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为达到规划的滇池水质目标,“九五”至“十三五”期间在滇池流域构建起了从源头控制到末端截污的环湖截污治污体系,其设计目标之一为对农业农村污水截留率达30%,目前已从理论上获得验证。为了最大限度减少进入滇池污染负荷,以30%农业农村污水截留率为基础建立可实现高效截流井进行自动化控制、雨季截污干渠溢流污染负荷最小化运行、污水处理厂和水质净化厂的联合调控运行的智能化平台。考虑到污水截留率30%的目标制定是基于对污染物负荷量、处理设施处理能力以及水体自净能力的定量分析,没有考虑本区域特定的水质水量特征以及环湖截污干渠可能发生溢流而导致农业非点源污染负荷流入滇池的可能,因此本论文拟重点针对适当的截流井启闭控制模式,在对研究区域的水质水量进行模拟的基础上,研究从截流井和截污干渠溢流进入滇池的最小污染物负荷多对应的最优截留率。本论文研究成果不仅可为智能化平台的高效运行提供有效支撑,同时也为类似截留设备的设计提供依据,并对科学、准确测算农业农村污染源的污染物进入水体的实际负荷量,进一步改善滇池水质具有重要意义。
本研究首先根据实测降雨径流数据,对现状截污工程体系是否满足农业农村污水截留率30%的目标进行实测论证;然后,在针对TP通量与径流量之间的相关关系进行探讨的基础上,对比分析了TP浓度阈值、TP通量阈值、“时间-液位”控制和现状手动控制等四种控制模式对农业农村非点源污染负荷截留效果,并在最佳控制闸门启闭的模式下,研究了典型降雨条件下的最优截留率以及重现期和雨峰系数对最优截留率的影响;最后,通过采用污染物负荷当量法估算研究区域内农业农村非点源污染负荷排放量,计算对应于最优截留率下滇池农业农村非点源的枯、平和丰水年的污染负荷入湖系数。获得如下主要结论:
①实测两场降雨量分别为43.2mm和25.9mm的降雨事件中,其对应的农业农村污水截留率分别为36.98%和71.83%;1995-2009年间,枯水年、平水年和偏丰水年等典型降雨年的平均年截留率分别为61.80%、51.84%和52.61%。无论是单场次降雨还是典型降雨年,其污水截留率均满足30%的干渠设计目标;
②花卉大棚和蔬菜大棚的TP通量与径流量之间均有良好的相关关系,其中,花卉大棚种植区的相关性方程为:y=0.7611x+0.0215,R2=0.87919;蔬菜大棚种植区的相关性方程为:y=0.8476x+0.0876,R2=0.84179;
③截留相同水量的情形下,四种模式的污染物负荷截留率排序为:TP浓度阈值>TP通量阈值>“时间-液位”控制模式>无控制模式;
④基于TP浓度阈值控制模式下,随重现期的增大,最优截留率减小,所截留的污染物平均浓度减小,TP浓度阈值的设定值整体呈减小趋势;
⑤基于TP浓度阈值控制模式下,随雨峰系数增大,最优截留率变化不大,TP浓度阈值的设定值增大;
⑥考虑环湖截污系统的截留作用后,滇池农业农村非点源污染负荷的入湖系数为:枯、平、丰水年份,COD分别为0.09、0.14、0.23;TN为0.10、0.22、0.31;TP为0.07、0.12、0.19。
本研究首先根据实测降雨径流数据,对现状截污工程体系是否满足农业农村污水截留率30%的目标进行实测论证;然后,在针对TP通量与径流量之间的相关关系进行探讨的基础上,对比分析了TP浓度阈值、TP通量阈值、“时间-液位”控制和现状手动控制等四种控制模式对农业农村非点源污染负荷截留效果,并在最佳控制闸门启闭的模式下,研究了典型降雨条件下的最优截留率以及重现期和雨峰系数对最优截留率的影响;最后,通过采用污染物负荷当量法估算研究区域内农业农村非点源污染负荷排放量,计算对应于最优截留率下滇池农业农村非点源的枯、平和丰水年的污染负荷入湖系数。获得如下主要结论:
①实测两场降雨量分别为43.2mm和25.9mm的降雨事件中,其对应的农业农村污水截留率分别为36.98%和71.83%;1995-2009年间,枯水年、平水年和偏丰水年等典型降雨年的平均年截留率分别为61.80%、51.84%和52.61%。无论是单场次降雨还是典型降雨年,其污水截留率均满足30%的干渠设计目标;
②花卉大棚和蔬菜大棚的TP通量与径流量之间均有良好的相关关系,其中,花卉大棚种植区的相关性方程为:y=0.7611x+0.0215,R2=0.87919;蔬菜大棚种植区的相关性方程为:y=0.8476x+0.0876,R2=0.84179;
③截留相同水量的情形下,四种模式的污染物负荷截留率排序为:TP浓度阈值>TP通量阈值>“时间-液位”控制模式>无控制模式;
④基于TP浓度阈值控制模式下,随重现期的增大,最优截留率减小,所截留的污染物平均浓度减小,TP浓度阈值的设定值整体呈减小趋势;
⑤基于TP浓度阈值控制模式下,随雨峰系数增大,最优截留率变化不大,TP浓度阈值的设定值增大;
⑥考虑环湖截污系统的截留作用后,滇池农业农村非点源污染负荷的入湖系数为:枯、平、丰水年份,COD分别为0.09、0.14、0.23;TN为0.10、0.22、0.31;TP为0.07、0.12、0.19。