摘要：為了改善城市河道水質(zhì)、治理河道污染。通過引入數(shù)字水利技術(shù)進行城市河道污染治理。治理過程中，選用山東省濟南市護城河作為研究區(qū)域，深入探索河道污染的根源。結(jié)合數(shù)字水利技術(shù)工作原理采集河道信息，通過對這些信息的分析，發(fā)現(xiàn)50％的點源污染是由于河道內(nèi)氨氪和COD濃度過高所致。因此研究選擇直接投菌法作為治理護城河污染的方法，明確治理流程。結(jié)果表明，利用文章方法進行污染治理后，COD濃度和色度降低；河水中的溶解氧含量增加。表明所提技術(shù)在河道污染治理過程中具有良好的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字水利技術(shù)；河道污染；信息采集；直接投菌法；城市河道

中圖分類號：X52 文獻標(biāo)志碼：B

前言

河道污染是指由于人類活動或自然因素引起的污染物的排放和積累，導(dǎo)致河流、河道或水體質(zhì)量下降的現(xiàn)象。在城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)過程中，河道污染治理是一個重要的內(nèi)容。河道污染治理的效果直接影響著城市用水系統(tǒng)的安全性以及河道生態(tài)系統(tǒng)的平衡。如果忽視河道污染問題，在城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)過程中不及時治理，河道的污染狀況將會逐漸惡化，影響居民健康。為了提高城市用水的安全性并保持河道生態(tài)平衡，有必要治理城市河道污染問題。

胡官正等人根據(jù)人口因素、社會經(jīng)濟因素和水資源因素等構(gòu)建體系，評價研究區(qū)域內(nèi)河段的污染程度，采用聚類分析的方法劃分研究區(qū)域的河段，將其分為生態(tài)修復(fù)區(qū)、水源保護區(qū)、污染控制區(qū)等，并根據(jù)各區(qū)的實際情況制定污染治理策略。熊鴻斌等人選取界首市界豪河作為研究區(qū)域，在SWMM降雨徑流污染模型的基礎(chǔ)上結(jié)合MIKE11水動力水質(zhì)模型對河道水質(zhì)的變化情況展開模擬，根據(jù)模擬結(jié)果采用雨水調(diào)蓄池展開污染治理。

上述方法治理后河水中的污染物較多，存在污染物去除率低的問題，為了解決上述方法中存在的問題，所提方法在城市河道污染治理過程中引人數(shù)字水利技術(shù)，采用該技術(shù)獲取河道信息，以此為依據(jù)展開污染治理。

1數(shù)字水利技術(shù)工作原理

數(shù)字水利技術(shù)中包含了現(xiàn)代信息技術(shù)、遙感技術(shù)和傳感器技術(shù)等，通過傳感器、遙感技術(shù)和實時數(shù)據(jù)采集，可以實時監(jiān)測污染物的濃度、水質(zhì)參數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。使得數(shù)字水利技術(shù)可以有效地監(jiān)測和評估河道污染狀況。

（1）用戶層：面向用戶，實現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)一操作與風(fēng)格，共享與交互信息，提供實時監(jiān)測、管理和控制河道污染治理功能，用戶可獲取污染相關(guān)信息并反饋建議。

（2）網(wǎng)絡(luò)層：使用TCP/IP協(xié)議，連接計算機，傳輸污染數(shù)據(jù)至監(jiān)測和管理系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程操作和控制，及時控制污染物排放。

（3）應(yīng)用層：匯聚功能邏輯組件，包括二三維聯(lián)動、工程安全評估等功能，可視化呈現(xiàn)污染情況，評估治理效果和風(fēng)險，優(yōu)化治理方案。

（4）數(shù)據(jù)采集與管理層：采集地形地物數(shù)據(jù)，管理整合各類數(shù)據(jù)，分析污染源分布和水體流動情況，為污染治理提供基礎(chǔ)支持。

（5）支撐層：設(shè)計管理信息系統(tǒng)技術(shù)、虛擬實現(xiàn)技術(shù)與決策支持系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)污染治理的有效管理、模擬分析和科學(xué)決策。

2城市河道污染治理

2.1研究區(qū)域

將山東省濟南市護城河作為研究區(qū)域，采用上述數(shù)字水利技術(shù)獲取研究區(qū)域的城市河道信息，為河道污染治理提供數(shù)據(jù)支持。

根據(jù)數(shù)字水利信息系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可知，城市河道污染包括內(nèi)源污染和外源污染，其中外源污染包括面源污染和內(nèi)源污染，具體的污染來源如下：

（1）點源污染：如匯入河道的支流、管網(wǎng)截污溝溢流等固定的污染排放和匯入點；

（2）面源污染：如地表徑流匯入護城河河道造成的污染負(fù)荷；

（3）內(nèi)源污染：總磷、氨氮和COD等河道底泥污染物在底泥再生懸浮、沉積物有機物礦化和生物擾動作用下會釋放到河道水相中，形成內(nèi)源污染。

在山東省濟南市護城河隨機設(shè)置10個監(jiān)測點，分析各監(jiān)測點處COD、氨氮和TP的濃度以及貢獻率，結(jié)果見圖1。

分析圖1可知，氨氮和COD為濟南市護城河的主要污染物，總磷在護城河內(nèi)的濃度相對較低。存在50％的點源污染是由于河道內(nèi)氨氮和COD濃度過高引起的。

