环境学水环境.ppt

1、第一章 水环境,目 录,第一节 地球上的水,第二节 水 资 源,第三节 水 灾 害,第四节 水 污 染,第一节 地球上的水,水圈： 海洋、陆地、大气中固态水、液态水、 气态水构成的一个大体连续、相互作用 又相互不断交换的圈层。,水的分布,水的循环,1、水的自然循环,2、水的社会循环,抽 提,处 理,河流、湖泊,生产、生活,人与水的关系水的用途,1、生活用水,2、生产用水,3、生态用水,农业用水,工业用水,第二节 水资源,天然水量并不等于可利用水量，水资源则一般 仅指地球表层中可供人类利用并逐年得到更新 的那部分水量资源。 如大气降水，江河、湖泊 、水库、土壤和含水层的淡水 。,水资源的含义,水

2、资源的特性,作用上的重要性 补给上的有限性 时空上的多变性 利用上的多样性,全球的水资源短缺,水资源的短缺,联合国世界淡水资源综合评价报告指出，世界约1/3人口生活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源的短缺制约了当地经济和社会的发展，如果不采取行动，预计2025年世界人口的2/3或近55亿将有面临着这种局面的风险。,联合国已将我国列为全球13个最缺水的国家之一。,我国的水资源短缺,农业缺水,城市缺水,生态缺水,开源、节流、治污、管理,水资源开发与利用对策,开源,水利工程措施（时间、空间上的调节）,其它措施（雨水、海水、再生水利用）,中国的南水北调,节流,城市节水节水型城市,农业节水节水型农业,

3、治污,开源节流、治污为本,综合管理,综合管理：行政、技术,经济手段：水价,核心：提高用水效率,水灾害,水灾害,水过多：洪灾、涝灾、潮灾,水过少：旱灾,水过多、过少所形成的对人类生存发展的不利影响。,洪水灾害,由于水体（江、河、湖等）中的水量超过其最大容纳限量而溢出的现象。,1、洪水危害,范围广：陆地2/3，江河中下游,损失大：人员伤亡，财产损失,黄河悬河 1117年(宋)：决口淹死百余万人 1642年(明)：水淹开封城, 34/37万,1998年长江、松花江、嫩江流域特大洪水 受灾人口2.23亿，死亡3004人 倒塌房屋5万间，受灾农作物3.18亿亩 直接经济损失2342亿元,2、形成原因,（

4、1）自然因素,暴雨、融冰、融雪等,（2）人为因素,（3）地质因素,滑坡,断裂,海啸,冰凌洪水,3、防洪减灾,原始社会、奴隶社会：适应生存,封建社会：土堤技术，堤防工程,近现代：坝工技术，水库建设,由于堤防不断加高，洪水蓄泄的空间越来越小，防汛负担和防汛风险也不断加重，加高加修堤防与抬高洪水位的恶性循环，如万一溃堤决口，将造成更大的毁灭性灾害。,江河洪水是一种自然现象，要完全消除洪灾是不可能的。人类既要适当控制洪水，改造自然；又须主动适应洪水的客观规律，协调人与洪水的关系。要约束人类自身的各种破坏生态环境和过度开发利用土地的行为，从无序、无节制地与洪水争地转变为有序、可持续地与洪水协调共处。,考

5、虑工程措施与非工程措施的结合，成为防洪减灾发展的方向。,人与洪水的协调共处,工程措施,指通过兴建水库、修筑堤防、整治河道、开辟分洪区等工程，改变洪水的自然状况，包括调蓄洪量、削减洪峰、加大泄量，分洪、滞洪等，以防止或减轻发生洪水灾害的不利影响。,（1）水库工程,水库的主要作用是拦蓄（滞）调节洪水，削减洪峰，减轻下游防洪负担。,长江三斗坪 三峡水利枢纽坝址,长江三峡水利枢纽规划效果图,*长江三峡水利工程： 坝址控制流域面积l00万km2，设计正常蓄水位l75m，防洪库容221.5亿m3。 荆江河段两岸地区的防洪标准将由目前的不足10年一遇提高到百年一遇。 电站装机总容量l820万kW，每年约替代

6、原煤4000 5000万t 。,（2）堤防工程,运用工程措施“挡”住洪水对保护对象的侵袭。,湖北荆江大堤,海河干流防护堤,用河堤防御江河、湖的洪水泛滥,江苏洪泽湖大堤,洞庭湖防洪蓄洪工程,用湖堤防御湖泊的洪水泛滥,汉口长江防水墙,上海黄浦江防汛墙,用围堤保护城市地区不受洪水侵袭,钱塘江口造滩防浪工程,秦山核电站防浪工程,用海堤或挡潮闸防御海潮,（3）分蓄行洪工程,开辟分洪区，分蓄（滞）河道超额洪水。,黄河的东平湖分洪区,（4）河道整治,人工扩大河槽、裁弯取直、清除阻水建筑物，以加大江河的泄洪量。,下荆江裁弯工程,（5）绿化工程,通过植树造林、涵水固沙，防止或减轻洪水灾害。,黄河上游水土保持工程

