泥沙环境学术管理论文

2022-04-19

黄河,中华民族的母亲河,从青藏高原到山东入海口,绵延数千公里,孕育了灿烂辉煌的中华文明。同时,她奔腾的脚步,也带着让从古至今所有治黄人最头疼的问题——泥沙。数千年来,中华民族一直在跟母亲河进行着博弈,却经常输多赢少。新中国成立后,特别是在新一代治黄科技工作者的辛勤努力下,困扰治黄人数千年的泥沙问题得到了一定的控制。下面是小编为大家整理的《泥沙环境学术管理论文(精选3篇)》相关资料,欢迎阅读!

泥沙环境学术管理论文 篇1:

跨界水环境整体性治理的理论选择与实践思考

摘 要:本文认为,跨界水环境治理应从行政区行政向垮行政区的合作治理转变,其实质是从碎片化管理转向整体性治理选择的过程。荔湾区广佛跨界河涌治理为城市间水环境的整体性治理提供了经验。但面对水环境治理中的碎片化困境,仍需从理念、机制、组织、技术等整体性合作层面进一步完善。

关 键 词:跨界水环境治理;整体性治理;荔湾区

收稿日期:2015-03-25

作者简介:李海峰(1982—),男,湖南新宁人,中共广州市荔湾区委党校讲师,研究方向为公共政策与地方政府治理。

水环境污染不以省界、市界、县界为限,其治理当然也不能以行政区划为界。但是,各行政辖区往往都有自己的利益要求,从而出现了属地水环境管理碎片化的现象,导致跨界地区的水域成为“三不管”地带。笔者认为,要促进区域间各行政区在“合作中竞争、竞争中合作”,化解“生态不经济、经济不生态”的矛盾,需要“整体性治理”在水环境治理协作中发挥作用。

一、理论选择:水环境治理的“整体性”

处理跨区域水环境治理的矛盾,对于区域内不同行政主体是一个难题。就如何解决行政分割阻滞环境治理协作问题,有学者提出应撤销原有的行政建制,建立统一的新的行政区,或是建立一个超越区域的跨区域行政组织来管辖。这种意见虽获得了一定的支持,但仍值得商榷,因为问题的根源不在于行政边界的存在。首先,“无论行政区划如何调整,行政的层级和边界总是存在的”。[1]其次,行政壁垒和行政分割问题在其他行政区域也都存在,不可能都通过调整行政区划来解决。第三,调整行政区划的设想仍然停留在传统的管理理念上,不符合现代治理模式对服务、法治、信息、公民参与等新时代的要求。由此,“整体性治理”应运而生,其理念是:既要承认行政区划的边界存在,明确各区域行政主体的权力与义务,不逃避责任,做到各司其职;又要认识到个别与跨区域两者统一的重要性,要突破行政区划的刚性约束,从运行机制和理念上为环境整体治理提供理论支撑。

诚然,在唯物辩证法中对整体与部分、整体中部分与部分的关系已有非常科学的论述,但具体到跨界水环境治理上,整体性治理作为一种实践模式仍然为政府改革理念提供了很多借鉴。它“注重多元主体的参与、机构边界的调整、职能权责的整合、运行机制的再造优化、无缝隙服务的优质高效、公民多元需求的充分满足等,既秉承传统时期社会科学理论的系统整体的哲学逻辑,又充分借鉴现当代自然科学技术的先进理论成果,开拓出一片新的行政理论沃土。”[2]所以,“整体性治理是政府再造过程的系统体现,包括政府的治理理念、组织结构、运行机制和技术系统四个方面的整体性制度化策略”。[3]

⒈公共导向的价值理念。整体性治理是协作,而不是简单的各管一片。相对于单干,整体性治理可以使公共利益得到更好的维护。整体性治理强调的是服务,而不是管理。因此,其要求将公民的诉求和实现公民诉求的实效性作为治理成功的评判标准,这就需要从理念和行为上实现以下几个转变:“政府治理的价值导向由行政区行政向区域公共治理转变,社会公共事务的治理主体由单一主体向多主体复合行政转变,公共问题治理的层级由科层式向多中心网络式转变,公共权力的运行向度由管治统治向治理服务转变。”[4]

⒉跨边界的组织结构。在对传统的自上而下的纵向层级结构与横向功能结构以及横向功能结构之间的边界清晰界定的基础上,整体性治理对跨区域的政府组织架构与形态(包括治理层级、治理功能以及公私部门)进行整合。换言之,“首先是治理层次上即不同层级或者同一层级上治理的整合,它包括地方政府、地方以及中央政府的代理机构、国际社会范围内全球治理网络的整合;其次是治理功能的整合,它既有同一机构内不同功能上的整合,也有不同部门之间的整合;最后是公私部门之间的整合,如政府部门、私人部门以及非营利性机构之间的合作”。[5]

⒊制度规范的运行机制。整体性治理以完善的法规制度为先导,以多元主体间的对话、利益协调、信息沟通、问题磋商等机制为基础,以科学的决策、执行、监督机制为保障,以预算的整合、跨区域补偿、跨边界调解纠纷以及跨边界问责和司法救济为补充,形成了不顾及他人则利益受损、协调合作则利益共进的整体性运行机制。

⒋服务优化的技术系统。整体性治理的关键内核是政府协同,协同的关键在于无缝隙对接。现代的信息技术如现代化移动设备、一站式服务、呼叫中心等硬件以及微博、微信、QQ、便捷的网站搜寻等软件环境,使得整体性治理的方法、主体、渠道更加多样化、多元化、现代化。因此,首先要应用联合、协调、整合、引导的方法,而不是强制的理念。其次要强调区域合作的主体是多元的,但在注重社会、市场主体的作用的同时,不应忽视政府在合作组织中的主导作用;在注重政府间合作的同时,不应忽视上级政府的指导性作用。第三要借助先进的技术为公众提供无缝隙的公共服务,如风险防控系统、微博微信、移动设备等先进信息通讯技术的应用,以促进信息的快速传播和正确引导,从而促进整体性协作的有效运作。

二、实践探索:广佛跨界河涌治理

跨界水环境治理是整体性治理的重要内容。近年来,广佛两市跨界河涌合作治理成为地方政府跨界环境合作治理的典型案例,其主要做法就是基于共同目标的需要,从目标、制度、机构、机制方面展开整体性协作治理(如图1)。①

⒈共同目标:健康发展与群众诉求的公共性,利于政策执行。珠三角一体化、广佛肇经济圈、广佛同城、广州荔湾区与佛山南海区联动等发展目标是珠三角区域所在地政府的施政举措,这些提法不仅是因为它们在地理上已经成为相互依赖的城市群,也是因为在工业化、城市化进程中区域市场一体化、市民生活一体化不能以牺牲环境为代价的群众诉求。“工作在广州,生活在佛山”一度成为商业主体所倡导的生存方式。因此,广佛两市作为相对独立的行政主体,治理跨界水污染问题已成为区域公共治理的内生需求和市民的内心诉求,并由此催生了公共政策与产业布局的优化,催动了两市的核心竞争力,提升了市民幸福感。