2.2治理方法及材料器材

直接投菌法是一種治理河道污染的有效方法。通過選擇特定菌種來降解目標(biāo)污染物，并將其投放到水體中，實現(xiàn)高效處理。這種方法具有持久性優(yōu)勢，投放的微生物能形成生態(tài)系統(tǒng)，持續(xù)降解污染物，確保長期治理效果。在山東省濟南市護城河內(nèi)投擲微生物促進劑和本源微生物菌劑，河道治理所需的材料和器材包括PVC管、塑料桶、本源微生物菌劑、微生物促進劑以及培養(yǎng)基等。

2.2.1本源微生物菌劑

將深圳博生生物有限公司提供的本源微生物菌按照一定比例配置特定菌種，形成復(fù)合微生物菌劑。在實驗室中，根據(jù)不同的比例和組合將腐殖酸、光合菌、芽孢桿菌、酵母菌、鐵細(xì)菌和白腐菌等優(yōu)勢菌種在pH6-8、室溫環(huán)境下與河水混合培養(yǎng)七天，七天后觀察菌種在河水污染治理中的效果。實驗結(jié)果顯示，當(dāng)芽孢桿菌、反硝化細(xì)菌、乳酸菌、褐腐菌和厭氧梭菌的比例為6：3：3：4：3時其處理效果最為出色，符合生態(tài)規(guī)定，且經(jīng)過毒理實驗驗證對人體無害。因此以此作為本源微生物菌劑。

2.2.2微生物促進劑

從湖北中研生物科技有限公司購買專業(yè)比例配置的微生物促進劑，微生物在河水中的生長環(huán)境可通過催化反應(yīng)得以控制，以此促進菌種的繁殖與新陳代謝，避免污染物在河水內(nèi)出現(xiàn)厭氧分解現(xiàn)象以及有害微生物的生存，逐漸恢復(fù)河道水生態(tài)環(huán)境，提高水體自身的凈化能力。

2.3治理流程

2.3.1菌劑培養(yǎng)

按照7：2：1的比例將河水、培養(yǎng)基和本源微生物菌劑依次加入塑料桶中，在河道旁就近培養(yǎng)，當(dāng)菌液的pH值達到3且塑料桶中出現(xiàn)生物膜時，獲得培養(yǎng)后的菌劑。

2.3.2菌劑接種

按照河水：微生物菌劑為5：1的比例進行稀釋，并按照1：1 000的比例將微生物促進劑投入其中，將稀釋后的微生物菌劑投入城市河道中。完成首次接種后，隨著河水的流動以及死亡現(xiàn)象會失去一部分菌劑，因此在十天后需要補充接種。

3結(jié)果分析

在護城河設(shè)置的10個監(jiān)測點中隨機選取5個監(jiān)測點進行分析，對比治理前后河道水質(zhì)的變化情況。

3.1COD變化

河道污染治理前后，河道內(nèi)COD的變化情況見圖2。

圖2中的2020年-2021年指的是2020年9月至2021年九月，2021年-2022年指的是2021年11月至2022年8月。監(jiān)測期間內(nèi)的1、2、3、4、7、8、9、11、12月的COD濃度均低于治理前的濃度，分析整個監(jiān)測期間的COD濃度可知，2020年11月至2021年3月的河道水質(zhì)明顯得到改善，從4月開始，水質(zhì)基本沒有發(fā)生變化。

3.2色度變化

色度指的是對河道水體顏色展開測定獲得的指標(biāo)。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，天然水存在不同的顏色，包括黃綠、淺褐或淺黃等，造成水體顏色發(fā)生變化的主要原因是水體中存在的無機物、有機物和腐殖質(zhì)。監(jiān)測期間內(nèi)各監(jiān)測點處的水質(zhì)色度變化情況見圖3。

分析圖3可知，污染治理前，即2021年7月河水的色度最高，采用直接投菌法對河道展開污染治理后，河水色度逐漸下降，2021年11月上旬至2022年2月，河水色度高于監(jiān)測期間內(nèi)的平均值，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是河道內(nèi)的底泥受到了微生物的擾動，在水流的波動下，底泥開始上浮，進而增大了河水的色度。微生物在2022年2月份開始逐漸繁殖，顯著的削減了河水中存在的腐殖質(zhì)，與此同時，浮床植物在河內(nèi)的數(shù)量增多，大量吸收了河水中存在的營養(yǎng)物質(zhì)，如磷和氮等，進而降低了河水色度。通過上述分析可知，實施污染治理后，河水的色度有所降低，表明直接投菌法具有良好的治理效果，可提高河道水質(zhì)。

3.3溶解氧變化

污染治理前后溶解氧在河道內(nèi)的濃度變化情況見圖4。

如圖4所示，與污染治理前相比，治理后河道內(nèi)的溶解氧濃度顯著升高，對比2021年-2022年與2020年-2021年的溶解氧平均濃度發(fā)現(xiàn)，溶解氧平均濃度有所提高，表明污染治理取得一定成效。

4結(jié)束語

所提方法利用數(shù)字水利技術(shù)，利用數(shù)字水利技術(shù)中的用戶層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)采集與管理層和支撐層的多層次架構(gòu)，對山東省濟南市護城河進行了全面的河道信息采集。在實施直接投菌法治理河道污染后，通過對比2021年7月到2022年8月期間治理前后河道水質(zhì)的變化情況。得出以下結(jié)論：河道水體治理前呈微濁、淡黃，采用直接投菌法治理后，水體的透明度和清澈度顯著增加，解決了水體的黑臭與富營養(yǎng)化問題，改善了河道水質(zhì)的水體感官；利用文章方法進行污染治理后，河道水質(zhì)的色度顯著降低，且溶解氧濃度在一定范圍內(nèi)增加，COD濃度明顯降低；綜上所述，所提方法在河道污染治理過程中具有良好的效果。