怎樣制定地表水監測方案?以河流為例,說明如何設置監測斷面和采樣點?
一、怎樣制定地表水監測方案?以河流為例,說明如何設置監測斷面和采樣點?
首先,選定較規則的一個河段,為梯形狀最好,河面寬度為上地,河床底部為下睜肆地,測出水深度,就可以計算出斷面面積(梯形面積旁早洞公式運枯S=(a+b)/2×h).然后,再找一片紙,觀察在一段距離內流動的時間,即可算出他的流速.這樣就可算出流量了.
二、水污染源監測收集資料有哪些,與地表水監測有哪些異同?
1. 水污染源首州監測收祥首集資料的方式包括:現場采樣分析、實驗室分析、衛星遙感監測等多種方法。
需要監測的污染源包括工業廢水、農業面源污染、城市污水等。
2. 與地表水監測的異同在于,水污染源監測更加注重監測謹芹數特定的污染源,而地表水監測則更加注重全面監測水體的水質狀況。
同時,兩者的監測方法和監測頻率也有所不同。
三、地下水資源管理的技術措施
(一)對區域水資源進行統一規劃、合理調度
地下水、地表水和大氣水之間,有著不可分割的內在聯系,在水循環中,它們之間不斷地相互轉化。為了正確評價區域各種水資源,制定出技術、經濟上合理的水資源開發利用方案,必須對區內一切水資源進行統一的調查研虛禪究和評價。
要制定一個正確的水資源管理方案,必須首先查明區域水資源總量和各類水資源的互相轉化關系;其次,必須了解構成區域水資源的各個水量均衡項目對今后持續供水的意義及其在開采前后可能產生的變化;最后,在開發利用中,必須有統籌兼顧、綜合平衡的觀點。
當前,世界各國水資源開發規劃的一個共同特點,是對流域(或水盆地)水資源的全面管理,在水資源的開發規劃中體現綜合利用和聯合開采的原則。未來地下水的開發、保護和管理主要是地表水和地下水的結合使用問題。地下水資源開發的最佳方案是必須依靠地表水、地下水的結合使用,以及采取人工補給、興建地下水庫、控制地下水的區域性過量開采、局部地下咸水的利用、調整現有抽水井布局等聯合措施。
(二)調整供水水源結構,實行分質供水與水的循差春塵環使用
水資源缺乏,尤其優質水源有限。因此在水源利用上應根據工農業產業結構對水質的要求,實行分質供水、優質優用,這是綜合利用有限水資源的有效措施。生活用水立足于地下水或優質地表水;工業用水大體上可分為鍋爐、洗滌和冷卻用水和市政用水,可利用回用水。對于有苦咸水分布的地段可適量開采部分苦咸水進行農田灌森孫溉,以補充農業用水不足。同時,行業間用水應統籌安排,循環使用。為實現節水和綜合利用,應打破行業用水界限,采用廢水重復使用的綜合利用模式,逐步推廣一水多用。例如,火電用水盡量與農田灌溉相互重復使用,用火電熱水發展冬季溫室蔬菜栽培,火電排水進一步與供暖、漁業等用水相結合。
(三)調整產業結構,優化區域生產力布局
目前,水資源已成為生產建設規劃布局的制約因素,為此,要根據水資源條件調整和優化產業結構,合理對區域生產力布局,形成節水型經濟結構,實現水資源與國民經濟合理布局,促使經濟效益和環境效益最優。
在保證規劃目標產值的條件下,通過產業結構的優化與調整,使有限的水資源在經濟系統中合理分配,以發揮最大效益,把“以水定工業”作為產業結構調整與生產力布局的一個基本原則,這也是合理利用有限水資源的必要手段。在工業生產布局上,要充分考慮水資源條件,實行以源定供,以供定需,從更大的宏觀范圍來考慮和規劃經濟發展問題,充分發揮經濟協作區的互補協調作用,把耗水大的工業放置在水資源較豐富的地段,做到就地開發、就地使用,這既可減輕城區供水的壓力,還可以避免由于城市工業過渡集中,需水量不斷增加,地下水的開采強度遠遠超過允許開采量而引起的環境負效應。同時也減少了長途輸水的費用,可取得巨大的社會、經濟和環境效益。
