城鄉規劃地下水面源污染負荷控制方法研究

關鍵詞：城鄉規劃；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 文獻標志碼：A

前言

為適應城市化建設步伐，促進城鎮間和諧發展，各省份、城市在《中華人民共和國城鄉規劃法》相關規定下紛紛出臺了一系列城鄉規劃措施，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。其污染具有很強的不確定性、復雜性以及廣泛性，導致污染控制很難實現。

面對上述情況，關于面源污染的研究有很多。例如，張頌心對污染負荷進行測算，并從政策、機制、執行和管理等四個方面提出防治策略。龔世飛等人分析了農業種植過程中產生的污染，并進行了污染源分類，然后估算污染負荷，由此確定面源污染負荷變化特征，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、布設及主要參數的確定提供參考，通過LID設施實現了該地區面源污染的控制。結合前人研究經驗，提出城鄉規劃地下水面源污染負荷控制方法，降低規劃過程中產生的污染，提高城鄉規劃的總體效益。

1城鄉規劃地下水面源污染負荷控制方法

將所提出的城鄉規劃地下水面源污染負荷控制方法分為三部分，即降雨徑流監測、基于面源污染負荷估算的面源污染路徑劃分以及地下水面源污染負荷控制方案設計。

1.1降雨徑流監測

面源污染發生的一個重要因素就是降雨徑流，基于此，本章節進行降雨徑流監測研究，以確定面源污染路徑及其特征。采用的監測手段有兩種，即降雨徑流監測裝置以及地表污染物監測設備。

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

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

1.2基于污染負荷估算的面源污染路徑劃分

利用上述兩個裝置獲取到監測點的地表徑流數據和污染數據之后，計算面源污染負荷數值。污染負荷計算公式如（2）：

1.3地下水面源污染負荷控制方案設計

為使控制過程更加精細化，達到較好的控制效果，本章節設置如下控制方案，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置攔截過濾裝置，減少污染物進入地下受納水體中的量。裝置見圖1。

1.3.2生物凈化

為了達到更好的污染控制效果，還需進一步的凈化和處理。人工濕地技術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排溝渠，該溝渠與人工濕地區相連，讓攜帶污染物質的徑流水較為集中排放到人工濕地區中，經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。

人工濕地主要由進出水系統、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，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研究區概況

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

2.2面源污染路徑

將圖1中兩種裝置布置在研究區監測點上，采集地表徑流數據、地表污染參數，再計算污染負荷估算，并根據結果，以此進行地下水面源污染路徑規劃，結果見圖4。

從圖4中可看出，該研究區面源污染路徑主要有6條，最終匯集到1條主干路徑上，最終到達受納水體（地下水庫）當中。這些路徑均位于地勢低洼地區，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處建立一個大型的人工濕地區。地下水面源污染負荷控制裝置關鍵參數設置為：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，滲透系數為0.65，反應介質為斜發沸石+紅輝沸石，孔隙度為0.65，填充密度為1.87；人工濕地區參數設置為：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菌株，水力停留時間為3.50 d，水力負荷為0.177m³／（m²·d）。

2.4地下水面源污染控制效果

在地下水源中進行控制前后取樣，檢測水質，并統計控制前后水質樣本的四個指標，結果見表1。

從表1中可以看出，利用所研究控制方法對研究區地下水面源污染，COD_cr、BOD₅總氮和總磷四個指標數值較方法應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，達到了研究目標。

3結語

綜上所述，當前城鄉污染問題日益嚴重，嚴重制約了城鄉發展和建設，因此城鄉規劃勢在必行。城鄉規劃涉及項目眾多，其中水污染治理就是其中一大模塊。城鄉發展中，由于缺乏環境保護意識，建設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。地下水面源污染不確定性強、污染范圍廣，使得治理存在很大難度。針對上述問題，提出一種城鄉規劃地下水面源污染負荷控制方法。利用相應的裝置及設備，獲取地表徑流數據及污染參數，并計算了面源污染負荷數值，劃分面源污染路徑。設置攔截過濾裝置，并通過集水到人工濕地區，增強對污染的凈化力度。該方法的創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性，提升了控制效果。