丹江口库区典型湿地塘系统污染阻控效果研究

发布时间：2020-03-18 01:04

【摘要】：丹江口水库是南水北调中线水源地,“十一五”至“十三五”期间,国家在丹江口库区先后实施了三期污染防治规划,点源基本得到控制。随着点源污染的逐步治理,面源污染控制逐渐成为丹江口水库水质保障的关键。本文选择丹江口库区典型的自然型、半自然型、人工型三种湿地塘系统,通过野外监测分析、室内模拟试验的方法,研究丹江口库区不同类型湿地塘系统污染阻控效果。通过采用邓肯单因素分析法,从时间、空间角度分析丹江口库区自然、半自然湿地塘系统对面源污染的阻控效果研究;从负荷平衡角度,研究人工湿地塘系统对面源整体的阻控特征,系统内部的阻控特征,阻控特征随时间的变化,阻控特征与污染净化效果的关系等,为以后湿地塘系统对面源阻控效果提供科学依据。主要研究结果如下:(1)以肖河小流域为代表的自然湿地塘系统的总体阻控效果不显著。从空间角度来看湿地塘1号监测点的总氮、总磷浓度均值最高;湿地塘2号监测点总氮浓度均值最小,氨氮浓度均值最高;自然沟渠监测点中,相对于其他沟渠监测点,自然沟渠1号监测点总磷、高锰酸盐指数浓度均值较高;所有监测点中,自然湿地总磷浓度均值最低,为0.03 mg/L;流域出口各个污染物浓度均值皆未处于最高状态。(2)以张沟小流域为代表的半自然湿地塘系统对部分指标具有较好的去除效果。湿地塘系统中,塘2号监测点总氮浓度均值最高,为2.85 mg/L,氨氮、高锰酸盐指数浓度均值最小,分别为0.32 mg/L、2.89 mg/L,总磷浓度均值随着水流方向呈现递减趋势,即湿地塘1号在总氮去除方面充当了“源”的作用,在氨氮、高锰酸盐指数去除方面充当了“汇”;湿地塘2号在总氮去除方面具有“汇”的作用,对氨氮、高锰酸盐指数去除充当了“源”;湿地塘系统对磷具有较好的净化效果。河道中深潭区总氮、氨氮、高锰酸盐指数浓度均值皆高于河段中其他监测点污染物浓度均值,深潭区总磷浓度均值低于部分监测点污染物浓度均值。(3)以余家湾小流域为代表的人工型湿地塘系统对污染径流净化阻控效果明显。湿地塘系统对总氮和氨氮的平均去除率均能够超过80%,对总磷的整体去除率约在80%,对高锰酸盐指数具有接近40%的去除率。湿地塘系统对养猪场废水具有较好的去除效果,其中总氮和氨氮的出水浓度基本低于2.5 mg/L,优于污水综合排放标准(GB18918-2002)一级A排放限值;总磷排放浓度部分低于1 mg/L,达到污水综合排放标准一级B排放限值;高锰酸盐指数出口浓度达到地表水环境质量标准III类标准。(4)人工湿地塘的面积、植物种类、进水口污染物浓度等因素会导致底泥吸附污染物量不同,从而不同人工湿地塘的底泥释放特点不同。1号塘底泥总氮释放通量均值最大,为343.37 mg·(m~2·d)~(-1);4号塘底泥氨氮释放通量均值最大,为12.60 mg·(m~2·d)~(-1);2号塘底泥总磷释放通量均值最大,为29.71 mg·(m~2·d)~(-1);3号塘底泥高锰酸盐指数释放通量均值最大,为168.16 mg·(m~2·d)~(-1)。1、2号塘底泥吸收对污染物去除占主导因素,3、4号塘植物吸收是污染物去除的主要因素。
【图文】：

根据污染负荷平衡，研究典型湿地塘系统的阻控特征，包括系统整体的阻控特征，系统内部的阻控特征，阻控特征随时间的变化，阻控特征与污染净化效果的关系等。3.3 技术路线采用邓肯单因素分析法分析肖河小流域不同取水点污染物时空浓度变化特征，体现肖河典型自然湿地塘的污染阻控特征；基于张沟小流域溢流堰污染物浓度时空变化特征和湿地塘系统污染物去除率、取水点污染物浓度时空变化特征的对比，对张沟典型半自然湿地塘阻控特征进行研究；通过余家湾流域气候、流量、湿地塘系统进出口污染物浓度时空变化的监测和塘底泥室内污染物释放/吸收模拟实验，研究余家湾人工湿地塘污染负荷平衡、湿地塘阻控特征。最后，整合 3 个小流域的湿地塘阻控特征，得出丹江口库区典型湿地塘阻控特征。具体技术路线如图 3-1 所示。

4 典型自然湿地塘系统面源阻控特征研究4.1 材料与方法4.1.1 自然条件概况肖河小流域位于丹江口市浪河镇（东经 111°07 34 ～111°20 23 ，北纬32°18 20 ～32°24 06 ），在汉江南岸，流域内的水系从南向北直接汇入丹江口水库（见图 4-1）。肖河小流域属北亚热带大陆性季风气候区，光照充足，热量丰富。年日照总时数一般在 1933 h，年平均气温 16 ℃，年积温（≥10 ℃）4953.5 ℃，极端最低气温-12 ℃，，极端最高气温 41.5 ℃。无霜期一般为 250 d。风力一般 2 级～3 级，风向以偏东风为多。降雨主要集中在 5～10 月，占全年降雨量的 80 %。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52

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本文编号：2587974