⒉整治内容:明确共同的任务时间,利于有的放矢。以广州荔湾区与佛山南海区为例,其相连接或作为界河的河涌有6条(广佛河、牛肚湾涌、五眼桥铁路边河涌、秀水涌、窖口涌,佛山水道),其中荔湾侧涌边沿岸已全线铺设污水管河涌4条(牛肚湾涌、五眼桥铁路边河涌、秀水涌、窖口涌)。根据“一年一小变,三年新突破,八年水更清”的工作目标:到2016年,广佛跨界区域2条河涌(花地河、牛肚湾涌)基本消除劣Ⅴ类水体,城镇污水处理率达95%。到2020年,南粤水更清行动计划其余18条河涌基本消除劣Ⅴ类水体,城镇污水处理率达95%以上。

⒊制度优先:法制规章与合作框架同步,做到行动有法可依。一是顶层设计。近年来,省、市、区在制度设计层面上相继进行了规划和规范,包括《广东省跨行政区域河流交接断面水质保护管理条例》《广佛同城化建设环境保护合作2009年工作计划》《关于环境保护工作促进全省加快经济发展方式转变的意见》《广佛肇经济圈生态环境保护和建设规划(2010年-2020年)》《关于南粤水更清行动计划(2013-2020)的批复》《广州、佛山跨界水污染综合整治专项方(2013-2020)年》等。荔湾区部分广佛跨界河涌被挂牌督办,实施区域限批以及河长责任制等措施,推动了广佛跨界河涌整体治理的进程。二是基层对接。按照《广州市人民政府关于批转广州市实施南粤水更清行动计划工作方案和广州市水更清建设方案的通知》,荔湾区制订了《广州市荔湾区2014年实施南粤水更清工作计划》《荔湾区广佛跨界河涌治理工作方案》《关于落实广佛跨界区域水污染整治现场会精神工作方案》《水环境综合整治环保监督执法专项工作方案》等系列工作措施,将治理落实到具体举措、经费、技术,将工作落实到具体的人、部门。

⒋协作机构:纵横网络架构,避免单边治理。一是省级层面。广东省分管领导领衔,省环保厅推动。如广东省分管副省长多次召开现场会议,从省级层面进行整体协调。二是市级层面。广佛两市成立了由两市党政主要领导组成的四人领导小组,建立了市长联系会议及工作协调机制,签订了包含水环境保护内容的《广佛同城化建设合作框架协议》。2009年5月8日,广佛同城化环保专责小组召开联席会议,商定联手治理水污染和整治广州西部水源的相关事宜,明确推进跨界河涌的整治,以及联合在佛山水道、西南涌、九曲河等跨境河流布设交接断面开展水质监测,相互通报监测结果等。三是区县级层面。如荔湾区提请成立了以区主要领导挂帅的荔湾、南海同城化建设环境保护合作领导机构及专责小组,实现机构、人员对接;成立水环境治理工作领导小组办公室并与佛山市南海区对应职能部门对接;区领导组织水务、环保部门赴南海区政府进行对接;环保、水务、综合行政执法局按照业务分工各司其职,实现多元主体间的网络治理。

⒌运作机制:审批、执法、监督等机制的科学衔接,利于协作效率。一是重大建设项目联审机制。对跨流域污染的重大建设项目,荔湾和南海共同作为建设项目的初审单位,并通报初审结果。严把环保准入关,实行控制单元内污染物排放“等量置换”或“减量置换”。二是联合调查与执法对接机制。对跨境流域及周边陆域水污染源单位进行联合执法检查,及时查处各类违法排放水污染物的行为。两地每季度开展不少于一次的跨界水域联合执法行动。对广佛跨界区域、花地河流域范围内的工业、饮食服务业等排放水污染的单位及个体工商户,分类别、分阶段实施整治。三是完善跨界水污染联防联治机制。健全区域环境监察协作环境应急联动机制,建立定期协调会商、信息互通共享、水质联合监测和突发环境事件协同处置等制度,妥善处理跨界水污染纠纷和环境突发事件。

⒍技术保障:完善的软硬件平台,利于服务供给效能。一是充分利用视频监控、互联网、移动设备等技术,结合联防联治机制,及时共享监测数据、执法数据以及各方舆情。率先突破行政区域和服务时间的限制,推出“广佛同城,服务先行”的“市民之窗”自助服务终端系统,该系统同时与本区行政审批系统、佛山市行政审批系统对接,向广佛两地市民提供异地办理服务,逐步实现从辖区分割向水环境治理的联合审批和投诉受理转变以及实体办事大厅8小时服务向电子政务平台(机器人)全天候24小时服务转变。二是同步化宣传。利用互联网、微博微信、社区电子屏、企业宣传栏等平台,在“世界环境日”“世界水日”“世界地球日”和周末等时间开展节约用水、水环境保护以及水污染处罚等方面的宣传,调动广大市民和企业自觉参与保护河涌水质的积极性,增强个体内心认同。

三、治理困境:协作的碎片化

广州市荔湾区广佛跨界河涌治理是在上级政府的领导下与佛山市南海区协同展开的,其运行机制虽然受到整体性治理理念的影响,但其仍然存在一些不足,且大多是跨界环境治理普遍存在的困境。

⒈行政区行政难以突破。当跨界水污染事故发生时,受地方本位主义影响,地方政府往往画地为牢,致使跨区域事务处理执行不难。在流域治理中,上游地区的地方政府及其环保部门在处理污染纠纷时往往消极对待。显然,这种心理无助于跨界水环境污染问题的解决。此外,地方政府出于经济发展的考虑而对环境政策缺乏严格的执行与落实。为了本地经济发展,地方政府很难会主动要求排污企业整改乃至关停,因为这些排污企业都对地方财政税收作出了“贡献”。

⒉科层制结构的碎片化难以整合。现行的跨界河治理从目标任务开始就执行“科层制”的管理模式,即以行政层级为基础,采取“命令——服从”性行政手段,实行“下级服从上级”的原则。如广佛跨界河治理由省政府要求广州与佛山两市政府共同承担,虽然各级领导层非常重视,投入巨大,态度积极,措施机制也很多,但由于两地人、财、物、权独立,只有跨界河治理目标是相关和共同的,所以两地为完成分解目标所动用的资源、措施均不相同。假设总任务为“1+1=2”,广州、佛山各负责其中的“1”,两地实际是为自己所负责的“1”制定具体的措施,自然也难以实现所用工程、技术与措施相互配合和互补利用来取得“1+1>2”的效果,往往还会因工程实施时间的先后不同、采取的管理措施不协调而影响了各自“1”的完成效果。而在任务无法按预期完成时又会将这种似乎是客观存在的因素(如下游总受上游污水过境影响)放大化,相互推卸责任。“上游污染影响论”往往成为最好的推脱籍口,广州可推给上游的佛山,而佛山同样可推给更上游的肇庆等地,最后可推出广东省范围,将问题从跨市污染问题上升到跨省问题。

⒊跨界水环境管理机构效能不高。近年在处理跨界环境问题过程中常常成立一些跨区域环境管理机构或建立长期的协调沟通合作机制,但这些机构都不是权力机构,不具有强制性的行政效力和威慑力。而协调沟通合作机制的特点则是松散,随意性大,所以双方难以约束更无法监督。以广佛跨界治水工作为例,2009年就对外宣布双方签订了《广州佛山市同城化建设环境保护合作协议》,而荔湾区、南海区两地环保部门则建立了四大合作机制,包括联席会议、信息互通、两市河流、大气环境监测合作等机制。但制度设计之初,原先拟定的部分目标本身就比较抽象或有目标而无具体操作措施与完成的时间节点,缺乏有效的相互监督、奖惩机制,导致双方部分合作流于形式。再以全国范围的水资源管理为例,一方面,我国目前在七大流域建立的跨区域的流域管理机构,其工作重点也只限于洪水、泥沙、干旱的防治,或者编制所在流域水资源综合规划等,其学术性、智囊性胜于行政性、实效性;另一方面,各省的水利部门拥有与流域管理机构同等的权力,它们按各省自身利益考虑流经该地区流域河段的水资源管理。在这种行政格局下,流域管理机构与各地区环保部门、各地区有关部门之间在处理水环境治理问题时往往无法统一指挥,无法做到全流域的统筹管理。

