水工环工程中的水土保持与环境污染防治技术研究

水工环工程中的水土保持与环境污染防治技术研究

石建  张洪军  山东省国土测绘院   250000

摘要：水工环工程中的水土保持与环境污染防治技术是为了保护水资源、维护生态平衡和防止环境污染而进行的研究。随着人口增长和经济发展的加速，水工环工程在农业、工业和城市建设等领域的应用越来越广泛，但同时也带来了许多潜在的环境问题。在水工环工程中，水土保持与环境污染防治是一项重要的任务。

关键词：水工环工程；水土保持；环境污染；防治技术

引言

水工环工程是为了满足人类社会发展需求而进行的一项重要工作，它涉及到水资源的开发利用、水利设施的建设和水环境的管理等方面。然而，在进行水工环工程建设的过程中，常常会面临水土流失、土壤侵蚀和环境污染等问题，这对水资源的可持续利用和生态环境的保护带来了挑战。

1水土保持概述

水土保持是一种综合性的资源管理和环境保护措施，旨在减少或防止土壤侵蚀、水土流失以及地质灾害等不良自然现象对土地和生态环境带来的破坏。它通过采取一系列技术和管理措施，提高土地的水分保持能力、改善土壤质量、保护植被覆盖、控制土壤侵蚀和水土流失，从而提高土地的生产能力、保护水资源及生态环境，实现可持续发展。水土保持通常包括以下方面的工作：1.植被保护与恢复：通过保护原有植被、进行退耕还林还草等措施，增加植被覆盖度，有效减少降雨对土壤的冲蚀和侵蚀作用。2.防止土壤侵蚀和水土流失：采用不同的措施，如梯田、沟和沟壑处理、植被带等，以减缓或控制降雨径流速度，有效降低土壤流失的发生。3.土地整治与改良：通过地表疏导、坡面修复、土壤改良和水保工程等，改善土地的物理结构、提高土壤肥力和水分保持能力。4.引导合理耕作：采用农业措施，如合理轮作、梯级种植、节水灌溉等，减少农业活动对土壤的破坏，提高农田的生产力和资源利用效率。5.土地利用规划和管理：结合地形条件、水资源状况和生态环境要求，制定合理的土地利用规划，优化土地利用结构，避免不合理的开发和利用行为。

2水工环工程中的水土保持与环境污染防治的重要性

2.1保护水资源

水是生命之源，对于维持生态平衡和人类社会的可持续发展至关重要。水工环工程中的水土保持与环境污染防治能够有效减少水土流失和土壤侵蚀，防止土壤和养分流失到水体中，从而保护水质和水资源。

2.2维护生态平衡

水工环工程所涉及的区域往往是自然生态系统的重要组成部分。通过水土保持措施，可以减少土壤侵蚀对植被和动物栖息地的破坏，保护生态多样性，维持生态平衡和生态系统的稳定性。

2.3减少地质灾害风险

在水工环工程中，特别是在山区、河谷和陡坡等地形复杂的区域，土壤侵蚀和水土流失可能导致地质灾害的风险增加，如泥石流、滑坡和塌方等。水土保持措施的实施可以减轻这些地质灾害的发生和影响。

2.4保护环境和人类健康

环境污染是当今社会面临的重大问题之一。水工环工程中的环境污染防治措施，如废水处理和污染物控制，能够有效减少工程活动对环境的影响，降低环境污染物的排放，保护环境和人类健康。

