導語：如何才能寫好一篇水循環(huán)特征，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：和田河流域 氣溫 濕度 蒸發(fā) 降水 徑流

由于人類活動影響，目前全球氣候有增溫趨勢[1，2]，研究氣候變化對水循環(huán)的影響已成為水文工作者關注的焦點。和田綠洲氣候變化引起了水循環(huán)要素的變化，蒸發(fā)和空氣濕度呈增加趨勢，但不明顯；降水異?，F象出現；由于人口增長，灌溉面積擴大，引水量顯著加大，導致河流徑流顯著減小。 1 和田綠洲概況

和田綠洲位于新疆塔里木盆地南部邊緣，曾經是絲綢之路上一顆璀璨的明珠。綠洲內灌溉農業(yè)歷史悠久，形成了獨具特色的綠洲小氣候。和田綠洲內有墨玉縣、和田縣、洛浦縣及和田市，綠洲與沙漠交錯分布，生態(tài)環(huán)境極其脆弱[3]。和田綠洲降水稀少，蒸發(fā)劇烈，光熱資源豐富，屬典型的大陸性干旱氣候。綠洲內是以維吾爾族為主的少數民族聚居區(qū)，又是一個以灌溉農業(yè)為生存依據的經濟落后地區(qū)，氣候條件及人類活動所引起的變化，導致 　　河流徑流銳減，威脅了綠洲的生存。和田綠洲年降水量3.4～100.9mm，多年平均為36.4mm，農作物依賴和田河水灌溉。和田河發(fā)源于昆侖山和喀拉昆侖山北麓，流出高山峽谷，澆灌了和田綠洲，自南向北縱貫塔北克拉瑪干大沙漠，匯入塔里木河，目前是塔里木河三大源流之一。和田河多年平均流入和田綠洲的水量為44.8億m3，由于綠洲用水以及沿程蒸發(fā)滲漏損失，注入塔里木河多年平均水量僅10.47億m3。和田河屬冰川融雪及降水混合補給型河流，豐枯與氣候變化密切相關，直接影響綠洲內各種經濟活動，也影響向塔里木河干流的輸水。 2 氣溫變化 　　和田綠洲內有洛浦、和田、墨玉3個氣象站，分析中采用了1954～2000年實測的年平均氣溫，以及1971～1995年的月平均氣溫。 　　2.1 氣溫的年際變化 表1列出了1954～1995年實測氣溫、比濕、降水和蒸發(fā)變化情況。由表1可知，從1954年到2000年，和田綠洲氣溫持續(xù)上升，增加了0.86℃，說明該段時期氣候處于變暖期，與全球氣候變化相一致[1]。50～60年代氣溫變化不大；而70～80年代氣溫增加顯著。

表1 和田綠洲氣溫及水循環(huán)要素歷年變化

時段

1954～1959

1960～1969

1970～1979

1980～1989

1990～2000

平均溫度(℃) 平均比濕(%) 平均降水量/mm 平均蒸發(fā)量/mm

12.00 41.33 38.0 2466

12.01 42.04 34.1 2543

12.28 42.47 32.8 2649

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關鍵詞：水循環(huán)系統(tǒng)；景觀演化；九寨溝風景區(qū)

中圖分類號：P33 文獻標識碼：A

1 概述

九寨溝風景區(qū)擁有世界自然遺產、國際生物圈保護區(qū)、綠色環(huán)保21世紀三項國際桂冠，被譽為“人間仙境”、“童話世界”，在旅游界處于十分重要的地位。九寨溝的水，澄澈繽紛，千姿百態(tài)，素有“黃山歸來不看山，九寨歸來不看水”的贊譽。水是九寨溝的生命，從雪山、森林里流出來的溪水，曲曲彎彎，穿林過灘，幾經起落，構成了珠連玉串的谷中湖群、斷斷續(xù)續(xù)的激流飛湍和層層疊疊的群瀑奇觀。因此，針對景區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和景觀的科學開發(fā)與保護，許多專家、學者從不同角度開展以“水”為核心的研究，且取得了一些成果，但對景區(qū)水系統(tǒng)的組成、循環(huán)、轉化特征及景觀演化趨勢的分析、研究方面相對較少。因此，本文主要從九寨溝風景區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)的組成、轉化及景觀演化幾個方面進行研究，對景區(qū)的合理開發(fā)、利用與保護具有重要的科學指導意義。

2 景區(qū)地質概況

九寨溝位于青藏高原和四川盆地兩大地貌單元的過渡地帶，以高寒山地與峽谷為主，屬白水河流域山地區(qū)，區(qū)內平均海拔3000m以上，相對高度差達2000m，呈南高北低的地貌景觀。九寨溝風景區(qū)位于松潘—甘孜造山帶與西秦嶺造山帶的結合部位，構造線主要呈北西—南東向展布（如圖1），主要出露地層巖性為泥盆至二疊系以可溶性灰?guī)r、白云巖夾砂板巖為主的碳酸鹽巖。

3 景區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)

根據九寨溝風景區(qū)溪溝流量變化特征及水化學動態(tài)變化規(guī)律，結合區(qū)內地形地貌、地質構造、水文特征等，將景區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)劃分為樹正水系統(tǒng)（Ⅰ）、查洼水系統(tǒng)（Ⅱ）、日則水系統(tǒng)（Ⅲ）與丹祖溝水系統(tǒng)（Ⅳ）四個部分，具體分區(qū)詳見圖2。

