地下水环境修复评价及预测研究的重要意义

1、收稿日期2006-07-27作者简介郑志宏1976-男河北保定人讲师在读硕士研究生魏明华1976-女辽宁新民人在读硕士研究生.地下水环境修复评价及预测研究的重要意义郑志宏魏明华华北水利水电学院郑州450011摘要地下水作为水资源的重要组成部分其开发利用必然会对生态环境产生巨大影响。水资源的价值是其有用性和稀缺性决定的因此加强对有限资源的科学、合理地评价和预测包括对地下水资源科学、合理地评价和预测是十分必要的已成为水资源可持续利用人口、资源、环境和经济社会协调发展的迫切要求。关键词地下水生态环境污染评价及预测稀缺性可持续发展中图分类号x1711文献标识码a文章编号1006-7175200612-

2、0822-03significanceofgroundwaterenvironmentrestorationevaluationandforecastresearchzhengzhi-hongweiming-huanorthchinacollegeofwaterconservancyandhydroelectricpowerzhengzhou450011chinaabstract:groundwaterisanimportantpartofwaterresources.itsexploitationandutilizationmustbringimmenseeffecttoenvironmen

3、t.thevalueofwaterresourcesisdecidedbyitsserviceabilityandscarcity.thereforeitisnecessarytoreinforcescientificandrationalevaluationandforecastoflimitedresourcesincludinggroundwaterresourceswhichhasalreadybecomeurgentneedofwaterresourcesustainableutilizationandpopulationresourcesenvironmenteconomicand

4、socialcoordinativedevelopment.keywords:groundwaterenvironmentpollutionevaluationandforecastserviceabilitysustainabledevelopment当前我国的水与生态问题使气候变化和人类活动影响下的陆地水循环时空机理更加复杂不健康的水循环问题愈来愈严重水资源可持续利用中的水与生态建设和保护的矛盾日益突出。例如中国北方海河等流域河流来水量减少水资源量衰减严重。河流来水量的大量减少给城市和中下游地区的生态与环境和社会经济发展带来严重的危害。如河道断流、湿地退化、湖泊干枯、地下水位严重下降等。另

5、一方面干旱和洪涝灾害等水文极值事件频率增加水灾害问题十分突出。由于水循环的变化和水资源需求矛盾的加剧导致我国特别是北方地区生态用水被挤占致使河道、湖泊萎缩入海水量减少沙漠化加剧植被覆盖度降低生物多样性遭受破坏沙尘暴频繁生态系统恶化问题突出。出现了有河皆干、有水皆污、湿地消失、地下水枯竭、沙尘暴肆虐的严重水生态与环境危机1。地下水环境受很多因素影响由于对地下水的超采就水量来说会形成区域地下水降落漏斗2-3导致地下水位下降地面沉降、地面塌陷、裂缝等问题4-5就水质来说会造成地下水体的污染按照水力学特点大致可分为4类污染类型:间接入渗型、连续入渗型、越流型、径流型6-7。因此地下水的超采会因水动力、

6、水化学形成条件改变而使水中的某些化学、微生物成分含量不断增加以致超出规定使用标准的水质变化过程8。1地下水环境修复评价及预测的重要性环境问题主要是由于人类生活和生产活动的迅速发展所引起的严重公害及生态平衡的破坏它已成为当代受到普遍关注的全球问题。人类初期只是利用环境主要以生活活动与环境进行物质与能量交换对环境的影响改造不显著。随着人类社会发展人类逐渐扩大自己的生活领域并进行生产活动不仅有效地利用环境还822第12卷第12期2006年12月水利科技与经济waterconservancyscienceandtechnologyandeconomyvol12no12dec2006有意识地改造环境以创

7、造更丰富的物质财富、更舒适、方便的生活条件从人类改造环境的作用明显表现出来开始环境问题也相应地出现但人们当时还认识不到。20世纪初以来人类改造环境、征服自然的历史进程以空前的速度发展环境问题日趋严重从20世纪50年代开始环境问题才逐渐为人们所认识。对环境造成污染或破坏的人类活动主要可归纳为如下几个方面:?工业化。工业发展首先导致对自然资源的滥采乱用造成资源破坏、生态环境的破坏一些对人体有害的元素被工业过程引入地理环境严重污染水体、土壤和大气造成公害城市化。城市人口恶性膨胀带来大量废水、废物、废气以及噪声与化学烟雾等严重危害城市居民健康城市建设以大量水泥、金属等制品及柏油马路等人工环境代替了自然

