水文学在环境工程实践中的应用与发展

'水文学在环境工程实践中的应用与发展摘要:环境永远是人类的主题，而水资源作为环境中的重点，人类生活生产必须，越来越得到重视。本文在此背景下阐述了水文学的概念、环境工程专业的概念和两者之间的联系，指出来水文学在环境工程实践屮的应用与发展，并以具体事例来说明河流与湖泊纳污能力（水环境容量和区域水资源环境调度工程。关键词:水文学环境工程应用与发展水环境容量水资源调度水环境保护正文：一、引言：钱塘江决堤！本月初以来，受今年梅雨季节强降水的影响，四轮强降雨持续侵袭浙江。0前因洪涝灾害造成直接经济损失108亿元，据浙江省水利网公布数据，本次洪涝的严峻仍然导致了一批水利设施受损，水利工程损失达25亿元。洪涝之下水利基础设施的脆弱再度敲响警钟，农田水利建设滞后仍然是不争的事实。然而就在一个月前，长江中下游地区面临严峻的旱灾。那段时间，K:江中下游地区大旱，鄱阳湖、洞庭湖等水系都遭遇旮历史记录以来最大旱灾，湖区变为“草原”，鱼虾蟹被活活晒成“肉干”。在人们还在为旱情忧心忡忡、尚未从抗旱屮缓过神来之时，暴雨又席卷南方多个城市，洪涝灾害又使得许多地方成为“泽国从旱灾到洪灾，怨天还是怨人？二、环境工程专业开展水文学的原因就这次的水灾，专家可能会说，暴雨在短时间内带来的大量降水，远远超过了城市排水管道能够承载的极限，以“常量”的管道应对“非常量”的降水，是不可能完成的任务。面对今年来中国乃至国际上的一次次灾害，人类真的无能为力么？环境工程作为环境旗帜下的一门学科，就在为人类服务，为环境服务这条道路上努力地行走者。这就需要环境工程的专业化，技术化，成熟化，水文学作为环境工程选择的一门课程，自有其原因。1、当前局势下的水文学20世纪50年代以来，社会生产规模空前扩大，科学技术进入了新的发展时期，并止在出现新的技术革命，人类改造自然的能力迅速增强，人与水的关系己经由古代的趋利避害，和近代较低水平的兴利除害，发展到了现代较高水平的兴利除害的新阶段。这个新阶段赋予水文科学以新的动力和新的特色。首先，由于人类对水资源的突出需求，水文科学的研究领域正在向着为水资源最优开发利用的方向发展，以期为客观评价、合理开发、充分利用和保护水资源提供科学依据；其次，大规模的人类活动对自然水体，进而对自然环境正在产生多方面的影 响。研究和评价人类活动的水文效应和这种效应的环境意义，揭示人类活动影响下水文现象的规律，进而探讨水文分析的新方法和新途径，防止人类活动对水文循环的影响朝着不利于人类生存环境的方向发展，这一切正在成为水文科学面临的新课题。另外，现代科学技术使获取水文信息的手段和分析水文信息的方法有了长足的进步。例如，遥感技术的应用，使同时观测大范围内的宏观水文现象成为可能；核技术的应用使人们能够获得微观水文信息；水文模拟方法、水文随机分析方法、水文系统分析方法，使人们研究水文现象的能力发展到新的水平；尤其是电子计算机的应用，使水文科学从水文观测到基本规律的研究，由人力和机械操作，发展到以电子计算机为核心的自动化。水文科学和其他科学之间的边缘科学正在不断兴起，学科间的空隙逐渐得到填补。同时，人们幵始看到，水已成为影响社会发展的重要因素。水在表现它的自然属性的同时，它的社会属性也H益表现出来，并逐渐为人们所认识。因此，水文科学将有可能发展成为具有自然科学和社会科学双重性质的一门综合性科学。2、认识水文学水文学是一门研究地球上各种水的发生、循环、分布，水的化学和物理性质以及水对环境的作用，水与生命体的关系等的科学。其研究对象主要包括降水、蒸发、入渗、地下水径流、河川径流以及熔解物或悬浮物在水流的输送等。水文学的研究范畴包含了水在地球上的整个循环过程。水文科学的研究领域十分宽广，从大气中的水到海洋中的水，从陆地表面的水到地下水，都是水文科学的研宄对象；水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等地球自然圈层的相互关系，也是水文科学的研究领域；水文科学不仅研究水量，而且研究水质；不仅研究现吋水情的瞬息动态，而且探求全球水的演变历史，预测它未来的变化趋势。