A. 廊坊市城市规划区地质环境对城市可持续发展影响评价指标体系设计
本节将针对1996年以来廊坊市城市规划区地质环境问题发生发展状况及对城市社会经济的综合影响和社会经济发展过程,从可持续发展角度,设计出一套综合评价廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响的评价指标体系,借以系统地评价廊坊市城市规划区自1996年以来地质环境对城市可持续发展的影响。该指标体系涵盖了环境、经济、社会、地质环境综合影响等方面的基础指标,总体上反映了1996年以来城市地质环境对廊坊市城市规划区城市可持续发展影响的各方面的状况。
一、设计的原则
迄今为止,国内尚没有建立有城市地质环境对区域可持续发展影响评价的指标体系,已有的只是各种单一的、零散的指标,我们拟建立的评价指标体系,是在参考地质灾害评价指标体系和区域可持续发展评价指标体系的基础上,进一步系统、深化、延伸和扩展,形成以城市地质环境综合影响对区域可持续发展影响为中心的评价指标体系,该体系在构建时应遵循以下几个原则:
(1)充分体现地质环境对城市影响的特点和区域可持续发展的含义。在反映城市地质灾害对人类生命财产直接破坏作用的同时,还要强调地质灾害对国土资源和生态环境的破坏,在反映地质灾害对城市社会经济现实发展水平危害的同时,还要强调地质灾害对城市社会经济可持续发展基础能力的危害。
(2)明确隶属关系。城市地质环境综合影响评价指标体系是自然灾害评价指标体系的组成部分,自然灾害评价指标体系又是城市可持续发展评价指标体系的一个子系统。因此,城市地质环境综合影响评价指标体系要与自然灾害评价指标体系及城市可持续发展评价指标体系协调配合,构成有机的系列。
(3)综合性、全面性、系统性。以城市地质环境与城市可持续发展为中心,将有关指标有机地组合联系起来。并根据各指标间的因果、包容关系,构造一个目标明确、层次分明、结构清晰的综合评价指标体系。
(4)相对性、动态性、可比性。各层次指标能充分反映空间变化和时间变化,便于不同地区和不同时间的对比,便于与其它自然灾害相关指标的对比。
(5)科学性、实用性。各项指标具有比较规范的科学解释,既能反映地质灾害的自然属性和社会经济属性,又符合可持续发展的理论。建立指标体系时,要求做到全面系统,但对于某一些具体问题进行评价时,又要求简洁实用,不要过于繁杂。
(6)可操作性。指标含义明确,多寡适中,数据易于获得,便于分析和模型分析。要根据需要删除、更新指标,或将原有的一些指标综合、细分,生成一些需要的派生指标。
(7)层次性原则。按照信息的数量不同,指标可以分为不同的层次,信息的总量依此呈现金字塔形状,而信息的浓缩程度则出现递减现象。
(8)数量化。评价指标体系中各项指标要求尽量数量化。
二、廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价指标体系的内涵
要想评价1996年以来廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展的影响,一方面要认真分析研究廊坊市城市规划区所面临的城市地质环境问题的综合特性,另一方面要认真分析研究廊坊市城市规划区发展的现实特性,找出城市地质环境综合影响对城市可持续发展的影响,指导城市土地利用规划及城市发展规划,促进城市可持续发展,这就是廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价指标体系的内涵。只有这样,才能设计好廊坊市城市规划区地质环境对城市可持续发展影响评价指标体系,才能客观地评价城市地质环境综合影响对城市可持续发展的影响,通过采取一系列的城市防灾减灾措施,促进城市的可持续发展,最终为城市走上可持续发展方向打下良好的基础。
根据廊坊市城市规划区的现状,同时参考国内外城市地质环境与区域可持续发展关系的研究,我们认为城市地质环境综合影响对城市可持续发展影响应是一个城市可持续发展(经济发展、社会进步、生态环境保护)、城市地质环境对城市综合影响等两者保持高度和谐的过程。可以看出,城市地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价指标体系就包含了两个子系统,即城市地质环境对城市综合影响子系统和城市可持续发展子系统,其中城市地质环境对城市综合影响子系统是基础,城市可持续发展是目的。在城市可持续发展子系统中,包含有环境可持续、经济可持续、社会可持续等三个子系统,其中环境可持续是基础,经济可持续是条件,社会可持续是目的。城市地质环境对城市综合影响子系统包含城市防灾减灾能力子系统和城市地质环境对城市影响子系统等两个系统,其中,城市地质环境对城市影响是原因,城市防灾减灾是措施。
1.城市可持续发展子系统
城市可持续发展子系统包括环境可持续、经济可持续、社会可持续等三个子系统。
(1)环境子系统的可持续性。城市环境子系统是由自然环境、人工环境等要素组成,其可持续性则为顺畅的自然再生过程,并以其物流和能流等多种功能,直接或间接地满足人们日益增长的生态需要。对于廊坊市城市规划区来说,应集中体现在以下两个方面。
①高质量的环境保护:对于城市经济增长所造成的土壤污染、地下水污染等,都应当按照各自的特点予以防治和及时治理、处置,使各项环境质量指标均能达到国外一些大都市的标准。其在实施过程中,要使城市环境污染和破坏生态环境的现象得到有效的控制,环境质量明显得到改善,使城市环境保护和经济发展形成良性循环,创建与现代国际风景旅游城市相适应的城市环境。
②多功能的绿化系统。结合城市的自然地理特征,以点、线、面结合,高低错落,形成绿化网络,维护和加强廊坊市城市规划区的特色,在更大程度上发挥调节城市空气、温度,美化城市景观和提供娱乐、休闲场所的功效。
(2)经济子系统的可持续性。经济子系统是由经济总量、经济产业结构、经济外向型等构成,其可持续性是在科技进步的前提下,以最少的投入得到最大的产出,以最大保证物质产品的生产满足人们的物质生活需要。具体包括以下三个方面。
①体量大的经济总量。对于一个城市来说,经济总量越大,其结构和功能则相对比较完善,当受到外界较大的干扰作用时,其抗干扰的能力和稳定程度则越高。反之,则容易出现突然的恶化,甚至崩溃。所以,对于廊坊市城市规划区可持续发展来说,当务之急,要努力提高城市的经济综合实力,提高国内生产总值的总量和人均国内生产总值的数额,这样才能在将来的城市经济竞争中处于不败之地。
②高效益的转换系统。在从自然物质到经济物质,再到废物的转化过程中,必需是自然物质的投入少,经济物质产出多,废弃物排泄少。该系统的有效运行是以合理的产业结构和各产业的发展深度为基础的。因此,从三个产业的总体结构来看,必须是第三产业>第二产业>第一产业的倒金字塔构造,并且形成合理的比例关系,其中的第三产业的比例最好为70%以上。从各次产业分析,第三产业除进一步发展贸易、金融保险、房地产等产业外,还需要大力发展信息业,提高信息化程度。第二产业要向高度化和生态化发展,充分利用各种自然资源,使边际产量最大,对城市的污染最小,同时要提高高新技术产业在第二产业中的比重。第一产业则应以绿色产品和绿色产业为开发重点。
③外向型经济系统。现代社会,随着经济的全球化,城市已作为世界经济的一个节点,其越来越受到不仅国内城市的竞争,而且受到国外城市的竞争。因此,每个城市要想在竞争中发展,不仅要加强对内的联系,更重要的是加强与国外城市的联系。对于廊坊市城市规划区来说,不仅要充分利用其优越的地理位置,一方面积极发展与内地城市的经济联系;另一方面,也要发展与国外大城市之间的联系,大力发展外向型经济。
(3)社会子系统的可持续性。社会子系统是由提高人的素质和高效率的流转系统为目的的社会服务体系构成,其可持续性是指人与人和谐地交流,人的素质逐步提高,社会服务逐步改善,以整体上促进物质和精神文明的不断提高。具体包括以下两个方面。
