SWMM模型应用于巢湖市篆池河区域非点源污染模拟研究

发布时间：2020-09-17 15:53

　　随着城市的发展,国家环保力度的增强,工业排放等点源污染问题已经得到有效的控制和处理。而城市中非点源污染问题变成了河流等水体的主要污染来源。因此对于非点源污染问题的研究,对治理河流等水体的污染问题提供了有效的解决思路。在此思路背景下,本文以巢湖市篆池河区域为研究对象,通过收集该地区的相关数据资料,以及借鉴国内外相关学者研究非点源污染的相关成果,在对篆池河区域进行实地调查的基础上,根据地形地貌、雨水分区等特点,对篆池河区域进行模型概化,利用暴雨管理模型(SWMM)软件建立了符合巢湖市篆池河区域的水质水量模型进行量化研究。并通过该区域的降雨径流实测资料以及经验系数模拟验证了模型的可靠性。本论文通过分析SWMM应用于巢湖市篆池河区域的非点源污染负荷研究,致力于解决篆池河水体的非点源污染问题,研究内容如下:篆池河区域的水质水量分析及治理措施;研究SWMM模型在治理城市非点源污染的应用;建立了篆池河区域非点源污染负荷计算模型;利用SWMM模型分别从不同降雨强度(不同重现期)、设置LID设施前后的情况来分析整个降雨过程中的径流和非点源污染的生产、运输和削弱的过程。通过数据分析对比发现降雨对篆池河水体的COD浓度较晴天提升约15%。而对总氮、总磷和氨氮产生了较大的影响,降雨后水体的总氮、总磷和氨氮浓度均有较大的提升,降雨过后的水体总氮和氨氮含量约是无雨季节时的4倍,总磷含量约是无雨季节时的1.5倍。降雨对水中污染影响最大的是氮化物。从模拟不同降雨重现期的水质、水量的结果可以得到以下结论,随着降雨强度增大,径流进入河道的总水量也随之增大。对于不同重现期,流量增加的速率远高于降雨量改变的速率。在较大暴雨中土壤变得饱和,对于初期吸收了雨水的土壤大大降低了水的渗透速率导致更多的降雨成为径流。降雨初期,排水口的流量较小,0min-15min几乎未产生径流,这是雨水的产流、汇流时间;伴随降雨强度的增加,进入排水口的水量也增大。在降雨时15min-45min时间段内,水量呈指数增长。不同降雨重现期下的子汇水区的污染物浓度随降雨量的变化而变化的趋势几乎一致。在不同降雨重现期下,各子汇水面积TSS、COD、TN、TP单位时间段内入河污染负荷随着降雨的进行而变化的趋势基本一直,单位时间内入河污染负荷随着降雨强度增大而增大。子汇水面积S5的TSS和COD峰值浓度最高,S2、S3、S4、S6的TSS和COD峰值浓度几乎一致最低。子汇水面积S1的TN和TP峰值浓度最高,子汇水面积S4的TN和TP峰值浓度最低。分析不同子汇水面积的用地属性,产生TSS和COD峰值浓度较高的原因是子汇水面积S5几乎全是住宅用地,污染物的冲涮系数和累积系数高。子汇水面积S1的TN和TP峰值浓度最高原因是S1地块拥有一定比例的农田,农田中的氮磷物质进入到径流中导致TN、TP的峰值浓度升高。子汇水面积S6率先停止径流,子汇水面积S5最后停止径流的停止时间。这是因为S5区域离排放口较远,且主要用地是住宅。S6区域离排放口最近。低影响开发(LID)设施下的水质水量分析中,在1年一遇、2年一遇、5年一遇、10年一遇的降雨强度下,设置低影响开发(LID)设施后的篆池河区域入河总流量和入河的峰值流量均产生了较为明显的控制作用。LID设施对1年一遇和2年一遇的暴雨的入河总量和峰值流量的削弱作用明显。当降雨强度增大时,达到5年一遇甚至十年一遇时,LID设施对于入河总量和峰值流量的削弱能力明显减弱。LID设施的蓄水能力有限,当LID设施遇到5年一遇、10年一遇的降雨时巨大的水量把LID设施的蓄水空间充满,此时LID设施作用将大幅度减弱。在1年一遇的降雨时,子汇水面积S3和S5对于的排放口2(O_2)LID设施设置前后TSS和COD浓度均呈先上升后下降的趋势,并且LID设施后的TSS和COD浓度均低于LID设施设置前。说明LID设施对雨水中的污染物具有一定的削弱作用,可减轻区域内降雨的面源污染,减少入河的污染负荷量。可以得出以下结论:雨水口设置如渗滤沟这样的LID设施,既可以控制进入进入河流的流量也具有调蓄作用。同时可有效的减轻进入河流水体的污染物,这为解决城市河流水体污染提供了一个新的方向。
【学位单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X52
【部分图文】：

流程图,技术路线,流程图,城市河流

技术路线流程图

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巢湖市篆池河区域卫星图

初期雨水,河水,调蓄

2.2.2 篆池河调蓄能力分析篆池河区域的水域面积约为 2.2 万平方米，调蓄的深度约为 0.6m。故篆池河调蓄的容量为 13200m3。根据实际降雨数据监测，在 2018 年 7 月 5 日的降雨监测中，降雨时间为晚上 5 点到 8 点，降雨总量为 75.5mm，河水的水位升高约 52cm，调蓄量约为 11440 m3，河水水位三天后恢复正常水位。2.3 篆池河治理措施为了改善篆池河水质，我们采取了一下工程技术措施改善水体水质。分别是建设生态浮床和曝气装置、上游补水和初期雨水渗滤处理等设施。以下是各个处理设施的简介。

【参考文献】