壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析

宋 蕾

(新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)牧區(qū)水利規(guī)劃總站，新疆 烏魯木齊 830000)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們開始對(duì)自身的身心健康和所處的生活環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生訴求，相比起過(guò)去盲目追求經(jīng)濟(jì)利益，現(xiàn)在空氣質(zhì)量、水資源質(zhì)量等環(huán)境污染問(wèn)題愈加成為人們判斷生活質(zhì)量和生活滿意程度時(shí)主要考慮的因素之一[1]。

壓管道灌排技術(shù)是當(dāng)前水資源運(yùn)輸?shù)闹匾緩街?。壓管道是指所有承受?nèi)壓或外壓的管道，無(wú)論其管內(nèi)介質(zhì)如何。壓管道是管道中的一部分，管道是用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量、控制和制止流體流動(dòng)的，由管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門、其他組成件或受壓部件和支承件組成的裝配總成。壓管道的使用使水資源運(yùn)送質(zhì)量和速度得到了大大提升，但這一技術(shù)在實(shí)行過(guò)程中也受到了水污染問(wèn)題的嚴(yán)重影響[2]。想要提出有效解決方案，對(duì)當(dāng)前情況進(jìn)行改善，首先需要對(duì)污染負(fù)荷問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)精準(zhǔn)的分析。針對(duì)這一情況，對(duì)壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷進(jìn)行分析。

1 設(shè)計(jì)面源污染負(fù)荷分析方法

1.1 污染負(fù)荷數(shù)據(jù)收集

使用數(shù)據(jù)采集傳輸儀對(duì)污染負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。將數(shù)據(jù)采集傳輸儀分散安置在污染源監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)污染負(fù)荷數(shù)據(jù)的收集[3]。這一設(shè)備所需要具備的功能和技術(shù)要求如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)采集傳輸儀功能及相關(guān)技術(shù)

在壓管道中的不同節(jié)點(diǎn)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)管道出口、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)、出口處的污水流量和污染物指標(biāo)。每?jī)尚r(shí)記錄一次數(shù)據(jù)信息，同時(shí)對(duì)管道灌排時(shí)的水流流速、水流流量和水深狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)[4]。除此之外還要記錄降雨量等信息，通過(guò)累積降雨量和降雨歷時(shí)計(jì)算降雨強(qiáng)度，降雨強(qiáng)度是影響污染負(fù)荷的因素之一。通過(guò)上述過(guò)程，完成壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷數(shù)據(jù)收集工作。

1.2 面源污染負(fù)荷計(jì)算

對(duì)數(shù)據(jù)采集傳輸儀采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算面源污染負(fù)荷。管道內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)的污染負(fù)荷變化X計(jì)算公式如式(1)所示：

X=(Qi×Ci)-(Q×C)-K×C×V±L

(1)

式中：Qi為管道的入流量，m3/s；Ci為入流的污染物濃度,g/m3；Q為管道的出流量,m3/s；C為出流的污染物濃度,g/cm3；K為衰減系數(shù)；V為管道中的水體體積,m3；L為管道中污染物的源匯項(xiàng)。

針對(duì)不同管道上方的土地狀況，徑流對(duì)其影響也不同，大體影響系數(shù)如表2所示。

表2 徑流影響系數(shù)

設(shè)置a類型的土地影響系數(shù)為Pa，在土地類型影響下的面源污染負(fù)荷Xa計(jì)算公式如式(2)：

Xa=X×Pa

(2)

通過(guò)上述過(guò)程，完成面源污染負(fù)荷的計(jì)算。

1.3 實(shí)現(xiàn)面源污染負(fù)荷分析

對(duì)面源污染負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，判斷污染程度，并根據(jù)污染程度判定污染負(fù)荷等級(jí)，進(jìn)而對(duì)污染負(fù)荷進(jìn)行評(píng)價(jià)。

除面源污染負(fù)荷值本身，由于壓管道所安置環(huán)境的不同，分析壓管道灌排技術(shù)的面源負(fù)荷狀況還需要考慮很多因素，包括污染類型、污染水體的水質(zhì)及凈化能力、針對(duì)這一類型水污染問(wèn)題的解決措施和應(yīng)對(duì)能力等內(nèi)容[5]。對(duì)面源污染負(fù)荷進(jìn)行判斷，需要綜合考慮上述因素，對(duì)污染負(fù)荷程度進(jìn)行判斷。設(shè)置污染值R計(jì)算公式如式(3)：

(3)

式中：Ia為面源污染負(fù)荷本身所占權(quán)重；Ii為其余影響要素指標(biāo)值，包括污染類型、污染水體的本身水質(zhì)及凈化能力；Wi為指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)計(jì)算出的污染值判斷污染負(fù)荷等級(jí)，等級(jí)劃分如表3。

