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        基于深度學(xué)習(xí)的技術(shù)改善城市河道污染治理問題

        2021-12-06 07:04:31劉湯琪張可欣周鈺蓉魏宏杰
        國際商業(yè)技術(shù) 2021年12期
        關(guān)鍵詞:城市河道污染治理深度學(xué)習(xí)

        劉湯琪 張可欣 周鈺蓉 魏宏杰

        摘要:河流是城市重要的自然資源,為城市發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ),但隨著城市的不斷擴(kuò)張,城市人口不斷增加,城市河流的污染也日益加劇,國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展下水資源的過度開發(fā)以及城市化深入發(fā)展所帶來的負(fù)面作用開始凸顯,水污染范圍不斷擴(kuò)大,工業(yè)污水的超標(biāo)排放以及底層淤泥的堆積等多種因素共同引起的河道污染,不只嚴(yán)重影響城市生態(tài)文明的建設(shè)和城市居民的日常生活,而且阻滯城市河道發(fā)揮防洪排水、維持水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等綜合功能。

        關(guān)鍵詞:城市河道;污染治理;深度學(xué)習(xí)

        1.引言

        近年來,國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展下水資源的過度開發(fā)以及城市化深入發(fā)展所帶來的負(fù)面作用開始凸顯,水污染范圍不斷擴(kuò)大,工業(yè)污水的超標(biāo)排放以及底層淤泥的堆積等多種因素共同引起的河道污染,不只嚴(yán)重影響城市生態(tài)文明的建設(shè)和城市居民的日常生活,而且阻滯城市河道發(fā)揮防洪排水、維持水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等綜合功能。以南京市為例,通過對城市河道的污染現(xiàn)狀以及成因剖析,提出針對性的改善措施,探究科學(xué)、高效治理城市河道污染問題的對策。

        2.南京河道治理現(xiàn)狀

        2.1城市河道污染治理的必要性

        我國河湖眾多,水系發(fā)達(dá),湖泊水域環(huán)境廣闊,水生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)多樣化,為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展和保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全,在有效利用水資源的同時應(yīng)當(dāng)制定充分的保護(hù)措施以及防治水污染的對策。在黨中央“建設(shè)美麗中國”的政策號召下,城市河道的環(huán)境問題已經(jīng)成為社會公眾關(guān)注的問題焦點(diǎn),是城市生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容,解決城市河道污染的預(yù)防和治理難題是適應(yīng)新形勢下保障生態(tài)安全的積極影響應(yīng)和迫切需要。

        城市河道污染治理應(yīng)當(dāng)按照統(tǒng)籌規(guī)劃、因地制宜的原則進(jìn)行,首先會同發(fā)展改革、交通運(yùn)輸?shù)绕渌块T,確定防洪、水資源配置和保護(hù)的總體安排;其次,結(jié)合地域性城市河道特征以及污染成因,制定適當(dāng)?shù)暮拥狼逵偈杩?、水生植物清理等方案,促進(jìn)改善城市河道環(huán)境生態(tài),提高城市河道的自凈化能力。通過對水資源保護(hù)措施以及城市河道治理的強(qiáng)化,維護(hù)城市河道的健康生命,提升河道的生態(tài)功能,從而為城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供環(huán)境保障。

        2.2城市河道污染的現(xiàn)狀及成因

        2.2.1河道污染物質(zhì)增多

        隨著城市化進(jìn)程不斷擴(kuò)大,人口規(guī)模的持續(xù)增加,排放到城市河道的污染物質(zhì)進(jìn)一步增多,一方面,持續(xù)擴(kuò)張的市域規(guī)劃不斷擠壓城市河流的空間,另一方面污染物質(zhì)沿著地表徑流進(jìn)入各河道分支,不僅加劇了水質(zhì)的污染與惡化,同時削弱了河道的水體流動能力,從而影響河道的自凈化能力。此外,由于城市雨污分流系統(tǒng)的不完善,河道周邊的污染物以及未經(jīng)處理過的污水會直接進(jìn)入河道,導(dǎo)致黑臭水體的形成、大量淤泥的堆積堵塞河道,破壞城市的水生態(tài)環(huán)境。