⒋跨界水环境管理缺乏法律依据。跨区域环境管理无法可依,对各地区跨界污染缺乏约束力,是当前跨区域环境规制存在的主要问题。目前,国家还没有处理跨区域事务的法律或法规。就跨区域水污染问题来说,仅有的法律依据只是《水污染防治法》《水法》和《环境保护法》,但是三者并没有对一个跨区域污染事件进行界定,对这类事件该如何处置也没有明确的法律规定。尽管《环境保护法》第15条要求:“跨行政区的环境污染和环境破坏的防治工作,由有关地方人民政府协商解决,或者由上级人民政府协调解决”,但是该规定只是原则性的法律条文,加之《广东省跨行政区域河流交接断面水质保护管理条例》等规定大多是指导性意见,尚缺乏可操作性和正负激励机制。因此,常常使跨区域水环境治理要么互相推诿,要么争议不断。此外,没有相应的跨区域事务处理与监督机制,致使在跨区域事务处理时,地方政府无所依据,无法进行处理,当然也就没有监督的可能。

⒌绩效考核的认知存在偏差。在地方政府以经济发展为主要政绩的形势下,势必先发展影响力大的中心区域,跨界河所处地域顾名思义大多所处各行政地区的边缘,不但是地理位置远离该区发展中心,各种资源配置也会远远落后中心地带,而且中心地带的发展还会转移部分落后资源(如技术落后、环境污染严重但成本较低的产业)到跨界地区,加速了该地的环境污染。而这些“脏、乱、差”往往因当地疏于管理、管理难、地方利益矛盾交叉、历史问题多而越来越恶化。

四、对策建议:完善跨界水环境

治理的几点思考

尽管广佛河涌治理的整体性协作概念是省、市、区一致推动的,力度不可谓不大,且目前的协作正酣,但群众对政府间这种协作成果在现实中是否能转化为切实可行的合作行动一直抱有怀疑心理。且由于治理时限还未到,效果也远未达到预期的目标,就不可避免地要面对地方政府协作碎片化困境的治理。所以从整体性治理的角度出发,跨界河涌治理等环境治理协作应处理好以下几项工作:

⒈从理念上加强公共认知。一是建立公众参与机制和环境信息公开制度。鼓励社会公众关注身边的水环境状况并对破坏环境的违法违规行为进行检举揭发,同时对跨界水环境问题的治理进程进行监督并提出宝贵建议,扩大跨界治理的群众基础。二是在区域经济合作中加强环境合作。将水环境合作纳入区域经济合作框架,统筹考虑经济布局、产业布局和环保基础设施建设。行政区域间在市场准入机制和产业政策等方面加强合作,防止出现因准入门槛、政策尺度的差别而造成的污染转移。在有条件的地区,应促进区域间环保基础设施的共建共享,建立生态补偿机制,按照“‘类别差距越大赔偿额度越大、污染越重赔偿额度越大、地表水有偿使用功能’原则,污染方向受污染方支付赔偿金;优于水质目标的,由受益方向保护方给予补偿”,调整相关利益各方生态及其经济利益的分配关系,解决上下游之间开发地区对保护地区、受益地区对受损地区利益补偿问题,以增强跨区域治理的经济基础。

⒉从机制上加强法治力度。一是加强跨界水环境治理的法律和相关机构建设。逐步探索并明确处理跨区域环境问题的法律依据与操作细则,做到有法可依,有章可循。在相关法律出台前强化对各地政府环境污染问题的问责制度并加强上一级政府出面协调解决跨区域环境问题的力度。二是从法制上建立和落实跨行政区的生态补偿。积极探索建立下游对上游水资源、水环境保护的补偿,上游对下游超标排污或环境责任事故赔偿的双向责任机制。环境绩效差的地方政府容易搭便车,管理力度强的地方政府容易受到挫伤,这是环境保护正负外部性的客观影响,必须正视。因为在进行跨行政区环境治理协作时,每个地方对预期收益和付出的预期成本并不相同,以协作关系为形式的整体性治理中若地方政府的效益不能大于其所付出的交易成本,政府间协作关系就难以形成。所以,在补偿机制中更重要的是要从法规政策上对环境事故双向责任机制予以刚性明确,因为广佛在相关规划中也有提出却未得到落实,这就需要用法规政策来阳光的解决上下游治理主体的后顾之忧。

⒊从组织上加强部门联动。分工是基础,合作是根本。要建立健全跨区域各地水务、环保、工商、城管等部门的联合执法制度;加强行政区域间的执法协作和部门间的行政执法合作,推进跨区域综合执法。探索跨区域的行政执法与刑事司法衔接机制。利用标准化的考核机制与有效的考核结果使用制度,做到部门联动有章可循、有的放矢、有功授奖、有过问责、无为则罚,以此来解决碎片化的利益诉求和执行跨界环保政策的动力机制问题。

⒋从技术上加强合作力度。首先是污染治理技术上,加强监测、截污、治污、清淤等技术合作,避免上下游区域不同步治污的现象。上游不清淤下游怎么清也不会干净,上游不截污下游截了还是很脏。另外上下游采用的技术不同,工程实施的时间差太大也会相互影响到污染治理效果。因此,可由上级政府统筹一部分经费,同级政府中技术强的扶助技术弱的,以同步提升技术现代化水平。其次是在治理协作的技术上,加强技术创新在水环境治理及其协作中的作用,对“工厂、生产、物流”等与水有关的环节进行三位一体的智能监测和治理,搭上现代技术甚至以“智能为核心的工业4.0”①时代的便车,从软硬件上提升水环境治理的现代化水平。

【参考文献】

[1]王立成、何音.长株潭城市群“两型社会”建设综合配套改革试验区公共治理模式研究[A].李官生.长株潭模式与新型城市化[C].湖南教育出版社,2009.160.

[2]谭学良.政府协同三维要素:问题与改革路径——基于整体性治理视角的分析[J].国家行政学院学报,2013,(06).

[3]胡佳.跨行政区环境治理中的地方政府协作研究[D].复旦大学,2010.

[4]Perri 6,Diana Leat,Kinbery Selter and Gerry Stoker.Towards Holistic Governance:The New Reform Agenda[M].New York:Palgrave,2002.162.

[5]广州市环境保护局、佛山市环境保护局、肇庆市环境保护局.广佛肇经济圈生态环境保护和建设规划(2010年-2020年)[Z].2012年发布实施.