8、环境改变了地面的组成和性质从而影响大气物理状况破坏自然水循环和水均衡城市人口密集地下水过量开采造成水资源枯竭水质恶化并导致地面沉降?巨型工程建设。如兴建水库大坝跨流域调水其工程设计、施工、运转时生态环境问题预先考虑不足则造成恶果土地使用的强化。如大量使用化肥和农药所引起的污染问题作物品种单一无休止地耕种使地力衰减。过去人们曾有两个错误的观念:?地球的资源是无限的可以永远无偿地使用取之不尽用之不竭:地球容纳废物的能力是无限的可以把各种废物随意排向环境。人类年复一年的改造自然征服自然界取得了一个又一个的胜利至今已建立了人类社会高度发展的物质和精神文明从而认为人是大自然的主宰者。由于人类许多不加控制

9、的和没有计划管理的活动使环境质量不断恶化。特别是近几十年来区域性和全球性环境问题日趋严重如大气和水域污染加剧、酸雨范围扩大、淡水资源短缺、水土流失和沙漠化扩展、森林资源锐减、野生动植物物种消失、臭氧层耗损、危险废物扩散和全球气候变暖等都给人类生存和发展构成了现实的威胁。现在环境问题已不再是单纯的科学技术问题而是严重的社会问题并逐渐成为国际政治事务中的重要组成部分受到人们的普遍关注9。水是生态环境中最活跃的因子水生态环境的改善依赖于水资源的需求状况与供给程度。地下水作为水资源的重要组成部分其开发利用必然会对生态环境产生巨大影响。因此国内外学者对地下水的生态环境效应比较重视从不同角度研究地下水生态

10、环境指标10体现了地下水生态环境研究的重要性。2地下水环境修复评价及预测的重要价值到2025年全球将有2/3的人口将受到水资源短缺的影响估计超过10亿人口供水严重不足。中国的人口迅速膨胀1995年已突破12亿。据估计到2030年将达到峰值的16亿。我国现有人均水资源占有量为2340m3到2030年将进一步减少到1870m3。问题还在于水资源时空分布的极不均匀性空间的不均匀性反映在人均、单位耕地面积占有水资源的不均匀性时间分布上的不均匀反映在可能的季节性的洪、涝、干旱灾害。为基本保证16亿人口7108t粮食和农产品的需求全国缺水地区的缺水量将达到143108306108m3。世界银行估计到201

11、0年全国城市用水将由现在的500108m3增加到800108m3增长60工业用水由1270108m3增加到2060108m3增长62北方地区可能在很大程度上要挤占农业灌溉用水。面对环境资源日益稀缺所带给人类生存和发展的危机对稀缺的环境资源进行合理配置以节约环境资源的利用和扩大环境资源的供给就成为各国政府、国际组织和学术界广泛关注的问题。由于我国是环境与资源极度稀缺的发展中国家长期以来重发展轻环境保护致使环境与资源的稀缺程度进一步提高产生了环境危机导致了环境与市场之间的尖锐矛盾。随着中国市场化进程的发展我国的大气污染呈现上升趋势七大水系、主要湖泊、近岸海域及部分地区地下水的污染很严重重点流域的氨

12、氮、生化需氧量、高锰酸盐指数和挥发酚等有机污染突出近岸海域的无机氮、活性磷酸盐和重金属呈增加趋势流经城市的河流水质90不符合饮用水水源标准固体废弃物的排放量增多。中国的环境污染加剧了人口、资源与环境之间的紧张关系危机到社会经济的安全。李金昌在财富论、效用论和地租论的基础上认为水资源包括未经人类劳动参与、尚未参与交易的天然水都是有价值的11王浩认为水资源的价值是其有用性和稀缺性决定的12因此加强对有限资源的科学、合理地评价和预测包括对地下水资源科学、合理地评价和预测是十分必要的也是具有巨大社会、经济效益的。3开展地下水环境修复评价及预测有利于地下水资源可持续发展在全球资源环境压力下发达国家早已全