3.1樹正水系統(tǒng)（Ⅰ）

樹正水系統(tǒng)為九寨溝流域北部匯水單元，接受流域南部地下水與地表水的匯入。各水點在PH值、礦化度、陰陽離子含量等方面與則查洼和日則次級含水單元的湖泊水有相近似的化學特征。水化學成份含量從上游至下游呈單向遞減的趨勢，與則查洼溝次級含水單元相反，主要表現在水化學成份的Ca2+與礦化度上。

3.2則查洼水系統(tǒng)（Ⅱ）

則查洼溝是九寨溝南部東側的一條支溝，也是九寨溝流域內最長、最典型的干谷，主要分布著長海、五彩池、上季節(jié)海和下季節(jié)海四個景觀水體，其中長海、五彩池是常年有水的湖泊，上、下季節(jié)海則為水位、水量呈季節(jié)性變化的湖泊。以水體的相對連續(xù)性和水力聯(lián)系可將則查洼水系統(tǒng)分為：長海-五彩池-下季節(jié)海子水系統(tǒng)（Ⅱ-1）和下季節(jié)海-諾日朗瀑布子水系統(tǒng)（Ⅱ-2）。

3.3日則水系統(tǒng)（Ⅲ）

日則溝的匯水面積在景區(qū)內居中，比則查洼溝少49.565km2。山高谷深坡陡，谷底高程沿構造線方向均低于相鄰的丹祖溝和則查洼溝，構成諾日朗以南區(qū)域的侵蝕基準面；溝內海子云集、水量豐富，即使在枯水期仍有較大的景觀水流量。根據水體的連續(xù)性和水循環(huán)特征將日則溝水系統(tǒng)分為：熊貓海子水系統(tǒng)（Ⅲ-1）、珍珠灘子水系統(tǒng)（Ⅲ-2）和諾日朗子水系統(tǒng)（Ⅲ-3）。

3.4丹祖溝水系統(tǒng)（Ⅳ）

丹祖溝流域面積74.351km2，相對高差達2000余米，溝谷長度大于16km，溝床平均縱比降為86.7%，溝內數處寬緩洼地均被泥石流堆積物或細粒相物質堆填。溝內海拔2800m以下的長約500m的溝段為常年性干谷，溝水在海拔2800m附近潛入地下，一部分于丹祖溝溝口附近以泉的形式出露，一部分經五花海斷層以泉水形式向日則溝的五花海補給。

4 景區(qū)各水循環(huán)系統(tǒng)的演化及相互依存關系

本次研究表明，九寨溝流域為一相對獨立的水文地質單元，樹正水系統(tǒng)接受日則水系統(tǒng)、則查洼水系統(tǒng)的地表水、地下水的匯流，其地表水、地下水之間的轉化關系較為復雜，但景觀水循環(huán)相對較穩(wěn)定。此外，早期的則查洼溝是九寨溝景觀水流主溝，屬常年性溪流，而相鄰的日則溝為其西側支溝。

從地貌條件看，長海與上季節(jié)海早期在地表有直接聯(lián)系，但因兩湖之間冰川堆積使其分離；從地貌形態(tài)看，長海堵塞后一段時期仍有水流溢出，使得五彩池得以存在和發(fā)展，但后期的崩積致使長海斷流，地表水則通過NW向構造裂隙、溶隙經深循環(huán)側向補給日則溝，從而改變了日則溝的水動力條件，形成與則查洼溝迥然不同的鈣華堆積和“層湖疊瀑”。因此，長海對日則溝鈣華堆積和水體的穩(wěn)定起著控制性作用。

丹祖溝水在海拔2800m處潛入地下，地貌上表現為河道急轉彎，地形陡降，在衛(wèi)星照片上NW向斷裂構造形跡明顯，水—巖作用加劇了溝水滲漏、地下水運移，進而增加了主景觀區(qū)水、鈣物質來源。

5 景觀形成機理與演化趨勢分析

本次通過調查九寨溝景觀的物質組成、堆積特征與分布規(guī)律，結合地貌組合特征和區(qū)域地質背景，綜合前人研究成果，分析九寨溝景觀的形成機理，進而分析、研究景區(qū)主體景觀演化趨勢。

5.1 景觀形成機理

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1.“水圈的構成”――科學而直觀的統(tǒng)計圖

地理統(tǒng)計圖表常見的有柱形圖（世界各大洲的水資源圖）、折線圖（太陽黑子數的變化圖）、餅圖（產業(yè)比重）、雷達圖（風向）、曲面圖（城市拓展）、條形圖、XY散點圖等，這些科學而內容豐富的統(tǒng)計圖表也是地理教學的重點。透過統(tǒng)計圖表可直觀看出各要素之間的比例和數量關系。

對于“水圈的構成”，人教版采用的是方形圖（圖1）來表示，也有教材和圖冊采用一滴水的餅圖來表示，用方形圖可讓學生聯(lián)想到水庫，而用一滴水的餅圖可以形象展現水資源的稀缺，不管用哪一種表示方法，其解讀步驟和其它統(tǒng)計圖都是一樣的。即讓學生對陸地水體的賦存空間、比例關系有直觀的認識，從而體會到陸地淡水資源的稀缺?！跋嗷ヂ?lián)系的水體”這部分內容是為后面“水循環(huán)的過程和意義”作知識的鋪墊，因此教師在教學中重點是對各種基本水體進行介紹，不用涉及得過深，讓學生體會到水資源的稀缺性即可。