①高效率的流转系统。应以现代化的城市基础设施为支撑骨架,为物流、能源流、信息流、价值流和人流的运动创造条件,从而在加速各流的有序运动过程中,减少经济损耗和对城市生态环境的污染,方便人们的生产和生活。具体包括有交通运输系统、建立在数字化、综合化和智能化基础上的快速有序的信息传输系统、配套齐全、保障有力的物质和能源供给系统和网络完善、布局合理、服务良好的商业、金融服务系统。
②高度文明的人文环境。拥有发达的教育系统、较高的人口素质、良好的社会风气、井然有序的社会秩序、丰富多彩的精神生活、良好的医疗条件和祥和的社区环境。同时,人们能保持高度的生活环境意识,能自觉维护公共道德标准,并以此来规范各自的行为。
2.城市地质环境综合影响子系统
城市地质环境综合影响子系统是由城市地质环境对城市影响子系统和城市防灾减灾子系统构成。该系统运行的好坏,直接影响着城市可持续发展系统的运行,即直接影响到城市的可持续发展。该系统的运行就是如何充分了解城市地质环境问题的特点,有效加强城市的防灾减灾工作,减轻城市地质环境问题对城市可持续发展造成的损失,减少其对城市可持续发展的制约作用。
(1)城市地质环境对城市影响子系统是以评价城市地质环境问题(地震、地面沉降、城市水土污染等)对城市影响为目的的评价体系,它主要反映了城市地质环境对城市的影响。就廊坊市城市规划区来说,具体包括以下三个方面:
①城市地震灾害对城市的影响。对于廊坊市城市规划区来说,地震灾害发生的危险性比较大,地震灾害给城市造成的损失将是巨大的。只有充分认识到地震灾害发生的危险性和即将给城市造成的损失的严重性,并采取切实有效的预防措施,才能减少、减轻地震灾害给城市带来的损失,促进城市的稳步发展。
②城市地面沉降对城市的影响。对于廊坊市城市规划区来说,地面沉降灾害发生的危险性比较大,并正在加速发展,地面沉降灾害给城市造成的损失将是巨大的。只有充分认识到地面沉降灾害发生的危险性和即将给城市造成的损失的严重性,并采取切实有效的预防措施,才能减少、减轻地面沉降灾害给城市带来的损失,促进城市的稳步发展。
③城市水土污染对城市的影响。对于廊坊市城市规划区来说,城市污染现状不容乐观,污染有逐渐加重的迹象,并且城市水土污染给城市造成的损失将是巨大的。因此,只有充分认识到城市水土污染发生的危险性和即将给城市造成的损失的严重性,并采取切实有效的预防措施,才能减少、减轻城市水土污染给城市带来的损失,促进城市的稳步发展。
(2)城市防灾减灾子系统。城市防灾减灾是针对城市地质灾害发生发展,可能造成的损失及受灾体的具体情况,采取的减轻地质灾害损失的一系列措施。它是保证城市健康发展的必要措施。城市防灾减灾工作产生的是“负负得正”的投资效应,适当的防御,就是潜在的产出。它主要反映了城市抗御地质灾害的能力。主要包括以下三个方面。
①城市地质灾害预报能力。对城市地质灾害有效及时的预报、预测是有效避免、减轻地质灾害造成的损失的前提,只有及时掌握地质灾害发生、发展的信息,才能采取有效的防御措施,以减轻地质灾害对城市造成的损失。
②城市防灾减灾能力。在及时掌握地质灾害发生发展的信息后,只有采取切实有效的防御措施,才能有效地避免城市地质灾害给城市造成的损失,因此,城市防灾减灾能力建设是城市防灾减灾系统的重点。
③城市救灾、恢复能力。对于城市来说,在地质灾害发生后,应当积极采取自救措施,快速恢复城市功能,以稳定民心,减少地质灾害带来的损失。
三、廊坊市城市规划区地质环境问题对城市可持续发展影响评价指标体系的结构与设计
针对廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价指标体系的内涵,在上述评价指标体系建立的原则和方法的指导下,考虑廊坊市城市规划区地质环境综合影响及1996年以来廊坊市城市规划区社会经济的状况,设计出廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价的指标体系。
1.指标体系的结构
廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价应是一个以城市经济发展、社会进步、生态环境保护为特点的城市可持续发展和城市地质灾害得到有效防治和减轻的城市地质环境综合影响保持适度和谐的过程。包括城市可持续发展子系统和城市地质环境综合影响子系统两个子系统。城市可持续发展子系统又包含环境可持续、经济可持续和社会可持续三个子系统,城市地质环境综合影响子系统包含城市地质环境影响子系统和城市防灾减灾能力子系统两个子系统。所以,第一级指标为城市可持续发展指标和城市地质环境综合影响指标两个指标,第二级指标为城市地质环境影响指标、城市防灾减灾能力指标、社会可持续指标、经济可持续指标和环境可持续指标等5个指标,三级指标有9个,四级指标有84个,共同构成廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价指标体系的四个层次,总体指标体系呈现金字塔形状。
2.指标体系的设计
城市地质环境综合影响指标作为一级指标,包含有2个二级指标(城市地质环境影响子系统和城市防灾减灾子系统)、6个三级指标,57个四级指标。
(1)城市地质环境影响子系统
城市地质环境影响子系统包含有城市地震灾害影响子系统、城市地面沉降灾害影响子系统和城市水土污染子系统,分别叙述如下:
①城市地震灾害影响指标:地震灾害不仅给人民的生命财产带来严重的损失,还严重破坏城市的基础设施,在深层次上影响城市的可持续发展。因此,以地震基本烈度、地震灾害损失额占GDP比重、城市行政级别、人口密度、建筑密度、经济密度、供水管线密度、供热管线密度、供气管线密度、排水管线密度、城市年用电量、城市年用气量、用气普及率等13个指数来反映地震灾害对城市的影响。
②城市地面沉降影响指标:地面沉降灾害是一个渐变的过程,它不仅造成人员和财产损失,还逐步深刻地影响到城市功能的正常运转,给城市的可持续发展造成严重的影响。因此,以地下水超采率、地面沉降速率、沉降中心地面沉降累积沉降量、地面沉降经济损失额占GDP比重、人口密度、经济密度、供水管线密度、供热管线密度、供气管线密度、排水管线密度等10个指数来反映城市地面沉降灾害对城市的影响。
③城市污染影响指标:城市水土污染直接影响到城市居民的身体健康和城市的环境,影响到城市的形象,影响城市的可持续发展。因此,以污染面积比、城市污染造成的经济损失额、城市行政级别、Pb污染物最高含量与背景值比值、Cd污染物最高含量与背景值比值、Hg污染物最高含量与背景值比值、F污染物超过饮用水标准(浅层水)、F污染物超过饮用水标准(深层水)、C1污染物超过饮用水标准率、Mn污染物超过饮用水标准率、NO3-N污染物超过饮用水标准率、Fe污染物超过饮用水标准率、硫酸盐污染物超过饮用水标准率、矿化度超过饮用水标准率、人口密度、经济密度、城市年供水量、人均日用水量等18个指标来反映城市污染对城市的影响。
(2)城市防灾减灾子系统
城市防灾减灾子系统包含有地质灾害预测能力、防灾减灾能力、救灾恢复能力等3个子系统,分别叙述如下:
①地质灾害预测能力指标:城市地质灾害预测能力是对城市地质灾害进行防御和减轻灾害损失的前提,良好的地质灾害预测能力,有助于减轻地质灾害造成的人民生命财产损失,维护城市的功能正常运转。因此,以地震台网监测能力、地面沉降监测能力、城市土壤污染监测能力、城市地下水污染监测能力、119火警线和火警调度专线达标率等5个指标来评价城市地质灾害预测能力。
②城市防灾减灾能力指标:城市防灾减灾能力是城市抵御地质灾害的能力,有效的防灾减灾措施,可以避免或减轻城市地质灾害给人民生命财产带来的损失,维护城市的可持续发展。因此,以建筑物防震达标率、建筑物防火工程达标率、城市防灾减灾法规完善率、减灾知识普及率、城市污染减轻、控制措施完善率、城市消防站布局达标率等6个指标来评价城市防灾减灾能力。
③城市救灾恢复能力指标:城市救灾恢复能力是一个城市在遭受地质灾害时进行救灾,恢复城市功能建设,把灾害造成的损失降低到最低点,稳定民心等开展自救恢复的能力。因此,以电话普及率、道路面积比、万人拥有医生数、人均承保额、人均拥有城市维护资金等5个指标来评价城市救灾恢复能力。