        2.2.2河道水質(zhì)管理制度缺失

        工業(yè)廢水的排放是城市河道污染的重要原因之一,許多城市在推進(jìn)工業(yè)開發(fā)的進(jìn)程中,忽略了對工業(yè)企業(yè)的排污設(shè)施建設(shè)的管理和監(jiān)督,進(jìn)而導(dǎo)致大量未達(dá)國家排污標(biāo)準(zhǔn)的廢水污染城市河道。而在這背后的是城市水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的不完善、水質(zhì)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)的單一以及先進(jìn)儀器和設(shè)備的缺乏,使得對城市河道水質(zhì)的監(jiān)管工作難以執(zhí)行,間接放縱了工廠肆意排放污水的違法行為,加重了城市河道的自凈化負(fù)擔(dān)。

        3.南京城市河道治理面臨的問題

        目前城市河道的治理在黨中央、政府部門、社會各方人士的共同努力下取得了重大進(jìn)步。在河長制、中華人民共和國河道管理?xiàng)l例等制度、政策與法律法規(guī)的保障下,城市河道中的黑臭水體得到了極大的減少,河水重新變得清澈,城市排污也不再通過城市河道,而是通過組建大量的規(guī)劃合理的城市地下管網(wǎng),經(jīng)過處理后再排出。這些措施極大地改善了城市河道的污染程度,提高了人民生活的幸福指數(shù)。但城市河道污染的治理仍存在許多不足,如下所示:

        3.1河長制的治理工作不夠深入

        有相當(dāng)一部分河長治理工作流于表面、不夠深入,他們錯誤的把城市河道污染治理的重點(diǎn)放在了城市河道的景觀上,忽視了城市河道水體本身。出現(xiàn)了過分注重城市河道兩岸的風(fēng)景線在河里放塑料假花草;放一些不適合在該城市河道環(huán)境的生長的植物;水體凈化植物壞死后不能及時查找原因并更換等工作問題。

        3.2污染治理新理論新方法未能有效落實(shí)

        很多專業(yè)人士在城市河道污染治理這個問題上都用他們專業(yè)知識從不同角度呈現(xiàn)出了獨(dú)特而有創(chuàng)造力的解決方法 ,如利用城市河道底的污泥制作水泥的新興技術(shù)、生物柵和人工水草凈水技術(shù)、生物膜技術(shù)、微生物強(qiáng)化技術(shù)、城市黑臭河道底泥內(nèi)源污染控制的固化與穩(wěn)定化技術(shù)、數(shù)字管網(wǎng)技術(shù)、城市河道水生態(tài)修復(fù)技術(shù)以及海綿城市新城市下的河道運(yùn)用治理理念等。但遺憾的是,由于種種原因,這些新興和理念的技術(shù)未能落實(shí)到實(shí)際的城市河道治理的工作中。

        3.3河道治理理念不夠全面和先進(jìn)

        傳統(tǒng)的城市河道治理技術(shù),過分注重河道的防洪蓄洪能力,為減少水土流失 一味地把城市河道兩岸堤壩混凝土化,但是這一舉措極大的降低了城市河道的水體自我凈化能力,不利于城市河道污染治理。新興的生態(tài)護(hù)岸各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都可以投入現(xiàn)實(shí)使用,沒有任何的技術(shù)缺陷,卻未能投入使用。如能使用即可兼顧水體自凈與水土流失問題,同時還能有效引導(dǎo)和凈化城市水體、補(bǔ)充地下水,加強(qiáng)防洪蓄洪能力,有利于海綿城市的建設(shè)。

        3.4缺乏高效及時的動態(tài)監(jiān)管

        現(xiàn)在的水體治理的相關(guān)監(jiān)督僅依靠河長有限的人力與人民群眾的舉報監(jiān)督,以及部分水體監(jiān)測站,這些天都方式都太過依賴人力或者太過固定,未能有效地利用新興的電子信息技術(shù) ,缺乏高效的,動態(tài)的電子監(jiān)管。

        3.5針對河道現(xiàn)狀的分析

        本項(xiàng)目依托于環(huán)境學(xué)和大數(shù)據(jù)專業(yè)。一方面,我們將通過實(shí)地考察,問卷調(diào)查以及搜集資料的方式來采集城市河道歷年的水質(zhì)、水量、垃圾排放情況以及周遭的設(shè)施排放等數(shù)據(jù);另一方面,我們將通過matlab等深度學(xué)習(xí)機(jī)器箱,對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,并進(jìn)一步對城市河道黑臭水體情況進(jìn)行預(yù)測,為未來的水資源審計(jì)提供依據(jù),以便更好地解決城市河道及黑臭水體整治不深入的問題。

        對2017年-2020年南京廢水排放數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),如圖所示:

