北方多個(gè)城市具有密集的城市河網(wǎng)，承擔(dān)雨季排水、非雨季水景觀和水文化營造等多重功能。因河道內(nèi)源、雨季面源、大氣沉降等可能污染源存在，城市河網(wǎng)仍存在典型時(shí)期水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。對此，城市多采取引補(bǔ)水調(diào)控結(jié)合凈化的措施來維持或改善河網(wǎng)水質(zhì)條件。上述方式雖能達(dá)到效果，但是通常因沒有全面考慮河網(wǎng)的復(fù)雜水量聯(lián)系特征和凈化裝置凈化效果與河道水動力條件的協(xié)同關(guān)系，使得引補(bǔ)水量的利用效率不高，可能存在無效補(bǔ)水的問題。凈化裝置的效果發(fā)揮不充分，也進(jìn)一步加大了引補(bǔ)水量。因此，面向北方缺水城市的河道水環(huán)境管理工作需求，應(yīng)建立城市河網(wǎng)水循環(huán)凈化綜合調(diào)控體系，改善城市水環(huán)境質(zhì)量。
針對建立北方缺水城市河網(wǎng)水循環(huán)凈化綜合調(diào)控體系，筆者提出以下建議：
第一，研發(fā)集成水動力調(diào)控和凈化技術(shù)效果協(xié)同效應(yīng)的城市河網(wǎng)水質(zhì)數(shù)值模擬模型。不同原理的凈化技術(shù)對河道水動力條件的響應(yīng)不同，合適的水動力條件可以最大程度發(fā)揮凈化裝置的凈化效果，同時(shí)可在同等水質(zhì)目標(biāo)下，降低引補(bǔ)水資源的總量，提高水資源利用效率。因此，建議在已有城市河網(wǎng)一維水質(zhì)數(shù)值模擬模型的基礎(chǔ)上，集成利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出的水動力調(diào)控和凈化技術(shù)凈化效果的協(xié)同效應(yīng)成果，采取量化函數(shù)的方式加入到已有數(shù)值模擬模型中，實(shí)現(xiàn)對不同水動力調(diào)控和凈化裝置布設(shè)條件下的河網(wǎng)水質(zhì)演變過程的精細(xì)模擬。同時(shí)，建議采取精細(xì)模擬結(jié)果支持河網(wǎng)水環(huán)境管理決策工作。
第二，建立城市河網(wǎng)分時(shí)、分區(qū)水循環(huán)凈化綜合調(diào)控預(yù)案庫。城市河網(wǎng)在雨季和非雨季的功能需求、管理方式等均存在不同，河網(wǎng)內(nèi)各河道的水環(huán)境狀況也存在區(qū)別。比如雨季，河網(wǎng)要保證雨水排出通暢，降低城市積水內(nèi)澇。在此期間，雨水洗刷道路和管網(wǎng)干期積累的污染物快速集中匯入河道，產(chǎn)生沖擊負(fù)荷。河道因降水位導(dǎo)致水流流速顯著增加，使得內(nèi)源污染集中釋放。上述綜合作用使得河網(wǎng)水環(huán)境較差。因此，建議綜合考慮城市河網(wǎng)分時(shí)和分區(qū)的多源特征，建立城市河網(wǎng)分時(shí)、分區(qū)水循環(huán)凈化綜合調(diào)控預(yù)案庫。預(yù)案為補(bǔ)水調(diào)控或其與凈化裝置的組合利用方案，僅面向最合理的河網(wǎng)范圍，將產(chǎn)生及時(shí)高效的水環(huán)境改善效果。
第三，構(gòu)建城市河網(wǎng)聯(lián)動水循環(huán)凈化綜合調(diào)控管理信息平臺。建議利用信息化、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，以“實(shí)時(shí)掌握水質(zhì)情況、及時(shí)預(yù)判水質(zhì)演變、快速制定調(diào)控方案、迅速響應(yīng)突發(fā)狀況”為目標(biāo)，開發(fā)城市河網(wǎng)聯(lián)動水循環(huán)凈化綜合調(diào)控管理信息平臺，整體提高城市河網(wǎng)水環(huán)境管理工作的信息完備性、響應(yīng)及時(shí)性和決策有效性。
作者單位：馬超、李茹瑩、徐奎，天津大學(xué)；賓零陵，天津師范大學(xué)
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