7、,黄河护岸丁坝绿化,多种工程措施协同,上中游：修建水库，植树造林 中下游：修筑堤防，整治河道，分洪区,多种工程措施协同,上中游：修建水库，植树造林 中下游：修筑堤防，整治河道，分洪区,非工程措施,非工程措施不是控制洪水，而是通过工程以外的法规/政策、经济、技术等多种控制手段，以减轻洪灾损失的各种措施。,（1）建立洪水预报预警系统,黄河护滩抢险现场,（2）洪泛区（分蓄洪区） 的运用和管理,（3）救灾,干旱灾害,特定地域长期无雨或严重少雨，以致水资源供给不足，而对人类生产、生活与生态环境所发生的严重不利影响。,1、旱灾的危害,渐进性：洪灾一条线，旱灾一大片,时间长：数月数年,农业减产：植物生长不良

8、，生物量减少，饥荒。 供水不足：工业和城市用水短缺，人畜饮水困难。 生态破坏：土地退化，植被死亡，物种灭绝。,旱灾危害的主要表现：,全球陆地面积的25%年平均降雨量小于250mm，属于干旱地区。,2、干旱的分布,我国是世界上干旱危害较严重的国家之一。,我国近代各次自然灾害中最严重的一次灾难： 18761878年连续三年干旱，遍及河南、山西、陕西、甘肃、山东、安徽等18个省，在旱灾中心地区80的人被饿死，死亡人数达1300万人。,（1）加强长期预报,3、旱灾的减灾措施,（2）推广人工降水,主要是根据不同云层的物理特性，向云中播撒水滴、盐粉或溶液滴、碘化银或固体二氧化碳（即干冰）等催化剂，使云滴或

9、冰晶增大到一定程度，降落到地面，形成降水。这是人工影响天气中进行得最多的一项试验及应用。,浙江防渗渠,河南人民胜利渠,（3）发展节水灌溉,改进地面灌溉方式,浙江余姚茶园喷灌,电动时针式喷灌机,滴 灌,发展喷灌、滴灌,第二节 水污染,一、废水中污染物浓度大,二、废水成分复杂且不易净化,三、带有颜色或异味,四、废水水量和水质变化大,1、点污染源,工业废水,一、水污染的主要来源,生活污水,主要来自家庭、商业、学校、旅游服务业及其他城市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其他排水等。,生活污水中99.9%是水，固体物不到0.1%,大量合成洗涤剂,2、面污染源,农业面源污染,城市

10、径流污染,1、悬浮物,使水体变浑，影响水生植物的光合作用，吸附有机毒物、重金属等，形成危害更大的复合污染物沉入水底，日久形成淤积，妨碍水上交通或减少水库容量，增加挖泥负担。,2、耗氧有机物,排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少 。影响鱼类和水生生物的生存 ，造成水体变黑发臭 。,三、主要的水污染物质,3、植物性营养物,主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用水的异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。,4、重金属,重金属是具有潜在危

11、害的重要污染物质，从50年代前后日本出现的水俣病和骨痛病，均已查明是由于汞、镉污染引起的公害病。重金属的环境污染已受到人们极大的关注。,5、难降解有机物,指难以被微生物降解的有机物，能在水中长期稳定地存留，并通过食物链富集最后进入人体。它们中的一部分化合物即使在十分低的含量下仍具有致癌、致畸和致突变的作用 。,6、石油类,主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开采及大气石油烃沉降 。它会阻止氧进入水中，妨碍水生植物的光合作用 。同时，石油还会粘附在鱼鳃上，使之呼吸困难直至死亡，还会抑制水鸟产卵和孵化。食用在含有石油的水中生长的鱼类等水产品，会危及人体健康。,7、酸碱,主要来自矿山排水及许多工业

12、废水 。它会破坏水生生态系统的平衡；影响渔业生产，腐蚀船只、桥梁及其他水上建筑。用酸化或碱化的水浇灌农田，会破坏土壤的理化性质，对工业、农业、渔业和生活用水都会产生不良的影响。,8、病原体,生活污水、医院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工业废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫，会传播霍乱、伤寒、胃炎、肠炎、痢疾以及其他病毒传染的疾病和寄生虫病。,四、水污染特征,河流污染,湖泊（水库）污染,海洋污染,地下水污染,特点： 污染程度随径流量变化 染物扩散快 污染影响大,我国的河流污染状况： 中国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。辽河、海河污染严重，淮河水质较差，黄河水质不容乐观，松花