        通過SVM預(yù)測接下來幾年,廢水排放量會呈現(xiàn)出波動減少的趨勢。

        4.南京城市河道治理的解決方案

        4.1城市河道修復(fù)問題

        城市河道的修復(fù)首先要考慮到河流本身的天然生態(tài)體系情況,因?yàn)楦鞣N各樣不同的生命依托于河流以及河流周圍的土壤存在,但是由于之前城市人類活動的需求不斷的擴(kuò)大,為了滿足日益增長的生活需要,從而不得已對河流的周邊環(huán)境進(jìn)行了人為的一系列的相應(yīng)的改造,造成河流之外的生命差異性的不斷增大,使得其他生命體的生存空間在不斷減少以至于消失。因此,我們必須要在尊重河道治理的自然規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行河道污染治理和修復(fù),在不改變河道本身的基礎(chǔ)上,合理利用河道的資源,來有效降低河道污染和自然災(zāi)害發(fā)生的可能性,保證其他生命體的生存,維持河道水環(huán)境的穩(wěn)定。

        4.2城市河道歷史文化問題

        河流往往是城市文化的載體,所以在對河道進(jìn)行恢復(fù)時,需要尊重城市的歷史文化進(jìn)程?;謴?fù)工程開始之前,先要做好對城市的文化景觀資料的收集工作,結(jié)合保留城市歷史文化的需要,完成對河道的復(fù)原工作,以保證城市的歷史文化遺產(chǎn)。

        4.3因地制宜

        河道河流的調(diào)節(jié)會受到地理因素的影響,包括水文環(huán)境不同、建設(shè)條件不同、處理要求問題,導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的復(fù)原措施會有很大不同,因此河道的復(fù)原工作必須尊重當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件。首先,需要了解和到自然地理的特點(diǎn),結(jié)合當(dāng)前的地理分布情況,以及當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境變遷,分析地區(qū)的自然景觀和生態(tài)特點(diǎn),在完成對植物生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的同時,也保證自然景觀符合人們的觀賞需要,例如對于植物就要充分考慮地方特色,滿足生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)要求。其次,河流周圍的城市會有屬于自己的區(qū)域人文特征,比如周圍會有一些歷史悠久的古建筑,都是重要的文化遺產(chǎn)。因此在河道修復(fù)時,需要恰當(dāng)應(yīng)用這些文化遺產(chǎn),做好對河道的設(shè)計(jì)工作,保留城市的文化特征,比如加固河道沿岸的歷史性建筑,完善構(gòu)建當(dāng)?shù)氐娜宋奶卣鳌?/p>

        4.4河道的生態(tài)性問題

        河道修復(fù)工作需要堅(jiān)生態(tài)性原則,充分應(yīng)用生態(tài)學(xué)理論來建造土墻,確保河流神態(tài)的多元化。比如恢復(fù)工作中需要嚴(yán)格控制植物的選擇,減少河道的水土流失問題,還可以通過選擇合適的植物,來提升河道的精華能力,以及保證植物的存活概率。河道生態(tài)系統(tǒng)的分支、防護(hù)林等等都要和城市的道路相連通,保證和城市的建筑、城市郊區(qū)構(gòu)成一個完整生態(tài)體系區(qū)域,來保證河道的生態(tài)的平衡。同時,要盡可能仿真自然棲息地,保護(hù)生態(tài)景觀,讓河道的生物能夠有良好的生活質(zhì)量。對于河道兩側(cè)的行車道路,應(yīng)該組好濱水綠化帶的建設(shè),通過沿著河道綠化帶、河流兩側(cè)的植被控制周圍的溶解物質(zhì),降低河道的污染問題。

        5.結(jié)論

        綜上所述,隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷增長,城市河道對于城市發(fā)展的重要性不言而喻,城市用水也成為城市發(fā)展的主要矛盾之一。相關(guān)部門應(yīng)采取科學(xué)合理的措施治理河道水環(huán)境,根據(jù)自身發(fā)展?fàn)顩r,堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展理念,改善河道水環(huán)境生態(tài)質(zhì)量,確保水環(huán)境生態(tài)平衡,提高水環(huán)境自我凈化能力,讓城市河道在城市發(fā)展建設(shè)過程中充分發(fā)揮其作用和價值。

        作者簡介:

        劉湯琪(2000-),女,漢族,江蘇南京人,南京審計(jì)大學(xué)本科在讀,數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)方向。

        基金項(xiàng)目:

        2020年江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“基于深度學(xué)習(xí)的技術(shù)改善城市河道污染治理問題”(202011287074Y)。

        參考文獻(xiàn):

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        [6]支超紅.城市河道水環(huán)境污染治理對策研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2020(09):105-106.

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