《城市屋面雨水處理後回灌裂隙岩溶含水層試驗研究》是依託濟南大學，由王維平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：城市屋面雨水處理後回灌裂隙岩溶含水層試驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王維平
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中國北方許多城市利用裂隙岩溶水作為供水水源。但是一方面水資源短缺，另一方面由於城市不透水面積的增大，為防洪不得不將雨水產生的徑流通過排水系統儘快排出，造成了水資源的浪費。將微污染的屋面雨水徑流經處理，回灌到裂隙岩溶含水層用於飲用水供水和保護地下水環境，是解決兩方面問題的有效措施。本項目選擇北方裂隙岩溶水典型區濟南市濟南大學西校區，針對屋面雨水水質由差變好的特點，用砂濾和活性碳結合進行水預處理試驗。再新打一眼回灌井，利用研究區現有2眼及周圍的深井作觀測井，進行野外示蹤試驗。回灌來自不同水源的水，通過監測回灌井和觀測井地下水水質，研究前期雨水棄流後經處理達到飲用水標準的城市屋面雨水，不同回灌量回灌裂隙岩溶含水層，對地下水水質與介質環境的影響。利用地球化學和地下水溶質運移模型，分析和預測水岩相互作用產生的水化學動態變化和回灌水含有的主要物質在裂隙岩溶含水層中的運移規律。
結題摘要
2010-2012年連續監測研究區屋面雨水的水量水質，掌握了徑流水質隨時間、降雨強度、累積降雨量、季節的變化規律；採用對數常態分配估算初期屋面雨水中主要污染物濃度的分布機率；利用濁度指標，建立了屋面雨水累積-沖刷模型，計算了不同累積降雨量情況下濁度去除率與初期棄流量的對應關係，為初期棄流量的確定提供了定量計算方法；以屋面雨水回灌裂隙岩溶含水層為目的，先後研製出大棄流量（初期棄流量6mm）的小型重力驅動分流式前期雨水棄流裝置I、II型（均已獲國家實用新型專利）；通過室內不同粒徑石英砂、石英砂-活性炭和沸石三種濾料對污染物去除效果的物理模型試驗結果表明，沸石對棄流6mm後的屋面雨水吸附半小時氨氮的去除率達95%，出水水質達地下水質量III類標準，而另兩種濾料效果不及沸石，再結合技術、經濟的要求，選定沸石為過濾池濾料；根據屋面集雨面積、室內實驗、回灌場的實地條件以及示蹤連通試驗，確定了回灌工程各部分技術參數，設計、安裝、建成了屋面雨水回灌裂隙岩溶含水層工程，該工程由屋面雨量計、雨水匯流場、前期雨水棄流裝置、調節池、過濾池、回灌井、監測井組成；對2011年8月的2次降雨及2012年汛期8次降雨進行了回灌試驗，總回灌量245m3；2010-2012年對回灌井和監測井的環境指標進行了連續45次監測，認為地下水化學動態變化主要受降雨稀釋效應的影響；每次降雨之後測定回灌系統及含水層的水量、水質，結果顯示：調節池去除氨氮達27.1%，過濾池去除率高達92.9%，對比生活飲用水標準和地下水質量III標準，可以看出工程對氨氮的去除效果較好，但仍存在濁度和亞硝酸鹽超標；2011年實驗模擬了環境地下水與屋面雨水不同混合比例（9:1、7:3、5:5、3:7和1:9）下回灌雨水與含水層的相互作用，並利用PHREEQC進行分析，結果表明：回灌雨水能加強含水層的礦物質溶解；套用澳大利亞含水層補給管理指南，對回灌系統在不同階段進行了風險評價，提出了相應的風險管理計畫；風險評價結果表明屋面雨水利用深井回灌岩溶水總體是可行的，但需改進屋面雨水預處理過濾材料，將亞硝酸鹽和濁度控制在地下水質量III類標準；對回灌工程進行了工程經濟效益評價（包括國民經濟評價和財務評價）、生態和社會效益分析，認為此工程國民經濟效益、生態和社會效益顯著。