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2.“陸地上的水體及其相互關系”――簡約而不簡單的靜態(tài)示意圖

地理示意圖一般采用簡約的手法將宏觀復雜的地理事物的主要特征、發(fā)展演化規(guī)律用模型表示出來。靜態(tài)示意圖具有圖幅簡單、指示性強、形象生動等特點，對這類示意圖教學要做到細致而深入，通過圖像表面分析知識的根源。

在圖2“陸地上的水體及其相互關系”圖中，教材用讀圖思考的方式讓學生去觀察和理解水體是相互聯(lián)系的，這幅示意圖將冰雪融水、降水、湖泊水、河流水、地下水等幾個水體的關系高度濃縮，需引導學生細致入微地去觀察圖中每一細節(jié)。讓學生分析河流的補給可能涉及到哪些水體，并觀察圖中河流水和湖泊水之間的關系，在講解這個關系時可適當拓展到長江與長江上幾個湖泊的關系，理解水的流向都遵循由高往低流的一般規(guī)律。而該內容如果只是單純看教材圖像可能難以體現，需要適當擴展延伸。

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3.“水循環(huán)示意圖”――化靜為動的動態(tài)示意圖

動態(tài)示意圖常通過圖像來表達地理現象的運動過程。在教學中除了要對核心知識進行深度挖掘外，還應化靜為動，因為這類示意圖本身就是一個動態(tài)的過程，教學中應還原它的動態(tài)屬性，讓過程動起來。如本章中的水循環(huán)示意圖就是其中一個典型代表，通過教師動態(tài)的講演讓這節(jié)課的重難點得以順利突破。

要突破水循環(huán)重難點內容，就要對教材中“水循環(huán)示意圖”（圖3）表達的深層含義進行剖析。水循環(huán)的整個過程大致可以分解成（水汽）蒸發(fā)、水汽輸送、降水、水分下滲以及地表和地下徑流五個環(huán)節(jié)。這五個環(huán)節(jié)相互聯(lián)系、相互影響、交叉并存。教材不僅用圖像展示了水循環(huán)的類型，還用箭頭的粗細顯示了水量的多少。教師在教學過程中，可以采用先分后合的方式，逐個分析講解水循環(huán)的過程：在炙熱的太陽輻射作用下，江河湖海的水分通過蒸發(fā)方式進入大氣層，而綠色植物的水分則通過植物蒸騰的方式進入大氣層；當空氣中的水汽積累到一定程度，達到飽和狀態(tài)時，通過降水的方式進入地表，包括陸地表面和海洋表面；部分進入陸地表面的水體通過地表徑流流入海洋，還有部分水體通過下滲方式進入地下，通過地下徑流方式回到海洋。學生在對各個環(huán)節(jié)有充分的認識后，可以針對發(fā)生領域的不同，在學習過程中將一幅圖分解為三幅圖，分別對海洋與海洋上空之間的“海上內循環(huán)”、陸地與陸地上空之間的“陸地內循環(huán)”、海洋與陸地上空之間的“海陸間循環(huán)”進行學習。從而實現教材圖像的深度挖掘，提升教師教的深度和學生學的深度。在分析水循環(huán)時，注意分析其發(fā)生的空間領域既有海陸空三地，又有不同圈層之間，而且其中還伴隨著能量的轉換和物質的遷移。

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關鍵詞 青銅峽灌區(qū)；水循環(huán)；因子；演變

中圖分類號 P343.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）20-0143-03

Study on Main Factors and Evolution Law of Water Cycle in Qingtongxia Irrigation District

SU Xin 1 CHANG Bu-hui 1 HUANG Fu-gui 1 QIAO Zhen-fang 2

（1 Yellow River Institute of Hydraulic Research，Zhengzhou Henan 450000； 2 Yijinhuoluo Banner Water Conservancy Burea）

Abstract At present，the study on the trait and simulation model of water cycle model has become a hotspot in regional water cycle process.The evapotranspiration，precipitation，water diversion and displacement were selected，which had direct impact on the groundwater system.It's important to identify the evolution of irrigation district hydrological cycle，relieve a variety of water issue based on analyzing their trends.The results showed that the evapotranspiration，water diversion，displacement decreased significantly since 2000.The reason was that irrigation rehabilitation and water saving renovation project were carried out in Qingtongxia irrigation district since 2000，which improved the utilization rate of water resources.