(3)城市可持续发展子系统
城市可持续发展指标作为二级指标,包含有3个三级指标(环境可持续、经济可持续、社会可持续),27个四级指标。分别叙述如下:
①环境可持续指标:随着工业化进程加快和人民生活水平的提高,工业废水和城市生活污水已成为城市污染的主体,对于环境污染,廊坊市政府、企业也都采取了一定的措施来控制。并且随着城市的发展,城市用地日趋紧张,绿地系统在调节人们日常生产和生活中占据了重要地位。因此,以工业废水排放量、单位GDP废水排放量、垃圾和粪便处理率、工业废水达标率、城市绿化覆盖率、人均拥有公共绿地面积等6个指标来评价城市的环境可持续状况。
②经济可持续指标:对于一个城市的发展来说,最根本的是经济的发展。若经济实力比较强,则将在发展和竞争中处于有利的地位,同时也为社会的进步提供了条件和基础。因此,按照国际惯例,以国内生产总值(GDP)来衡量城市的经济实力;按照现代社会产业结构的发展趋势来看,城市第三产业的发展基本沿第一产业迅速萎缩,第二产业逐步减弱,第三产业迅速增强的模式演化。因此,评价城市可持续发展时,也要遵循这一趋势,为此选择第三产业的GDP结构和从业结构来衡量其变化;经济效益作为对城市发展的投入与产出过程的评价,其在城市可持续发展中占有重要的地位,因此,选择人均国内生产总值、地均国内生产总值来衡量效益变化;廊坊市城市规划区作为中国环渤海经济圈、京津走廊、大北京战略的中心城市之一,随着经济的全球化,世界城市之间的联系越来越频繁,发展外向型经济已经成为时代潮流。因此可以选择人均实际利用外资数额来衡量这一状况;城市经济的萧条将导致城市的衰退,可持续性降低,而城市的繁荣则导致城市生机勃勃,富有活力,可持续性增加。为此,可以选择人均社会商品零售额来衡量城市的繁荣状况。经济效益是评价经济的投入产出过程的,而集约性是从利用资源最少、废物排放最少等角度来衡量城市可持续发展的。为此,可以选择单位耗电量、单位耗水量、单位GDP废水排放量等指标来衡量。综上所述,城市经济可持续的评价指标有国内生产总值、第二产业GDP比重、第三产业GDP比重、第二产业从业比重、第三产业从业比重、人均GDP、地均GDP、人均利用外资、人均社会零售额、单位耗水GDP、单位耗电GDP等11个指标来评价城市的可持续发展状况。
③社会可持续指标:城市基础设施水平一方面满足人们日常物质生活需求,另一方面也为城市的经济发展提供了良好的发展环境。对于我国的城市来说,城市基础设施远远落后于城市经济建设,其制约作用越来越成为城市发展的瓶颈,并且城市作为人类比较集中聚集的地方,理应在既可以承受又不影响生态平衡的方式来满足人类居住的要求。因此,选择人口密度、人均居住面积、人均道路面积、人均用气量、百人拥有电话数、供水管线长度、供热管线长度、供气管线长度、排水管线长度、城市总用气量等10个指标来评价城市的社会可持续状况。
根据以上原则,本课题对廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价指标体系提出以下指标体系,见表5-2。
表5-2 廊坊市城市规划区地质环境综合影响对城市可持续发展影响评价指标体系表
续表
续表
B. 梅州市水资源的特点
12.3.1人均水资源数量不大
如前所述,梅州市水资源总量(含过境客水)为257.22亿m3。但是,在进行地区间水资源比较时,只能采用河川径流多年平均本地水这一指标,据1993年同期数比较,梅州市人均水资源量2876m3,高于全国人均2630m3的水平,但低于全省人均3077m3的水平[3],而与世界人均水量8840m3[4]相比则更是相去甚远。
12.3.2时空分布不均
水资源是由大气降雨转化而成的,因此,水资源的时空分布特征与大气降雨的时空分布特征基本一致。在时间分布上,梅州市境内雨季长,降雨充沛,年平均雨日150天左右,年降雨在1400~2500mm之间。年内降雨多集中在4~9月,占全年的70%~80%,其中5~6月更为集中,形成极明显的汛期;10月至次年3月为干旱期,其各月平均降雨均小于100mm。梅州市降雨的年际变化也大,如丰顺汤坑镇多年平均降雨量为1978mm,最多年为3093mm(1961年),最少年为1262mm(1956年) 梅州市水中长期供求计划(梅州市水利局,1996),P.5。
表12.3 梅州市资源地区分布情况表单位:亿m3
12.3.3洪枯水现象明显
梅江洪水出现几率1950年以前为16%,1950年以后,由于森林植被遭受严重破坏,造成大面积水土流失,带来下垫面汇流条件恶化,而使洪水几率提高至36%[1]。梅州市各江河洪水一般出现在5~9月,具有峰高量相对较小,涨落较快的特点,且后汛期受台风暴雨造成的洪水具有水位更高的特点。如梅江横山站,1953~1980年6次台风降雨洪水都高出警戒水位5m多(横山站警戒水位52m),其中6001号台风暴雨洪水水位高达58.56m,为历史最高记录[1]。其后曾发生8607号和9710号特大洪水。1997年第10号强台风于8月2日20时30分在珠江口登陆,梅州遭受大暴雨袭击,全市平均降雨量168.5mm,局部地方降水量超过300mm,造成山洪暴发,江河水位暴涨,全市9000多座蓄水工程达到和超过防限水位。本次洪灾全市直接经济损失14.21亿元,其中水利损失2.66亿元 梅州年鉴(梅州市年鉴编纂委员会,1988)。
因受气候因素影响,本区枯水一般出现在非汛期(10月至次年3月),月均值以1、2月为最低,但历史最枯流量多出现在5月,这与大旱年天气系统异常和农业需水量增大有关。韩江上游平均枯水流量模数1.95~4.88/s·km2之间。各站枯水年变差数Cv在0.4~1.40之间,离势系数Cs=2~3Cv,说明本区枯水年年际变化大。梅江横山站百年一遇枯水流量为5m3/s,20年一遇为11m3/s,10年一遇为15m3/s[1]。
12.3.4河流泥沙含量高
梅州市河流因长期受水土流失的影响,河水含沙量大(五华水多年平均含沙量为0.66kg/m3),梅江被列入全省含沙量最大的河流[1],虽经10年水土流失的治理,使河流含沙量得以缓解,但下游河床和水库的泥沙淤积问题仍不同程度地存在,不仅对洪水构成威胁,还影响航运和水利水电工程的效益。如合水水库容,至1997年底已淤积1548万m3,超过正常库容的1/3 梅州市1997年水利综合统计年报。
12.3.5水力资源丰富
梅州市山区河床坡降陡,天然落差大,水力资源丰富,是发展小水电,促进工农业生产的有利条件。全市水能理论蕴藏量在1万k W以上的河流共有20条,即韩江(梅江、琴江)、蕉州河、五华水、宁江、程江、石窟河、差干河、柚树河、松源河、汀江、漳溪河、梅潭河、合溪河、大胜溪、丰良河、白溪、潘田河、蕉溪、八乡水、榕江、北河。全市境内水力资源理论蕴藏为120.65k W,可开发量为123.93k W。至1997年底止,全市水电装机容量54.2k W,只占可开发量的43.27% 梅州市河流流域水电开发规划修编报告(梅州市水电局,1998)。
12.3.6地表水体遭受一定程度的污染
工农业生产的发展和城市居民生活水平的不断提高,必然导致城镇工矿企业和生活污废水排放量的逐渐增加。由于目前梅州市的城镇管理和工业废水处理仍跟不上形势发展的要求,大部分城镇生活污水和工业废水未经净化处理就直接排入江河,致使全市地表水体(河流)遭受不同程度的污染。虽然在雨季大部分河段仍可达Ⅲ类以上,但旱季因地面径流大幅度减少,污染程度加大,而在两岸工厂集中、水量不大的河段,有机物污染尤为突出,如平远坝头河、兴宁附近的宁江河段等(表12.4)。
表12.4 2004年梅州市主要河流水质概况表
梅江河梅城段水质保护问题也越来越引起大家的普遍关注。为此,市政府专门成立了梅江河水保洁防污领导小组和梅江一河两岸保洁防污监督管理大队,还拨款改建、扩建垃圾场,并建设江南污水处理厂。从整体上看,梅江梅城段水质情况是好的。但是,随着梅州市社会经济的发展,今后的防污、治污任务仍很艰巨。
C. 厦门杏林的水
不会吧!!额。。我一个朋友也叫我找这个。。。汗死了。额。。。额。。你应该是10中 的吧?
