海绵城市建设技术对地下水污染的影响

来源：职称阁分类：农业论文时间：2020-11-16 10:24热度：

　　为避免海绵城市建设技术的实施造成地下水污染，采用层次分析法和聚类分析法评价海绵城市建设技术对地下水污染的影响。结果表明，２２项海绵城市建设技术对地下水的影响分为３个等级，一级技术共１１项，增加了地表径流进入地下水的概率，但对雨水径流的净化效果有限；二级技术共７项，有一定的概率使得地表径流进入到地下水中，同时具有一定的净化雨水径流的能力；三级技术共４项技术，能降解或净化雨水径流中的大部分污染物。结合海绵城市建设技术对地下水潜在影响的评价结果，可为不同风险区域的海绵城市选取适宜的海绵城市建设技术提供科学依据。

海绵城市建设技术对地下水污染的影响

　　关键词：海绵城市；地下水；污染；层次分析法；影响评价

　　1引言

　　近年来，海绵城市建设技术通过改变下垫面条件、增加雨水下渗量和地下水补给量、减小地表径流量，有效缓解了城市水资源短缺和内涝问题，但也增强了地表水和地下水的交互作用，显著增加了地下水被污染的风险。雨水径流从地表入渗到地下水的过程中，雨水径流中的污染物的水平迁移和垂直迁移均会融入到地下水中，对地下水造成二次污染［１］。目前就海绵城市建设技术的实施对其他系统的影响开展了部分研究工作。如ＱＩＮＨＰ等［２］以深圳市光明新区为例，通过构建ＳＷＭＮ模型，评价了不同的海绵城市建设技术对其城市排水系统的影响；杜新强等［３］通过建立潜水—承压水三维非稳定地下水流数值模型，研究了海绵城市建设对区域地下水资源的补给效应；李怀恩等［４］从海绵城市雨水径流方面切入，对雨水径流集中入渗对土壤和地下水的影响研究进行综述。针对海绵城市建设技术的实施和运行对地下水的影响，至今尚未开展相关风险评价研究工作。虽然地下水检测技术已广泛运用，可通过检测数据分析地下水水质。但目前地下水检测技术存在着无法进行现场测试、多以定性为主，难以实现定量分析及不易判断变化规律等不足［５］。基于此，本文采用层次分析法对２２项海绵城市建设技术［６］的实施对地下水的影响进行综合指数评分，并利用ＳＰＳＳ１６．０对综合指数进行聚类分析，得到海绵城市建设技术对地下水的影响级别及界限，为我国不同风险区域海绵城市建设过程中选取适宜的海绵城市建设技术提供科学依据。

　　2评价方法

　　海绵城市建设技术对地下水的影响强度受技术功能、技术目标和经济效益３个方面的限制，且限制程度不同。因此，本文利用层次分析法计算各指标权重，最后通过计算出综合指数来反映海绵城市建设技术对地下水的影响。

　　2.1评价指标选取

　　基于海绵城市建设技术内涵，将海绵城市建设技术对地下水影响的评价体系设计为递阶层次性结构。考虑不同调控雨水技术、雨水径流、处理成本和景观效果对地下水的影响。建立相应的评价指标体系见图１。

　　2.2评价指标权重赋值

　　2.2.1建立层次结构模型对影响因素进行分层处理，该指标体系可分为四个层次，分别为目标层、准则层、指标层和技术层。2.2.2构造成对比较矩阵判断矩阵是表示本层所有因素对上一层某一个因素的相对重要性比较。判断矩阵的元素ａｉｊ用Ｓａｎｔｙ的九标度方法给出，见表１。本文评价方法体系中，按照两两比较法分别确定目标层Ａ与准则层Ｂ之间的判断矩阵，见表２。2.2.3指标权向量的确定及一致性检验计算Ａ－Ｂ判断矩阵的最大特征值及其对应的特征向量：（３）显然，ＣＲ接近于０，Ａ－Ｂ矩阵具有满意一致性，故Ｂ中的权值可应用。同理，对其他各层次元素依其重要性构造各个判断矩阵，并检验其一致性，最终确定其权值。2.2.4层次性总排序为了清晰而直观的表达评价结果，将模糊等级向量清晰化，将其转化为简单分数作为模糊综合评价值Ｃ，海绵城市建设技术对地下水的影响评价单项指标权重的计算过程及结果为。