(责任编辑:刘亚峰)

作者:李海峰

泥沙环境学术管理论文 篇2:

黄河泥沙资源利用:亟待多元求解的科研方程式

黄河,中华民族的母亲河,从青藏高原到山东入海口,绵延数千公里,孕育了灿烂辉煌的中华文明。同时,她奔腾的脚步,也带着让从古至今所有治黄人最头疼的问题——泥沙。

数千年来,中华民族一直在跟母亲河进行着博弈,却经常输多赢少。新中国成立后,特别是在新一代治黄科技工作者的辛勤努力下,困扰治黄人数千年的泥沙问题得到了一定的控制。

最近,黄河水利委员会(以下简称黄委)黄河水利科学研究院时明立院长对黄河泥沙治理的新途径进行了一番畅想。他指出:对黄河泥沙治理不仅要采取“拦、排、放、调、挖”的措施,还要作为资源加以利用。

一沙为害,治理维艰

众所周知,黄河难治的根源是泥沙。大量泥沙进入下游淤积河道,就会抬高洪水水位,危及下游人民生命财产安全。

泥沙进入水库,就会淤积水库兴利库容,使投资数百亿元的水利工程失去防洪功能。

统计资料显示,黄河上水库的淤积速度之快、淤积量或者说需要处理的泥沙量之大令世人震惊。其中,西北地区20座水库,在20世纪中后期14年内,运用初期平均损失库容31.3%,年损失率达2.26%,为美国水库淤积速度的3.2倍。

1990年,黄河干支流上水库总淤积量约115.5亿立方米。其中,大型水库淤积量约96亿立方米,中型水库约14亿立方米。现今,绝大部分水库淤积均超过总库容一半以上,大大制约了水库效能的发挥,有的甚至失去应有的作用。

黄河干流第一座水利枢纽三门峡水库建成不久就因淤积严重而被迫进行多次改建,并改变运用方式,使水库功能至今无法充分正常发挥。黄委防办公布的数字显示,小浪底水库75.5亿立方米的拦沙库容已淤掉25亿立方米。这种形势则意味着,随着时间的推移,小浪底水库库容会越淤越小,拦沙能力自然相应减弱。

作为黄河治理开发的关键工程,治黄科技工作者还是希望水库能够长期发挥防洪、防凌、减淤以及兼顾供水、灌溉和发电等综合效益。

为此,近年来,黄委联合多家单位攻关,优化了小浪底水库的运用方式,特别是黄河调水调沙,加之近10年黄河来沙量明显偏小,使小浪底水库的淤积速度明显减小,淤积形态也比原设计好得多。但是,水文气象具有随机性,黄河随时都有发生大洪水的可能,一场高含沙洪水就可能使小浪底水库的库容遭受重大损失。

数千年来,人们都在尝试处理和利用泥沙。尤其是人民治黄以来,黄委在泥沙利用上更是取得了很多非常宝贵的经验,如淤田造地、烧淤泥砖、淤背固堤等实践。但是,目前对泥沙的处理,仍把泥沙看做一种不利的负担,从“有害”的角度去审视它,各种措施都着眼于“处理”,包括排沙出库或挖沙出库;将其视为资源加以利用则关注很不够。

20世纪80年代后期,山西、陕西、甘肃等地采用虹吸原理在黄河支流多座水库试验过水库泥沙处理,效果非常明显。但是,排出的泥沙或进入黄河干流、加重黄河的防洪负担,或堆积在水库附近污染环境,带来较大的生态问题。

更重要的是,这些工作都在国家投入资金用完后不得不停止,根本无法实现良性的长久运行。

一沙多用,持续攻坚

“我们可以换个角度看待水库泥沙淤积问题。一方面,水库拦沙是黄河下游河道减淤、缓解‘二级悬河’形势的重要措施之一;另一方面,经济社会发展用沙量极大,如果把水库中的泥沙抽出来直接送往所需地,为我所用,可谓一举两得。”多年跟黄河泥沙打交道的黄河水利科学研究院副院长、泥沙专家江恩慧这样说。

近年来,不少单位进行了黄河泥沙资源利用的研究和实践,根据黄河泥沙粒径的不同确定了不同的用途:细泥沙作为优质黏土,可用来改土造田;稍粗一些的泥沙可用来制作环保建材;粗泥沙中含金属多,可提取有用金属等。

“国内黄河泥沙研究主要从黄河防洪安全利用、土地修复改良利用、河口造陆和黄河泥沙资源利用等方面展开。”时明立说。

作为黄河泥沙治理的主力军,黄河水利科学研究院依托国家“948”项目、公益性行业专项项目、院所长基金项目等多类科研项目,围绕黄河泥沙资源利用,开展了黄河下游滩区新农村建设生态建筑材料技术推广、黄河泥沙淤积层处理及水下驱赶关键技术试验、利用黄河泥沙制作人工防汛石料关键技术研究、机械化抢险替代材料应急试验研究、固结技术在建筑制品和固沙技术中的应用研究、大网笼、大土工包机械化抢险技术、人造大块石抢险材料研制技术等多项研究工作。

砒砂岩被称为地球的生态“癌症”,砒砂岩地区是黄河流域多沙粗沙来源区的主要组成部分,其治理与利用始终牵着黄河水利科学研究院专家们的心。以黄河水利科学研究院副院长、水土保持专家姚文艺为首的科研团队不仅向科技部申请了“十二五”国家科技支撑计划项目“黄河中游砒砂岩地区抗蚀促生技术研究”,还组织专家进行砒砂岩侵蚀岩性机理和原岩改性的预研究,希望能将砒砂岩改造成为安全、环保、有效的淤地坝筑坝材料。

此外,黄河水利科学研究院还建立了相关研究平台。2010年,泥沙资源利用研究室成立。2012年,黄河泥沙处理与利用工程技术研究中心成立。

在人民治黄的历史进程中,多次实施的挖河固堤工程有效处理了主河槽内的部分淤沙。2006年,由黄科院利用黄河泥沙研制的大块防汛备防石,在原阳、巩义、兰考等河段进行了成功的试验生产及抛投,落水到位率达100%。同时,经过几年的现场冻融性能、结构性能等的跟踪检测,其材料技术指标基本稳定,为今后稳定持续广泛地推广应用奠定了基础。

1855年到1954年期间,黄河河口累积来沙930多亿吨,共造陆1510平方公里;1954年至2001年,黄河三角洲新生陆地面积达990平方公里。巨量的黄河泥沙还被利用在土地修复改良上,到1990年年底共计淤改土地面积超过300万亩,小北干流放淤取得淤区面积5.5平方公里,总引沙量898万吨。

黄河泥沙资源利用前景在何方?

