城市河流面源污染及其控制措施

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  • 时间:2019-01-22 12:23
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本文主要讨论城市河流流域范围内的面源污染控制问题,阐述了逐级控制管控模式,并分别介绍了目前城市河流的面源污染控制的技术性措施。

关键词城市河流 面源污染 管控措施

前言

我国目前正处在城市化快速发展的阶段,城市的高速发展给水环境带来了巨大的压力和挑战,引发了一系列的环境问题。近年来,随着点源污染逐步得到治理,面源污染对于水环境的危害性受到人们的普遍关注,面源污染问题已成为当前城市水环境综合治理亟待解决的主要问题之一。开展研究城市面源污染的特征及规律,制定可行的污染控制技术及对策,对政府部门进行面源污染的控制管理决策提供科学依据具有重要意义。

1 面源污染的研究进展

20世纪60年代以来,美、日、英等一些发达国家开始农业面源污染研究,主要开展面源污染的分类特征研究、降雨--径流之污染物迁移转化过程的数学模型研究、大气层污染物通过输送与沉积进人地表水体的机理性研究、面源污染扩散与负荷的模型研究等。

我国面源污染研究起始于80年代,相继在北京、珠江流域的广州、辽河流域的沈阳、长江中下游流域的上海、杭州、苏州、南京等城市开展。在基础研究方面,清华大学开展了面源污染负荷估算及降雨径流过程、侵蚀过程、污染物迁移转化过程的模型研究。滇池、太湖、巢湖污染治理过程中也对面源污染作了较深入研究。但总体上面源污染研究的重点还是放在了基础研究、农业面源污染研究上,对面源污染控制的研究比较落后,尤其是城市面源污染控制研究仍相对薄弱。

2 城市河流面源污染的来源及特征

面源污染,是指溶解的或固体污染物从非特定的地点,在降水和径流冲刷作用下,通过径流过程而汇入受纳水体(如河流、湖泊、水库、海湾等),引起的水体污染。

城市河流面源污染物主要来自于降雨对城市地表的冲刷,所以,城市地表沉积物是城市河流中污染物的主要来源。城市地表沉积物包含许多污染物质,有固态废物碎屑(城市垃圾、动物粪便、城市建筑施工场地堆积物)、化学药品(草坪施用的化肥农药)、空气沉降物和车辆排放物等。污染物的含量取决于城市河流的地形、地貌、植被的覆盖程度和污染物的分布情况。

城市河流面源污染的突出特征是污染源分布存在分散性和不均匀性;污染途径存在随机性和多样性;污染成分存在复杂性和多变性。

3城市河流面源污染管控技术体系

3.1 城市河流面源污染的管控模式

由于城市河流面源污染物主要来自于降雨对城市地表的冲刷,而降雨径流过程涉及整个集水区,因此最佳途径管控模式是实施流域性综合控制,空间上从“源-迁移-汇”进行逐级控制。其特点是以层层削减城市流域的径流水量和污染物量为目标,结合空间地貌和景观结构设计设施,选择相应的技术类型,以降雨径流过程为主线串并联多种技术,实施优化的空间链式布局。“源-迁移-汇”的模式在源头分散控制,即将污染物尽量控制在源区,限制其进入迁移和输出。在源头减少污染物输出。在径流中途实施迁移控制,一方面对径流的滞缓、下渗、存储,增加径流输出的空间路线长度,来达到延缓污染径流输出的时间和减少负荷,另一方面通过拦截、沉降、吸附、沉淀等作用把污染物存贮、去除、净化在迁移系统中。在汇也就是流域末端,实施集中控制,其重点在于径流的存贮滞留,即利用传统的塘系统、湿地和河岸湖边带等生态过程来净化污染物。

3.2 城市河流面源污染的管控技术

3.2.1源头分散控制

污染物源头分散控制, 就是在各污染源发生地采取措施将污染物截留下来, 避免污染物在降雨径流的输送过程中进行溶解和扩散,减轻后续处理系统的污染处理负荷和负荷波动, 对入河的面源污染负荷起到了一定的削减作用。