来自厦门住宅建设集团有限公司的消息,杏林湾东岸将建设滨水景观住宅小区。
该项目位于杏林湾东岸滨水地区,集美大道以南,高速公路联络道以西,占地面积88万m2,建筑面积160万m2,开发内容包括商品房、社会保障房以及社区配套的中小学、医院等基础设施。
项目的建设拟充分利用杏林湾东岸滨水地区,滨水建筑群拟采用底层架空的模式,杏林湾常水位时该架空层可为社区提供休闲活动场地,洪水位时则为水淹区,以满足杏林湾库容要求。
据悉,该项目的建设将营造杏林湾自然、生态滨水地区的特色,并具有较好的经济效益,但也可能对局部环境产生影响,主要包括项目建设期间可能有施工泥沙进入杏林湾水体,从而对杏林湾水环境产生影响等。
建设单位表示,公众对该住宅小区的建设以及环评工作有意见,可以通过电子邮件、传真、信函、面谈等方式向建设单位或环评影响评价机构提出。
门市杏林污水处理厂(下简称否污厂)始建于94年初,96年6月投入运行,是福建首家以处理工业废水为主的城市污水处理厂,占地面积7.6万M2,日处理污水3×104t,服务面积20km2,人口约20万。
杏污厂采用类似A/A/O的活性污泥工艺处理污水,处理后出水排入厦门西海域,处理流程见图20-1。
杏污水厂设计进水指标BOD5:250mg/l:360mg/l,SS:250mg/l,PH6.0--9.0.执行排放标准CJ3025—93。由于历史原因,设施不完善,基础条件较差,处理出水水质不够理想。98年底归厦门市政工程管理局,实现规范化管理后,水质情况获得明显改善,具体情况如表l所示。 二)九九年度杏污厂运行与管理: 九八年底以来,杏污厂严格管理、大胆创新、实施工艺研究与调查,获得明显的进步,主要有:——厦门市城市排污监测站每月监测报告表明其出水各项指标均优于规定的排放标准。出水结果见表l。 杏林污水处理厂污水处理情况(上级监测值)表l 出水情况 去除率情况
(%)
处理水量
吨/月 BOD5
(mg/l) COD
(mg/l) SS
(mg/l) BOD5 COD SS
98.01~98.12 16100 6.5 81.3 57.9 91.6 74.8 73.2
99.04~00.03 22413 5.2 51.0 <12.9 93.1 87.4 94.7
CJ3025-93指标 -- 30 120 30 -- -- --
——自99年7月起执行IS09002国际质量管理标准,2000年3月份取得OQC质量评审认证。
——本厂(城市污水处理增效降耗技改)项目获度门市第二届优秀发明革新奖评选一等奖,年增收节支经济总效益62万元,环保社会效益超过了300万元。
——被杏林区人民政府命名为“安全生产”先进单位。9个生产班组全部被厦门市安全委员会命名的“安全生产合格班组”。全区安全生产大检查评比第一名。
——获厦门市市政系统“双文明”建设先进单位。 三)克服困难,加强拉改,确保杏污厂生产正常进行。 杏污厂服务片区杏林工业区,进水中工业废水含量高达70%以上,水中污染物成份复杂,难降解、毒害物质含量高、且时常带有大量矿物污油、纺织厂废纱(污水成份见表2和表3),管网存在雨污合流状况。九九年度进水COD年均值高达423mg/l,而BOD5仅149.Omg/l,可生化率BOD5/COD比值低,进水水量、水质指标波动剧烈,进水量少时1万吨/日,进水量大时可达到4.6万吨/日,COD值在250一1800mg/l之间波动,PH值常超过9,有时瞬间进水达11以上。存在Ni2+、Cu2+、Cr2+等含量超标现象,给杏林厂的工艺运行带来严重冲击。
对此,为保证污水厂工艺正常运行和良好处理效果,杏污厂克服重重困难,采取各种强力措施。 杏林污水处理厂接纳的城市污水情况表 表2 行业 印染染整 电镀 化纤 化工 农医药 其他
排污量比例% 38 14 10 7 5 26
杏林污水处理厂典型水质情况表
(二OOO年四月上级抽样值,单位mg/l) 表3
项目 BOD5 COD SS PH 总氮 总磷 总铜 总铬 总镍 总锌
进口 282 1.13×103 504 7.3 66.3 10.1 2.34 8.18 6.00 0.777
出口 3.38 34.7 6 7.1 20.8 1.18 <0.05 <0.02 1.05 0.0875
3.1. 做好污染源调查工作
抽调技术骨干组成污染源调查小组开展污染源调查,对辖区内123家企业的分布、入网情况、污水特点、污水量以及流向等进行了细致的调查,汇编了完整的资料,绘制了全区管网图。加强对污染源的监督及技术咨询,从而增强了本厂在进水量、水质方面的监督及事故查找的主动性。
3.2 实施工艺调整、技术改造
3.2.1 加强进水监控
增设在线PH计和氧化还原电位计进行进水监控,当进水在线PH计和氧化还原电位计(ORP)指示值出现异常时,如PH超过6—9范围,ORP指示值超过350mv等,则采取控制进水方式,保证水解池出水PH值处于正常范围,工艺上加大水解池污泥回流,适当加大排泥,以缓和恶劣进水冲击曝气池系统的正常处理功能,同时根据指标情况,及时追踪分析控制污染源,以改善进水水质。
雨天污水量大时,部分污水通过超越管线直接进入曝气池缺氧区,阻止曝气池污泥由于雨水冲击而过分流失,维持系统的稳定运行。
3.2.2优化曝气池系统控制
曝气池设有厌氧、缺氧和好氧区,但由于现场未安装内回流泵,对工艺的完整性产生一定的影响。我们在运行中加强观察和摸索,经研究发现,当好氧区出水DO值低于2.0mg/l时,池体气味大,终沉池混合液泥水分离效果受影响,污泥易发生上浮。同时出水中氨氮含量较高,要占总氨的20—30%,不利于水体稳定。当保持出水处DO值在4mg/l时,曝气池几无异味,终沉池泥水分离效果良好,镜检生物指标中钟虫、轮虫数量多且稳定,氨氮含量可以忽略,水体稳定性好,COD去除率较高,出水磷含量下降。
系统其它主要控制如下:
厌氧区DO<0.3mg/l
缺氧区DO<1.0mg/l
MLSS3g/l、泥龄18天,污泥回流比R约100%。
实施以上控制后,细菌的生长增殖由于F/M值低,而处于减衰期,营养的缺乏便于细菌胶团的稳定,难降解COD物 质被菌胶团良好吸附,延长在系统中的停留时间,利于分解,系统高污泥浓度利于提高抗冲击性。排放的污泥稳定性高,可不必消化,直接脱水。溶解氧的严格控制便于聚磷菌厌氧阶段释磷和好氧阶段超量吸磷,利于水体除磷;同时反硝化茵可利用回流污泥液中的硝氮而达到除氮目的。实施上述控制后水体COD、BOD5去除高。总氮的去除率超过60%,总磷去除率可达80%以上。
3.2.3 排泥和泥处理
本厂终沉池采用周边进水、周边出水的幅流式类型,剩余污泥排放根据回流污泥浓度。进出水情况进行调整。为保证排放的剩余污泥浓度,我们根据进水情况采用间歇排泥方式,每天排放三次。
生产中发现,新排放的剩余污泥易沉降,易于脱水,药耗少,味轻,故排放污泥在通过短时重力沉降后即进行加药絮凝,当曝气池MLSS控制在3g/l时,污泥可不经浓缩机加药浓缩直接进脱水机脱水(无需污泥消化),干泥含水率约73%,状态稳定。
由于没有除磷装置,生产中发现,如排放的剩余污泥没及时处理,上清液中磷含量高,溢流回处理系统,累积结果造成系统除磷效果下降。因此,生产中尽量保证排放污泥得到及时处理。
3.2.4 利用遗留设施补充处理
据浅池理论,污水中可沉SS只与沉淀池表面积相关,沉淀池表面积越大,可沉颗粒粒径越小,生产中引入闲置的生物塘,对终沉池出水再处理,进一步降低出水SS和部分COD,使出水水质更优良。
一系列的技术探索和改造,使出水水质获得稳步改善。具体情况见表4。 月份 项目
杏林污水处理厂污水处理月报表 表4 BOD5
(mg/l) COD
(mg/l) SS
(mg/l) pH 水量
(吨)
99.04 13.6 98.9 49.9 7.5 10300
99.05 16.0 68.1 27.9 7.7 18375
99.06 18.0 76.5 29.4 7.4 21724