Key words Qingtongxia irrigation district；water cycle；factor；evolution

青銅峽灌區(qū)屬干旱半干旱地區(qū)，降水少、蒸發(fā)大，蒸發(fā)量是降雨量的6倍左右[1]。該區(qū)域引水條件便利，引黃灌溉渠系發(fā)達，是氣候變化的敏感區(qū)和人類活動的密集區(qū)。灌區(qū)水循環(huán)要素與降水、蒸發(fā)等氣候因子和人類活動因子（人工開采及灌排活動）息息相關。通過對灌區(qū)水循環(huán)主要因子的科學認知，分析“自然―人工”雙重驅動力作用下的灌區(qū)水循環(huán)特點，可以揭示人類活動對灌區(qū)水資源演化影響的內在機理[2]，而水又是灌區(qū)土壤侵蝕、泥沙運移以及污染物遷移的載體。因此，加強灌區(qū)水循環(huán)的研究就成了解決目前水資源和水管理問題的基礎[3]。

灌區(qū)地下水是水資源循環(huán)系統(tǒng)的一個主要組成部分。已有研究文獻表明[4]，地下水位動態(tài)的影響因素由大到小的排序為蒸發(fā)、降水、渠首引水量、地下水開采。因此，選取蒸發(fā)量、降水量、引水量和排水量等對地下水系統(tǒng)有直接影響的因子，分析其變化趨勢，對于查明青銅峽灌區(qū)水循環(huán)特征及演變規(guī)律，緩解各種水問題，提出灌區(qū)水資源管理方案至關重要。

1 灌區(qū)概況

寧夏青銅峽灌區(qū)是我國古老的特大型灌區(qū)之一，位于寧夏北部，黃河上游下段，屬于黃河河套平原（前套）的重要組成部分。灌區(qū)地處銀川平原，南起青銅峽水利樞紐，北至石嘴山，西抵賀蘭山，東至鄂爾多斯臺地西緣，位于北緯37°74′～39°25′，東經105°85′～106°90′，為寧夏平原地勢的最低之處。

青銅峽灌區(qū)多年平均降水量為180～220 mm，年均蒸發(fā)量為1 000～1 550 mm。灌區(qū)多年平均氣溫8.5 ℃，年>10 ℃平均積溫為3 630～3 830 ℃，日照時數為2 870～3 080 h，無霜期164 d。灌區(qū)總土地面積70萬hm2，現灌溉面積33萬hm2，其中自流30萬hm2，揚水3萬hm2。

2 氣候因子及演變規(guī)律

通過中國氣象科學數據共享中心收集了灌區(qū)氣象資料，包括最高/最低氣溫、相對濕度、平均風速、日照時數、降雨量、蒸發(fā)量等。分析了氣象因子的影響。灌區(qū)的主要站點資料如表1所示。

2.1 蒸散量演變規(guī)律

根據3個氣象站的海拔高度、經緯度、風高以及近26年的最高/最低氣溫、相對濕度、平均風速、日照時數和降雨量等氣象資料，采用FAO推薦的1998年修正Penman-Monteith公式來計算3個氣象站的逐月ET0，其結果具體如圖1、2所示。

從ET0值的年際變化來看，青銅峽灌區(qū)多年平均ET0值介于1 000 mm左右，其中惠農站最高，而且ET0值呈現逐年減小的趨勢。2000年參考作物蒸發(fā)蒸騰量急劇減小，達到一個谷值，2000年之后到2012年比較平穩(wěn)?？赡苁?000年灌區(qū)實施續(xù)建配套與節(jié)水改造工程后，提高了灌溉水利用系數，改變了以往大引大排的模式，灌區(qū)引黃水量減少，耗水量隨之減少。

從ET0值的年內變化來考察，發(fā)現各站參考作物蒸發(fā)蒸騰量的年內變化規(guī)律基本上是一致的，具體如圖3所示。1―5月ET0呈遞增狀態(tài)，峰均出現在6月或7月，7―12月ET0逐漸減少。

2.2 降水量演變規(guī)律

銀川站、惠農站、陶樂站1987―2012年降水基本在均值線上下波動?；旧鲜敲?0年1次低降水（谷值）、1次高降水（峰值）。年降水的峰值一般在200～300 mm，降水量谷值在100 mm以下。最大值和最小值之間波動比較大，如圖3所示。

對各站多年降水量的統(tǒng)計結果如表2所示。

3 人類活動因子及演變規(guī)律

3.1 引水量演變規(guī)律

青銅峽灌區(qū)由河西灌區(qū)和河東灌區(qū)兩部分組成。自流灌溉系統(tǒng)采用干、支、斗、農4級或干、支、農3級組成渠系灌溉網，干渠總長度1 026 km，引水能力685 m3/s。揚水灌溉分布在自流灌區(qū)周邊；此外灌區(qū)西部及渠道末梢灌水困難地區(qū)還有機井灌溉面積約0.7萬hm2。各分區(qū)引水量均由各渠口設站進行水文觀測，控制引水量95%以上。

1980年以來，青銅峽灌區(qū)的引水量呈逐步遞增趨勢，到1999年達到68.7億m3，1999年以后引水量呈明顯下降趨勢，并在2003年降至近年來的最小值40.6億m3，如圖4所示。從年代平均引水量來看，20世紀80―90年代，平均引水量逐步增加，分別為56.0億、63.9億m3，21世紀后平均引水量大幅度回落至50.3億m3。

從年內各月引水量來看，青銅峽灌區(qū)引水量主要在每年的4―11月。其中5―8月平均引水流量在360 m3/s以上。從20世紀80―90年代，4―8月、11月平均引水量呈增加趨勢；21世紀以來，除4月平均引水量增加外，其他各月引水量均有所減少如，如圖5所示。

3.2 排水量演變規(guī)律

青銅峽灌區(qū)排水主要以明溝排水為主，灌區(qū)直接排入黃河大小排水溝103條（不包括陶樂7條）。水文站控制20條，控制排水面積4 034.2 km2，占總排水面積的80.7%。

