十大水环境问题

1、举例说明生态环境与水资源之间的相互作用关系。

2、讨论水环境容量对某一水体的重要意义，并思考在生态环

境建设是如何充分利用水体的水环境容量。

3、叙述生态环境需水量的计算流程，并说明为什么在制定水

资源保护措施时，要保证生态环境需水?

4、水环境容量计算。选择一条小河流，搜索相关资料，计算

该河流的水环境容量。

5、生态环境需水量的计算。选择一个小河流流域，搜索相关

资料，计算该流域的生态环境需水量。

1、答：水是一切细胞和生命组织的主要组成成分，是构成自然既然一切生命的重要物质基础。无论自然界环境条件多么恶劣，只要有水资源保证，就有生态系统的存在和繁衍，以耐旱植物胡杨为例，在西北水资源嫉妒匮乏的情况下，只要能保证地下5米范围内有水存在，胡杨就能顽强生存。所以说水资源对生态环境其确定性作用。同样的，生态环境的恶化会水资源的匮乏，我国一半以上的人在饮用污染超标水。巢湖、滇池、太湖、洪湖已发生严重富营养化事件，水体变色发臭，引起湖泊生态系统的改变。

2、答：（1）水环境容量是指在不影响水的正常用途的情况下,水体所能容纳的污染物的量或自身调节净化并保持生态平衡的能力。水环境容量是制定地方性、专业性水域排放标准的依据之一,环境管理部门还利用它确定在固定水域到底允许排入多少污染物。一方面，理论上是环境的自然规律参数和社会效益参数的多变量函数；反映污染物在水体中迁移、转化规律，也满足特定功能条件下对污染物的承受能力。另一方面，实践上是环境管理目标的基本依据，是水环境规划的主要环境约束条件，也是污染物总量控制的关键参数。容量的大小与水体特征、水质目标、污染物特征有关。（2）首先，实地观测对水环境容量进行，再根据生态环境计算需水量。

3、答：通常按水资源的补给功能将流域划分河道内和河道外两部分，并以次分别计算各部分生态环境需水量。必须合理开发水资源，避免水资源破坏。水资源的开发包括地表水资源开发和地下水资源开发。水在开采地下水的时候，由于各含水层的水质差异较大，应当分层开采；对已受污染的潜水和承压水

不得混合开采；对揭露和穿透水层的勘探工程，必须按照有关规定严格做好分层止水和封孔工作，有效防止水资源污染，保证水体自身持续发展。

现代水利工程，如防洪、发电、航运、灌溉、养殖供水等在发挥一种或多种经济效益的同时，对工程所在地、上下游、河口乃至整个流域的自然环境和社会环境都会产生一定的负面影响，也可能造成一定范围内水资源破坏。另外，一些采矿行业对水资源的破坏不容忽视，如煤炭开采中每采一吨煤要排漏0．88立方米水，按我省年采煤3亿吨计算，每年仅因采煤损失地下水资源高达2．5亿立方米，并对地下水体地质构造造成极大的破坏。又如，无限度的乱砍乱伐，造成植被严重破坏，对水土保湿及水资源的地表埋藏也会造成一定的影响。

4、答：密云水库调查，水环境容量计算：曹家路流域位于密云水库上游新城子镇．流域面积22．57 km．属密云水库上游的潮河二级支流安达木河流域的一部分。该流域属燕山山脉．地势东北高西南低，大部分河流为典型山区河流.为分析流域水环境现状，在流域内布设了16个水质观测断面(下图1)。为计算流域出El断面水环境容量．在流域河流进出口处布设水文监测断面.

图1 曹家路流域采样点分布图

鉴于该流域的农业面源污染的贡献率较大．有机物污染的贡献率较小，结合层次分析法(AHP)[2]的结果，配合各污染指标在丰水年、平水年、枯水年、特枯水年的模拟结果反应出的污染物变化情况[3]．改进了综合指数评价法．最终设计出能较客观全面反应曹家路流域特征污染物的水质综合评价公式：

式(1)中，为水质特征污染物综合指数，带下标"i"的项为实测值．带下标“”的项为水质标准值．采用地表水环境标准中Ⅲ类水质的标准．TOC设经

验值为4 mg／L。A<1，则说明水质总体上优于Ⅲ类水；A>1，则说明水质劣于Ⅲ类水.降雨结束后．在全流域IO个断面同时刻采集了水样．特征水质指标的实验室化验结果经计算结果显示．大角峪人流断面CJL一1综合评价指标A等于0．60．大沟人流断面CJL一2综合评价指标A等于0．39．出口断面CJL～5综合评价指标A等于0．49 其余各断面的水质特征污染物综合指数均小于1(断面总体上都优于Ⅲ类水)．表明了流域整体水环境状况良好。

水环境容量计算

针对该流域短时水质指标不达标的特点，设计了基于“瞬时水环境容量”在任意时段内的水环境容量计算公式，如下：

式中，C 为控制断面目标污染物瞬时浓度／(mg，L)；Cs为控制断面目标污染物水质标准浓度／(mg／L)；Q 为t时刻控制断面流量值／ fm，／s)。以1 h为计算时段，一场完整的降雨产流过程中．不同时刻流域TN水环境容量不同．在本次降雨过程中．TN水环境容量的最大值为15．90 kg／h．个别时段TN超标，TN消减量的最大值为14．29 kg／h。