据悉,黄委在加固大堤、淤筑村台、二级悬河治理、放淤改土等项目中用沙量达163.5亿吨。1950~1999年,黄河下游引水引沙年均引沙量为1.5亿吨左右。2000年以来,正值小浪底水库拦沙期,下游总引沙量减少到0.8亿吨。预计2020年~2030年年均引沙量1.5亿吨左右。因此,在下游河道及滩区的治理中,黄河泥沙的应用似有可观的前景。

中国工程院院士韩其为曾经粗略地为黄河泥沙算过一笔账:如果把三门峡水库淤积的泥沙放到黄河下游,河道将平均抬高3米多。这是一个相当可怕的形势。

资源利用是解决水库淤积的根本对策,必须充分认识泥沙的资源属性,把泥沙资源利用上升到治黄战略高度,作为黄河治理开发的又一次重大革命,建立泥沙处理与利用有机结合的良性循环机制,从而实现长期减淤的目的。

近几年,河南中原经济区、山东半岛蓝色海洋经济区和黄河三角洲高效生态经济区等成为国家经济发展战略的重要区域,正处于起步实施阶段。两省的基础性建设和各种产业发展迅速,使黄河泥沙具有广泛的应用前景,社会经济发展对黄河泥沙资源的需求量相对较大。

据介绍,黄河泥沙主要成分是二氧化硅,含量在70%左右,其他成分为氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化钾和稀有元素等。黄河水利科学研究院的研究显示,黄河泥沙除部分可直接作为建筑用砂利用外,还可制作砌筑材料、黏结材料、保温材料、装饰材料。

土地是稀缺资源。泥沙是流失的土地,也是不可多得的稀缺资源。黄委副主任、总工程师薛松贵带队开展的黄河泥沙资源利用系统调研发现,据不完全统计,国内工业型砂的年用量达3000万吨以上。黄河部分泥沙能够满足此需求,同时还可生产出二氧化硅、铝、铁、镁、钾等多种工业原料。

黄河水利科学研究院院长时明立告诉笔者,以砌筑材料为例,“十一五”期间,河南省新型墙材发展情况为:2005年市场需求量为115亿标准砖,2010年为345亿标准砖,预计到2015年将发展到450亿标准砖,增长较快。随着城市和新农村建设以及科学技术的发展,黄河泥沙在建筑材料方面的应用领域逐渐扩大,未来的一段时期内,黄河泥沙的利用量将逐年递增。

2012年1月,河南省省长郭庚茂和黄委主任陈小江分别批示,要求有关部门迅速开展黄河泥沙资源利用的研究工作。4月,河南省发改委发函要求进一步推进黄河泥沙资源利用工作的开展。

黄河流域被誉为我国的“能源流域”,每年开采大量的煤炭矿石,致使采空区面积越来越大。为此,治黄科技工作者提出,使用淤沙充填可以减少地表破坏,保护环境,减少塌陷等地质灾害发生。

时明立还说,有专家提出在黄河上利用管道输沙填海筑岛、开发利用将比迪拜、曹妃甸具有更多优势,一旦实现,将对黄河三角洲产生巨大的经济效益。

过去,被动处理把泥沙当做“害”;现在,被动处理向主动利用转型;未来,主动利用把泥沙当做资源。黄河泥沙的基本成分决定了黄河泥沙的广泛应用领域。随着科学技术的发展,黄河泥沙的应用领域还将继续扩大。因此,其应用前景是十分广阔的。

亟须激活政府主导的市场主体机制

“泥沙的资源性渐渐被人们所认识,并开始应用到社会生产和实践中。”时明立说,“我们相信,这将逐步成为治理黄河的有效途径之一。”

江恩慧说,黄河泥沙资源利用,河道里的泥沙主要通过开采或放淤等直接或转型利用;水库淤积的泥沙,更要强调处理与利用的有机结合,不同的地方采用不同的方法。淤积在水库库尾的粗泥沙,由于水深较浅,可在严格管理和科学规划的前提下,直接用挖沙船挖出来,作为建筑材料,仅靠建筑市场需求就可吸引大量资金,还可为水库其他部位泥沙处理提供一定的资金补助;库区中间部位的中粗泥沙,可根据两岸地形及市场需求状况,采用自吸式管道排沙或射流冲吸式排沙技术,将泥沙输送至合适地,粗泥沙直接作为建材或改性材料,细泥沙淤田改良土壤,制作蒸养砖、拓扑互锁结构砖、路沿石等;淤积在坝前的细泥沙,可以采用人工塑造异重流的方法排沙出库,直接输送至大海或淤田改良土壤,也可采用自吸式管道排沙技术抽吸出来,作为高档经济彩陶材料。

这是对黄河泥沙资源性利用的一种尚待实现的美丽畅想。然而,时明立告诉笔者,由于至今尚未出台较为系统、规范的管理政策或文件,黄河泥沙资源利用的战略地位还没显现出来。

正是由于对这个战略地位认识不足,致使黄河泥沙利用规划严重滞后。此外,黄河泥沙如开采位置不当或局部开采过量会影响河道行洪,危及黄河防洪安全。

目前,虽然黄河泥沙资源利用的研究已取得一些成果,但是,相对于黄河泥沙资源的进一步综合开发利用,还有很多工作要做,特别是一些成果,急需进行大量的中试研究。

“仅靠目前研究机构现有的设备和场地,很难满足黄河泥沙资源利用研究进一步开展的需要。因此,我们建议建立泥沙资源利用技术推广转化中试基地,集成、示范资源利用技术,形成研发—中试—应用—改进—推广良性机制。”时明立说。

同时,黄河泥沙的资源性利用还受到产业化链条的制约。由于产业化链条的长短取决于国家支持的程度和社会资本投入的力度,而资本的逐利性决定了产业化链条的长短,所以,需要激活政府主导的市场主体机制。

“我们呼吁国家制定优惠政策,采取灵活的机制,引导社会力量参与研发,鼓励产、学、研跨学科研发黄河泥沙资源利用应用技术,并制定相应的政策措施,促进科技成果尽快转化为生产力,最终实现泥沙资源的有效利用。”时明立说。

在新的黄河泥沙科研大平台上

今年7月,黄河泥沙处理与资源利用工程技术研究中心在黄科院揭牌成立。

黄委主任陈小江对黄河泥沙资源利用工作寄予厚望,他指出,要进一步加强泥沙利用专题研究和规划工作,在泥沙资源利用的系统性、协调性、创新性上下工夫。

“黄河泥沙资源利用研究涵盖了泥沙工程学、材料学、结构力学、化学、水土保持、土壤学、岩土工程等多门学科,是一个多学科交叉的边缘课题,研究内容十分广阔,技术难度也很大。”黄委召开的委务会上,时明立这样阐述。

从社会可持续发展角度出发,传统矿产资源正逐渐耗尽与枯竭,泥沙作为非传统资源加以利用已迫在眉睫,并有望成为21世纪至22世纪我国经济发展的新型、稳定的可接替资源之一。

因此,时明立建议提升黄河泥沙研究的战略定位,并进行顶层设计。

时明立介绍说,这项设计要遵循三项基本原则:一是泥沙利用与治河相结合,以“用”来改善黄河泥沙危害;二是引导泥沙资源的有序、有效利用,防止对黄河造成二次伤害;三是立足于黄河健康良性维持,有利于促进流域经济发展,有利于治黄与经济的有机结合,有利于促进黄河产业链条的延伸。

此外,还要实现六个有机结合:水库泥沙利用与延长水库有效运用期有机结合,河道泥沙利用与河道治理、滩区安全有机结合,灌区泥沙利用与粮食安全有机结合,砒砂岩改性利用与水土保持有机结合,泥沙利用与采空区治理有机结合,泥沙利用与沿黄经济发展有机结合。

时明立认为,为了更好地对黄河泥沙进行资源利用,应在探明黄河下游泥沙资源的具体数量、矿物成分、特性、空间分布情况的基础上,对黄河泥沙资源利用进行规划研究,并制定相应的利用开发规划。如黄河泥沙资源利用产业化规划研究 、黄河泥沙资源处理与利用总体布局研究等,构建黄河泥沙处理与利用总体布局框架体系。