1980年以來，青銅峽灌區(qū)總排水量呈現3個階段：緩慢增長期（1980―1998年）、快速減小期（1998―2003年）、緩慢減小期（2003―2012年）。在1998年達到歷史最大值34.8億m3，之后在2003年急劇下降到近40年的最小值15.9億m3，如圖6所示。

從年代變化情況來看，非灌溉期1―3月、12月排水量呈緩慢增加趨勢，灌溉期各月排水量受引水量減少的影響，具體如圖7所示，1990―1999年達到高峰后，2000―2012年排水量明顯減少，其中5―9月排水量下降都在40%以上。主要是從 2000年開始，青銅峽灌區(qū)開展了續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，在灌溉面積逐年增加的情況下減少了引黃水量，既保證了農業(yè)灌溉，也保證了寧夏一些重大建設項目的用水需求[9]。

4 結論

4.1 蒸散量演變規(guī)律

青銅峽灌區(qū)多年平均ET0值介于1 000 mm左右，其中惠農站最高。從年際變化來看，ET0值呈現逐年減小的趨勢。2000年參考作物蒸發(fā)蒸騰量急劇減小，達到一個谷值，2000年之后到2012年比較平穩(wěn)。

各站參考作物蒸發(fā)蒸騰量的年內變化規(guī)律基本上是一致的。1―5月ET0呈遞增狀態(tài)，峰均出現在6月或7月，7―12月ET0逐漸減少。

4.2 降水量演變規(guī)律

3站1987―2012年降水基本在均值線上下波動?；旧鲜敲?0年1次低降水（谷值）、1次高降水（峰值）。年降水的峰值一般在200～300 mm，降水量谷值在100 mm以下。最大值和最小值之間波動比較大。

4.3 引水量演變規(guī)律

1980年以來，青銅峽灌區(qū)的引水量呈逐步遞增趨勢，到1999年達到68.7億m3，1999年以后引水量呈明顯下降趨勢，并在2003年降至近年來的最小值40.6億m3。從年代平均引水量來看，20世紀80―90年代，平均引水量逐步增加，分別為56.0億、63.9億m3，21世紀后平均引水量大幅度回落至50.3億m3。

從年內各月引水量來看，青銅峽灌區(qū)引水量主要在每年的4―11月。其中5―8月平均引水流量在360 m3/s以上。從20世紀80―90年代，4―8月、11月平均引水量呈增加趨勢；21世紀以來，除4月平均引水量增加外，其他各月引水量均有所減少。

4.4 排水量演變規(guī)律

1980年以來，青銅峽灌區(qū)總排水量呈現3個階段：緩慢增長期（1980―1998年）、快速減小期（1998―2003年）、緩慢減小期（2003―2012年）。在1998年達到歷史最大值34.8 億m3，之后在2003年急劇下降到近40年的最小值15.9億m3。

從年代變化來看，非灌溉期1―3月、12月排水量呈緩慢增加趨勢，灌溉期各月排水量受引水量減少影響，1990―1999年達到高峰后，2000―2012年排水量明顯減少，其中 5―9月排水量下降都在40%以上。

5 參考文獻

[1] 姜秀芳，張霞，張欽武，等.青銅峽灌區(qū)引黃用水與地下水位響應關系分析[J].水資源與水工程學報，2012，23（4）：148-150.

[2] 王浩，秦大庸，陳曉軍.水資源評價準則及其計算口徑[J].水利水電技術，2004（2）：1-4.

[3] 張濟世，陳仁升，呂世華，等.物理水文學―水循環(huán)物理過程[M].鄭州：黃河水利出版社，2007.

[4] 韓葉珍.基于變化環(huán)境的灌區(qū)地下水動態(tài)時空變異規(guī)律研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2010.

[5] 楊志勇，胡勇，袁矗等.井灌區(qū)水循環(huán)研究進展[J].灌溉排水學報，2015（3）：56-60.

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【關鍵詞】水資源評價現狀發(fā)展

中圖分類號：TV211.1 文獻標識碼： A 文章編號：

我國水資源評價工作始于1979年, 第一次全面評價了國家地表及地下水資源數量、質量、分布規(guī)律和水資源總量以及開發(fā)利用狀況和供需情況, 于1985年提出了全國性的成果。此后相繼出版了有關水資源評價的專著: 反映天然水資源狀況的《中國水資源評價》( 1987 )、反映水資源開發(fā)利用情況的《中國水資源利用》( 1989 )等, 并開展了一系列區(qū)域性水資源研究項目: 華北地區(qū)水資源及其開發(fā)利用研究、西北水資源合理配置研究等。90年代后又進行了大量的水資源利用規(guī)劃等研究項目: 全國水中長期供求計劃編制、地下水開發(fā)利用規(guī)劃、缺水城市供水水源地規(guī)劃、全國節(jié)水規(guī)劃等。針對我國河流污染日趨加重的情況, 1996 年完成了全國水質評價:《中國水資源質量評價》( 1997 )。20 世紀末, 中國工程院對中國可持續(xù)水資源發(fā)展問題進行了新一輪的研究, 在《中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報告》( 2001)中專門進行了水資源現狀評價。這些水資源評價的研究和實踐工作為我國的經濟建設、社會經濟發(fā)展規(guī)劃和決策提供了重要的基礎性依據。