表3 污染負(fù)荷等級(jí)劃分

將計(jì)算出的污染程度值代入表3，確定對(duì)應(yīng)的污染程度和污染負(fù)荷等級(jí)。完成對(duì)壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析。

本文通過(guò)數(shù)據(jù)采集傳輸儀收集污染負(fù)荷數(shù)據(jù)，代入公式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出面源污染負(fù)荷值，根據(jù)負(fù)荷值計(jì)算污染負(fù)荷程度，判定污染負(fù)荷等級(jí)，實(shí)現(xiàn)面源污染負(fù)荷分析。完成面源污染負(fù)荷分析方法的設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為證明本文設(shè)計(jì)的壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析方法的有效性，設(shè)置仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以某地區(qū)壓管道灌溉技術(shù)的面源污染負(fù)荷狀況為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)面源污染負(fù)荷情況進(jìn)行分析。按照本文設(shè)計(jì)的步驟完成壓管道灌溉技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析方法設(shè)計(jì)，分別記錄本文設(shè)計(jì)方法和傳統(tǒng)分析方法對(duì)面源污染負(fù)荷分析的結(jié)果，將結(jié)果與真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算誤差率，繪制兩種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果折線圖。

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行控制。本文測(cè)試的是壓管道灌溉技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析方法，由于不同環(huán)境設(shè)置下產(chǎn)生的面源污染負(fù)荷情況不同，對(duì)其進(jìn)行面源污染負(fù)荷分析的難度系數(shù)也不同，因此需要控制除負(fù)荷分析方法以外的其他變量因素，保證兩組對(duì)照試驗(yàn)所測(cè)試的面源污染負(fù)荷狀況一致，防止干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性[6-7]。本文模擬數(shù)據(jù)使用巴音溝渠首工程相關(guān)設(shè)置，實(shí)驗(yàn)變量控制設(shè)置如表4所示。

2.2 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

為測(cè)試本文設(shè)計(jì)的壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析方法在分析面源污染負(fù)荷方面的有效性，分別使用本文設(shè)計(jì)的分析方法和傳統(tǒng)分析方法對(duì)同等條件的面源污染負(fù)荷進(jìn)行分析。通過(guò)仿真技術(shù)模擬如上渠道長(zhǎng)度和引水流量狀況，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間，增加污染負(fù)荷程度，將實(shí)驗(yàn)后得到的數(shù)據(jù)結(jié)果同真實(shí)面源污染負(fù)荷數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比計(jì)算準(zhǔn)確度，將準(zhǔn)確度繪成折線圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

表4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

通過(guò)圖1可以看出，相比于傳統(tǒng)方法，本文設(shè)計(jì)的壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析方法對(duì)面源污染負(fù)荷狀況的分析更加精準(zhǔn)，更符合真實(shí)情況。在進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)的過(guò)程中，使用本文方法得到的分析結(jié)果一直非常接近真實(shí)情況數(shù)據(jù)，維持在75%～83%之間，而使用傳統(tǒng)方法得到的分析結(jié)果卻相對(duì)存在較大偏差。在污染負(fù)荷程度較弱時(shí)，兩種方法差距不大，但是在污染負(fù)荷程度不斷增強(qiáng)時(shí)，使用本文方法依然能夠穩(wěn)定進(jìn)行分析，得到精確分析結(jié)果，而使用傳統(tǒng)方法則準(zhǔn)確度波動(dòng)較大，上下波動(dòng)幅度為30%～80%，難以

準(zhǔn)確分析污染負(fù)荷狀況，與本文設(shè)計(jì)方法相比，最大差距達(dá)到了45%。對(duì)各時(shí)間點(diǎn)的分析結(jié)果準(zhǔn)確度進(jìn)行平均值運(yùn)算，本文設(shè)計(jì)分析方法準(zhǔn)確度為78.2%，而傳統(tǒng)分析方法的準(zhǔn)確度只有58.5%。以上數(shù)據(jù)對(duì)比證明本文設(shè)計(jì)的壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析方法具有極強(qiáng)穩(wěn)定性，能夠應(yīng)對(duì)不同情況的工作需要，而且更加科學(xué)有效，相比傳統(tǒng)方法能夠增強(qiáng)19.7%的準(zhǔn)確度。

3 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)面源污染負(fù)荷問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)分析能夠及時(shí)有效控制壓管道中的污染問(wèn)題，推廣壓管道灌排技術(shù)的使用，可有效提高水利設(shè)施發(fā)展水平，增強(qiáng)社會(huì)環(huán)境效益。因此，進(jìn)行壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析具有深遠(yuǎn)現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)本文設(shè)計(jì)的壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析方法進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的壓管道灌排技術(shù)的面源污染負(fù)荷分析方法分析效果良好，具有極高可行性，使用這一設(shè)計(jì)能顯著提升對(duì)面源污染負(fù)荷分析的準(zhǔn)確程度，相比傳統(tǒng)方法能平均提升19.7%的準(zhǔn)確度。