三 环境水利分支学科的发展奠定了环境水利学科理论基础
传统水利科学研究和解决的问题主要是与水利有关的物理因素,环境水利学在此基础上着重研究和解决与水利有关的化学因素和生物因素,以及物理、化学、生物三者之间相互作用和对环境的影响。环境水利学科理论的形成和体系的建立是由水利科学和有关自然科学以及社会科学领域中的有关学科的自然延伸和相互交叉,并在此延伸、交叉点上发展成熟起来。
(一)环境水文学
环境水文学是研究人类活动引起的水文情势变化对环境的影响及其水文与环境之间相互关系的学科。主要内容有:①水体热状况及其对环境的影响。②人类活动对降雨的影响。③水利工程兴建和水资源开发利用引起河流水文情势改变后对环境的影响。④城市化水文情势的特征变化对环境的影响。⑤河口水量变化对环境的影响。⑥水文变化对湖泊(水库)的影响和湖泊环境变化对周围的影响。⑦泥沙淤积对环境的影响和环境变迁对泥沙状况的影响。⑧地下水开发的环境影响。⑨跨流域调水的环境影响。⑩环境用水研究。
福建省正在开展的环境用水,河道最小流量以及跨流域调水的环境影响研究及评价工作,都取得了阶段性成果。
(二)环境水化学
环境水化学是研究在人类活动下,水体化学性质和化学成分的生成、发展、演变与环境之间相互作用的学科。包含人类活动产生的废弃物对水体理化性质影响和人类在水资源开发、利用、治理过程中引起的水体理化性质变异以及由此产生的环境效应。包括:①环境污染引起水体理化性质变异。②水资源开发过程中引起水体理化性质变异。③城市化引起的水质变异。 ④非点源污染已成为水环境首要污染源。⑤其他因素引起水体理化性质变异。
福建省开展的河道水体化学性质和化学成分的监测与报告制度已广泛为经济社会服务。
(三)环境水生物学
环境水生物学是研究人类活动影响的水环境与水生物之间相互关系的学科。环境水生物学的研究范围比较广泛,其中水利生态问题和水污染生态问题是环境水生物学的两个重要方面。研究水生物组织的结构和功能与水环境质量之间的相互关系、动态过程、调节机理。主要内容:①水利工程对水域生态系统的影响。②水环境污染(或水体富营养化)引起的水生态系统结构与功能的变化规律和特征;污染物对水生物的毒性;水生物对污染物的吸收和富集作用;污染物在水生态系统中的迁移、转化、积累及其对人类生产、生活、健康的影响。③生物水污染机理和影响。④水生物对污染物的净化机理及其应用。⑤水体生产能力与评价。⑥水质生物监测方法与技术。⑦水质生物评价的原理和方法。⑧水生物资源保护等。
目前在水生态模拟和数学模型研究,生物净化作用,污染物致癌、致畸、致突变的生物学基础研究,用水生物监测和评价水质,不同类型生态系统功能恢复和持续改善的技术等方面,均有许多新进展。通过人类活动对水生态系统影响的基本规律和机理的研究,为制定水资源保护标准,污水净化提供科学依据。
(四)环境水力学
环境水力学是研究污染物在水体扩散、输移规律的学科。是在实验和现场观测的基础上,运用数学工具,用近代流体力学的基本理论,研究和分析在各种边界条件下水体中示踪物质(溶解于水,与水无密度差)和保守物质(没有生化降解转化过程)的稀释扩散与输移的力学机理,提供水质分析的力学依据。
应用环境水力学解决热电站冷却水和工业高温废水的热污染扩散,核电站废水核污染扩散,各类水体中油膜扩散迁移,入海河口咸淡水混合计算分析,污水灌溉的污染物质弥散迁移规律,地下水污染多孔介质中的弥散规律,大江大河岸边污染带计算分析,水体分层结构和垂向混合作用,水质模型研究等许多课题。环境水力学在我省水质评价、水质预报、水质规划与管理、环境工程设计等水资源保护中广泛应用。