“黄河泥沙资源利用的研究工作起步相对较晚,相关机理研究滞后,研究方向分散,缺乏系统性,成果难以推广,还具有一定的盲目性。但是,我们希望更多的人参与到黄河泥沙资源利用的队伍中来,开展多层次、多角度的学术研究和交流活动,大力倡导民主、宽松的科研风气,营造‘百花齐放,百家争鸣’的学术氛围,为泥沙资源利用提供强有力的科技支撑。”时明立说。

目前,黄委有关方面正筹划从以下六个方面着力开展黄河泥沙科研攻关:

一是黄河泥沙资源利用的相关政策研究。通过黄河下游泥沙资源利用相关政策及管理体系研究 ,逐步规范黄河泥沙资源利用秩序,引导黄河泥沙资源利用有序进行。

二是黄河泥沙资源利用的基础研究。开展黄河泥沙分布现状科学调查,摸清黄河泥沙资源总体分布规律;结合胶凝理论、架构理论、分形理论等相关理论,开展黄河泥沙资源利用的相关基本理论研究,提高黄河泥沙资源利用的科研水平,为黄河泥沙资源利用提供理论支撑。

三是黄河泥沙资源利用的应用技术研究。如黄河泥沙系列胶凝固结技术研究、砒砂岩原岩改性技术集成与示范、利用黄河泥沙制作干混砂浆关键技术研究、利用黄河泥沙制作加气混凝土砌块关键技术及设备研究、利用黄河泥沙制作空心砌块关键技术研究、利用黄河泥沙制作硅铝氧氮聚合材料关键技术研究、黄河泥沙资源利用标准体系研究等。

四是黄河泥沙利用成套技术与装备研究。找准泥沙利用技术与装备的技术瓶颈,进行人工备防石技术、干混砂浆、加气混凝土砌块、生态免烧砖、硅铝氧氮聚合材料等制作与利用技术的优化及工艺研究,确定不同产品类型的配合比及工艺参数,逐步形成成套技术与设备。

五是黄河泥沙资源利用的现有技术推广中试研究。以黄委泥沙处理与资源利用工程研究中心为依托,联合有关单位和高校形成开发黄河泥沙资源的合力,加快科技成果转化速度。近期主要开展黄河泥沙人工备防石技术推广中试研究、黄河泥沙生态免烧砖技术推广中试研究、水库排沙、管道输沙和泥沙利用中试研究等。

六是黄河泥沙处理与利用的产业化研究。全面调查总结经济社会发展及黄河治理的需求和黄河泥沙处理与利用现状的可行技术、系统分析黄河主要大型水库及典型河道主要区域泥沙禁用和可用部位及时间、研究建立切实可行的泥沙处理与利用的产业化链条框架等。

本刊特评:为用沙喝彩

□侯起秀

1964年12月18日,周恩来在百忙中亲自参加关于三门峡水利枢纽工程改建问题会议并发表重要讲话,提出“总的战略是要把黄河治理好,把水土结合起来解决,使水土资源在黄河上中下游都发挥作用,让黄河成为一条有利于生产的河”的重要思想。40多年治理黄河的实践和探索已经充分证明,这一高瞻远瞩的思想是治理黄河工作科学发展的方向。

黄河已经从一条闻名于世的“害河”逐步转化为“有利于生产的河”。开发和利用黄河水资源,使黄河以占全国2%的河川径流量承担了占全国15%的耕地面积和12%人口的供水任务,在农业灌溉、城乡供水、水力发电、生态环境等方面产生了巨大的社会效益和经济效益,使人们对黄河的看法发生了根本性的改变。

与此同时,对利用黄河泥沙资源的探索和实践不断深化。从水土保持到用洪用沙,从淤筑村台到放淤固堤,从淤填串沟到淤填堤河,从淤田改土到采煤塌陷区治理,从用作混凝土拌和料到制造建材,从利用土工织物长管带褥垫筑坝到制造备防石防汛抢险,从自然填海造陆到人工管道填海造陆……这些探索和实践展示了利用黄河泥沙资源的广阔前景。

黄河治理不同于其他河流治理之处在于如何科学合理地处理巨量的泥沙。自从黄河下游修建堤防以后,黄河结束了随心所欲、来回摆动、填海造陆的历史,泥沙淤在河槽内,河床逐渐抬高而成为地上河。随着以水库为主进行纵向控制的“上拦”工程建设,大量泥沙被水库拦蓄,延缓了河床抬升速度,增强了防洪抗洪能力。但是,无论是大堤之间的河槽还是水库库容,相对于源源不断的黄河泥沙容量明显不足。因此,从长期看,充分利用黄河水沙资源、发挥最大综合效益,是治理黄河工作科学发展的必由之路,也是解决黄河水沙问题的合理归宿。

随着黄河泥沙处理与资源利用工程技术研究中心的成立,必将进一步促进黄河泥沙处理和资源利用的工程化、产业化进程,使黄河泥沙变害为宝,服务沿黄地区经济社会可持续发展。但是,也应该清醒地认识到,相对于开发和利用黄河水资源,开发和利用黄河泥沙资源困难更大。这是一项前无古人、具有开创意义的工作,不会一蹴而就。

周恩来指出:水土结合起来使用的总设想和方针是不会错的,这不仅是战术性问题,而且是带有战略性的问题。也就是说,我们已经找到一条既有利于经济发展又有利于黄河治理正确处理黄河水沙的途径。只要一切问题都到现场去实践,通过实践,不断总结,取得经验,然后再实践再总结,开发和利用黄河泥沙资源一定会与开发和利用黄河水资源一样取得丰硕成果,使人们对黄河的看法再次发生根本性的改变。

我们为用沙喝彩!

作者:史俊庭 冷元宝 赵何晶

泥沙环境学术管理论文 篇3:

福建省环境水利学科发展报告

【摘要】 城市化和工业的发展等人类活动影响改变了水环境状况,对水利提出了新要求。水资源从过去单目标开发到多目标开发,从只考虑水量到水量、水质和水生态并重。现代水利不仅要有工程观点、经济观点,还要有生态观点,才能实现可持续发展。环境水利学科开辟了新的研究和发展领域,推动了各项环境水利工作发展。

【关键词】 环境水利 学科建设 展望

一 前言

环境水利是一门新兴学科,是现代水利、可持续发展水利的重要组成部分,也是社会发展的必然要求和人类文明水平的重要体现。

环境水利是研究兴建水利工程引起的水利环境问题和环境变化对水环境、水利工程、水资源开发利用影响的学科。研究水利与环境的相互关系,以促进水利工程发挥更好的改善环境作用,尽可能减免水利工程对环境产生的不利影响。研究新建水利工程可能引起的环境问题,事先提出对策;研究充分发挥水利工程保护环境,改善环境,维护生态平衡,改变水质的作用;研究保护和利用环境,发挥水资源多方面作用。

1979年金传良、郑连生提出环境水利学科的概念、对象、内容、研究方法和手段。1991年出版的《中国水利百科全书》中将环境水利学科列入全书19个分支中第17分支。在中华人民共和国国家标准《学科分类与代码》(GB/T 13745-92)中,将“环境水利”一词编码为570·55。2004年再版《中国水利百科全书》环境水利分支学科增添了较多的内容。1981年中国水利学会在武汉成立了环境水利研究会,福建省水利学会于1988年成立了环境水利研究会(后改名为环境水利专业委员会), 研究省内的环境水利问题。25年来环境水利研究会一系列开创性的活动,发展和完善了环境水利学科。

