基于HYDRUS-1D模型的不同生物滞留池中水分及溶质运移特征模拟

发布时间：2020-02-07 23:24

【摘要】：通过生物滞留池中试和HYDRUS-1D软件,构建了水分和溶质在不同填料生物滞留池中的运移模型,研究了不同情景下生物滞留池对水量和水质的调控效果.同时,利用Morris筛选法对模型参数的不确定性进行分析.结果表明,V、h、θs、n、Ks等参数对水分运移的影响较大,V、c、h、Kd等参数对溶质运移的影响较大.选取试验1~4的数据对模型进行率定,试验5~9的数据对模型进行验证,水量及溶质的Nash-suttcliffe模拟效率系数(Ens)均在0.85以上.采用率定后的模型对预设情景进行模拟,结果表明,人工填料层为粉煤灰+沙的生物滞留池对水量综合削减率为70.54%,对污染物负荷综合削减率为83.88%,效果最佳;增加填料层的厚度可以提高水量削减效果和污染物去除效果,在30、40、50 cm 3种厚度下,填料厚度为50 cm时,水量综合削减率为64.00%,污染物负荷综合削减率为77.71%,效果最佳.进水水量的增大会降低水量削减效果和污染物去除效果,1年重现期下比10年重现期下水量综合削减率大35.97%,污染物负荷综合削减率大20.19%.污染物的去除效果随进水浓度的增大而降低,高、低浓度进水下污染物负荷综合削减率相差7.49%.
【图文】：

环境科学学报37卷口、出流口、溢流口均安装了30°三角堰，堰前水位由XTHJ型记录仪监测，用于观测进水、出水和溢流流量．试验滞留池编号如图1a所示，装置垂向结构如图1b所示．图1生物滞留池试验装置(a．平面图，图中显示为人工填料层类别;b．剖面图)Fig．1Thediagramofbioretentiontank以7#、9#、10#滞留池为试验对象，进行滞留池对水量水质调控效果的影响因素试验．影响因素考虑填料种类、进水水量、进水浓度等．填料种类考虑人工填料层的变化，设计3种，分别为粉煤灰+沙、高炉渣和种植土．进水水量设计2a、5a两种重现期，降雨历时120min，水量计算结果见表1．进水水质参照课题组之前对城市降雨径流非点源污染的监测(杜光斐，2012;董雯，2013;张佳扬，2014)，，设计高浓度(初期雨水)、低浓度(中后期雨水)两种．进水过程中，污染物浓度恒定，确定配水浓度如表2所示．本研究需要模拟一场降雨从开始到结束的完整过程，这个过程包含“起涨-峰顶-落水”3个阶段，芝加哥雨型能够较好地满足这一需求，而且也能满足精度的要求(唐双成等，2012;李鹏等，2016)．因此，本研究按照芝加哥雨型放水，雨峰系数取0．3．水质以化学需氧量(COD)、硝氮(NO－3-N)、氨氮(NH3-N)和总氮(TN)为主要分析指标．表1进水水量计算Table1Calculationofinfluentflowrate重现期P/a降雨历时t/min降雨强度q/(L·s－1·hm－2)径流系数φ汇水面积F/hm2设计流量Qs/(L·s－1)设计水量V/L雨量H/mm212038．77620．90．00170．0593427．159125．13512052．09220．90．00170．0797573．847233．764152

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