(五)环境水利医学
环境水利医学是研究水利工程引起的环境与生态变化对人群健康的影响、损害和对策的学科。主要研究:因水污染引起的疾病流行和防治;洪水泛滥等水灾对疾病流行的影响;水利工程兴建引起疾病发生和流行特点;大型水利工程施工期间疾病防治;利用水利工程防治疾病发生和流行的措施;水库等饮用水水源的卫生防疫等。
(六)环境水利经济学
环境水利经济学是研究环境水利和经济之间相互关系的学科。主要研究水利工程环境与经济、水资源保护与经济两个方面。解决水利工程对环境影响的经济分析和水资源保护的经济分析。探讨水质与水价关系,计算水污染造成的经济损失和水资源保护的投资与效益等,②计算分析方法研究。③机制特征研究。水环境作为一种有限资源,要在各种需求矛盾中做出选择,以及水利工程的社会公益性和效益滞后现象等,都给环境经济研究带来许多新课题,需要加强研究。
(七)水利美学
水利美学是研究水利环境的审美要求和美感的学科。以水利工程美为核心内容,还包括水环境美内容。在满足水利工程建筑功能的基础上,运用美学思想,创造出体现时代美、形式美、艺术美、自然美,表现出意境与传神、优美与崇高的水工建筑物。水利美学已开始应用于我省城乡河岸和防洪堤岸的景观建设中。
(八)环境水文地质学
环境水文地质学是研究人类活动与水文地质环境相互影响,相互作用基本规律的学科。主要研究地下水在人类活动作用下,数量和质量在时间和空间上的变化对环境可能造成的影响。主要内容有:①研究地下水污染机理和规律。②研究原生环境的地下水与地方病的关系。③研究矿泉水和热水资源利用和医疗意义。④研究抽取地下水引起的地面沉降、岩溶塌陷,以及地下水变化引起的黄土湿陷、滑坡、潜蚀等对环境影响。⑤研究水库诱发地震的机理和影响。⑥研究地下水变化对生态的影响等。⑦研究水库渗漏、岸边再造等对环境的影响。⑧研究浸没对土壤沼泽化、盐碱化、潜育化的影响等。为水利工程对环境的影响评价提供科学依据。
(九)环境水利工程学
环境水利工程学是研究运用水利工程学和环境水利学原理和方法规划设计工程措施以保护和改善环境的学科。主要有:①在保护和改善生态环境方面,研究设计过鱼的建筑物、集鱼和运鱼的工程和措施;为人工孵育场和人工产卵场研究设计的建筑物;为改善水生物生境研究设计的蓄水或排水工程;研究设计入海河口排沙防淤工程改善鱼类洄游和河口环境;防止坝下溶解氮过饱和的工程措施;研究设计改善坝下低温的建筑物(分层取水、水下坝等),提高水温的工程措施,以便增加灌溉作物产量和减轻坝下冷水排放对生态环境的影响等。②在防治水污染方面,从流域或区域规划入手,通过修建闸坝等工程,合理调节水量,增加环境用水,保证环境要求的水位和流量,引水冲污,提高河流自净能力,减少水污染的治理费用。如控制污染源的工程技术措施研究,建设氧化塘处理工程系统、土地处理工程系统;增加水体稀释自净能力的工程技术措施,如采用喷流、射流形式的污水深水排放工程,修建多功能的水量调节工程,增加枯水流量,保持环境要求的水位和流量等;研究设计水体增氧的建筑物,如泄水出口增设通气井和空锥喷水阀,设计深水增氧系统等。③改善景观,应用水利美学原理设计形式优美和令人满意外观的水工建筑物,与景观相协调,讲求形式和色彩,增强改善环境的作用。④研究设计水利工程防治疾病发生和流行,以及防治病虫害。根据环境影响评价的要求,做好改善和保护环境的水利工程。