二 环境水利学研究领域广,发展较快

环境水利学在水利工程环境影响、水资源保护、流域环境水利、区域环境水利、城市环境水利等研究领域逐步发展和扩大,研究内容不断扩展和深入。在中国应运而生的环境水利学,是水利建设迅速发展的结果和归宿。1973年第11届国际大坝大会重点研究了大坝建设对环境的影响,1976年第12届国际大坝大会重点研究了某些环境因素对大坝与水库建设影响。中国从1979年开始的环境水利学研究中,不仅强调研究二者的相互作用和影响,还全面地研究了水资源保护,流域、区域和城市的环境水利,强调充分发挥水利工程保护和改善环境,维护生态平衡,维持良好水质等方面的作用,都较国际上的研究全面,思路清楚,综合性强,体系完整,研究领域符合当代水利科学的发展要求。

(一)水利工程对环境影响的研究

水利工程的兴建和运用,水文情势发生变化,对其周围的自然环境和社会环境,必然产生各种影响。这些影响涉及到物理、化学、生物学、生态学、社会、经济等十分广泛的自然科学与社会科学领域。对自然环境的影响,有对水质、泥沙、局地气候、地震、土壤、地下水、自然景观、动物、植物和微生物的影响。对社会环境的影响,有淹没与人口迁移、土地利用、城市、工业、交通、人群健康、文物古迹、风景等。

研究水利工程这些影响,以便针对工程对自然环境和社会环境造成的影响进行评价,改进设计,正确施工,完善管理,使有利影响得到充分利用,对不利影响提出并采取减免和改善措施,达到合理开发利用水资源,保护和促进环境质量的提高,维护生态平衡,获得水利工程最佳的经济效益、社会效益和环境效益。

水利工程环境影响评价是环境水利的重要组成部分,福建省大部分水利工程前期阶段都开展了环评工作,环评工作也从过去简单的被动性评价向综合性主动性评价发展,即能够对工程设计建设提出建设性的意见。

如湄洲湾南岸供水工程考虑了当地沿海经济发展对水源的要求,提出了金鸡北高干渠和洛阳江桥闸水库必须作为水源地予以保护。福清闽江调水通过环评,进行了取水口优化选址。对晋江南岸供水工程提出了将金鸡南高干渠作为饮用水源地予以保护,低干渠主要作为城市排水通道。对浙江小舜江供水工程提出了水库分层取水设计方案等等,从而增强了环评工作的实用性。

1994年起对古田溪一级水库的水环境专题研究,在国内首次对大型水库进行水温、水质、浮游生物、微生物、水的侵蚀性的同步调查监测,研究其垂向分布和年内变化规律及相互之间的关系,分析造成水库供水水质不合格、水轮机冷却器、供水管网腐蚀、堵塞的原因,并探讨研究可能的解决方法,其中对深层型水库水生生物、铁细菌的危害性研究等填补了多项空白。经专家评审认为研究成果既具科学价值又有实际意义,属国内领先水平,获1999年福建省科技进步二等奖。

此外还开展了水口水电站环境影响后评估下游环境影响专题论证工作,澄清了对下游河段许多现象的认识。

现正在进行《闽江梯级水电站对水生态环境的影响研究》科研工作,提高并深化了对福建省水利水电工程环境影响的认识。

(二)水资源保护研究

水资源保护包括水量和水质两个方面的保护。主要内容为河流、湖泊、水库、地下水等环境水质调查、监测和评价,确定水体环境容量,明确污染物总量控制指标,实施污染物排放总量控制,审核水域纳污能力;做好水功能区划,确定水体功能与重点保护水域,规范排污口管理等。

目前,水资源保护研究重视防治化学水污染为主的同时,注意以植物营养元素富集引起的富营养化的防治;重视点源污染防治的同时,注意面源污染的控制;重视水污染对人群健康影响的同时,注意生态环境建设;重视污染源治理和城市综合性污水治理的同时,重视水资源高效利用和污水资源化等。

福建省自1995年起对在水口水电站投入运行情况下、水文条件复杂的闽江下游段开展水资源保护综合性规划研究。该研究从闽江下游流域和福州市区域的社会、经济、环境大系统的实际情况出发,以应用研究为主,坚持河流综合整治和治理污染并重的原则,采用系统分析方法和生态观念相结合的技术路线,将流域和区域作为一个整体,综合研究水口水电站蓄水运行对下游水环境的改变、南北港分流比变化、闽江口咸潮入侵、闽江下游河沙资源开采与河道演变趋势、流域和区域水资源合理配置、城市布局、水处理技术经济与水资源保护之间的内在规律,合理确定环境目标,提出了立意新颖的适合福州实际的水域功能区划和水资源保护对策措施,从而为综合整治闽江下游的水环境和福州鳌江第二水源供水、内河引水冲污工程、马尾白眉水库工程建设等提供了一些科学依据和新思路。

该成果填补了我省水资源保护综合性规划研究的空白,分析了闽江下游土地资源、河沙资源和水资源保护与开发利用之间相互依赖的关系,首次提出了闽江下游河沙资源开采将导致潮流界不断上移和咸潮入侵、将对下游水资源保护与开发利用产生重大影响、应引起足够重视的结论。“闽江下游段水资源保护规划研究”经省内外专家评审,课题综合研究达到国内先进水平。

2000年福建省组织开展《福建省水功能区划》和《福建省水资源保护规划》编制工作,2004年1月福建省人民政府闽政文[2004]3号批复同意福建省水功能区划,为福建省水资源保护提供了科学依据。

(三)流域环境水利研究

以流域为对象研究水利与环境的相互的关系,以协调和改善流域生态,进一步发挥水利工程的环境效益,提出减免不利的环境影响对策和措施。流域环境水利从流域整体出发,研究的内容主要有:①流域开发治理对环境的综合影响;②上中下游水利工程与环境之间的相互影响;③上游水土流失对当地生态及其下游环境的影响;④上游蓄水和用水对下游环境带来的影响;⑤水库调蓄对下游环境的影响;⑥流域内点源污染和农田径流非点源污染对河流、湖泊、水库污染的影响;⑦改善生态环境,提出对流域水利工程规划布局和管理运用的要求等。在流域规划中做出整体的环境影响评价,基础工程的环境影响评价和流域水资源保护规划,作为流域整体规划的组成部分,预测评价规划方案对环境的影响,分析河流、湖泊、水库等水体水量水质变化,提出减免不利影响和保护水资源的对策和措施。为了合理开发利用流域水资源,保护好流域生态环境,中国开展了流域规划中的环境影响评价和流域水资源保护规划工作,作为流域整体规划的组成部分。2006年,福建省根据“环评法”对全省流域综合规划开展环境影响评价工作,编制流域综合规划环境影响报告书,作为规划审批的重要依据。

(四)城市环境水利研究

研究水利与城市环境相互的关系,促进水利更好地改善城市环境,提出对策和措施减少因城市发展和水利工程建设对环境的不利影响。主要有:①研究由于城市的下垫面改变后,城市地区水文情势和水热平衡变化带来的环境影响。②研究城市区面源污染对径流水质的影响和城市工业废气引起的酸雨等对周围地区水环境的影响。③研究城市水环境功能。④研究地区水位下降、地面沉降、泉水枯竭、地下水污染等对环境的影响和防治措施。⑤研究滨海城市因超采地下水引起海水入侵带来的环境影响及其防治措施。⑥研究城市环境用水。⑦研究城市污水对市区和周围地区河流、湖泊、水库等水体污染,以及防治水污染和湖泊富营养化措施。⑧研究城市水污染和水环境变化对人群健康的影响等。⑨研究城市水污染综合防治措施和生态建设措施。