13、江水质尚可，珠江、长江水质总体良好。各大流域片的主要污染河段均集中在城市河段，63.8%的城市河段为IV至劣V类水质。,河流污染,类：主要适用于源头水、国家自然保护区； 类：主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等； 类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区； 类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区； 类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。,地表水环境质量标准（GB3838-2002）,特点： 污染来源广、途径多、种类复杂 污染稀释和搬运能力弱 生物降解和累积能力强,我国主要湖泊富营养化状况： 主要湖泊富营养

14、化问题突出：滇池、太湖,湖泊（水库）污染,特点： 污染来源广泛 污染难于治理 污染危害严重,我国地下水污染状况： 主要集中在北方地区,地下水污染,我国近海污染状况： 渤海、东海、南海 以渤海为例： 60年代以前：3次；70年代：9次；80年代：74次 90年代：1990年34次，1998年22次，1999年7月3日，出现 了1500 km2面积的严重赤潮，7月15日更扩大到了6500 km2。 2000年仅辽宁、浙江两次较大赤潮造成的渔业损失就近3亿元。,特点： 污染源多而复杂 污染的持续性强 污染扩散范围大,海洋污染,五、水污染控制,基本控制模式三级控制,源头控制,污水集中处理,尾水最终处置

15、,再利用/环境水体,接管标准,出水标准,环境标准,一级控制,二级控制,三级控制,源头控制,1工业废水,优化产业结构、调整规划布局,清洁生产,单位产品耗水量 （国外先进水平国内平均水平）,钢铁行业：35m3/t70100m3 /t,油炼制行业：0.2m3/t56m3/t,就地处理：达到污水排放标准,2生活污水 合理进行人口密度及分布规划 公众教育 “绿色消费”、“绿色生活”：无磷洗衣粉,3面源水污染 城市径流 收集雨水利用 减少硬质地面 增加绿化用地 农村面源 发展节水农业 减少土壤侵蚀 合理利用农药 截流农业污水 畜禽粪便处理 乡镇企业废水及村镇生活污水处理,五、水污染控制,基本控制模式三级控

16、制,源头控制,污水集中处理,尾水最终处置,再利用/环境水体,接管标准,出水标准,环境标准,一级控制,二级控制,三级控制,一级导流城市污水截流管网,完善下水道系统,旧城区：雨水/污水合流制，适当的改造 新城区：雨水/污水分流制,五、水污染控制,基本控制模式三级控制,源头控制,污水集中处理,尾水最终处置,再利用/环境水体,接管标准,出水标准,环境标准,一级控制,二级控制,三级控制,污水集中处理,物理处理法,化学处理法,生物处理法,主导：城市污水处理厂,处理方法分类,污水集中处理,去除物质不溶性的、呈悬浮状态的污染物。 主要工艺筛滤截留、重力分离、离心分离等。 处理设备格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气

17、浮装置、离心机、旋流分离器等。,物理处理法,污水集中处理,去除物质呈溶解、胶体状态的污染物。 主要工艺中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、吸附、离子交换、膜分离等。,化学处理法,污水集中处理,微生物作用 分为：好氧生物处理、厌氧生物处理,多种处理方法、多个处理单元有机组合,生物处理法,常规工艺流程,污水集中处理,一级处理 处理方法：物理法 净化效率：悬浮物 6070% 有机物 2040%,二级处理 处理方法：生物法 净化效率：有机物 7090%,三级处理 处理方法：化学法、物化法 净化效率：满足排放及回用需要,工业废水处理流程,污水集中处理,成分复杂多变，没有通用的集中处理工艺流程。,五、水污染控

18、制,基本控制模式三级控制,源头控制,污水集中处理,尾水最终处置,再利用/环境水体,接管标准,出水标准,环境标准,一级控制,二级控制,三级控制,二级导流城镇尾水导流系统,尾水导流形式,管道：城区，造价高 明渠：郊外，造价低，植树绿化,五、水污染控制,基本控制模式三级控制,源头控制,污水集中处理,尾水最终处置,再利用/环境水体,接管标准,出水标准,环境标准,一级控制,二级控制,三级控制,尾水最终处置,效果好达到或超过常规系统的处理程度,污水生态工程的特点：,尾水最终处置,费用低水、土壤、细菌、高等植物和阳光,空间大、时间长,五、水污染控制,基本控制模式三级控制,源头控制,污水集中处理,尾水最终处置,再利用/环境水体,接管标准,出水标准,环境标准,一级控制,二级控制,三级控制,关键控制水质标准,自然角度：长期缺水 社会角度：确实需要 经济角度：经济可行 技术角度：有效去除（潜在微量有毒有害物质）,废水再利用应考虑到诸多因素,关键控制水质标准,