水面源污染问题。另外旧城区的老小区基本采用地上停车的方式，没有地下车库的隔断作用，因而绿化用地还面临着盐碱地返盐问题，推荐在其宅间绿地建设综合隔盐型雨水花园。

居住区的雨水径流主要来自硬化道路和广场、屋顶排水和绿地汇流3个方面，其中来自硬化道路和广场的径流污染物含量通常较高，来自屋顶和周边绿地的雨水径流量大，因此需要在3种径流交汇处设置水文调蓄和水质净化效果平衡的综合隔盐型雨水花园。同时，雨水花园建设还可以提升居住区绿地的雨水利用功能，解决内部的部分水源问题，减少绿化景观用水，降低后期物业维护成本。

综合隔盐型雨水花园应用于居住区绿地时还需要注意以下问题：

(1)综合隔盐型雨水花园在居住区的选址需要兼顾道路广场、建筑屋顶、绿化用地三者的位置和排水坡向，较优的选择是布局在位于道路和建筑之间的宅间绿地，且需要距离建筑地基3m以上，防止雨水花园积水时对地基造成水淹影响。

(2)综合隔盐型雨水花园设计时应注意与建筑落水管和路边基础设施的联通，尽可能将建筑屋顶和路面径流引至雨水花园内。另外，在建筑落水管出水处设置砾石等材料组成的缓冲区，防止大流量的屋面落水对雨水花园表面的冲刷破坏。

(3)雨水花园可以与居住区内其他的低影响设施进行配合，比如建筑的屋顶绿化、道路和广场透水铺装、植草沟和蓄水池等。

(4)居住区绿地中的雨水花园建设还要确保其安全性。在老人、儿童易到达的位置需要有醒目的提示牌和灯光照明，也可以设置绿篱等生态防护屏障，防止居民失足跌入。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

设计正交试验和模拟试验，在常规雨水花园结构参数的基础上，通过文献综述、现状调研和已有研究成果，获取隔盐型雨水花园结构参数，明确隔盐层材料、隔盐层的位置、填料层厚度的正交试验因素和水平的选择，自制雨水花园返盐模拟装置和降雨模拟装置；

通过所述雨水花园返盐模拟装置和降雨模拟装置进行人工控制性模拟试验，进行所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度分别对所述雨水花园返盐模拟装置的隔盐效果、洪峰延迟时间以及径流消减的方差检验比较，分别得出所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对所述隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减的影响程度；

综合分析所述隔盐效果、洪峰延迟时间、径流消减效果的主要影响因素及不同水平间的差异，针对盐碱化程度和径流调蓄净化的功能需求，提出适用于重度盐碱地区的强隔盐型雨水花园和适用于中轻度盐碱地区的调蓄隔盐型雨水花园、净化隔盐型雨水花园、综合隔盐型雨水花园；

所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对隔盐效果的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置，在场地盐碱化水平偏高，需要发挥隔盐型雨水花园的隔盐功能时，首先进行隔盐层材料的选择，再设计填料层的厚度，最后选择隔盐层的位置布局；

所述隔盐层位置包括种植层与过渡层间、填料层与排水层间、排水层与盐碱层间,

通过HSD检验方法分析所述隔盐层位置对隔盐能力的影响如下：所述隔盐层位置越接近地表，即越接近所述种植层，隔盐效果最佳；

通过HSD检验方法分析所述隔盐层位置对洪峰延迟时间能力的影响如下：当隔盐层位于填料层与排水层之间，对洪峰延迟时间最长；位于排水层与盐碱层之间，对洪峰延迟时间次之；种植层与过渡层之间，对洪峰的延迟时间最短；

通过HSD检验方法分析所述隔盐层位置对径流消减能力的影响如下：

对COD消减率从高到低排序为：隔盐层位于种植层与过渡层之间＞当隔盐层位于填料层与排水层之间时＞隔盐层位于排水层与盐碱层之间时；

对TN消减率从高到低排序为：当隔盐层位于填料层与排水层之间时＞隔盐层位于种植层与过渡层之间＞隔盐层位于排水层与盐碱层之间时；

对TP消减率从高到低排序为：当隔盐层位于填料层与排水层之间时＞隔盐层位于种植层与过渡层之间＞隔盐层位于排水层与盐碱层之间时；

所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对洪峰延迟时间的影响排序为：隔盐层材料＞隔盐层位置＞填料层厚度，在发挥雨水花园的洪峰延迟的功能时，优先选择隔盐层材料，其次隔盐层位置，再次填料层厚度。

2.根据权利要求1所述的一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法，其特征在于，所述径流消减的依据指标包括COD、TN和TP消减率，所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对COD消减率的影响排序为：隔盐层位置＞隔盐层材料＞填料层厚度；

根据三因素的方差比较可知，所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对TN消减率的影响排序为：隔盐层位置＝填料层厚度＞隔盐层材料；

所述隔盐层材料、隔盐层位置和填料层厚度对TP消减率的影响排序为：隔盐层材料＞填料层厚度＞隔盐层位置。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法，其特征在于，所述隔盐层材料包括沸石、陶粒和河沙，

通过HSD检验方法比较所述沸石、陶粒和河沙的隔盐能力差异并得出：所述隔盐层材料选择所述沸石时，种植土中的含盐量最低；隔盐层材料选择所述陶粒时，种植土中的含盐量最低次之；隔盐层材料选择所述河沙时，种植土中的含盐量最高；

通过HSD检验方法比较所述沸石、陶粒和河沙的对所述洪峰延迟时间能力差异并得出：沸石作用下的洪峰延迟时间最长；陶粒次之；河沙最短；

通过HSD检验方法比较所述沸石、陶粒和河沙的对所述径流消减能力差异并得出：

对COD消减率从高到低排序为：河沙、沸石和陶粒；

对TN消减率从高到低排序为：河沙、沸石和陶粒；

对TP消减率从高到低排序为：河沙、沸石和陶粒。

4.根据权利要求1-2任一项所述的一种隔盐型雨水花园结构应用模式的选择方法，其特征在于，所述填料层的厚度选择为：10cm、20cm、30cm，

通过HSD检验方法分析所述填料层厚度对隔盐能力的影响从高到低排序如下：填料层厚度10cm＞填料层厚度20cm＞填料层厚度30cm；

通过HSD检验方法分析所述填料层厚度对洪峰延迟时间能力的影响如下：当填料层厚度为30cm时，对洪峰延迟时间最长；填料层厚度为20cm时，对洪峰延迟时间次之；填料层厚度为10cm时，对洪峰的延迟时间最短；

通过HSD检验方法分析所述填料层厚度对径流消减能力的影响如下：

对COD消减率从高到低排序为：当填料层厚度为30cm时＞填料层厚度为20cm时＞填料层厚度为10cm时；

对TN消减率从高到低排序为：填料层厚度为30cm时＞填料层厚度为20cm时＞填料层厚度为10cm时；

对TP消减率从高到低排序为：填料层厚度为30cm时＞填料层厚度为20cm时＞填料层厚度为10cm时。

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