99.07 10.6 71.5 19.9 7.2 21147
99.08 8.4 64.5 27.2 7.4 22537
99.09 6.4 73.6 17.8 7.2 24243
99.10 <3.5 66.8 <13.2 7.4 18754
99.11 <4.4 64.8 <11.0 7.0 18320
99.12 <3.4 45.1 <11.9 7.4 17768
00.01 <5.3 58.0 <11.7 7.6 17326
00.02 <5.5 50.3 <12.3 7.3 18318
00.03 <4.0 56.3 15.4 7.7 22180
00.04 <3.6 46.0 <14.8 7.6 27466
3.3 技术改造的经济效益和社会效益。
历时近一年时间的工艺技改,提高了出水质量,同时也促使增效降耗取得了明显的成效,COD和SS去除率由去年同期的74.8%和73.2%分别提升至87.4%和94.7%(设计为60%和80%),出水符合国家一级排放标准。吨污水电耗下降21%,按设计3万吨/日处理量测算年省电65万度,相当节能56万元,年多处理BOD614吨,COD1340吨,SS558吨。由此带来巨大的环保经济效益和社会效益。 四)创新务实,严抓管理,为发挥污水处理厂的整体功效奠定坚实的基础。 杏污厂高效的运行离不开严格的管理,制度化、规范化、科学化管理成为杏污厂发挥最大效能的有力保障。
4.1 . 强化制度建设与落实,努力创造本厂特色的管理模式。
4.1.1 结合实际,健全三级管理制度网络。年初经建立、修订整理的近100项500条管理制度装订成册,下发各部门、班组,层层监督落实,使企业管理有章可循,有制可遵,并收到较好的效果。
4.1.2 深化改革,建立了三级考核制度。制定和完善了(中层干部考核制度)、(班组长考核制度>和<职工岗位、工资考核细则),中层干部和班组长实行每半年考核一次,职工岗位、工资考核每月一次,并建立考核档案。考核结果作为职务聘任、岗位流动及效益工资等级的依据。三级考核制度实施后,干部有了压力,对自己要求严格了,工作效率高了,服务态度好了,职工的自觉性得到了加强,积极性得到了充分的发挥。
4.1.3 安全第一,三级安全生产责任状签订制度为安全生产提供了有力保障。安全制度的落实,层层监督,责任到人,有机结合,收到了好的效果。1999年杏污厂安全生产事故率为0,并已挤身于安全生产先进单位行列。
4.2.狠抓质量管理,大力开展ISO9002国际质量管理标准的贯彻工作。1999年7月本厂开始推行贯标工作。在经过了对全体员工ISO9002“19个要素”和内审员的培训、质量手册、质量目标、作业指导书等三级文件的制定等环节后,贯标工作全面展开。加强文件执行的力度,加强内审及时发现不符合项,制定整改措施,及时消除不符合项,在实践中使ISI9002国际质量管理标准真正得到贯彻。通过内审、管理评审、顾问及预审核,于2000年3月8日正式通过评审中心的现场审核并取得认证,使杏污厂的质量管理水平提高了一个档次。
4.3. 强化竞争机制,最大限度地调动职工积极性。
4.3.1 积极开展创文明科室和班组劳动竞赛活动。由厂工会制定了生产管理、安全生产、班组建设、合理化建议等10项56条指标的竞赛考核标准及奖惩制度,科室、班组每月自评,考核组每月检查评分张榜公布,每季度小结评比出文明科室、流动红旗班组,年终评出红旗班组和优胜班组。
4.3.2 在青年职工中开展“青年岗位能手”和班组争创“青年文明号”竞赛活动。围绕着学校术、练本领,在平凡岗位做贡献这个主题,大力开展知识竞赛、岗位练兵和技术比武活动,并于每年“五四”青年节评出并表彰活动中涌现的“青年岗位能手”。 五)处理污水回用改造 二级处理后水水质优良,二000年三月起对二级出水实行回用改造,在排海口附近增设一套抽吸过滤系统,出水经泵抽过滤后直接应用于生产污水的冲洗用水,年节省自来水量五万吨以上,经济效益超过10万元。
D. 池塘水污染对人类生活带来的危害有哪些
水体污染对水体内动植物以及周边土壤都会有严重影响,甚至对表层地下水造成污染。如果该水体是饮用水取水点或干流,对人体伤害以及生存环境都会有影响。
那么造成河湖污染的根源是什么呢?主要有三大原因:外源污染、内源污染和水体生态功能的丧失。
首先是外源污染,主要来自工业废水、生活污水和初期雨水。
工厂直排或偷排漏排的废水、城市的生活污水通过管网直接排入自然水体,或在污水处理厂负荷过大、处理能力不足时,溢流至自然水体,从而破坏水质,造成严重的河湖污染。而降雨时,初期雨水通过大气到达地面,冲刷地面时将道路污染物、重金属等有害物质一同带进管网,排入自然水体,进一步加重了河湖污染。而工业废水、生活污水和初期雨水组成的外源污染则是导致水环境污染的根本原因。
其次是内源污染,主要来自河湖底泥、腐烂的水生动植物和沿岸垃圾。
底泥污染是当水体受到污染后,水中部分污染物通过沉淀或颗粒物吸附而蓄存于底泥中,适当条件下重新释放,成为二次污染源。另外,水中动植物腐烂分解过程会对水质产生一定影响,有可能造成水体缺氧,从而导致污染。而沿岸垃圾进入水体则会进一步加重污染。
最后是水体生态功能丧失。当外源污染和内源污染过重时,水体生态功能被破坏,水生态功能丧失,自身修复调节能力降低,污染加重,形成恶性循环。
武汉圣禹排水系统有限公司从1998年参与三峡工程到三年“西天取经路”后沉淀数年,经多位院士专家多年共同研究,百人顶尖科研团队研发,结合中国城市实际情况革命性的提出了适合中国国情的、行之有效的城市水环境治理系统——清污分流。
“清污分流”治理体系中包括了排口清污分流改造、分流制系统清污分流改造、合流制系统清污分流改造、工业区系统清污分流改造、原位水生态构建、源网厂河(湖)一体化智慧运维“六大工程模块”,我们逐项进行分析:
排口的治理,排口是汇水分区的关键点,行话说“污染在水里,根源在岸上,关键在排口,核心在管网”。我们可以把城市的地下排水管网想象成一个漏斗形,上端有各类新旧生活住区、工业场区、初期较脏的雨水收纳区等,点位多,情况不同,问题错综复杂,但是它们都有一个共同路径那就是要通过排口将水排入自然水体。和治理这些零散、复杂的“前端”问题相比,先治理“后端”排口这一个点不失为一个明智的策略,所以排口的治理是城市流域级水环境治理的第一步!通常排口通过清污分流先进的、符合当地情况的设施设备建设或改造就能解决70%左右污染物进入自然水体的问题。也就能实现快速地去除黑臭的问题。但是想彻底的、长久的解决这个问题,仅仅改造排口是不够的。
源头治理就是进一步解决污染物进入自然水体的问题,源头管网(分流制区域+合流制区域)也必须改造、建设。圣禹在源头的改造工程上也有自己的一套体系!在分流制管网上通过基础设施的改造达到精准截污的效果,合流制采用错时雨污分流技术解决溢流污染。对工厂排污进行精准截流的同时起到监控管制的作用。完成以上工程模块后就可以解决90%以上污染物排入自然水体,那么剩下的流入自然水体的污染物通过原位水生态的修复工程建设就能解决。“三分治、七分养”为了保护水环境治理的成果,长治久清就需要“源网厂河(湖)”一体化智慧运维平台,以物联网和大数据技术为依托建设“现状可监测、设备可控制、结果可视化、数据可运算、历史可追溯”的全方位智慧运维平台,最终实现城市水生态文明,还碧水之清,造千秋之福。
E. 浅层地下水地球化学背景及质量评价
浅层地下水指的是第一隔挡层之上的浅层松散沉积物孔隙潜水。浅层地下水是一个开放体系,是大气水-地表水(生物水)-深层地下水循环体系中的重要环节和组成部分,由大气降水、地表径流透水形成,埋藏浅、更新快,水质和水量均受降水和径流影响。浅层地下水埋藏较浅,雨季时部分地势较低地区其埋深仅10~20cm,农作物根须可延伸至浅层地下水层,从中获取生长所需水分和部分养分,因此,浅层地下水的环境质量也在一定程度上影响着农产品的品质与安全。
