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

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