5、答：海滦河流域河流系统生态环境需水量计算：1.综合考虑河流系统生态环境需水量的一般特性, 狭义地讲, 生态环境需水量是指为维持地表水体特定的生态环境功能, 天然水体必须蓄存和消耗的最小水量。从这一概念出发,在实际计算中, 生态环境需水量可分解为如下三部分: 1、河流基本生态环境需水量, 是指维持河流系统最基本的生态环境功能所需要的最少水量; o河流输沙排盐需水量, 指为维持河流形态和盐份的动态平衡, 在一定输沙、排盐要求下所需要的水量; ?湖泊洼地生态环境需水量, 指用以维持湖泊洼地的水体功能而消耗于蒸发的水量。2、河流系统生态环境需水量概算

2. 1 河流基本生态环境需水量

河流基本的生态环境需水量主要用以维持水生生物的正常生长, 以及满足部分的排盐、入渗补给、污染自净等方面的要求。对于常年性河流而言, 维持河流的基本生态环境功能不受破坏, 就是要求年内各时段的河川径流量都能维持在一定的水平上, 不出现诸如断流等可能导致河流生态环境功能破坏的现象。基于这种考虑, 我们以河流最小月平均实测径流量的多年平均值作为河流的基本生态环境需水量。取计算公式为:

Wb = TnΣnimin(Qij ) ×10- 8

式中Wb 为河流基本生态需水量, Qij 表示第i 年第j 个月的月均流量, T 为换算系数, 其值为31. 536×106 s, n 为统计年数。对于海滦河流域

的河流系统而言, 20 世纪70 年代以前受人类活动的影响相对较为微弱,

因此, 本文关于生态环境需水量的计算都取自这一时期的水文资料, 由式

( 2-1) 计算

出华北地区海河流域河流基本生态需水总量约为48×108 m3 , 滦河流域基本生态环境需水量为9×108m3 左右, 海滦河流域总计则大致为57×108 m3。2. 2 河流输沙需水量水沙平衡主要是指河流中下游的冲淤平衡。为

了输沙排沙, 维持冲刷与侵蚀的动态平衡, 需要一定的生态环境用水量与

之相匹配, 这部分水量就称为输沙平衡用水量( 简称输沙水量) 。在一定

的输沙总量要求下, 输沙水量直接取决于水流含沙大小。由于水流含沙量

因流域产沙量的多少、流量的大小以及其它水沙动力条件的不同而异, 输

沙水量也因此发生相应的变化。对于北方河流系统而言, 汛期的输沙量约

占全年输沙总量的80% 以上,即河流的输沙功能主要在汛期完成。因此, 忽

略非汛期较小的输沙水量, 通过人工调节、控制河流含沙量, 充分利用汛

期洪水较强的输沙能力, 以维持河流形态的动态平衡, 是有效而且可行的

手段。同时, 在人工调水调沙手段的作用下, 利用汛期较大的洪水量和含

沙量完成输沙要求, 也必将有利于水资源最大限度的开发利用。在上述假

设前提下, 我们把汛期用于输沙的水量计算为河流生态环境需水量的一部分, 并取河流汛期输沙用水量的计算

公式如下:

Ws = St/ Cmax ( 2-2)

式中Ws 为输沙用水量, St 为多年平均输沙量, Cmax为多年最大月平均含沙量的平均值, 用

下式计算, 即:

Cmax = 1nΣnimax(Cij ) ( 2-3)

式中Cij 为第i 年j 月的月平均含沙量, n 为统计年数。由式( 2-2) 和( 2-3) 计算出华北地区主要河流汛期输沙排盐需水量63×108 m3, 如表2 所示。

2. 3 湖泊洼地生态环境需水量

湖泊洼地生态环境需水量主要考虑为维持湖泊洼地特定的水、盐以及水生生态条件, 湖泊洼地一年内消耗的水量。根据水量平衡的原理, 在无取水

的自然条件下, 对于湖泊洼地有:$Wl = P + Ri - Rf - E + $Wg ( 2-4)式

中$Wl 为湖泊洼地蓄水量的变化量, P 为降水量, Ri 为入湖水量, Rf 为

出湖水量, E为蒸发量, $Wg 为地下水变化量为维持湖泊洼地的生态环境功能, 要求湖泊洼地蓄水量不发生变化, 即$Wl= 0。对北方河流而言, 由于

蒸发E 大于降水P, 因此在地下水位维持动态平衡的条件下( $Wg= 0) ,必

须有相当一部分的入湖水量消耗于湖泊洼地的水面蒸发。因此, 可以认为

湖泊洼地的生态环境用水主要是用以维持湖泊洼地水量平衡而消耗于蒸发

的净水量, 其计算公式表示如下:

Wl = ΣAi (Ei - Pi ) ( 2-5)

式中Wl 为湖泊洼地的生态环境需水量, Ai 为某一湖泊洼地的水面面积,

Ei 为相应的水面蒸发能力, P i 为湖泊洼地上的降水量。海滦河流域内除白洋淀和北大港还有一定的蓄水量外, 其它湖泊洼地基本都已干涸。这 2 个湖泊水面面积分别为336 km2 和350 km2 [ 3] , 水面蒸发能力为1 100 mm, 降水量为550 mm, 由式( 2-5) 估算出海滦河流域主要湖洼生态环境需水量为4×108 m3。

参考文：

[于凤兰, 钱金平, 李恩庆. 海滦河水资源及其开发利用[M]. 北京: 科学出版社, 1994.115.

14-122. ( In Chinese ) [ 吴凯, 许越先. 黄淮海平原水资源开发的环境效应及其调控对策[ J]. 地理学报, 1997, 55(2): 114-122. ]