PDF《三 水环境》

3 本学科发展新动向和值得关注点 3.1 本学科发展新动向和值得关注点 3.1.1 环境水力学 环境水力学是由环境科学与水力学互相渗透, 互相融合而发展的一门新兴学 科(罗麟,赵文谦,1994) .李玉梁等(2002)认为环境水力学是研究与环境有 关的水力学问题的科学,除水污染、水生态问题外还有许多其它方面的问题,如 水土保持、河道冲淤、洪水破坏作用、冰凌水力学等等.从与水污染有关的水力 学问题来说,环境水力学主要研究地面及地下水域中物质的扩散、输移和转化规 律,建立其分析计算方法,确定物质浓度的时空分布及其应用.曹叔尤认为 (2002) ,环境水力学基本理论研究包括污染物迁移、扩散和转化机理;

在典型 河道及水库中污染物运动的基本规律研究及相应的理论和求解方法;

水中悬浮物 对水中油污染物的吸附等方面的基础研究;

大型深水库环境水力学特性的研究主 要研究大型深水库的水温预测模型和在大型深水库中有机污染物的降解规律;

计125 算机技术在环境水力学中的应用研究包括当今世界最新的并行计算技术和计算 流体力学方法;

GIS 在环境水力学科中的应用等. 美国环境与水资源研究所环境 水力学技术委员会则提出 环境水力学特别着重于将物理因素(水动力学、泥沙 输移和地形条件) 、化学因素(保守与非保守物质的传输、反应动力学和水质) 和生物因素(生态学)作为一个系统来进行研究 (Diplas P et al., 2000) . 污染物在水体中的迁移转化规律、 水环境数学模型及计算方法是环境水力学 发展的重点领域,相关研究成果众多. (1)污染物在不同水环境中的迁移转化规律 污染物在水体中的迁移转化规律, 涉及近区射流与远区紊动扩散与离散两种 问题. 近区问题的研究由规则边界中静止环境内的平面与单孔射流向复杂流动中 的复杂射流发展(余常昭,1999;

Chu V H et al., 1996),如横流、分层流、浅水域 射流,潮汐流中的多孔射流、表面射流、旋动射流等.远区问题的研究也是从对 规则边界中的恒定流动向复杂流动和非恒定流动发展,如天然河流(张永良等, 1986;

Seo W,et al.,1998) 、山区河流(Bruce H, et al., 1999;

Valentine E M, et al., 2001) 、分汊河段(李克锋等,1994) 、交汇河段(徐孝平等,1993) 、潮汐河段 (李玉梁等,1999) 、尾流(余常昭等,1999) 、分层流(张书龙,1988;

周孝德, 1989)等. 此外,掌握不同水环境中污染物的迁移转化规律,对于水污染控制和水环境 治理具有重要意义.其中,高含沙河流和地下含水层是两种既十分重要又十分复 杂的水环境,目前对这两种水环境中的污染物迁移转化机理尚缺乏足够了解.对 于高含沙河流,有关泥沙对重金属的吸附解吸已有很多研究,而泥沙对营养性污 染物和有机污染物吸附作用则是近些年来水生态与水环境基础研究的一个前沿 热点,研究的重点内容包括泥沙对营养性污染物和有机污染物的吸附解吸机理、 吸附态营养性污染物和有机污染物的降解过程、 沉积泥沙中营养盐和有机污染物 的释放机制、细颗粒环境泥沙的输运规律与数学描述等.对于地下含水层,污染 物的迁移转化一直是重点前沿研究之一, 其研究的难点主要包括非均匀与非饱和 含水层中污染物迁移转化机理及数学描述, 不同好氧与厌氧微生物对各种污染物 质的生物降解作用,以及地表与地下生态系统的作用过程等. (2)水环境数学模型 水环境数学计算模型是环境水力学研究中一个重要的组成部分, 其中包括了