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图1 监测节点分布
2.4 本底水质指标选取
在案例区内采取均匀分布的原则分别布设地下水本底水质取样点和生活污水本底水质预实验取样点,取样点布设位置如图2所示。
图2 本底水质预实验取样点
在选择特征因子时,需要满足以下要求: 物质的稳定性较好,不同水源的水质浓度差异显著,具有较好的可重复性、灵敏度和检出限。
由表1数据可以看出,由于生活污水中的锰离子浓度与地下水中的锰离子浓度相差一个数量级,并且锰离子稳定性较好,在生活污水中不常见,因此选择锰离子作为表征地下水的特征因子。地下水的本底水质选取预实验中的结果,特征因子浓度为0.31 mg/L。
对诊断范围内的干管与主干管进行CCTV检测后,找到所有CCTV检测视频显示存在入渗的点位并记录。为解决生活污水本底取样点数量不足问题,选取CCTV检测显示无地下水入渗的点作为补充的生活污水本底取样点。
CCTV检测显示无地下水入渗的点位有:2D8、D22、DG1、D16、D8、2D12,分析这些点位的特征因子、COD、NH3-N、TN、TP浓度,找到这些指标浓度的合适范围,确定生活污水本底水质指标值,见表2。
分析以上图表中的数据后,发现2D8点位的特征因子浓度过高,大大超出生活污水中锰离子的正常浓度,因此将2D8号点位的特征因子浓度视作异常值并剔除,对特征因子浓度重新求平均值,新的特征因子平均浓度为:C=(0.135 0+0.101 0+0.110 9+0.021 0+0.003 4)÷5=0.070 0(mg/L)。
由以上计算结果,确定生活污水本底水质各个指标的取值见表3。
2.5 地下水入渗情况计算方法
将生活污水的水质指标视为判断地下水入渗的指标,将地下水中水质指标浓度视为0,计算方法见式(1):
3 结果与讨论
3.1 不同指标对应地下水入渗情况
由于部分计算得出的地下水入渗量超过了当时监测的瞬时流量或出现负值,不符合实际情况,因此对计算值进行修正,将瞬时流量设为入渗量上限,计算结果超出瞬时流量的修正为瞬时流量,计算结果为负的可能是由于该监测点所在排水区域的生活污水浓度较高或取样时恰好浓度较高,将计算结果修正为0。
由2.5节中介绍的方法得到不同指标对应的地下水入渗量见表4。
表4 不同指标对应的地下水入渗量
3.2 水质监测与CCTV检测结果对比
根据检测结果,将以上监测节点中CCTV检测显示有入渗的节点单独筛选出来,观察该监测节点上游管段全部的CCTV检测结果。按照结果,将监测点位按照对应入渗量由大到小排序,顺序为:2D2,2D13,2D16,2D15,D9,D25,D13,2D11,D12,D20,D15。
将监测节点根据不同水质指标计算出的入渗量按照CCTV监测入渗量由大到小的顺序排列,见表5。
依照以上数据对不同指标判断地下水入渗量准确率进行计算,准确率计算方法为符合CCTV检测结果显示入渗量大小顺序的取样点个数除以总取样点个数。
由以上结果可以看出,不同指标计算地下水入渗量的准确率如下:同时考虑地下水与污水中的特征因子>仅考虑地下水中的特征因子=NH3-N>COD=TN>TP。
本文所涉及管道总长度50.1 km,流域面积19.5 km²,通过特征因子检测定位入渗管段后能大大缩小检测范围,仅需对8 495 m的管段进行CCTV检测,为总长度的17.0%,能够有效节约成本。
4 结论与建议
(1)对比特征因子与常规水质指标的入渗量计算结果,依据特征因子得出的地下水入渗情况更为可靠准确,选取恰当的指标作为特征因子,则基于特征因子的地下水入渗检测方法是可行且具有更高可信度的。
(2)基于水质特征因子的检测方法可以有效减少CCTV检测的工作量,在本项目中能够减少83%的CCTV检测量。
(3)特征因子并不是固定的,应根据研究区域的实际情况,通过本底水质检测确定。
(4)布设本底水质监测点时应遵循均匀分布的原则,在诊断范围内均匀布设适当个数的取样点位,应考虑到当地的水质特征和地质特征。
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