随着城市规模的扩大,水污染日趋严重,故注意利用当地的自然条件,采用建设城市污水处理厂和环境水利工程相结合的措施是解决城市水环境问题的有效手段。如厦门筼当湖污染综合整治工程,在沿湖修建了28km的污水管道,建设了污水处理厂,清挖底泥,改造西堤闸门,修建了导流明渠,利用潮水涨落进行湖水水体交换,日交换量达60万m3~80万m3,1991年基本完成了治理任务,大大改善了水质。目前正进行对从厦门东海域抽调海水进一步改善筼当湖水质项目的可行性论证。

福州市治理内河水污染采用了建设城市污水处理厂和内河引水冲污相结合的办法。1996年起开展福州内河引水冲污环境影响研究科研课题,历时4年多,在大范围全潮水量水质同步监测基础上,进行了内河引水治污机理、净化降解效果和对闽江北港影响的研究,得出了以下结论:内河冲污期间,由于河水带入大量溶解氧,内河污染物以好氧降解为主,取代冲污前内河污染物以厌氧分解为主;由于污染物好氧降解不产生恶臭气体,且降解速率比厌氧分解快得多,故适合在人口密集的城区使用。与城市污水处理厂污水好氧处理比较,引水冲污充分利用内河河网作为天然处理构筑物,以空间换效率。经对内河出口污染物总量检测研究表明,冲污期间,内河河网对污染物BOD5、COD的降解达60%左右,引水冲污既有指标之效,又有治本之功。“福州市内河引水冲污环境影响研究”经省内外专家评审认为,“研究成果具有较强的科学理论和实际应用价值,论证具有特色和建树,为同类地区推广运用引水治污方法提供了理论依据和实践经验,也是对城市环境水利学和水污染治理理论技术的完善和补充,成果达到国内领先水平”。

1991年完成的厦门市员当湖纳潮治污,1998年建成的福州市内河生态补水治污工程,引闽江水30秒方来改善市区湖泊、内河水质与水生态环境,效果良好,为福建省在城市环境水利方面的成功实践。

(五)区域环境水利研究

以区域为对象研究水利与环境相互的关系,发挥水利工程的环境效益,减免对区域的不利环境影响,协调和促进区域经济发展。研究水利对区域环境的影响,探索和规划设计改善区域环境问题的水利措施。例如福州地区环境水利主要研究闽江南北港分流比改变对环境的影响,河道采砂、咸潮入侵的环境影响,城市内河引水冲污的环境影响,敖江流域向罗源湾开发区、福州市区供水对环境的影响等,以及解决水资源短缺,防治水污染,提出增加环境用水,改善区域生态环境的对策措施等。

(六)水处理技术研究

因地制宜寻求经济、有效的污水处理技术是改善环境的重要手段。福建省结合福建炼油厂污水处理项目开展污水海洋处置技术研究,主要是通过适当的选址,利用足够水深的水下扩散器,使经过恰当预处理的污水在排放口附近经过瞬间高倍数的稀释来处置污水。厦门市应用该技术处理城市污水获得了成功。

为解决福州市内河河网污染严重、长期黑臭等问题,灵活应用了污水海洋处置的理论与技术逆向操作,引水治污,让河水“上岸进城”,使内河众多的分散排放口构成了天然的水下“扩散器”以处理内河的黑臭问题,取得了显著的效果,获1999年福建省科技进步二等奖。

以福州红庙岭垃圾填埋场为对象,开展垃圾渗滤液特性及处理技术研究科研课题,历时2年多,取得了丰硕成果,并已应用到漳州九龙岭垃圾渗滤液处理工程的设计建设中。

同时,对城市生活污水治理和水厂的净水技术也进行了相当深度的研究,取得了一些成果。

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。

四 展望

(一)水工程对环境的影响研究将进一步深化

水利工作正处在从传统水利向现代水利转变过程中,在人与自然和谐相处的理念指导下,需进一步深入研究大坝

与生态、河道演变的人工干预等水工程的生态与环境保护问题。为水利水电工程健康发展奠定基础。

(二)水生态系统功能的恢复研究与重建工作受到调度重视

加强对河流生态的修复与建设,为维持河流健康制定河流健康标准,进行河流生态与环境用水的调度,河流水生态修复技术与指标,湖库富营养化防治,湿地生态保护与修复,城市水环境规划与设计,农村水生态系统的保护,水污染防治技术与应用,水资源与水环境承载能力等方面研究。

(三)重视研究解决生态与环境用水标准和合理的开发利用方式

随着我国经济社会的不断发展,必须考虑维持和逐步恢复生态环境用水。由于不同流域、地区之间自然条件差异较大,需要研究不同类型地区和流域生态与环境适度目标,生态环境用水量标准与计算方法,维持生态环境可持续发展的用水量,以及合理的开发利用方式。

福建省重视水资源开发利用,正开展河流生态基流量分析和河流健康生命评价指标体系的研究。

(四)水资源保护理论和工作将进一步创新和发展

研究在新形势下的饮用水源地保护与饮水安全管理,水环境与水生态损害的补偿机制,水环境监测与评价技术,地下水合理开发利用与保护技术,水环境容量与水资源承载能力等水资源开发利用与保护技术,地下水功能区划分技术与方法,水质与水量结合评价方法,污染监控与信息化建设等水资源保护管理技术与方法,以及中水回用等非传统水资源开发技术与应用,水污染防治技术与应用,清洁生产与水资源高效利用,节水防污型社会建设等诸多方面。福建省开展的节水型社会建设试点工作在理论和创新方面正在进一步探索。

(五)提高环境水利管理水平

在加强环境水利管理,在改善水质,保护生态,改善环境的管理方面,已经引起高度重视。黄河、塔里木河、黑河在水资源统一管理调度中充分考虑了生态与环境用水,效果和影响是巨大而深远的。环境水利管理工作涉及广泛的内容,今后将会得到重视和发展。

(六)提高水资源保护和生态修复规划工作水平

以下十个方面单项规划应做好研究和探讨,①城市水源地保护规划;②地下水保护规划;③地表水保护规划;④湿地保护规划;⑤水生态修复规划;⑥环境用水规划;⑦防止富营养化规划;⑧排污口设置规划;⑨饮用水安全保护规划;⑩水资源保护信息建设规划。结合实际工作和通过各种形式的学术活动,提高规划的理论水平。福建省开展的节约用水规划已有了初步成果

参考文献

〔1〕《中国水利百科全书》(环境水利分册)中国水利水电出版社,2004年1月.

〔2〕《环境水利学发展综述》郑连生,2006年4月.

课题组成员:

1.陈守真,福建省水资源管理中心副主任,教授级高级工程师, 福建省水利学会副秘书长

2.程永隆,福建省水利水电勘测设计研究院,高级工程师,福建省水利学会环境水利专业委员会副主任委员

3.陈敏岩,福建省水利水电勘测设计研究院副院长,教授级高级工程师,福建省水利学会环境水利专业委员会主任委员

作者:福建省水利学会环境水利专业委员会

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