(四)“開源”與節流并重
據統計,目前,我國地表水的開發利用率只占河川年徑流量的17%,淺層地下水的利用率也僅為24%,故尋找新水源地在某些地區尚有潛力。但在許多地區,更應重視其他開源措施(建造地下水庫、地下水人工補給等),而節流則是刻不容緩的重要工作。
1.排供結合和跨流域調配水資源
用礦山排水作供水水源,是充分利用水資源,解決供、排水矛盾的最好措施之一,值得大力推廣。目前,我國華北地區太行山麓的許多煤田的下部煤層,均因受其底部高壓地下水的威脅而不能開采。估計其排水量,每年可達5億m3左右。如能對該區疏干和供水進行綜合規劃,將排水用于城市或工農業供水,則可緩解當地的供、排水矛盾。目前,全國許多礦山的礦井排水,多因水質已被污染,不適于生活和工業用水,甚至不適于農田灌溉,都大量地白白流掉,并成為周圍地表水與地下水的污染源;加之礦區排水漏斗的擴大,又減少了周圍的供水水源,造成地質環境的惡化。如實行超前取水,以供減排,以供代排,上供下疏,先供后排,排供結合,還可采用帷幕截流,內疏外供等辦法加以解決,此項內容將在第三篇中作進一步介紹。
在地下水位過高造成土壤鹽漬化或沼澤化的地區,也可把抽水排澇與供水結合起來,實行井灌井排,以降低地下水位,加速土壤脫鹽,提高防澇能力,改良淺層淡水,達到農業增產的目的。
當一個地區的水資源經過充分調配仍不能滿足生活和生產需要時,可考慮從有水資源剩余的流域調入地表水。
2.節約用水
由于世界上普遍面臨淡水資源不足的問題,所以各國都重視對節約用水技術的研究。國內,雖然許多地區供水緊張,但卻存在著普遍而大量的各種浪費水資源的現象。對此,至今仍缺乏有效地管理。我國《水法》明確規定:“國家厲行節約用水,大力推行節約用水措施,推廣節約用水新技術、新工藝,發展節水型工業、節水型農業和服務業,建立節水型社會經濟結構體系,單位和個人有節約用水的義務”。大力推行節水措施,不僅是為了解決水資源的供需矛盾,也是減少排污量、改善環境、提高企業經濟效益的有效措施。在某些水資源不足的地區,開源難以解決需與供的矛盾,只有從節約用水上求得緩解。節水是解決我國缺水問題的出路和重要途徑。
(1)廢(污)水水質處理回用,提高重復利用率。目前,一些發達國家的廢水重復利用率已達85%~98%;國內,工業及城市的用水量雖大,但重復利用率很低。多數城市還停留在20%~50%,有很大潛力。
(2)推廣先進的節水措施。首要的是建立生產管理體制;然后,在工農業和生活用水方面推廣節水措施。在工業方面,應建設先進的節水型工業,降低工業用水定額;實行清潔生產,改進生產工藝,盡量采用用水少的生產工藝,降低單位產品用水量。農業方面,我國是用水大戶,畝均用水量為448m3,但我國農業用水的利用率只有30%~40%,而國外則多達70%~80%,我國農田灌溉面積7.5億畝,年灌溉用水量約4000多億m3,如果灌溉水利用率提高10%,每年可節水400多億m3。因此必須改進灌溉技術,完善田間工程配套,灌渠應防滲或采用明管(塑料軟管)和暗管(地理管),改大水漫灌和畦灌為噴灌、滴灌、滲灌和微灌,這樣既可節省用水,又可擴大灌溉面積。