一、我國水資源評價現狀

改革開放以后, 我國社會經濟發(fā)展突飛猛進, 人類活動對下墊面條件( 包括植被、土壤、水面、耕地、潛水位等因素) 的影響加劇, 人類活動對于流域下墊面變化的影響, 水體的開發(fā)和重塑、局部微地貌的改變、土地覆被的改變以及人為建筑物的修建全方位地改造了下墊面, 從而影響了流域天然下墊面的下滲、產流、蒸發(fā)、匯流水文特性, 對水資源評價也提出了新的挑戰(zhàn)。因此, 2001 年, 在國家發(fā)展改革委和水利部聯(lián)合開展的“全國水資源綜合規(guī)劃”工作中, 對水資源評價的技術和方法做了進一步的修改和完善：采用“一致性”修正的方法來處理下墊面條件變化對徑流的影響。另外, 在評價內容上也較第一次評價有所增加。水資源評價方法有了進一步的發(fā)展, 目前在全國范圍內廣泛采用。

另外, 水資源評價模型技術逐步發(fā)展起來, 包括基于新安江模型和地下水動力學的地表- 地下水資源聯(lián)合評價模型等。隨著3S 技術和計算機的不斷發(fā)展和進步, 分布式水文模型逐漸引入到水資源評價中來,并具備原有集總式模型難于實現的優(yōu)勢。

當然, 我們也應該看到, 賦存形式各異的水無所不在, 而且相互轉化不斷運動, 水資源的系統(tǒng)精確評價本身就是一項極具挑戰(zhàn)性的工作。近幾十年來, 大規(guī)模的人工取用水形成了與天然“坡面—河道”主循環(huán)相耦合的“取水-供水-用水-耗水-排水”為基本結構的人工側支循環(huán), 我國北方的許多流域側支循環(huán)通量甚至遠遠超過了主循環(huán)的實測通量; 大規(guī)模排放溫室氣體, 改變了天然水循環(huán)的降水輸入和能量條件, 導致當前序列的水資源基礎條件與歷史過程存在著不同, 給水資源科學評價帶來了困難。隨著資源稀缺性的日益突出, 水資源的合理配置和高效利用越來越受到重視; 隨著以人為本、和諧社會理念的普及, 水資源開發(fā)利用的要求不再停留在有水可用的階段, 而且發(fā)展為有符合質量標準的水可用, 這些實際需求都給水資源評價理論提出了新的要求, 也成為水資源評價理論發(fā)展的方向。

在新形勢的需求下, 21 世紀初, 王浩等提出了基于二元水循環(huán)模式的水資源評價理論方法. 所謂二元水循環(huán)模式, 是指人類對水循環(huán)的干擾, 打破了原有天然水循環(huán)系統(tǒng)的規(guī)律和平衡, 使原有的水循環(huán)系統(tǒng)由單一的受自然主導的循環(huán)過程轉變成受自然和人工共同影響、共同作用的新的水循環(huán)系統(tǒng)。其明顯的二元特性是: 驅動力的二元化, 即現代環(huán)境下流域水循環(huán)的內在動力已經由過去一元自然驅動演變?yōu)椤白匀?人工”二元驅動; 循環(huán)結構的二元化, 即現代完整的水循環(huán)由“大氣-坡面-地下-河道”自然循環(huán)和“取水-輸水-用水-排水”的社會循環(huán)耦合而成; 循環(huán)參數的二元化, 即現代環(huán)境下流域水循環(huán)對于降水輸入的總體響應不僅決定于自然的陸面、土壤和地下等水文與地質參數, 還取決于水資源開發(fā)利用與相關社會經濟參數.表1 就二元水循環(huán)模式的水資源評價方法與國內外以徑水資源評價方法進行了對比。從表中可以看出, 該方法與以往評價方法存在的主要差異有, 一是評價的視角上, 將人工驅動項作為水資源演變的內生動力, 而并非采取“剔除”的方式實現“還原”; 二是在評價過程中, 要保持天然水循環(huán)過程和人工水循環(huán)過程的動態(tài)耦合關系, 同時能夠充分反映人類活動的影響; 三是評價的內容和成果要同時服務于不同層次的生態(tài)建設、環(huán)境保護和經濟社會發(fā)展. 基于二元水循環(huán)模式的水資源量評價所遵循的原則有: 水資源量評價應當從流域水循環(huán)的總通量出發(fā), 以對不同特性不同效用的水循環(huán)通量的界定作為資源評價的基礎;“有用”是自然資源首要屬性, 因此在水循環(huán)全口徑通量中進一步對效用進行區(qū)分與度量是水資源評價的第二項內容; “可用”是繼“有用”后自然資源另外一個重要的屬性, 因此根據可控性準則對于“有用”資源做進一步區(qū)分是水資源評價中第3 層內容;二元模式下的資源的概念是相對生態(tài)環(huán)境和經濟社會兩大系統(tǒng)而言的, 因此評價中還需在可控水資源中進一步區(qū)分國民經濟允許的開發(fā)利用量;基于現代環(huán)境下的水資源評價還應當能夠清晰描述人類活動對于水資源演變的影響。

以上5 個層次和方面的內容, 整體構成了二元水循環(huán)模式下水資源評價的基本思路。

二、我國水資源評價的發(fā)展

由于人類活動對水資源的影響不斷加大，人們對水循環(huán)的認識也不斷加深，所以，水資源評價不是一勞永逸的，應隨著資料積累及技術水平的不斷提高而滾動進行。在這項工作中應引入新理論、新方法、新技術。