13、力发展新能源和循环经济但新能源和循环经济普及迟缓已不是技术问题而是体制和利益问题。新能源的开发氢能、太阳能、风能等清洁丰裕能源和循环经济的发展资源的循环可再生利用零垃圾与零排放正将人类文明推向一个新的转型阶段谁最早转型成功谁就是未来的主人。转型的关键在于探索生态科技之路。丹麦取缔了燃煤能源工厂和一次性饮料生产线首都哥本哈根32的交通使用自行车日本的?家电循环法使上百万台旧家电变废为宝?汽车循环法案使几百万吨旧汽车变废为宝?建设循环法使几千万吨建设工地废弃物变废为宝日本还计划到2010年把垃圾掩埋量将从现在的7400104t/a减少到3700104t/a最终达到零垃圾目标。传统工业文明科技指向了

14、稀缺、污染、不可持续的资源范围而生态工业文明科技则指向丰裕、清洁、可永续利用的资源范围。823郑志宏等:地下水环境修复评价及预测研究的重要意义第12期4结语地下水是水循环系统的重要环节地下水因其独特的自然属性自古以来就是人类生活、生产用水的重要水源特别是在缺水的山西省现已成为主要的供水水源同时也在维护生态环境方面起着十分重要的作用。多年来由于对地下水的生态环境效应认识不足重视不够不合理开发利用地下水的问题长期积累已导致许多地方的生态环境劣变甚至酿成难以弥补的严重后果。水资源配置的总要求是:在保证生态环境建设和社会经济的合理用水时必须保证水资源的可持续利用并留有适当余地。为此不但要统筹兼顾河流的

15、上中下游而且还要充分考虑地表水和地下水的复杂转化以及地下水的可持续利用13。因此全面认识地下水合理开发地下水积极进行地下水环境评价及修复研究有效解决在地下水开发、利用、保护等方面存在的问题已成为水资源可持续利用人口、资源、环境和经济社会协调发展的迫切要求14。参考文献1夏军.开展陆地水循环与生态可持续性研究为国家水资源需求问题提供科学基础eb/ol.水信息网.2005.2王宏吕玉萍.大同市平原区地下水超采现状及治理措施j.地下水200412:297-299.3张缨周家权孙桂芬等.德州市浅层地下水漏斗区现状分析及保护对策j.水资源保护20034:13-21.4王元行王吉良王华敏.华北地区沧县出现

16、的地下水环境问题与对策j.水资源保护20034:24-28.5赵平镇吴希龙.泰安市地下水开发利用中的水环境问题及对策j.地下水20053:206-220.6徐凤兰叶丹曹德福等.浅谈地下水污染及其防治j.地下水20051:50-52.7倪深海郑天柱徐春晓.地下水超采引起的环境问题及对策j.水资源保护20034:5-6.8张建中刘庆胜.地下水水质恶化成因分析及对策j.科技情报开发与经济200514:72-73.9沈继方高云福.地下水与环境m.北京:中国地质大学出版社1995.6-11.10王嵩冯平李建柱.地下水生态环境控制指标问题的研究现状j.干旱区资源与环境20054:98-103.11李金昌.

17、环境与经济m.北京:中国环境科学出版社1994.72-81.12陈家琦王浩杨小柳.水资源学m.北京:科学出版社2002.55-62.13钱正英.关于西北地区水资源配置生态环境建设和可持续发展战略的研究eb/ol.中国科技信息网2003.14康建明.地下水开发利用与生态环境保护j.科技情报开发与经济200515:294-295.上接第818页用方面的概况并在此基础上指出其存在的问题。由于目前调水工程大都是长距离的梯级泵站管道输水工程这就需要把泵站与管渠联合起来进行水锤模拟及试验研究。同时对整个输水系统建立计算机监控系统实行优化调度使整个输水泵站发挥最大的效益。随着我国水利建设的迅速发展数值模拟与

18、cfd的分析运用水力过渡过程及水锤的控制研究必将逐步完善。参考文献1泵及泵站专业委员会.泵及泵站工程科技进步综述j.中国水利200410:23-25.2清华大学水力学教研组.水力学:上册m.北京:人民教育出版社1980.504-510.3marchalm.fleschg.andsuterp.thecalculationofwaterhammerproblemsbymeansofthedigitalcomputerproceedingsinternationalsymposiumonwaterhammerinpumpedstorageprojectsm.asme1965168-180.4郑铭.水泵管路系统流动瞬变现象研究a.江苏理工大学流体专辑c.杭州:江苏理工大学1995.105-112.5卢伟李良庚.基于bp神经网络的水泵全特性曲线拟合j.小水电20016:27-28.6杨开林.电站与泵站中的水力瞬变及调节m.北京:中国水利水电出版社19996