水文学作为一门地球科学，与其他自然科学有着密切的关系。要研宄降水、蒸发，就需要了解气候学和气象学方面的知识；同样。入渗与土壤科学有关，地下径流与地质学有关，地表径流与地貌学有关，河川径流与流体力学有关。除水的流动外，还要掌握化学和物理等方面的许多知识，研究各种成分的输送情况，以计算各种成分的浓度在水流过程屮的衰减、沉淀、溶解、扩散以及化学反应等。研宄方向定位：水文循环是自然界各种水体的存在条件和相互联系的纽带，是水的各种运动、变化形式的总和，是水文科学研究的主要对象和核心内容；而在水文循环过程中，水文现象所表现出的特点，决定了水文科学研究的特点。3、认识环境工程环境工程专业是一门新兴的学科，建立及发展的历史还不很长。20世纪以来，根据化学、物理学、生物学、地学、医学等基本理论，运用卫生工程、给排水工程、化学工程、机械工程等技术原理和手段，解决废气、废水、固体废弃物、噪咅污染等问题，使单项治理技术有了较大的发展，成为了环境工程学诞生的棊础。60年代后期，美国的《国家环境政策法》（NEPA）屮，规定了环境影响评价的制度。从此，对环境系统工程和环境污染综合防治的研究工作迅速发展起来。环境工程专业这门新的学科形成了。此专业培养具备城市和城镇水、气、声、固体废物等污染防治和给排水工程、污染控制规划和水资源保护等方面的知识，能在政府部门、规划部门、经 济管理部门、环保部门、设计单位、工矿企业、科研单位、学校等从事规划、设计、施工、管理、教育和研究开发方面工作的环境工程学科高级工程技术人才。4、开展水文学课程的必要性：如上所说，水文学是一门研宄地球上各种水体的发生、环循、分布，水的化学和物理性质、水对于环境的作用，以及水域生命体关系的科学。同时为洪涝干旱灾害的防治水文现象、水资源的开发利用和水生态与环境保护提供了依据。水文循环是自然界各种水体的存在条件和相互联系的纽带，是水的各种运动、变化形式的总和，是水文科学研宂的主要对象和核心内容：首先，水文科学把各种水文现象作为一个整体，并把它们同大气圈、岩石圈、生物圈和人类活动对它们的影响结合起来进行研宄。其次，水文科学主要根据己有的水文资料，预测或预估水文情势未来状况，直接为人类的生活和生产服务。而水文学与其他学科的交叉和融合更是加强了其他专业深入了解资源幵发利用和生态环境保护等问题。其因应用广泛、实用性强，是研究地球上各种水体的形成、运动变化规律以及地理分布的科学。通常所说的水文学是指陆地水文学，而陆地水文学又包括水文学及水文调查、河流动力学、水文学原理、水文地理学、水文预报、水文分析与计算、工程水文学、城市水文学，而课程主要是工程水文学的闪容。5、水文学课程的任务对于环境工程专业，水文学的课程设立为学习排水管网、水工程施工、水源工程、环境保护等后续知识打好基础，为环境工程专业学生拓宽知识面、扩大就业范围做好知识储备。使学生应掌握水循环、水运动的基本规律及数理统计的基本方法，具备资料收集、整理及统计分析的基本能力。使学生具备应用水文学及供水水文地质的知识解决取水构筑物设计、施工中的技术问题的能力；能应用水文、气象和水文地质知识解决工作中的实际问题；能制定水资源合理开发利用规划，有效保护水资源，科学实施用水管理；通过本课程所奠定的知识基础，学好后续专业课，从而进一步构成本专业系统完整的知识体系；应培养收集、整理水文学及水文地质资料的能力，并应用数学工具，通过对数据的统计，对现象的分析，总结出规律性的东四。三、水文学在环境工程专业中的具体应用现今出现了水文学的年轻分支学科都市水文学：着重研究城市发展中的水资源、墟市排水的环境效应和城市对径流形成的影响等问题，这也是环境工程的重点发展方向 另外水文学和环境工程的联系表现在洪水调查与环保工程，水质分析与环保工程，地下水与环境工程，多年平均流量与环保工程，径流与环保工程等还有农村与城市面源治理工程、河流与湖泊环保疏浚与环境综合治理工程，区域水资源环境调度工程，河流与湖泊生态需水量与纳污能力（水环境容量）计算与核定等方面都需要工程水文计算、预测、预报，城市供水系统的取水和雨、污水收集排放相关的水文学知识等，下文将就其中几点做简要叙述。