城鄉(xiāng)規(guī)劃地下水面源污染負(fù)荷控制方法研究

關(guān)鍵詞：城鄉(xiāng)規(guī)劃；地下水面源污染；降雨徑流；面源污染路徑；攔截過濾裝置

中圖分類號：X32 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

為適應(yīng)城市化建設(shè)步伐，促進(jìn)城鎮(zhèn)間和諧發(fā)展，各省份、城市在《中華人民共和國城鄉(xiāng)規(guī)劃法》相關(guān)規(guī)定下紛紛出臺了一系列城鄉(xiāng)規(guī)劃措施，提出了各種有效建議和意見，而對地下水源的治理就是其中一個重要項目。在各種污染中，地下水面源污染是其中典型的一種，也被稱為非點源污染，定義是地面上的污染物在自然降水徑流下被帶入到地下受納水體中的污染形式。其污染具有很強(qiáng)的不確定性、復(fù)雜性以及廣泛性，導(dǎo)致污染控制很難實現(xiàn)。

面對上述情況，關(guān)于面源污染的研究有很多。例如，張頌心對污染負(fù)荷進(jìn)行測算，并從政策、機(jī)制、執(zhí)行和管理等四個方面提出防治策略。龔世飛等人分析了農(nóng)業(yè)種植過程中產(chǎn)生的污染，并進(jìn)行了污染源分類，然后估算污染負(fù)荷，由此確定面源污染負(fù)荷變化特征，最后提出了控制策略。王春霞等人利用SWMM模型模擬分析降雨徑流，為LID措施選取、布設(shè)及主要參數(shù)的確定提供參考，通過LID設(shè)施實現(xiàn)了該地區(qū)面源污染的控制。結(jié)合前人研究經(jīng)驗，提出城鄉(xiāng)規(guī)劃地下水面源污染負(fù)荷控制方法，降低規(guī)劃過程中產(chǎn)生的污染，提高城鄉(xiāng)規(guī)劃的總體效益。

1城鄉(xiāng)規(guī)劃地下水面源污染負(fù)荷控制方法

將所提出的城鄉(xiāng)規(guī)劃地下水面源污染負(fù)荷控制方法分為三部分，即降雨徑流監(jiān)測、基于面源污染負(fù)荷估算的面源污染路徑劃分以及地下水面源污染負(fù)荷控制方案設(shè)計。

1.1降雨徑流監(jiān)測

面源污染發(fā)生的一個重要因素就是降雨徑流，基于此，本章節(jié)進(jìn)行降雨徑流監(jiān)測研究，以確定面源污染路徑及其特征。采用的監(jiān)測手段有兩種，即降雨徑流監(jiān)測裝置以及地表污染物監(jiān)測設(shè)備。

前者主要是通過地表流水帶動裝置中的螺旋槳運動，并激勵簧管產(chǎn)生信號，通過計量器分析該信號，得出地表徑流數(shù)據(jù)。計算公式如（1）：

式中，S_i為第i個監(jiān)測點的徑流量；A為徑流系數(shù)，參考《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則——地表水環(huán)境》取值；B為地區(qū)平均降雨量；C_i為監(jiān)測區(qū)的代表面積。后者將傳感器探頭插入到地表中，然后利用不同污染物質(zhì)對熒光反應(yīng)信號不同的原理，記錄器就可以根據(jù)信號獲取到地表污染參數(shù)，包括污染類型以及污染程度，由此完成污染物檢測。

1.2基于污染負(fù)荷估算的面源污染路徑劃分

利用上述兩個裝置獲取到監(jiān)測點的地表徑流數(shù)據(jù)和污染數(shù)據(jù)之后，計算面源污染負(fù)荷數(shù)值。污染負(fù)荷計算公式如（2）：

1.3地下水面源污染負(fù)荷控制方案設(shè)計

為使控制過程更加精細(xì)化，達(dá)到較好的控制效果，本章節(jié)設(shè)置如下控制方案，即攔截過濾+凈化。

1.3.1攔截過濾

攔截過濾即在面源污染路徑上橫向設(shè)置攔截過濾裝置，減少污染物進(jìn)入地下受納水體中的量。裝置見圖1。

1.3.2生物凈化

為了達(dá)到更好的污染控制效果，還需進(jìn)一步的凈化和處理。人工濕地技術(shù)就是生物凈化中的一種典型代表。攔截過濾后下方流域挖掘一個導(dǎo)排溝渠，該溝渠與人工濕地區(qū)相連，讓攜帶污染物質(zhì)的徑流水較為集中排放到人工濕地區(qū)中，經(jīng)過人工濕地的凈化再排放到自然界中，減少地下受納水體的污染。人工濕地示意圖見圖2。