城市河流周边地区绿地、道路、岸坡等不同源头的降雨径流的控制技术措施主要包括下凹式绿地、透水铺装、缓冲带、生态护岸等。可依据当地的实际情况, 单独使用或配合使用。

3.2.1.1 下凹式绿地

对于河流周边入渗系数较低的绿地,为了更多地消纳地表径流,可采用下凹式绿地。现状绿地与周围地面的标高一般相同,甚至略高,通过改造,使绿地高程平均低于周围地面10 cm左右,保证周围硬质地面的雨水径流能自流入绿地。绿地表面种植草皮和绿化树种。保证一定的景绿地表面种植草皮和绿化树种, 保证一定的景观效果;绿地下层的天然土壤改造成渗透系数大的透水材料, 由表层到底层依次为表层土、砂层、碎石、可渗透的底土层, 增大土壤的存储空间。设置起伏地形, 在竖向上营造低洼面,增加土壤入渗能力。这是一种既能保持一定的绿化景观效果, 又能净化降雨径流的控制措施。

3.2.1.2 缓冲带

坡地等高缓冲带相当于等高植物篱,一般沿河道、湖泊水库周边,设置在坡地的下坡位置,与径流流向垂直布置,在坡地长度允许的情况下,可以沿等高线多设置儿条缓冲带,以削减水流的能量。 利用植物与土木工程相结合, 对河道坡面进行防护, 为水体与陆地交错区域的生态系统形成一个过渡缓冲, 强调对水质的保护功能, 可以控制水土流失, 有效过滤、吸收泥沙及化学污染、降低水温、保证水生生物生存、稳定岸坡。植物选择时可根据本地物种的选择, 选用经济高的品种,即可起到缓冲带的作用,又可带来经营利益。

3.2.1.3 透水铺装

河流两侧入流量、承担荷载较小的人行步道和滨河路路面,可以采取在路基土上面铺设透水垫层、透水表层砖的方法进行渗透铺装,以减少径流量。对于车流量较大的滨河路,可适当降低路两侧的地面标高,在路两侧修建部分小型引水沟渠,对路面上的雨水由中间向两侧分流,使地表径流流入距离最近的下凹式绿地。

3.2.1.4 生态护岸

可采用多种不同结构形式的生态型护岸技术,通过固土护岸、增大土壤的渗透系数、重建和恢复水陆生态系统,尽可能地减少水土流失,提高岸坡抗冲刷、抗侵蚀能力,对降雨径流进行拦阻和消纳。常用的主要有(1)植草护坡技术,(2)三维植被网护岸技术,(3)防护林护岸技术,(4)植被型生态混凝土护坡技术。

3.2.2中途径流控制

中途的径流控制主要是对径流的滞缓、下渗、存储,增加径流输出的空间路线长度,来达到延缓污染径流输出的时间和减少负荷,另一方面通过拦截、沉降、吸附、沉淀等作用把污染物存贮、去除、净化在迁移系统中。对积聚在不透水地表上的污染物,在雨水冲刷前就从地表上清除,包括街道垃圾清运和树叶清扫等。对己被径流冲走的污染物,可在下水道中用沉积法清除。据研究,屋面雨水资源量占万博manbetx首页,万博manbetx官网,manbetx万博客户端城市汇水面年均径流的64%左右,便于收集,水质相对较好。但因初期效应的存在,在回收利用时应舍弃2 mm左右的初期降雨,并采用化学混凝和过滤处理两种方式来满足回用水的要求。

中途径流控制的主要的技术措施有路边的植被浅沟、雨水沉淀池、合流制管系溢流污水的沉淀净化 ,分流制管系上的各类雨水池 ,氧化塘等。另外,迁移控制的优化方案也包括对水和营养物资源的循环利用。

3.2.3末端集中控制

经源头分散控制和中途径流控制措施作用后仍存在的径流会汇集后进入水体, 因此, 需要实施面源污染的末端集中控制, 进一步减少进入河流的污染物。末端集中控制可以因地制宜,将城市水面如天然注地、池塘、公园水池等改建为雨水调节池,利用天然水渠和人工湿地,建立林草缓冲带;通过播种植物的方式拦截入河雨水中的污染物质,对进入河中的径流作最后的过滤净化处理。湿地构建时也要考虑其美化景观功能, 以各种景观叶、景观花的湿地植物为主。同时湿地具有开放的水域,可作为野生生物的栖居地,兼具较强的生态保护功能。

4 结语

由于目前我国城市河流面源污染治理技术尚未形成标准, 国家应加强对城市河流面源污染控制的研究力度, 给予足够重视和投入。重视法规、政策、管理和教育等非技术性措施的建设, 提高环保意识,达到技术性措施和非技术措施的协调与互补, 使城市河流面源污染逐步得到控制。

参考文献

【1】城市面源污染控制技术初步研究[J] 人民长江叶闺,雷阿林.2006,37(4)9-10.

【2】城市河流面源污染控制技术[J] 北京水利 许志兰,廖日红.2005,426-28.




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