再生水补给雨水人工湖水质变化分析.pdf
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1、 年第 期水利规划与设计水文水资源:/再生水补给雨水人工湖水质变化分析慕云霄 秦 力 汪爱霞 杨鹏飞(甘肃省水利科学研究院 甘肃 兰州)摘要:为研究以再生水为补给水源、雨水为主水源的人工湖水质变化 文章选择庆阳市西峰区庆阳湖水系为研究对象 采用相关性分析和主成分分析法 对该水系水质进行分析 结果表明:年 月 湖体水质整体呈弱碱性、全盐量、浊度、和 五个水质指标存在超标现象 鱼类死亡是由于湖体 和 超标 湖体较为封闭 水流缓慢 应加强对补给水源及底泥的管理 实验结果为其他多水源人工湖水系水质研究提供参考依据关键词:水质 时空分布 相关性分析 主成分分析中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日
2、期:基金项目:甘肃省科技重大专项()甘肃水利技术推广项目()作者简介:慕云霄(年)女 助理工程师:通讯作者:秦 力(年)男 正高级工程师:水资源是人类生存发展必不可少的宝贵资源和物质基础 是控制西北干旱地区社会经济发展的主要因素之一 庆阳市西峰区深居内陆 地处旱塬 可利用水资源少 水资源可持续利用形势严峻 资源型、工程型和水质型缺水是制约西峰区经济和社会发展的重要因素 使庆阳地区水资源的供需矛盾更加突出 解决和改善西峰区水资源紧缺问题不仅要节约用水 还要开发新的水源 雨水、再生水和矿井水等非常规水资源的开发利用就至关重要 为防止洪涝灾害和利用雨洪水 西峰区先后修建了南湖、北湖、庆阳湖、西湖和东
3、郊湖等工程 庆阳湖水系(庆阳湖和南湖)是一项集雨洪集蓄、生态保塬、水源补充、抗旱防汛和城市水保等多种功能为一体的综合性城市水生态景观工程 通过雨水和再生水合理高效配置 充分利用非常规水资源 解决了城市水资源短缺问题、缓解了城区雨季防汛压力、改善了局部生态环境、保障了景观用水需求 但是 随着时间的推移 庆阳湖水系出现了水体发臭、藻类疯长、鱼身腐烂死亡等现象目前 国内外围绕雨水、再生水、矿井水等非常规水源的开发利用开展了大量研究 在生态补水方面 研究成果多集中在单一水源补充人工湖及河湖水质评价方面 对于多水源补给对人工湖水质影响方面的研究较少 本文通过分析水质指标时空分布特征 研究西峰区雨水和再生
4、水补给对人工湖水质的影响 为城市非常规多水源生态景观用水安全、水环境改善、河湖健康 特别是西北缺水城市水环境保护和管理提供技术支撑 材料与方法 研究区概况西峰区地处甘肃省东部 董志塬腹地 是庆阳市 政 治、经 济、文 化、交 通 和 商 贸 流 通 中心 庆阳湖水系的雨水水源 是以西峰新城南区城市 地 面 作 为 集 雨 场 通 过 总 集 雨 面 积 为 的城区硬化路网路面和雨水管网汇集雨洪水 作为主水源 湖体库容 万 包括庆阳湖 万 和 年建成的南湖 万 雨水经过世纪广场及其周边街区和岐黄大道构成的南湖集流场、岐黄大道至马莲河大道之间集雨东区集流面、集雨西区朔州路至石油路之间的集流面 汇集