(3)節約生活用水。日常生活中浪費水的現象普遍存在(跑、冒、滴、漏水與長流水等),種類之多和數量之大都是驚人的,尤以服務行業用水和生活用水更為突出。因此,應當大力宣傳節水,提高人們對水的憂患意識和節水意識;實行“節獎超罰”制度。節約生活用水是多方面的,而推廣節水型衛生潔具(包括廁用、洗淋用、廚房用、醫療用衛生潔具等),應作為重要的節水措施。另外,應大力擴大生活廢水處理回用工作。
(4)開展一水多用。如前述的污水處理回用、將工業廢水(或直接或經處理)用于灌溉或冷卻、綠化、消防及娛樂觀賞用水等,將節省的優質水用于生活用水。
(五)地下水監測工作
為掌握水資源管理方案的執行情況和預測未來地下水的天然和開采動態,以及環境條件的變化趨勢,以便及時調整管理方案和采取防治措施,都必須全面、系統地進行地下水動態監測工作,尤其是在地下水庫區和利用回收廢水進行人工補給的地區。因此,地下水動態監測工作是水資源管理必不可少的組成部分。許多國家在水資源法中都明顯規定,無地下水監測資料設計的水資源管理工作,在法律上是絕對不容許的,我國對此也作了明確規定。
地下水動態監測的內容,應根據管理方案來確定。其主要內容包括地下水的水位動態、水質變化、開采量與回灌量的統計三方面。當地下水系統內可能出現因水資源開發而引起的環境災害時,也應對其變化進行監測。
地下水動態監測網布置的范圍,原則上應包括整個水資源管理區,有時還應擴大到與本區水資源形成有關的毗鄰地區。監測網、點的布置,須考慮對全區水資源動態變化規律的控制,并在對地下水水源地水質、水量產生最大影響的地段以及可能出現地質災害的地段加密觀測點,進行重點監視。監測網、點的布置還應與選定的計算水量和水質的數學模型相適應。選擇觀測點的具體原則,首先要有代表性,并盡可能利用現有井點,做到一井多用。代表性是指所采取的水質樣品或所觀測的水位和流量數據,在地點和時間上能符合水體的真實情況,并能控制一定空間和時間。例如,不致因井深不同或過濾器下置層位不同而出現水位、水質上的差異;不致因長期停用而影響水中微量元素和細菌的含量的真實情況。還應注意,觀測點位置,盡可能不要輕易地變換,因為經常改換觀測點,則可能使觀測結果的使用價值大減。
關于地下水動態觀測的一般要求,在第六章已經介紹,這里僅介紹某些特殊要求。
開采條件下地下水位動態觀測的基本任務:①掌握某一時期整個滲流場的水動力狀況,其任務主要是為了編繪不同時期的等水位線圖(流場圖),以便分析地下水的流向、運動規律、抽水或注水井(人工補給)的影響范圍,以及海水入侵的情況等。同時,這種圖件也是建立水資源計算數學模型的基礎圖件。為編制高質量的流場圖,要求觀測網點能控制住全區流場的變化,應有1~2條主要觀測線穿過區內的水位降落漏斗、補給水丘及不同類型的邊界。觀測點應盡量布置在剖面線上的地下水面坡度變化點上。水面坡度無變化的地區,有少數觀測點控制即可。②掌握可靠的水位隨時間變化趨勢及其變化速度。其任務主要是檢查地下水的開采條件是否按照水資源管理方案預計的方向發展,如有偏離,則必須采取適當的措施來保護地下水資源。這種觀測點必須設置在能夠真正代表區域地下水變化趨勢的水位降落漏斗的中心。因為漏斗中心的水位反應了所有抽水井的干擾影響,而漏斗邊沿部位的水井水位則不一定具有代表性。其次是,為了消除因開采強度隨時間變化而對水位觀測值所產生的影響,要求選用非生產井作為水位動態觀測井。