1、河流与湖泊纳污能力（水环境容量）水环境容量或纳污能力是满足水功能区划确定的水环境质量标准要求的最大允许污染负荷量。水环境承载能力系指在一定的水域，其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时，所能容纳的污水及污染物的最大能力。影响水环境承载能力的因子冇：由水量和流动特性确定的水体自浄稀释能力、由水功能区划确定的水环境质量目标、水体污染物背景浓度（现状水质）和污染源的类型和位置。在规划过程中遇到的主要问题是：（1）难以得到现状水质，即水体污染物背景浓度的资料。由于条块分割，水质、水环境、污染物排放等属于环保部门的管辖范围，跨行业部门收集水质资料难度很大。水利部门虽然也设立了一些水质监测断而，但数量及其有限，只能反映我省水质的总体情况，很难作为具体河段现状分析计算的依据。（2）水环境容量的合理分配问题。水环境容量是一种有价值的环境资源，如果上游河道水体被污染，同会导致下游某河段水质超标，那么，是不是该河段沿岸就不允许排污丫呢？人们要生活、社会经济要发展，排污是不可避免的，更何况不能因为上游污染而不允许下游的发展。因此，应分析计算各地的水环境容量,明确责任和权利，协调各地经济发展与环境保护之间的关系。核算水环境容量的目的是在保护水环境的同时，充分发挥水环境容量的价值。经济发展的同时，水环境质量“持续”达到水功能区划对水质的要求。使经济发展与环境保护相协调，即实现社会经济的可持续发展。对于达标的河段，要制定切实可行的水环境保护方案和措施，控制排放总量，保护好水环境。对于已经超标的河段水体，要提岀污染物削减目标，逐步达到水功能IX划确定的水环境目标。对于己经超标的水体，在水环境治理措施中，要特别注意采用通过水工程提高水环境容量和水体自浄能力的措施。例如通过水量调度、洪水资源化利用、引水减污、疏浚清淤等措施，加快污染物的稀释、降解，提高水体在枯水季节的环境容量等。这是人类认识自然、适应自然的过程和措施，体现人与自然和谐相处的治水理念。2、区域水资源环境调度工程三峡是中国的一个巨大工程，也饱受争议。但三峡办副主任雷加富曾介绍，三峡工程早在2008年就已经具备175米水 位蓄水条件，并顺利进行了多次试验性蓄水，其综合效益正逐步显现，长江荆江河段防洪标准从10年一遇提高到百年一遇，三峡电站装机容量将达到2250万千瓦，每年可向华东、华中地区提供近1千亿千瓦时的清洁能源，有效改善宜昌至重庆段660公里的航道，提高了黄金水道运输能力，降低了运输成木。雷加富表示，随着三峡工程初期运行，人们对其主体功能和综合效益的认识口趋深化，下一步，要通过不断优化三峡水库水资源调度等措施，使工程效益进一步拓展。要在确保长江流域防洪安全的前提下，合理确定每年9月底三峡水库蓄水量，逐步提高水资源利用水平，提高水库蓄满的保证率，充分发挥防洪发电航运三大效益。要进一步增强三峡水库在枯水期对下游的补水功能，有效缓解长江中下游7省市生产、生活、生态用水需求，还可开发面向华北地区的供水功能。此外，要进一步拓展三峡工程的生态效益。充分发挥三峡库区作为我国重要生态功能区的作用，确保国家战略水资源的水质安全，改善江湖关系变化对洞庭湖、鄱阳湖和长江河口地区等区域带来的影响，维护湿地生态功能，改善水生、陆生生物栖息地，保护生物多样性。同时，要科学规划长江流域水电开发项目，优化全流域梯级调度，科学规划长江流域特别是三峡库区的城乡发展，综合协调各部门、各地方的利益关系，通过系统的管理措施，实现三峡工程效益最大化。四、后记：如今环境问题频频发生，环境越来越得到重视，这也就说明环境工程专业同样会得到更好的发展。与环境工程联系密切的水文学作为水文现象的变化规律及其在环境工程上应用的学科，结合环境工程专业需要，使学生了解水文现象的基木特点，掌握水文学的基木原理，学会水文分析计算的基木方法，熟悉水文资料的搜集、整理与应用，为以后的专业工作解决水文问题打下良好的基础。'