　　2.3评价指标分值确定

　　根据《海绵城市建设技术指南》中低影响开发设施比选表中各项指标的强度（表５），参考各项指标的强度（表６），根据各项指标对地下水的影响，确定２２项海绵城市建设技术中各单项指标的分值。各指标打分的方法为：一级影响指标分值为５０分，二级影响指标分值为３０分，三级影响指标分值１０分。打分结果见表７。

　　2.4海绵城市建设技术对地下水影响的综合评价及风险分级

　　通过加权的方式计算海绵城市建设技术对地下水影响的综合指数：式中，Ｓ为海绵城市建设技术对地下水影响的综合指数，单位为１；ｎ为单项指标个数；ωｉ为分级指标权重，单位为１；ｒｉ为分级指标分值，单位为１。利用式（５）计算海绵城市建设技术对地下水影响的综合指数，结果见表８。利用ＳＰＳＳ１６．０对海绵城市建设技术对地下水影响的综合指数进行聚类分析，从而得到海绵城市建设技术对地下水影响的分级界限和分级结果。海绵城市建设技术对地下水影响的综合指数划分级别界限为：Ｓ＞２９为一级技术，２０＜Ｓ≤２９为二级技术，０＜Ｓ≤２０为三级技术，即海绵城市建设技术对地下水的影响综合指数得分越高，对地下水污染的风险越大。海绵城市建设技术对地下水影响分级结果见图２，技术编号与表８中单项技术（下标序号）相对应。

　　3结果与分析

　　根据层次分析法和聚类分析法评价海绵城市建设技术对地下水的影响，得出的影响分级结果为：①海绵城市一级技术主要包括透水砖铺装、下沉式绿地、简易型生物滞留设施、复杂型生物滞留设施、渗透塘、渗井、调节塘、调节池、干式植草沟、湿式植草沟、渗管／渠，共计１１项技术。技术的主要特点是对雨水径流的渗透性较好，增加了地表径流渗入到地下水的概率，同时该技术对雨水径流的净化效果有限，适用对象为海绵城市建设对地下水污染风险较小的区域，地下水污染较重的区域应避免采用此类技术。②海绵城市二级技术主要包括透水水泥混凝土、透水沥青混凝土、绿色屋顶、转输型植草沟、植被缓冲带、初期雨水弃流设施、人工土壤渗滤等共计７项技术。二级技术的主要特点是对雨水径流具有一定的渗透性，有一定的概率使得地表径流进入到地下水中，同时具有一定的雨水径流净化能力，尤其适用于海绵城市建设对地下水污染风险中等的区域。③海绵城市三级技术主要包括湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐等共计４项技术。三级技术的主要特点是对雨水径流的净化效果较好，能降解或净化雨水径流中的大部分污染物，主要用于雨水回用，尤其适用于水资源短缺的海绵城市建设区域。

　　4结论

　　ａ．本文运用层次分析法对２２项海绵城市建设技术的实施对地下水的影响进行综合指数评分，并对综合指数进行聚类分析，将海绵城市建设技术对地下水的影响分为３个等级。评价海绵城市建设技术对地下水的影响，对维护地下水安全具有重要意义，为我国不同风险区域海绵城市建设过程中选取适宜的海绵城市建设技术提供科学依据。ｂ．为完善海绵城市建设过程中对地下水污染的影响评价体系，本文提出需综合考虑建设区域特征（区域汇水面积、污染物负荷等）、水文地质条件（地下水埋深、地下水补给强度等）、包气带介质特性（包气带厚度、渗透系数）、含水层介质特性（含水层厚度）等因素，系统评价我国不同海绵城市建设区域对地下水污染风险的影响。

　　作者：何婷婷李晓光李国文李曹乐李伟黎佳茜李柏林李晔

文章名称：海绵城市建设技术对地下水污染的影响

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