西安市污水土地处理系统水力负荷的模拟分析

《西安市污水土地处理系统水力负荷的模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、水利学报2005年2月SHUILIXUEBAO第2期文章编号:0559-9350(2005)02-0203-05西安市污水土地处理系统水力负荷的模拟分析程慧艳，罗纨，贾忠华，刘建刚(西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048)摘要：本研究以西安地区长期的气象资料和土壤资料为基础，利用美国农业部自然资源保护局所推荐的田间水管理模型DRAINMOD，对不同灌溉制度和田间排水条件下，污水处理系统的水力负荷进行了模拟；并对模型输入参数的敏感性进行了分析。结果表明，地面排水情况对系统的处理能力影响不大，采取少灌、勤灌的灌溉制度，能够增加系统的污水处

2、理量。与目前污灌情况相比较，西安地区所推荐的污水灌溉量大致与在不考虑田间排水情况下，模型计算的年处理量持平。关键词：污水土地处理系统；水力负荷；DRAINMOD模型中图分类号：TV21文献标识码：A3[1]随着我国经济的高速发展，水环境恶化的状况十分严重。1999年全国污水年排放量已达606亿m,而城市污水处理率仅为7%。大量污水未经处理就直接排入水体，这在很大程度上是由于污水处理设施的基建与运行费用较高造成的。污水土地处理系统的原理是利用土壤植物系统，通过生物、化学和物理等固定与降解作用，对污水中的污染物进行消化分解。这种处理方法具有设备简

3、单、投资少、操作管理方便、能耗低、净化效果好等优点，特别适用于小城镇生活污水以及一些加工业污水的处理。污水土地处理系统一般是通过污水灌溉来实现的，但污水土地处理系统与农业污水灌溉有一定区别。污灌是以给农作物提供所需水肥为目的，灌溉水量要根据作物生长需求来确定。以前我国的污灌研究主要集中在污灌对作物水肥的补[2]给以及污染物对农作物的危害上。在西安地区，王堪甲等通过作物生长水、肥平衡计算，得出年污灌量为36cm的结论。与农业污灌不同的是，一个专用的污水土地处理系统的设计目标不是把对作物产量的影响作为主要考虑因素，而是寻求在不造成对周围水域污染的

4、前提下，充分利用系统对污染物的降解能力，最大量地处理污水，以减少土地及运行费用。在施用的污水充分进入土壤，同时能够避免较大降雨淋洗的条件下，COD、BOD、N和P等可降解污染物均可得到有效的处理。因此，在污水土地处理系统的设计及运行过程中，一个关键问题就是保证施用的污水能够充分入渗，使污染物在土壤中得到足够的降解时间，也就是要确定系统的水力负荷问题。由于土壤、植被、气候等多方面的因素都会影响系统的水力情况，实地试验，特别是短时间的观测，往往不能得到具有代表性和移植性的规律。鉴于计算机仿真模型具有迅速、灵活、便于修改的特点，运用模型来模拟分析土

5、壤、植被、气候等因素对一个污水土地处理系统处理能力的综合影响，则可弥补田间试验研究的不足。本研究的目的是针对西安地区的土壤与气候条件，采用计算机模型，探讨在不同水文、土壤以及灌溉制度情况下，污水土地处理系统的水力负荷问题。1研究方法收稿日期：2003-09-23基金项目：陕西省水资源与环境重点实验室基金资助项目(220253)作者简介：程慧艳(1978-)，女，四川都江堰人，硕士生，主要从事水文学及水资源保护研究。1水利学报2005年2月SHUILIXUEBAO第2期本研究以计算机仿真模型为工具，通过分析论证，从田间排水条件和灌溉制度两个方面

6、来讨论在西安地区的水文气候条件下土壤的污水处理能力。所用模型是美国农业部自然资源保护局(原水土保持局)所推[3、4]荐的田间水管理模型DRAINMOD。下面对DRAINMOD以及模拟区情况进行简要介绍。1.1DRAINMOD模型DRAINMOD是由美国北卡罗来纳州立大学生物及农业工程系R.W.Skaggs博士于20世纪[5、6]70代末开发的一个田间水平衡模型，目前模型已经发展到5.1版本。它包括水文、湿地、污灌、氮素和盐分运移预测等多项功能，已经在许多国家和地区进行了测试和应用，被公认为具有简单、迅速和准确的[7～11]优点。模型现有的界面

7、用VisualBasic语言写成，使用十分方便。DRAINMOD通过输入长期的气象资料，以及土壤和田间排水资料，计算出每日田间水文变化情况，包括地表、地下排水量、田间入渗和腾发量以及地下水位埋深等。图1所示的是DRAINMOD模型所依据的水量平衡原理。在时段Δt内，地表水平衡方程可表达为P=F+ΔS+R(1)式中：P为降雨(cm)；F为入渗量(cm)；ΔS为田面的贮水变化量(cm)；RO为地表径流量(cm)。在时段Δt内，土壤内部(从地表到不透水层)的水量平衡方程为ΔV=D+ET+DS-F(2)式中：ΔV为土壤中的水量变化(cm)；D为侧向的

8、排水量(cm)，ET为腾发量(cm)，DS为深层渗漏量(cm)，F为地表入渗量(cm)。其中，D采用Hooghoudt公式，根据输入的排水管(或沟)的间距和深度以及