随着工业化进程的迅速推进,山东省部分地区地表水已受到不同程度的污染,局部地区污染状况严重,对浅层地下水环境质量造成一定的影响,同时也对人们的身体健康造成潜在危害。因此,开展浅层地下水地球化学和环境质量调查与评价,对于提高农产品质量与安全、预防地方病、保障人们身体健康具有重要意义。
一、浅层地下水地球化学背景
(一)浅层地下水地球化学参数的确定
根据中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范(1:25万)》中水地球化学样品分析测试要求,结合鲁东地区生态地球化学调查的具体情况,兼顾其他用途,选择分析的指标为 Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,Cd,Hg,As,Pb,Se,Ni,Be,Ba,Co,Sr,Th,U,N,P,K,Mg,Ca,Cr(六价)及pH、总硬度、溶解性总固体、氯化物、亚硝酸盐、高锰酸钾指数(COD)、氟化物、碘化物,共计31项。
浅层地下水地球化学背景值是评价浅层地下水元素丰缺、水质安全性及防治对策等研究的基本参考值。它是指在不受人类活动污染的天然状态下某区域内浅层地下水中各化学元素和水质指标的天然含量。由于区内地下水长期受人类活动的影响,已很难得到理想的水地球化学背景数据,故根据本次现有的测试结果资料,采用数理统计法计算区内浅层地下水中各元素和水质指标含量的背景值。
浅层地下水背景值参数一般包括:
1)代表浅层地下水第Ⅰ环境的地球化学元素的样本数(N)、最大值(Xmax)、最小值(Xmin)、算术平均值(
2)逐步剔除平均值加减3倍标准离差后的算术平均值(X)、标准离差(s)、变异系数(Cv)、最大值(Xmax)、最小值(Xmin)等参数的统计值等。若低于总样本数1/3的样本元素含量低于检出限,则该元素含量采用检出限的一半代替,一般均被剔除;若超过2/3的样本含量低于检出限,则该元素不参与地球化学参数统计,如六价铬(Cr6+)、碘化物(I-)等。
(二)浅层地下水地球化学参数特征
1.浅层地下水参数特征
浅层地下水分析结果表明,Hg,As,Se,K,Cr(六价)、碘化物等6指标含量均低于规范要求检出限,且低于《地下水质量标准》(GB/T 14848-1993)中Ⅰ类水上限,因此这些指标不参与地球化学参数统计。从本区浅层地下水23项元素或指标含量统计结果(表4-28)可以看出,原始数据最大值一般是最小值的数百倍,数千倍,甚至有些指标如可溶性固体总量、总硬度、Cl-,U,Zn,Mn,Fe,Pb,Mo,则最大值是最小值的上万倍;有些指标如
表4-28 浅层地下水元素地球化学含量特征参数统计表
续表
注:样品数栏“()”内数字为剔除的异常值样点数,Ba,Be,Cd,Co,Cu,Fe,Mn,Mo,Ni,Pb,Se,Zn,Th,U含量单位为μg/L,pH为无量纲,其余元素或指标含量单位为mg/L。
2.不同地貌区浅层地下水指标参数特征
浅层地下水参与地下水循环,大气降水为其直接或间接补给水源。山前沟谷径流条件良好,排汇通畅;平原地区径流迟缓,浅层地下水则以垂直运动为主,滨海沿岸地区浅层地下水与海水相接,水质受海水影响较大。研究区浅层地下水分布有如下特征表(4-29):
1)中山和低山区浅层地下水中多数元素或指标含量较低,中山区仅 Fe,Zn,Pb,Mo,Mn等较高,低山区仅mo,Mn,Be,Zn,Fe,Cu,Pb 等较高,山区地下水水质好,一般可直接利用作为水源;丘陵区地下水中多数元素或指标含量高于山区,但低于平原区,以溶解性总固体,Zn,COD偏高为特征,除局部地段水质受到原生地质背景的影响和人为污染外,其余大部分地区水质良好;平原区地下水中U,Sr,N,Ni,Co,Ba,溶解性总固体、总硬度、氯化物、亚硝酸盐、氟化物等多数元素或指标含量偏高,地下水水质相对较差。
表4-29 不同地貌单元浅层地下水地球化学背景值表
注:Ba,Be,Cd,Co,Cu,Mn,Mo,Ni,Pb,Zn,Th,U,Fe的含量单位为μg/L,pH无量纲,其他元素或指标含量单位均为mg/L。
2)浅层地下水水质除受人为污染外,还受到地质背景的影响。如昌邑北部微倾斜低平原区水埋藏在较浅的含水层中,含水层水文地质环境为还原环境,铁、锰等元素呈还原态,元素易随地下水运移,另外受海侵影响,该地区地下水中氯化物、碘化物、总硬度、可溶性总固体物背景值也偏高,也系特殊地质背景的地下水含水层所致。
3)平原区(微倾斜低平原、山前倾斜平原)浅层地下水中表征水质被新近污染的指标亚硝酸盐值偏高,说明平原区地下水近年来一直受到污染,并且还有继续蔓延的趋势。丘陵区是主要的农业区,农业生产过量施用化肥和农药对地下水水质的影响越来越大。
4)研究区内城镇浅层地下水污染较重,表现为工业和城镇居民固体及液体废弃物污染地表水,地表水下渗造成浅层地下水污染。农村地区相对污染较轻,主要污染源为农业生产化肥和农药。
(三)浅层地下水地球化学分布特征
1.酸碱性
水的酸碱性是评价水质好坏的重要指标之一,通常指的是水中“氢离子浓度”,用pH来表示,pH=-lg[H+]。根据 pH 可将水的酸碱度分为强酸性(pH<5)、酸性(pH 5~5.5)、弱酸性(pH 5.5~6.5)、中性(pH 6.5~7.5)、弱碱性(pH 7.5~8.5)、碱性(pH 8.5~9)、强碱性(pH>9)7级。水质好的水pH接近7,呈中性。饮用呈酸碱性的水,口感酸涩,饮后易产生恶心、呕吐、腹泻,诱发其他疾病。若将酸碱性水用于农业灌溉,将导致禾苗枯萎,严重时将造成颗粒不收。
研究结果显示(表4-30),本区大部分地区浅层地下水呈弱碱性,其次为中性,二者累计占98.87%,个别点位呈弱酸性、碱性或强碱性水。各有1个点分别呈强酸性和酸性水,分布在昌邑北部沿海和招远东北。弱酸性浅层地下水主要分布在威海局部地段;呈中性的浅层地下水广泛分布在南部基岩区、威海大部分及平度—招远一带;弱碱性水集中分布在研究区中部及北部大部分地区(图4-34);碱性、强碱性水零散分布在昌邑市部和烟台局部。
表4-30 调查区浅层地下水酸碱性状况表
2.总硬度
水体总硬度是指水中 Ca2+,Mg2+的总量,它包括暂时硬度和永久硬度。水中 Ca2+,Mg2+以重碳酸盐形式存在的部分,因其遇热即形成碳酸盐沉淀而被除去,故称为暂时硬度;而以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在的部分,因其性质比较稳定,称为永久硬度。水体总硬度是表示水质的一个重要指标,对工业用水关系很大,是形成锅炉水垢的主要因素。根据硬度可将浅层地下水分成5类(表4-31)。
图4-34 浅层地下水pH值评价图
表4-31 水硬度分类表
浅层地下水硬度主要受含水岩系类型和地质背景、土壤类型、地貌特征等因素控制。研究区浅层地下水硬度区域性差异较大,以极硬水为主(表4-32),其次为中等水和硬水,部分为软水和极软水。胶莱盆地及北部大部分区域浅层地下水中含盐量和钙镁离子较高,水质多属极硬水和硬水。南部花岗岩区及威海市大部分地段,浅层地下水中的钙离子和镁离子含量也较高,水质多属微硬水。软水和极软水分布在崂山区、五莲东部和威海等局部地段(图4-35)。
表4-32 浅层地下水硬度统计表
图4-35 浅层地下水总硬度地球化学评价图
3.溶解性总固体(TDS)
溶解性总固体(TDS)为水中含有各种溶解性矿物盐类的总量或矿化度,它包含了无机盐和有机物的总量。其主要成分有钙、镁、钠、钾离子和碳酸离子、碳酸氢离子、氯离子、硫酸离子和硝酸离子。溶解性总固体(TDS)代表了水中溶解物杂质含量,溶解性总固体(TDS)值越大,说明水中的杂质含量越多,反之,杂质含量越少。水中的溶解性总固体(TDS)来源于自然界、城市和农业污水及工业废水。