3水土保持与环境污染防治在实施过程中面临的问题和挑战

3.1技术落后和不足

在一些地区，水土保持和环境污染防治的技术装备相对滞后，缺乏先进的技术手段和设备，影响了工作效果和效率。

3.2资金和人力不足

水土保持和环境污染防治需要大量的投入，包括建设、运维和监测等方面的费用，但在一些地方资金不足，人力资源紧缺，阻碍了有效的实施和长期管理。

3.3规划与实际不符

一些地区在水土保持和环境污染防治方面缺乏科学规划，导致措施与实际情况不相符，效果不佳。此外，项目计划与落地之间存在差距，导致实施效果不理想。

3.4监管不到位

有些地方在水土保持和环境污染防治的监管方面存在疏漏和不到位的情况，缺乏有效的法律法规和制度体系，导致一些企业和个人对环境破坏行为无法得到及时惩处。

4水工环工程中的水土保持

4.1防止土壤侵蚀和水土流失

通过采取合适的土壤保持措施，如建设梯田、沟壑处理、植被覆盖等，减少大规模工程施工对土壤的冲击和侵蚀，保持水土的稳定。

4.2坡面和边坡的防护和稳定

通过采用挡土墙、护坡结构、地袋等工程措施，对坡面和边坡进行加固、保护和稳定，防止土壤滑坡和塌方等地质灾害的发生。

4.3河道整治和河岸防护

通过河道的复建、淤积物清理、河床固结等工程手段，调整河流形态，改善水动力条件，减少河流侵蚀和水运输过程中的泥沙流失。同时，在河岸边缘设置护坡、围堰等结构，防止河水侵蚀河岸和冲刷河床。

4.4水质治理和水体保护

在水工环工程中，通过建设沉淀池、湿地处理系统、悬浮物拦截装置等，对工程活动中产生的废水进行处理，减少水体中的悬浮物和污染物排放，保护水质和水生态环境。

4.5生态修复和植被保护

在水土保持工程中注重生态修复和植被保护，通过合理的植被种植、人工湿地构建等措施，促进植物生长和根系发育，增强土壤的保持能力和抗冲击能力，同时改善生态环境。

5环境污染防治技术

5.1废水处理技术

废水处理技术是为了降低或去除废水中的污染物，使其达到排放标准或可再利用的水质要求而采取的一系列方法和措施。1.物理处理方法：（1）沉淀：通过调节pH值、添加沉淀剂等方法使废水中的悬浮物和部分可溶解物沉淀下来，常见的有沉砂池、沉淀池等设备。（2）过滤：利用过滤介质（如砂、活性炭等）的物理作用，去除废水中的悬浮物和大部分可溶解物，常用的有压滤、真空过滤等设备。（3）吸附：利用吸附剂吸附废水中的有机物、重金属等污染物，常见的有活性炭吸附、离子交换树脂吸附等。2.化学处理方法：（1）中和沉淀：通过添加化学药剂调节废水pH值，使废水中的酸或碱中和，并形成易于沉淀的固体颗粒，如氢氧化铁中和沉淀法、碳酸钙沉淀法等。（2）氧化还原：通过添加氧化剂或还原剂，使废水中的有机物被氧化或还原成较低毒性、难分解的物质，如臭氧氧化、还原剂还原等。（3）沉淀加药：在沉淀过程中添加化学药剂促使废水中的污染物与沉淀剂快速形成团聚体，提高污染物的去除效率，如亚硝酸盐和氯白粉沉淀法。3.生物处理方法：（1）活性污泥法：利用活性污泥中的微生物对废水中有机物进行降解和去除，常见的有曝气池、好氧池、缺氧池等设备。（2）厌氧消化：将废水与厌氧菌接触，废水中的有机物被厌氧菌分解为甲烷等气体和稳定的有机物，常见的有厌氧消化池等设备。（3）植物湿地：利用植物根系和微生物共同作用，通过吸收、降解、沉淀等方式去除废水中的化学物质和有机污染物，常见的有人工湿地、水生植物床等设施。