1、建立水資源評價模型

為對現狀及未來水資源量進行評估，應分區(qū)建立具有物理背景的反映降水、地表水、土壤水與地下水轉化機制及下滲、蒸發(fā)等水循環(huán)過程，引水、開采等水資源開發(fā)利用活動的水資源評價模型。對植被情況，不透水面積，耕作條件及水資源利用水平等因素均可以用調參數形式體現在結構化水資源評價模型中，通過參數調整，反映產流條件及水資源利用水平，并根據社會經濟發(fā)展及氣候長期變化預計估算未來產流條件變化及水資源利用情況。還應研制較為通用的結構化模型，根據不同地區(qū)自然地理條件和水文地質條件，增減不同的模型組件，使模型參數具有物理背景和可比性，通過試點流域，實驗站資料等率定分區(qū)模型參數。

2、充分利用國家水文數據庫

充分利用國家水文數據庫系統(tǒng)，研制水資源評價系統(tǒng)與水文數據

庫、水資源數據庫的接口，提高水資源評價工作的現代化水平。

3、在GIS平臺上建立集成化的水資源評價信息系統(tǒng)

充分利用地理信息系統(tǒng)對空間數據及屬性數據的管理、分析功能，實現GIS與水資源評價模型、水文及水資源管理數據庫的集成，建立基于GIS平臺上的水資源評價信息系統(tǒng)，從根本上改變水資源評價的手工操作狀況。

4、統(tǒng)一技術標準指導評價工作

制定統(tǒng)一的技術標準與評價方法，采用一致的水文系列，根據需要與可能，分區(qū)開展水資源評價工作，即可為當地經濟可持續(xù)發(fā)展和水資源持續(xù)利用提供科學依

據，也可在需要時匯總成全國水資源評價成果。

5、開展關鍵性技術攻關

加強技術研究，積極開展關鍵性技術攻關，盡早建成通用水資源評價模型系統(tǒng)，廣泛采用新技術與新方法，盡早建成通用計算機系統(tǒng)，為水資源評價提供技術支持。

總之，從水資源評價工作的發(fā)展歷程看, 水資源評價活動帶有明顯的目的性, 在于解決不同時期出現的水資源問題, 保證水資源的可持續(xù)開發(fā)和管理. 實踐需求是應用科學理論與技術發(fā)展的源動力, 而現代環(huán)境下水資源系統(tǒng)主體演變和客體需求的變化成為推動水資源評價理論和技術發(fā)展的動力. 水資源開發(fā)治理過程中不斷涌現出的水資源問題以及人們對客觀世界的進一步深入認識, 還會促使水資源評價理論方法的長足進步和發(fā)展. 在人類活動日益顯著的影響作用下, 二元動態(tài)評價、水量水質聯(lián)合評價、徑流性水資源和非飽和土壤水綜合評價以及分布式模型評價等將會成為今后發(fā)展的趨勢.

參考文獻：

篇6

1案例1：制冷設備集中、輸配系統(tǒng)集中、用戶無調節(jié)能力

案例1為江蘇某住宅小區(qū)［12］。該小區(qū)共10棟住宅樓，建筑面積11．4萬m2，測試期間入住率約90％?？照{末端采用頂棚供暖和供冷輻射系統(tǒng)＋置換新風系統(tǒng)形式。空調主機采用地源熱泵機組，2臺1400kW的熱泵機組為新風系統(tǒng)提供冷熱源，2臺1070kW的熱泵機組為頂棚輻射系統(tǒng)提供冷熱源。新風系統(tǒng)夏季設計冷負荷2636kW，冬季設計熱負荷1430kW；頂棚輻射系統(tǒng)夏季設計冷負荷1757kW，冬季設計熱負荷604kW。頂棚輻射系統(tǒng)循環(huán)泵單臺額定流量500m3／h，揚程31m；新風系統(tǒng)循環(huán)泵與地源側循環(huán)泵規(guī)格相同，單臺額定流量250m3／h，揚程32m。該住宅小區(qū)采用的是典型的完全集中式空調系統(tǒng)，由地源熱泵機組統(tǒng)一提供冷熱源。在用戶側，對建筑物內的每一個空間，包括走廊、衛(wèi)生間、無人居住的房間等，空調系統(tǒng)按照預定的溫濕度標準進行全天24h調控，甚至達到“恒溫恒濕”標準，保證建筑物內的任何空間在任何時間都滿足舒適性要求?？梢?，物業(yè)提供的服務理念為集中化的空調調控方式。然而，在這種調控形式下，用戶對室內環(huán)境的調控能力十分有限，例如，建筑的外窗不能開啟，無法通過開窗進行通風換氣；用戶不能關閉空調末端等。該小區(qū)單位面積空調電耗如圖3所示。同時，以分體空調作為分散式空調的典型代表，根據對上海地區(qū)780戶住宅的實測調研，得到上海地區(qū)分體空調單位面積電耗的一般水平為4．3kW•h／m2［8］。由于江蘇地區(qū)氣候與上海類似，可認為江蘇地區(qū)的分體空調能耗水平與之近似相同。該小區(qū)單位面積空調能耗約為該地區(qū)分體空調能耗的5倍。分析發(fā)現，造成該小區(qū)空調電耗偏高的一個主要原因是在該種空調系統(tǒng)形式下，由于用戶沒有調控能力，空調系統(tǒng)采用的是“全時間、全空間”的運行方式，小區(qū)空調全負荷運行的時間長于分散式空調，所服務的空間也大于分散式空調。在案例1的空調形式下，空調服務面積與空調服務時間的乘積為11．4萬m2×24h＝273．6萬m2•h；而同地區(qū)采用分體空調時，空調服務面積與空調服務時間的乘積大約為68．4萬m2•h，僅為案例1的25％［13］。在這種情況下，雖然熱泵機組自身效率較高（供冷季的COP平均值約為4．4），但由于末端需冷量大，僅熱泵機組的電耗就為分體空調的3倍多。同時，采用該完全集中式空調系統(tǒng)時還存在風機、水泵的輸配電耗。根據2009年5—9月空調系統(tǒng)的運行記錄，得到各月制冷機、水泵和新風機組的耗電量，如圖4所示?？梢钥吹剑?、新風機電耗約占總電耗的30％～60％，約為制冷機電耗的0．5～1．4倍。因此輸配電耗是該空調系統(tǒng)能耗的一大組成部分，這也是采用該空調系統(tǒng)的住宅小區(qū)空調能耗較高的一個重要原因。案例1中空調系統(tǒng)各部分電耗如下：冷卻水輸送，2．5kW•h／m2；制冷機，13．4kW•h／m2；冷水輸送，4kW•h／m2。用戶側供冷量為59kW•h／m2。整個空調系統(tǒng)的能效為3．0，高于目前分體空調的一般能效水平（2．5）。但是，由于空調系統(tǒng)采用“全時間、全空間”的運行方式，空調末端不可調節(jié)，末端用戶實際耗冷量為同一地區(qū)分體空調的5倍多，導致其實際運行能耗遠高于分體空調，并且輸配系統(tǒng)能耗占到總能耗的33％。在這2個因素的綜合作用下，雖然熱泵機組自身的效率較高，同時整個系統(tǒng)的能效也不低，但整個小區(qū)的空調耗電量約為同一地區(qū)分體空調的5倍。

