1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

下凹式绿地土壤改良试验研究

摘要：城市绿地作为城市生态系统的重要组成部分，有着诸多生态环境效应。作为一种天然的渗透设施，绿地具有良好的透水性，同时对雨水径流中的一些污染物具有一定的截留和净化作用，城市绿地土壤的渗透性能和净化能力。本文主要阐述了城市绿地的概念和功能及其对径流雨水处置的意义，土壤改良剂的分类及作用机理，国内外土壤改良剂的研究现状以及应用。

关键词；海绵城市；城市绿地；下凹式绿地；土壤改良剂

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1本课题要研究的问题

城市化导致土地利用、土地覆被显著变化，致使区域雨水截留、下渗、蒸发等水文要素及产汇流过程发生变化，加大了区域洪涝灾害发生的频率和强度，增加了城市排水系统建设及运行压力。下凹式绿地是海绵城市建设中关键的雨水调蓄技术，充分发挥了绿地的城市水文生态循环功能。下凹式绿地通过利用下凹式空间充分蓄集雨水，显著增加了雨水下渗时间，并使得尽可能多的雨水得以下渗和净化，具有渗蓄雨水、削减洪峰流量、减轻地表径流污染等优点。

本研究针对城区海绵城市建设过程粘重土壤渗蓄效果较差的特点，利用EPS、秸秆、陶砂等废弃物或废弃物资源化利用的产材料，用于土壤改良的试验研究，主要研究内容包括：（1）土壤改良剂的配置；（2）土壤改良的渗蓄效果试验；（3）土壤改良的水质净化效果试验。

2拟采用的研究手段

一、实验内容

本实验利用土柱模拟海绵城市下凹式绿地，通过对土壤改性测实不同改良剂对土壤的改良情况，并以土壤对不同降雨强度降雨的渗透速率及水质指标为参数体现改良剂对土壤的改性情况。

主要实验内容以下：

1. 不同配比制备的土壤改良剂及下凹深度对土壤渗透性能的影响

（1）不同下凹深度对土壤渗透性能的影响

（2）不同配比的粉煤灰、陶砂、粗砂和秸秆制成的A1改良剂对土壤渗透性能的影响

（3）不同投加量的EPS颗粒和A1改良剂混合的 A2改良剂对土壤渗透性能的影响

2.土壤改良剂对土壤渗透性能、污雨水净化能力的影响

（1）A1改良剂对污雨水的净化能力的影响

（2）A2改良剂对污雨水的净化能力的影响

（3）不同下凹深度对土壤净化能力的影响

二、实验材料

粉煤灰

改善土壤物理性质。粉煤灰可降低土壤容重，增加孔隙度，调节三相比，提高地温。如果用于改良砂质土壤可增加土壤的持水能力，同时水力传导性增加。增加土壤肥力。

秸秆

质轻，孔隙度大，是改良黏质土的良好材料，而且秸秆可以增加土壤的通透性和保水性能。将秸秆加入土壤中，可以明显改善土壤的渗透性能，并能在土壤微生物的作用下分解、转化为腐殖质，增加土壤的团聚性和保肥性。而且秸秆容易获得，价格低廉。

陶砂

是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是 SiO2。作为一种常用的黏土改良剂，能增加土壤的非毛管孔隙度和通透性，降低土壤的黏结性和黏着力。

粗砂

可以促进土壤的水稳性团聚体的形成，增加团聚体的数量，加入粗砂后，土壤粒径大于 2mm 的团粒将明显增加；同时粗砂还能增加土壤孔隙度，降低土壤容重，对黏土改良效果明显。

EPS颗粒

EPS颗粒可降低混合土的密度：在以极小的质量置换了等体积质量大的原料土,从而降低了混合土壤的密度。增加土壤的孔隙度，降低土壤的黏结性，对土壤的渗透性能有待考察。

三、实验方法

（1）确定最佳改良剂配比的实验（正交试验）：

1.粉煤灰（3%，6%，9%，12%）

2.陶砂（3%，6%，9%，12%）

3.粗砂（3%，6%，9%，12%）

4.秸秆（3%，6%，9%，12%）

对此四种改良剂进行正交试验：

第一步：选择粉煤灰以土重的3%、6%、9%及12%的投加量混合6%陶砂、6%粗砂及6%秸秆投加进入土柱，将土壤改良剂与待测土壤充分混合人工压实3次，水夯2次。进行渗透试验时，保持土层上方50mm水头。待圆筒底部出水开始计时。每隔5min，10min，15min，20min，30min，45min，60min记录天平示数，并在每次计数时迅速将土层上方水头加至50mm。计算出初始渗透速率及稳定后的渗透速率，经计算以后确定关于土壤渗透能力的粉煤灰最佳投加量。

第二步：确定下粉煤灰的最佳投加量之后，重复上述实验步骤，确定陶砂、粗砂及秸秆的最佳投加量（共13组），最终确定粉煤灰：陶砂：粗砂：秸秆的最优配比。

（2）不同下凹深度的渗蓄效果验证试验：将上述实验所得最佳配比的改良剂填装进入高300mm，直径160mm的PVC圆筒，将土壤改良剂与待测土壤充分混合，并填入土柱。人工压实3次，水夯2次。进行渗透试验时，保持土层上方50mm水头。待圆筒底部出水开始计时。每隔5min，10min，15min，20min，30min，45min，60min记录天平示数，并在每次计数时迅速将土层上方水头加至50mm。

对80mm及120mm水头重复上述实验。确定最佳水头的定向范围。

（3）对于EPS颗粒对土壤渗透系数的影响测定：选择粉煤灰：陶砂：粗砂：秸秆的最优配比，加入土重的5%、10%、15%及20%四组EPS颗粒。同时选择最佳的下凹深度（实验水头） ，将土壤改良剂与待测土壤充分混合，并填入土柱。人工压实3次，水夯2次。进行渗透试验。最终确定EPS的最佳投加范围及对土壤渗透速率的影响。

（4）土壤净化能力测定试验：土壤净化实验将模拟降雨水质，取与雨水性质及各项化学指标相近的污水。取回以后先对污水进行测量NH3-N，TN,TP,COD四个水质指标，对每组土柱试验结束之后进行取样，并对取样水质进行检测（若当时未测量则冷冻保存），从而研究同种环境下改良剂对土壤净化能力的影响。

水质测定方法如下：

① COD：重铬酸钾法

② TP:钼酸铵分光光度法

③NH3-N:纳氏试剂分光光度法

④TN：过硫酸钾分光光度法

四、实验后期数据处理

①以在计时开始后的5min、10min、30min、60min、90min、120min记录天平当中的数据变化并换算成水量，检测改良剂对土壤渗透速率的影响。

②测定所渗透雨水的NH3-N，TN,TP,COD四个水质指标与实验初所配雨水中原指标对比，并作出结论。

③ 录数据，绘制图表。

3试验和论文进度计划