环滇池截污干渠溢流污染负荷最小化运行模式研究

摘要

滇池是我国著名的高原淡水湖泊，湖面面积约293km2，是昆明市备用引用水源之一。随着滇池水体污染的加剧，滇池富营养化程度加剧，水体均为劣V类水质。目前，虽然滇池流域已经实施了环湖截污工程，但是雨季仍然存在截污干渠溢流的情况，造成滇池水体污染严重。因此，对环滇池截污干渠雨季溢流污染控制显得十分必要。
　　本研究为了实现环滇池截污干渠系统溢流污染负荷最小化运行，首先通过对滇池环湖截污干渠涉及区域的排水系统进行了污染源调查与解析，在此基础上利用系统动力学方法构建环滇池截污干渠系统动力学模型，并通过模型仿真模拟了不同工程控制措施对溢流污染物最小化排放的影响，通过比较判定各种控制方案的优劣，确定了溢流污染最小化控制技术方案，为指导滇池流域溢流污染控制提供参考。最后，本研究提出了滇池雨季截污干渠溢流污染控制的优化调度模式，为实现滇池截污干渠溢流污染负荷最小化排放提供科学指导。本研究的具体结论主要包括以下几点：
　　（1）通过对环滇池截污干渠研究区域的污染源调查和解析，核算了各部分污染源的污染物输出量及贡献比，得出研究区域主要污染源为城市面源与农业生产面源，并对典型干渠断面的污染物输送过程进行了分析，最后提出了具有针对性的污染源控制策略。
　　（2）本文通过分析滇池环湖截污干渠系统的结构组成，利用系统动力学建立截污干渠系统动力学模型，对8种溢流污染控制措施进行仿真模拟，得到如下结论：
　　①源头控制：减小地表径流系数使得地表径流量在峰值处可以削减27％，而溢流污染量在峰值处可以削减16%。因此，该方法对地表径流量的控制效果较好，对溢流污染量的控制也有一定的效果。减少地表污染负荷可以使得径流污染峰值削减55%，溢流污染峰值削减24%，但是很明显该方法不能很好地控制溢流污水量。
　　②截污过程控制：减小旱天管道沉积固体量可以减少80%的干渠沉积污染物，同时溢流污染在峰值处降低45%，说明该方案对于溢流污染负荷的控制具有较好的效果。修建调蓄池，减小输送至泵站污水量可以有效控制雨天溢流污染，但是大规模建设调蓄池成本高，占地面积大，所以需要根据滇池流域的实际情况选择性修建适当规模、数量的调蓄池。
　　③末端污染排放控制：截流倍数由1提高到3后，可以看出，溢流污水量只有略微的减少，在峰值处降低13%，溢流COD量的峰值削减量也仅有16%，相比于增大截留倍数所投入的资金及工程量，16%的污染削减率明显不够经济。增加末端截留设备去除去除悬浮物的同时可以去除约50%的COD污染量，依次通过增加净化装置减少溢流污染中的悬浮物是去除溢流污染的可行方法。
　　④溢流污染的控制单纯依靠某一种措施是不行的，通过对综合措施进行的仿真模拟，结果显示，综合控制的效果远远好于单一措施，最后确定了溢流污染负荷最小化控制方案。
　　（3）基于滇池环湖截污干渠的调度能力分析，通过对截污干渠现状截流水量分析以及水量预测，本研究最后提出滇池雨季截污干渠溢流污染综合优化调度模式，经建立的SD模型仿真模拟，可知通过采取中途调度和末端蓄排联合调度方案，能最大化截流初期降雨径流，为实现截污干渠溢流污染负荷最小化排放提供理论基础和工程建议。