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《环境水力学》背景解析

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.海洋环境问题全球共有35个主要海域,有的与大陆相连,有的由陆地环绕。而侥幸未受人类活动侵害的海洋只占不到4%。但是河流自净能力是有限的,当河水污染物超过河水的环境容量时,会对河流水质造成不可逆的影响。而在宽阔河口,风力也是主要作用之一。这些动力因素的组合造成河口的水文情势和污染物迁移扩散较为复杂,具有其独特的特性。

《环境水力学》背景解析

水是维持地球上一切生命和社会发展的至关因素,地球上各种形态的水体共1.36×1010亿m3,其中海洋储量1.32×1010亿m3,占全球总储量的97.24%,陆地上各种水体为3.75×108亿m3,仅占2.76%,而陆地水储量中,储存在河流、湖泊及浅层地下水的可利用的水资源量约有3.84×105亿m3,仅占淡水总量的约0.1%。我国水资源总量为2.8×104亿m3,居世界第六位,但人均占有量仅为世界人均占有量的1/4。随着工业发展和城市化进程的加快,目前全球大部分水体正遭受着人类活动造成的各种危害,面临各种环境问题。

1.海洋环境问题

全球共有35个主要海域,有的与大陆相连,有的由陆地环绕。在所有海域中,受人类“比较严重影响”“严重影响”和“非常严重影响”的比例加起来是41%。所谓“比较严重影响”,意指海洋的现状已经让人难以接受,有些物种可能已经从海洋食物链的顶端彻底消失,而珊瑚礁和其他栖息地也发出警报。而侥幸未受人类活动侵害的海洋只占不到4%。

海洋环境污染具有以下特点:

(1)海底生物镉、铅、铜超标,珊瑚礁消失,生物多样性减少,鱼类产量减少。

(2)石油污染,海面形成油膜,阻碍海面与大气的交换,影响海水中鱼类生存。

2.河流环境问题

河流是陆地上最重要的水体,既是工农业用水水源,又是生活污水工业废水的排放场所。城市和大工业区大都沿河建立,因此,在工业地区和人口密集城市的河流大多受到不同程度的污染。

河流环境污染具有以下特点:

(1)污染程度随径流变化,径污比(河流的径流量与污水量之比)越大,河流稀释能力越强,污染程度较轻,因此丰水年河流污染较枯水年轻微。

(2)污染影响范围广,河流从上游到中下游历经不同的省市,导致河流一旦受到污染,必然影响其下游广大地区。河流是主要的饮用水源地,河水中的污染物会通过饮用水直接危害人类的健康,还会通过食物链和河水灌溉农田造成间接危害。

(3)自净能力较强,河流的流速较大,在流动过程中,污染物质与河流的底质、大气发生各种物理、化学和生物的作用,使得水体得到自净。但是河流自净能力是有限的,当河水污染物超过河水的环境容量时,会对河流水质造成不可逆的影响。

3.河口污染问题

入海河口是海洋与河流的交汇段,是河流的排泄与海洋潮汐两种动力相互作用,相互消长的区域。在狭长河口,潮汐起主要作用。而在宽阔河口,风力也是主要作用之一。这些动力因素的组合造成河口的水文情势和污染物迁移扩散较为复杂,具有其独特的特性。

入海河口往往有三角洲冲积平原,土地肥沃,人口稠密,工农业生产比较发达,排放污染物也较集中。入海河口由于流量大,比降小,容易受到海洋潮汐的影响和台风暴雨的袭击,发生海水倒灌,河水漫滩等问题。(www.xing528.com)

河口区咸淡水的盐度、密度、含沙量不同,咸淡水的混合程度用混合指数——MI(mixing index)表示,即涨潮期内进入河口区的淡水量与涨潮量的比值。若MI≥1,咸淡水分层清楚,常出现在弱潮河口,河道径流量大,淡水从上层流向海洋,海水密度大,沿底层向河口上游延伸。若MI≤0.1,潮汐作用占主导地位,咸淡水之间混合强烈,断面上的等盐度线近乎垂直。若0.1<MI<1,即介于弱混合和强混合之间,即咸淡水之间无明显的交界面,但是上层和底层盐度仍有差别。

河口区的泥沙粒径一般很小,由于化学作用,细颗粒泥沙在淡水中发生电离现象,呈负电,颗粒间负电相斥,泥沙分散,呈胶体状,很难在重力作用下下沉。而海水是含电解质的液体,即含有正离子,表面带有负电荷的泥沙胶粒与海水中的离子发生离子交换,致使部分泥沙颗粒之间产生引力,从而颗粒变大,当紊动垂向速度小于其沉降速度时泥沙下沉,这就是絮凝作用,是入海河口泥沙沉积的重要因素。

4.湖泊水库污染问题

湖泊与河流的水文条件、形成成因不同,湖泊污染的特点如下:

(1)湖泊水面面积大,接纳的污染物来源广,途径多,种类多。

(2)流速缓慢,其稀释和输运污染能力弱,易发生富营养化。

(3)对污染物的生物降解、积累和转化能力强,可以使得重金属在食物链中富集。

水库的形成与地形、水文地质条件有关,狭长形水库具有与河流相似的特性,宽阔形水库具有与湖泊相似的特性。深水湖泊、水库会出现水温分层,水质也呈现不均匀性。

5.热污染问题

热电厂、核电站、冶炼等企业产生的温水排放到天然水体中会造成热污染,破坏水生生物的生态环境,不利于鱼类产卵,造成水草丛生、藻类暴发。热水的排放,使得水体温度上升,对物理过程和生物过程都有重要影响,水质也会受到影响。目前为了改善热污染问题,很多机组已经更新换代,采用空冷机组代替以前的水冷机组。

6.地下水污染

地下水的水文地质条件复杂,流速缓慢,一旦受到污染,其影响大、过程缓慢,属于间接污染,由于地下水埋藏在地下,在不同的水文地质条件下,污染原因、污染程度、污染分布范围各异,表现出不同的特征。因此,对于地下水资源的利用和污染防治要因地制宜,合理采用相应的对策和措施。

7.城市水环境问题

目前城市化进程加快,导致城市的不透水地面增加,径流条件改变,径流系数显著增加,城市截留污染物的能力下降,加剧了点源污染和面源污染,从而使城市水环境严重恶化。

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