人工濕地主要由進(jìn)出水系統(tǒng)、填料、植物、微生物等組成。人工濕地是一種綜合污水處理技術(shù)，涉及多個凈化處理原理，如污染物為污水中的重金屬離子時，主要用植物、微生物處理，其去除原理為富集、轉(zhuǎn)化；為污水中的氮磷時，主要用填料、植物、微生物，其去除原理為吸附、富集、分解。

2算例分析

2.1研究區(qū)概況

以某地區(qū)為例，該地區(qū)呈現(xiàn)東高西低的地勢，因此在西面形成了一個地下水水庫，以供周圍各區(qū)域用水需要。然而，由于東面在近幾年城鄉(xiāng)規(guī)劃下，地下水水庫受到了嚴(yán)重的地下水面源污染。該研究區(qū)示意圖見圖3。

2.2面源污染路徑

將圖1中兩種裝置布置在研究區(qū)監(jiān)測點上，采集地表徑流數(shù)據(jù)、地表污染參數(shù)，再計算污染負(fù)荷估算，并根據(jù)結(jié)果，以此進(jìn)行地下水面源污染路徑規(guī)劃，結(jié)果見圖4。

從圖4中可看出，該研究區(qū)面源污染路徑主要有6條，最終匯集到1條主干路徑上，最終到達(dá)受納水體（地下水庫）當(dāng)中。這些路徑均位于地勢低洼地區(qū)，在開始的時候由多條支流匯聚而成。

2.3地下水面源污染負(fù)荷控制裝置

在每條面源污染路徑上分別布置攔截過濾裝置，在主干污染路徑上旁邊地勢開闊平坦地區(qū)處建立一個大型的人工濕地區(qū)。地下水面源污染負(fù)荷控制裝置關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置為：長、深、寬分別為46/62/47/21/45/68 m、7.35/6.57/7.35/7.27/5.34/5.61 m、0.62/0.42/0.23/0.56/0.47 m，滲透系數(shù)為0.65，反應(yīng)介質(zhì)為斜發(fā)沸石+紅輝沸石，孔隙度為0.65，填充密度為1.87；人工濕地區(qū)參數(shù)設(shè)置為：長、深、寬分別為1000 m、500 m、500 m，植物種類有挺水植物+浮水植物+沉水植物，進(jìn)出水速度分別為0.54m³／h、0.20 m³／h，隔水層為壓實黏土，所包含的微生物為人工培養(yǎng)菌株，水力停留時間為3.50 d，水力負(fù)荷為0.177m³／（m²·d）。

2.4地下水面源污染控制效果

在地下水源中進(jìn)行控制前后取樣，檢測水質(zhì)，并統(tǒng)計控制前后水質(zhì)樣本的四個指標(biāo)，結(jié)果見表1。

從表1中可以看出，利用所研究控制方法對研究區(qū)地下水面源污染，COD_cr、BOD₅總氮和總磷四個指標(biāo)數(shù)值較方法應(yīng)用前都有了很大程度的降低，由此說明所研究控制方法起到了很好的污染凈化效果，達(dá)到了研究目標(biāo)。

3結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前城鄉(xiāng)污染問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了城鄉(xiāng)發(fā)展和建設(shè)，因此城鄉(xiāng)規(guī)劃勢在必行。城鄉(xiāng)規(guī)劃涉及項目眾多，其中水污染治理就是其中一大模塊。城鄉(xiāng)發(fā)展中，由于缺乏環(huán)境保護(hù)意識，建設(shè)過程往往帶有污染破壞行為，地下水面源污染就是一種表現(xiàn)。地下水面源污染不確定性強(qiáng)、污染范圍廣，使得治理存在很大難度。針對上述問題，提出一種城鄉(xiāng)規(guī)劃地下水面源污染負(fù)荷控制方法。利用相應(yīng)的裝置及設(shè)備，獲取地表徑流數(shù)據(jù)及污染參數(shù)，并計算了面源污染負(fù)荷數(shù)值，劃分面源污染路徑。設(shè)置攔截過濾裝置，并通過集水到人工濕地區(qū)，增強(qiáng)對污染的凈化力度。該方法的創(chuàng)新在于事先確定了污染路徑，使得污染控制措施更具有針對性和目標(biāo)性，提升了控制效果。