對于地下水的水質監測,應注意以下問題:①水質監測項目一般可分為“基本監測項目”和“選擇性監測項目”兩類。前者是指全區所有監測點水樣都必須測定的項目;后者則是根據每個監測點所在的位置特征和不同目的而檢測的某些指定項目。為了解整個地下水系統的水文地球化學條件的變化趨勢,規定以少量常規化學組分作為基本監測項目是必要的,但是,應該把監測項目的重點放在可能對地下水質產生有害影響的化學成分上。此外,也可根據某一時期的水質情報,對所發現的某些水質異常現象,進行追索性的監測。②除常規的水質監測外,目前在國、內外的水資源管理工作中,特別強調對人類健康有危害的微量重金屬離子、有機物和致病細菌以及病毒的監測。有機物的危害性已被認為遠大于無機質或微生物的污染危害。因此,在地下水受有機污染的地區,應增加對微量有機物的監測項目。③微量重金屬元素和有機污染物在地下水中的含量,一般都很低(常以每升微克或毫克計)。因此,如果不嚴格按要求取樣,或由于在保存過程中水樣自身發生化學或生物化學變化,將造成這些成分在實驗室測定的結果與實際情況不符,使水質評價失真;或者出現同一水樣的幾組樣品的結果不一致,無法作出評價結論。因此,首先要嚴格執行有關水樣采取和保存的技術規程;其次應盡可能統一取樣和分析樣品的時間,進行集中取樣和系統取樣,以消除人為因素對分析結果造成的影響。④對環境地質的監測項目、位置和要求,應依據當地的地質、水文地質條件和預測的或已發生的環境地質問題來進行安排,一般要求監測它們的產生、變化和治理的全過程。
(六)運用地下水資源管理模型進行地下水資源的科學管理
地下水資源管理模型是為了達到某既定管理目標,利用運籌學中的最優化技術方法建立起的一組數學模擬模型。實質上,這里所說的地下水資源管理模型,是地下水流或溶質運移等數值模型和線性規劃等管理模型耦合而成的復合模型。通過對此模型的運算,使該系統的特定目標達到最優,使地下水長期處于對人類生活、生產最有利的狀態,以獲得最大的經濟、社會和環境效益。換言之,地下水管理模型就是運用運籌學方法,應用系統分析原理,為達到某即定管理目標所建立的求解地下水最優管理決策的數學模型。通常,它是由地下水系統的狀態模擬模型(如地下水流模擬模型、地下水溶質模擬模型)和優化模型耦合而成。這樣的地下水管理模型,可以在尋求最優決策的運轉過程中嚴格服從地下水的運動規律,實現水文地質概念模型的仿真要求(林學鈺,1995)。地下水管理模型是地下水管理研究的一個重要內容。運用地下水資源管理模型可更好地進行地下水資源的科學管理。從水資源管理發展的歷史分析,水資源管理,最主要的技術管理手段之一,就是運用系統論與系統分析方法等現代科學技術,建立水資源或地下水資源系統管理模型,優化出地下水最合理的開發方案。這已成為當前國際上共同使用的重要管理措施。
我國從20世紀80年代以來,由于地下水系統理論、非穩定流理論及以數值解或解析解為代表的現代應用數學的引入,以及計算機技術、同位素技術等新技術的廣泛應用,使地下水資源的研究發生了根本性的變化,即把從地下水資源評價到管理的全過程納入系統工程的軌道,研究如何合理開發、利用、調控和保護地下水資源,使之處于對人類生活與生產最有利的狀態。因此,它不僅涉及水文地質學的各個領域,而且還涉及與地下水開發活動有關的自然環境、社會環境和技術經濟環境等的問題,最終通過教學模型和最優化技術,建立地下水管理模型,實現管理目標。
地下水管理模型的研究內容目前主要集中在地表水―地下水聯合調度,地下水量―水質綜合管理,地下水科學開采與和管理模型,地下水可持續利用管理模型等。
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