按溶解性总固体含量大小可将地下水分成淡水(<1000mg/L)、微咸水(1000~3000mg/L)、咸水(3000~10 000mg/L)、盐水(10 000~50 000mg/L)和卤水(>50 000mg/L)5类。受地质背景、土壤成因类型和地貌条件的影响,浅层地下水溶解性总固体含量表现出显著差异。由表4-33可见,本区浅层地下水中溶解性总固体(TDS)含量大部分<1000mg/L,属淡水区,微咸水区主要呈片状分布于胶莱盆地大部分区域以及呈带状分布在北部沿海一带;从昌邑北部沿海至昌邑市区呈条带状依次分布有卤水、盐水和咸水,其中卤水分布区目前多被开发为晒盐场,另外在仓上—三山岛一带也有小面积盐水和卤水区分布(图4-36)。
表4-33 浅层地下水矿化度统计表
图4-36 浅层地下水溶解性总固体地球化学评价图
二、浅层地下水环境质量评价
(一)浅层地下水环境质量评价标准与方法
1.浅层地下水环境质量评价因子
影响地下水质量的指标和因子众多,包括构成地下水化学类型的常规水化学组成及理化指标、常见的重金属和非金属指标、有毒有害类有机污染物指标和细菌、寄生虫卵、病毒等微生物指标。根据本次研究测试的32 项指标,结合《地下水质量标准》(GB/T14848—93),选取Ba,Be,Cd,Co,Cu,Fe,Mn,Mo,Ni,Pb,Zn,pH,氯化物、氟化物、亚硝酸盐、高锰酸钾指数、总硬度、溶解性总固体等18项指标作为浅层地下水环境质量评价因子。
2.浅层地下水环境质量评价标准
本次浅层地下水环境质量评价标准引用《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)(表434)。该标准依据我国地下水质量状况和人体健康基准值,参照生活、工业、农业等用水水质要求,将地下水质量划分为5类。
表4-34 浅层地下水国家质量标准分类表
注:浅层地下水各元素或指标含量单位除pH为无量纲外,其他元素或指标含量单位均为mg/L。
Ⅰ类:地下水化学组分含量低,原则上适用于各种用途;
Ⅱ类:地下水化学组分含量较低,原则上适用于各种用途;
Ⅲ类:以人体健康基准值为依据,适用于生活饮用水、农业用水和大多数工业用水;
Ⅳ类:以农业和工业用水质量要求及人体健康风险为依据,适用于农业和部分工业用水,适当处理后可作生活饮用水;
Ⅴ类:不宜作生活饮用水,其他用水可根据使用目的选用。
3.浅层地下水环境质量评价方法
1)以分析数据为基础,进行单项组分(因子)质量评价,按照《地下水质量标准》所列分类指标,划分为5类,当不同类别标准值相同时,从优不从劣。
2)采用加附注的评分方法,对地下水进行综合环境质量评价。具体要求与步骤如下:
A.进行各单项组分评价,划分组分所属质量类别。
B.对各类别按下列规定(表4-35)分别确定单项组分评价分值Fi。
表4-35 地下水环境类别评价分值表
C.按下列公式计算出该水样点地下水的综合评价分值F:
鲁东地区农业生态地球化学研究
式中:
D.根据计算获得的F值,按表4-36的规定确定出地下水质量级别。该评价结果中的质量分级对应于单指标评价中的5个地下水质量级别及意义,对于饮用水质评价而言,前三类水均适宜用作生活饮用水,后两类水则不适合作饮用水。
表4-36 地下水环境质量级别表
该方法的优点是数学过程简捷,运算方便;物理概念清晰,对于一个评价区,只要计算出它的综合指数,再对照相应的分级标准,便可知道评价地区地下水质量状况,便于决策者做出综合决策。缺点在于过于突出最大污染因子,由于公式中考虑最大污染因素,使参评项目中即使只有一项指标Fi值偏高,而其他指标Fi值均较低也会使综合评分值偏高;未考虑不同污染因子对环境的毒性、降解难易及去除性难易程度等因素。
(二)单因子评价结果
单因子评价统计结果(表4-37)显示,本区浅层地下水中Cd,Cu等重金属含量均较低,其单因子环境质量符合Ⅲ类水质量标准;Ba,Co,Zn元素含量较低,全区除有4件Ba、1件Co、4件Zn含量较高属Ⅳ类水外,其余均符合生活饮用及农业生产用水水质要求。Be,Mo,Ni,Pb元素含量普遍较低,绝大部分样本符合工农业生产用水水质要求。根据《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)中Ⅲ类水(可直接饮用)标准,影响本区浅层地下水环境质量的指标包括总硬度、溶解性总固体、高锰酸钾指数(COD)、
根据浅层地下水超标(Ⅳ类和Ⅴ类水)的空间分布情况,Fe,Mn,Cl-、总硬度的大规模异常以自然成因为主,滨海地区含量增高,以致超过水质标准;F-异常则出现在胶莱盆地及其周边地带,主要与中生代火山岩体高氟的地质背景有关。而其他指标超标则可能是人类活动造成的,呈点(源)状分布在人口密集的乡镇及工矿企业周边。地下水指标超标可能对当居民的健康形成危害,应引起重视。
表4-37 浅层地下水单因子环境质量评价结果表
注:总样本数3695个。
1.氟化物(F-)
研究区内氟化物(F-)达Ⅰ类水的点数为3322个,占总数的89.91%,氟化物(F-)达Ⅳ类水的点数为202个,占总数的5.47%,达Ⅴ类水的点数为171个,占总数的4.63%。按Ⅲ类水质标准(≤1.0mg/L)衡量,研究区氟化物(F-)超标率为10.10%,超标区出现在胶莱盆地中部和潍坊西北部,其中高密北部氟化物(F-)含量是Ⅲ类水质标准值的1.5~6倍(图4-37)。
高密市北部地势低洼,西南隆起,这种地势造成了南高北低的地貌特征。高密市南部发育白垩纪青山群、王氏群、莱阳群,该地层主要岩石类型为含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、页岩、火山碎屑岩、火山熔岩等,含氟均较高(表4-38),由表4-38可以看出:由莱阳群—青山群—王氏群,F元素平均含量逐渐增高,并且岩石颗粒越细含F量越高,且明显高于本区中酸性侵入岩及其他地层F的平均含量;高F物质经风化、搬运、沉积、水解等作用析出,并随地下水径流、迁移到北部低洼地区,地下水径流变得密闭滞缓,在较低洼的汇水区易溶盐类通过毛细管随水分上升到地表蒸发浓缩,又被大气降水溶解渗入潜水中,这种过程不断反复,使浅层地下水中氟浓度不断升高。可见,高密市北部地区不仅具备了充足的氟源,而且具有稳定的使氟富集的环境条件(土壤质地、地形地貌、蒸发浓缩)。属于典型的浅层径流滞缓富集浓缩成因。
图4-37 浅层地下水氟化物(F-)环境质量分级图
表4-38 高密南部岩石含量平均值表 w(F)/10-6
2.溶解性总固体(TDS)和总硬度
钙、镁、钠、钾、铁、锰等阳离子和重碳酸根、氯离子、硫酸根等阴离子是溶解性总固体的主要组成部分,其总量占溶解性总固体的95%以上。总硬度指的是水中所含钙、镁离子的总量。浅层地下水溶解性总固体与总硬度之间有着密切的内在联系,溶解性总固体含量高的浅层地下水中硬度也往往较高,因此,两者的区域分布特征基本一致。
胶莱盆地特别是诸城—高密—莱西及昌邑北部(图4-38),由于土壤的脱盐化过程发育不完全并且地势易遭受海水侵入,钙、镁、钠和氯离子等含量往往较高,导致浅层地下水溶解性总固体和总硬度增高,大部分已超过地下水质量标准限制值,水环境质量多属Ⅳ类或Ⅴ类。南部及东部侵入岩地区,海水入侵现象轻,浅层地下水以淡水为主,硬度多属微硬水或软水,因此,浅层地下水中总硬度、溶解性总固体含量低,水质多属Ⅰ,Ⅱ类水。按Ⅲ类水质标准衡量,区内浅层地下水中总硬度超标率达34.70%,溶解性总固体(TDS)超标率达20.65%。
图4-38 浅层地下水总硬度环境质量分级图
3.高锰酸钾指数(COD)
研究区内浅层地下水高锰酸钾指数(COD)以Ⅰ类水为主,达Ⅰ类水的点数为2461个,占66.60%,达Ⅱ类水的点数为953个,占25.79%,达Ⅲ类水的点数为168个,占4.55%,Ⅳ类水的点数为 100个,占 2.71%,Ⅴ类水的点数为 13个,占 0.35%。按Ⅲ类水质标准(≤3.0mg/L)衡量,调查区高锰酸钾指数(COD)超标率为3.06%,超标地区主要分布在昌邑西北和东北部,多属Ⅳ类水质区(图4-39),另外零星分布在蓬莱、胶南、平度和胶州等地区,其原因可能与该地区企业“三废”排放污染地下水有关。