5.2大气污染防治技术

大气污染防治技术是为了减少或消除工业排放气体中的污染物，特别是二氧化硫（SO2）、颗粒物和氮氧化物（NOx）等有害物质的排放，从而达到改善空气质量、保护人民健康和环境的目的。1.烟气脱硫技术：（1）石膏法：通过在烟气中喷射石灰乳或石膏浆液，使SO2与石膏反应生成石膏水合物，然后通过过滤和脱水处理得到固体产物。（2）浆喷吸收法：用石灰/石膏浆液与烟气接触，使SO2发生吸收反应，生成石膏浆液和固体颗粒并与逸出气体一起被捕集。（3）活性炭吸附法：使用活性炭吸附剂吸附烟气中的SO2，形成硫酸盐，然后对吸附剂进行再生操作。2.除尘技术：（1）电除尘：通过高电压作用下的电场力使带电颗粒沉积到被吸附的电极上，从而去除烟气中的颗粒物。（2）袋式过滤器：利用透气性较好的滤料（如聚酰胺纤维）制成袋子，将烟气通过袋子后，颗粒物被过滤器捕获附着在滤料表面。（3）湿式脱除尘技术：通过喷雾装置将烟气与水进行接触并冷凝，使颗粒物变得黏稠并沉积下来。3.脱硝技术：（1）SCR脱硝技术：在高温条件下，将氨气或尿素作为还原剂与烟气中的NOx发生反应，生成氮气和水。（2）SNCR脱硝技术：在适当的温度和氨逸度下，将氨或氨水喷入燃烧区域，使其与烟气中的NOx进行反应，生成氮气和水。（3）舍曼法：利用硫酸和亚硝酸钠等通过反应生成亚硫酸盐将NOx转化为氮气。

5.3固体废物处理技术

固体废物处理技术是为了处理城市和工业产生的固体废弃物，并最大限度地减少废物对环境的污染和危害，保护人民健康和促进可持续发展而采取的一系列方法和措施。1.焚烧技术：（1）垃圾焚烧：将固体废物投入到高温燃烧炉中进行燃烧处理，通过高温分解和氧化使有机物质燃烧生成二氧化碳和水蒸气，减少废物量并发电、产热等。（2）危险废物焚烧：特殊含有有毒有害成分的固体废物，通过高温焚烧将其转化成无害物质或产生高温合成气体，尽可能避免对环境和人体的污染和危害。2.填埋技术：（1）随动填埋：将废物逐层填埋并覆盖，通过湿润、压实和接种微生物等方式促进废物的分解和降解。最终盖土覆盖完全，减少有机物质的氧化反应，防止毒性气体的扩散。（2）加密和固化填埋：对于有害固体废物，通过混合或加入特殊填料使其固化成块状，并进行填埋处理，降低其渗透性和毒性。3.堆肥技术：（1）有机堆肥：将可降解的有机废弃物（如食品残渣、农作物秸秆等）进行分层堆放，促进微生物分解和转化，形成有机肥料，减少有机废物对环境的污染，同时改善土壤质量。（2）综合堆肥：将有机固体废物与其他填充物（如木屑、稻草等）混合堆放，利用自然分解和生物转化的过程，将废物转化为有机肥料，同时减少对环境的污染和温室气体排放。

5.4声音和噪音污染控制技术

声音和噪音污染控制技术旨在降低噪音源的噪声水平，保护居民和工作环境的安宁和健康。下面是一些常见的控制技术：1.隔声：（1）围护隔声：通过建造隔音墙、隔音门窗等来阻挡噪音的传播路径，减少室外噪音进入室内空间。（2）分隔隔声：在建筑物内部使用隔音隔墙、隔音天花板等分隔结构来阻挡噪音在室内空间中的传播。（3）吸声：使用吸音板、吸音板、吸音砖等吸声材料来吸收噪音并减少声音的反射，降低噪音水平。2.减振：（1）振动隔离：通过使用减震器、弹性支撑等装置隔离噪音振动源与周围环境的接触，减少振动的传导。（2）结构减振：对建筑物或设备进行结构调整，使用振动吸收材料或减振装置来减少振动的产生和传播。3.声音源控制：（1）声音源修正：对噪音源进行工程改造或技术调整，使用低噪音设备、降低运行速度或增加隔声罩等措施来减少噪音的产生。（2）声音源遮蔽：在噪音源周围设置物理屏障或使用噪音屏蔽装置（如风帘、噪音屏等）来阻挡噪音的传播。