5、后并入岐黄大道集雨口 最后自流进入庆阳湖 上游岐黄大道至陇东大道之间雨洪水经汇集后 经由陇东大道集雨口现有的管网设施自流进入南湖的日湖 再生水是湖体的补水文水资源水利规划与设计 年第 期充性水源 出厂水质达到一级 标准的再生水自南区污水处理厂处理达标后通过庆化管引入庆阳湖 在平水年条件下 研究经防渗处理的庆阳湖水系水质变化特征 湖体渗漏忽略不计 年入湖雨水水量、湖面蒸发量保持基本恒定 再生水年补水量 万 实验布置为识别庆阳湖水系的水质分布特征 根据湖泊面积大小等因素 选取监测断面 个 采样点 个(每个监测断面上 个采样点)采样点分别设置在庆阳湖中水口、庆阳湖中心、庆阳湖雨水口、日湖和星湖 在水
6、深 处采集水样 采样时间为 年 月 根据 农田灌溉水质 标 准、再 生 水 水 质 标准、/城 市 污 水 再 生 利用 按照水和废水监测分析方法(第 版)中要求的方法测定 通过监测分析 剔除未检出或无明显变化指标 最终选取五日生化需氧量()、化学需氧量()、悬浮物、全盐量、浊度、溶解氧()、总磷()、总氮()、氨氮()和色度等 项主要指标分析评价湖体水质时空分布特征 探究水质变化状况 以对湖区后期的水质问题和优化方向、管理措施起到一定指导作用庆阳湖水系采样点分布图如图 所示图 庆阳湖水系采样点分布图 数据处理与分析为探究庆阳湖水质变化特征及规律 分析当前庆阳湖水坏境的主要问题及成因 为庆阳湖
7、水生态环境保护提供科学支撑 文中采用 进行数据汇总和绘图 并进行数据统计分析 运用 进行相关性计算与主成分分析 结果与讨论 各水质指标时空分布特征 年 月庆阳湖水系水质总体达标 个别指标存在超标现象 如图 所示、分别表示了实验期间 个采样点的、悬浮物、全盐量、浊度、色度随时间的变化情况由表 和图 可知 人工湖中、悬浮物、全盐量、浊度、色度的浓度分别在 /、/、/、/、度、/、/、/、/、度表 庆阳湖水系各监测断面水质指标描述性统计指标均值标准偏差最小值最大值/(/)/(/)悬浮物/(/)全盐量/(/)浊度/度 /(/)/(/)/(/)/(/)色度/度 从时间变化来看 和 浓度在 年 月处于上升
8、阶段 月呈现递减的趋势 在 月之后逐渐上升并超出标准值 而且同一时间段各监测点的 值相差不大 说明整个湖体的 值在时间尺度上变化较大 且整体上处于弱碱性 全盐量浓度随时间呈波动式下降趋势 月达到峰值 浊度、浓度随时间呈上升 下降 上升趋势 浊度 月浓度最小 说明浊度受温度影响较大 浓度在 月低于标准要求 是由于 月份藻类生长进行呼吸作用 消耗大量的氧气 导致 浓度降低 悬浮物、和色度浓度随时间变化一致 均呈现下降 上升 下降趋势 悬浮物浓度在 月和 月浓度较大是受温度影响 月份 和色度浓度升高是由于温度较低湖体结冰水体流动性差、水体自净能力 年第 期水利规划与设计水文水资源图 各水质指标时空变
9、化低的缘故 月份 浓度升高是水体环境条件有利于氨化菌群的生长及加快其新陈代谢作用 从而水体中 含量升高从空间变化来看 和 浓度变化趋势较为相似 整个湖体中的 和 浓度在庆阳湖中水口和日湖两个监测点变化较大 悬浮物浓度在庆阳湖雨水口和星湖两个监测点浮动较大 在各监测点上变化趋势基本一致 全盐量浓度在日湖和庆阳湖中心浮动较大 是由于庆阳湖中水口和雨水口均为进水口 水流速度相对较快 含盐量随着水流到湖中心 流速减慢 而且从庆阳湖到日湖过流断面缩小会使盐聚集 浊度在各监测点变化范围均在 度之间 且均出现超过标准要求的现象 浓度在庆阳湖中水口、湖中心、雨水口和日湖 个监测点的浓度值处于 /之间 低于标准
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