图4-39 浅层地下水高锰酸钾指数环境质量分级图
4.亚硝酸盐(
亚硝酸盐污染与人类活动密切相关,主要是由人类生产生活过程中污水排放并随地表水向下渗透与浅层地下水发生混合作用后形成厌氧环境而产生的,在厌氧条件下,硝酸盐也易转变为亚硝酸盐。研究认为,本区浅层地下水亚硝酸盐(
浅层地下水中亚硝酸盐(
(三)综合评价结果
综合评价结果表明,鲁东地区浅层地下水环境质量总体状况较差,Ⅳ类和Ⅴ类水占总评价面积的44.88%,其中Ⅳ类水占43.75%(图4-41),大部分地区浅层地下水不宜直接饮用,其分布特征见浅层地下水环境质量分区图(图4-42)。
图4-40 浅层地下水亚硝酸盐环境质量分级图
Ⅱ类可供饮用的良好级浅层地下水分布范围占调查区总面积的17.27%,主要分布于山区和山前地带,包括崂山、大朱山—小朱山、五莲山、沂山及昆俞山山区,以上地区浅层地下水中除Mn,
图4-41 浅层地下水综合环境质量组成图
Ⅳ类适用于农业和部分工业用水,适当处理后可作为生活饮用水的较差级浅层地下水分布范围占研究区面积的43.75%。胶莱盆地及其周边地带浅层地下水污染主要以农业、生活和地质背景为主,农业污染指标是
图4-42 浅层地下水综合环境质量分级图
Ⅴ类不宜饮用的极差级浅层地下水分布范围占研究区面积的1.13%,小面积分布在胶莱盆地中心地带,水中总硬度、溶解性总固体,F-,Mo超标较普遍,另外分布在昌邑北部沿海地带卤水区(TDS>50 g/L),多与海水入侵产生的Cl-、总硬度超标有关,此外高锰酸钾指数,Be,Fe,Mn,Mo等多项指标超标也较普遍。
三、浅层地下水农用灌溉适宜性评价
(一)评价标准与评价方法
本区农灌用地下水主要是浅层地下水,因此浅层地下水环境质量与农业生产、农产品品质和安全关系密切,并在一定程度上影响着农业生产的结构和布局。因此在进行上述环境质量评价基础上对浅层地下水的农用灌溉适宜性进行评价。
评价采用的质量标准为《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)(表4-39),参评指标包括:As,Cd,Cr6+,Cu,Hg,Pb,Se,Zn,pH,高锰酸盐指数,氯化物,氟化物、氰化物共计13项。先对有关指标进行单因子适宜性评价,然后采用“一票否决”的评价方法对农田灌溉用水进行总体评价。适宜性评价分水作、旱作和蔬菜三大类,由于不同种类农作物灌溉用水质量评价标准值多数是一致或接近的,且研究区绝大多数农用地为旱地,因此,评价统一采用旱作指标进行评价。
表4-39 农田灌溉用水水质基本控制指标标准值(旱作)表
注:表中指标除pH为无量纲外,其余指标单位均为mg/L。
(二)评价结果
研究区浅层地下水农田灌溉(旱作)适宜性评价结果(表4-40)显示,区内绝大部分地区浅层地下水符合农田用水质量要求,适宜农业生产。影响本区浅层地下水灌溉质量的主要指标为氯化物,其次为氟化物、Se,其他元素或指标影响程度轻微。不适宜灌溉的浅层地下水主要分布在高密—昌邑及潍坊北部晒盐厂(卤水区),超标指标主要为氯化物和氟化物,其次零星分布在蓬莱、莱西、即墨和沂南等地,超标指标主要为Se,Hg,As等元素。
表4-40 浅层地下水非适宜于农田灌溉用水样品数统计表
F. 怎样才可以澄清水质
针对保护自然水体即“污水不下湖”,保护自然实体澄清水质,可以采用以下方式:
华夏文明五千年,从大禹治水,到汉武帝治黄河,从1998年抗洪到2020年迎战暴雨,泱泱大国,地大物博,北嵌黄河南卧长江,大小内湖如浩瀚星空镶于沃土,至西向东,奔腾而过的不仅仅是历史长河,更是一副波澜壮阔的中国水生态文明时代画卷。
回归近代,生活在这片土地的我们,所要面对的重担不再是河湖泛滥、南水北调这样巨大空前的治水工程,而是如何在我们现有的“水环境”下更好的治理“生活污水、工业废水、初期雨水”,更好的维护自然水体,让我们的水资源焕发本有的活力与生命力。
纵观全国现有的城市排水模式可以归纳为三种:直排合流制、截流合流制及雨污分流制。顾名思义直排合流制,就是最原始的排水模式,即生活污水和雨水通过一根管道直接排入自然水体,造成的污染后果可想而知)。截流合流制在此问题上进行了优化建设,即在原有直排合流制的管道上增设截流井,将污水截流到污水处理厂处理达标后排放至自然水体,希望通过这样的方式减少污水进入自然水体。但真的起到作用了吗?截流合流制虽然能解决部分晴天污水不入自然水体的问题,但解决不了雨天的问题。降雨时溢流污染严重,后期相对干净的雨水又大量进入污水处理系统增加了管道、污水处理厂的负荷,最后就会出现污水冒溢及溢流污染的问题,也就是八九十年代常见的老城区渍水,城市内涝的问题,这种“升级”还是不能实现治水目标。而第三种排水系统“雨污分流制”是分别建设污水管和雨水管,希望污水走污水管经过污水处理系统,处理达标后进入自然水体。而相对干净的雨水进入雨水管直接排入自然水体,不增加污水处理系统的负荷。“各干各的”“各司其职”是这套系统最初的构思,但是在实际建设中(在原有合流制管道区域改造或建设),遇见了新的问题:错接混接。在如密林般的地下管网系统中,错接混接情况层出不穷。污水管错接到雨水管上,导致了污水直接排入自然水体,而雨水管混接到了污水管上,增加了污水处理系统的负荷,同样也会出现溢流污染、污水冒溢等问题。
除了错接混接问题外,还有面源污染问题。在城市中心内菜市场、洗车业、垃圾站等行业产生的污染物附着在地面上,一旦下雨就会随着雨水进入雨水管,排入自然水体,造成自然水体污染。
从五十年代筹建“水利工程”学科开始,半个多世纪几代治水人的努力,奠定了以科学研发为指导思想的现代化治水理论研究为基础。武汉圣禹排水系统有限公司从1998年参与三峡工程到三年“西天取经路”后沉淀数年,经多位院士专家多年共同研究,百人顶尖科研团队研发,结合中国城市实际情况革命性的提出了适合中国国情的、行之有效的城市水环境治理系统——清污分流。
“清污分流”治理体系中包括了排口清污分流改造、分流制系统清污分流改造、合流制系统清污分流改造、工业区系统清污分流改造、原位水生态构建、源网厂河(湖)一体化智慧运维“六大工程模块”,我们逐项进行分析:
排口的治理,排口是汇水分区的关键点,行话说“污染在水里,根源在岸上,关键在排口,核心在管网”。我们可以把城市的地下排水管网想象成一个漏斗形,上端有各类新旧生活住区、工业场区、初期较脏的雨水收纳区等,点位多,情况不同,问题错综复杂,但是它们都有一个共同路径那就是要通过排口将水排入自然水体。和治理这些零散、复杂的“前端”问题相比,先治理“后端”排口这一个点不失为一个明智的策略,所以排口的治理是城市流域级水环境治理的第一步!通常排口通过清污分流先进的、符合当地情况的设施设备建设或改造就能解决70%左右污染物进入自然水体的问题。也就能实现快速地去除黑臭的问题。但是想彻底的、长久的解决这个问题,仅仅改造排口是不够的。
源头治理就是进一步解决污染物进入自然水体的问题,源头管网(分流制区域+合流制区域)也必须改造、建设。圣禹在源头的改造工程上也有自己的一套体系!在分流制管网上通过基础设施的改造达到精准截污的效果,合流制采用错时雨污分流技术解决溢流污染。对工厂排污进行精准截流的同时起到监控管制的作用。完成以上工程模块后就可以解决90%以上污染物排入自然水体,那么剩下的流入自然水体的污染物通过原位水生态的修复工程建设就能解决。“三分治、七分养”为了保护水环境治理的成果,长治久清就需要“源网厂河(湖)”一体化智慧运维平台,以物联网和大数据技术为依托建设“现状可监测、设备可控制、结果可视化、数据可运算、历史可追溯”的全方位智慧运维平台,最终实现城市水生态文明,还碧水之清,造千秋之福。