5.5土壤污染修复技术

土壤污染修复技术旨在去除土壤中的污染物，恢复土壤质量和生态功能，并保护人类健康和环境。以下是一些常见的土壤污染修复技术：1.物理修复：（1）土壤挖掘和替换：将受污染的土壤挖掘出来，并用清洁的土壤进行替换。（2）土壤热解：将受污染的土壤加热至高温，使有机物质挥发或分解，从而降低其污染程度。（3）土壤气化：利用热解等方法将土壤中的污染物转变为气体，然后进行过滤和气体处理。2.化学修复：（1）电动修复：通过电相关技术，如电动势、电迁移和电吸附等，电活性物质将污染物迁移至收集系统，完成修复目标。（2）化学还原：添加还原剂（如亚铁离子）以减少有机和无机污染物的浓度，将它们转化为较低毒性或无毒的形式。3.生物修复：（1）植物修复（植物吸收）：使用适应性强的植物（如向日葵、柳树等）种植在受污染土壤中，通过植物的吸收和累积作用，将污染物从土壤中吸收到植物体内，达到修复效果。（2）微生物修复：添加适宜的微生物菌剂，利用微生物的代谢和降解能力来分解、转化或吸附土壤中的污染物。

5.6污染源控制技术

污染源控制技术旨在通过改进工业生产工艺、使用清洁能源和原料、加强监管和执法等手段，减少或消除污染源的排放，防止污染物进入环境介质。以下是一些常见的污染源控制技术：1.工艺改进：（1）替代技术：采用更环保的生产工艺和设备，例如使用低污染物替代传统的高污染物原料或催化剂。（2）封闭系统：采用密闭操作、设备自动化和喷淋洗涤等措施，减少或阻止对环境的直接污染物排放。（3）合理排放：优化工艺流程，使污染物排放达到法定标准或行业自律要求，并考虑降低对环境的影响。2.清洁能源和原料：（1）使用清洁能源：转向使用天然气、生物质能源和可再生能源等清洁能源，以替代高污染的煤炭和石油等传统能源。（2）使用清洁原料：选择更环保的原料和化学品，例如使用低挥发性有机溶剂和无铅替代有害的化学物质。3.污染治理设施：（1）污染治理设备：如除尘器、废气处理装置、废水处理设施等，用于去除工业生产过程中产生的固体颗粒物、气体和废水中的污染物。（2）尾气净化：通过预处理、吸附、冷凝等方法净化工业尾气，降低有害气体的排放浓度。

5.7环境监测和评估技术

环境监测和评估技术旨在建立环境监测体系，进行环境污染的实时监测和评估，以及及时发现问题并采取相应的控制措施。以下是一些常见的环境监测和评估技术：1.环境监测网络：（1）建立完善的环境监测网络：包括固定监测站点、临时监测点和在线自动监测系统等，覆盖不同的区域、环境介质（如大气、水、土壤等）和污染物类型。（2）多指标监测：监测多个污染物指标，包括有机物、重金属、颗粒物等，以全面了解环境污染状况。2.环境评估：（1）环境影响评价：在建设项目实施前，评估项目对环境可能产生的影响，确定环境保护目标和控制措施。（2）环境风险评估：对潜在的环境风险进行评估，包括污染物的毒性、生态风险等，以提供科学依据和决策支持。

6水土保持和环境污染防治技术的发展方向

6.1绿色与可持续发展

注重推进绿色化、低碳化、循环经济的理念，通过生态工程和绿色技术实现可持续水土保持和环境污染防治。例如，采用自然保护措施、生物修复技术以及资源循环利用等手段。

6.2技术创新与智能化

加强科技创新，推动水土保持和环境污染防治技术的进步和应用。借助先进的传感器、大数据分析、人工智能等技术，提高监测、预测和管理效能，实现智能化管理和精细化操作。

6.3综合治理与系统集成

注重综合治理和系统集成，在水土保持和环境污染防治中综合运用多种技术手段，形成连贯的工程体系和管理系统。通过整合设计、建设、运维和监管等环节，提高效率和绩效。

结束语

综上所述，水工环工程中的水土保持与环境污染防治技术的研究旨在解决水土流失、土壤侵蚀和环境污染等问题，促进水资源的可持续利用和保护生态环境的健康发展。这对于实现可持续发展目标、保障人民生活水平和推动经济发展具有重要作用。

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