2案例2：制冷設備集中、輸配系統(tǒng)集中、用戶有調節(jié)能力

案例2為河南某住宅小區(qū)。該小區(qū)占地面積27944m2，建筑面積41200m2，每棟樓5層，共有12棟樓，總計294戶，入住率為75％。區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)主機采用2臺螺桿式水源熱泵機組，水系統(tǒng)形式為一級泵定流量，共設3臺用戶側循環(huán)泵（兩用一備）和4臺潛水泵（兩用兩備）。主要設備如表1所示。用戶末端為風機盤管，水側沒有安裝通斷控制閥。該小區(qū)按照風機盤管實際運行狀況收費，也就是根據實測的風機盤管風機高、中、低擋運行的時間，分別按照不同價格收費，風機停止時不收費。案例2的空調系統(tǒng)結構與案例1類似，但其用戶末端采用風機盤管，用戶可以根據自身的需求選擇風機的高、中、低擋來進行室內環(huán)境參數的調節(jié)，也可以完全關閉風機，停止某些房間的空調供應。因此，這種空調末端的調節(jié)能力與分體空調相似。另外，小區(qū)采用了根據風機高、中、低擋運行時長來收取費用的機制，進一步調動了使用者在不需要空調時關斷風機的積極性，從而使末端的獨立調節(jié)能力得到更有效的發(fā)揮。但由于采用集中冷源，冷水系統(tǒng)定流量運行，因此冷水循環(huán)泵的電耗在總能耗中占很大比例。在案例2中，供冷季用戶耗冷量的測試結果為7．5kW•h／m2。在案例2這種空調系統(tǒng)形式下，空調末端的調節(jié)能力與分體空調相似，因此可認為2種空調系統(tǒng)形式下用戶的冷量消耗近似相等。而通過模擬計算可以得到，如果該小區(qū)采用完全集中式空調系統(tǒng)（如案例1中“全時間、全空間”的空調運行方式），則小區(qū)用戶耗冷量為54．0kW•h／m2，約為實際用戶耗冷量的7倍。因此，在用戶可自由調節(jié)空調末端，且采用合理的收費機制的情況下，用戶側的需冷量將顯著下降。采用分體空調時，用戶的耗冷量與案例2的用戶實際耗冷量一致，分體空調的COP按2．5計［15］，則可得到如果采用以分體空調為代表的分散式空調，該小區(qū)供冷季耗電量為3．0kW•h／m2。2種空調形式下小區(qū)空調耗電量對比如圖5所示，該小區(qū)單位面積耗電量為分散式空調的2倍多。圖6為根據該小區(qū)風機盤管運行時間計算得到的各用戶風機盤管開啟率（用戶所有風機盤管的總開啟時長／（所有房間的風機盤管數×熱泵機組運行的總時長））的統(tǒng)計結果。可以看出，有近80位用戶在這段時間內沒有開啟房間的風機盤管，超過1／3的用戶其空調開啟率低于10％。經計算，供冷季小區(qū)用戶對空調末端的開啟率均值僅為7％。通過分析該小區(qū)空調系統(tǒng)的能效，發(fā)現在這種空調系統(tǒng)末端的運行情況下，由于用戶末端同時使用率低，整個小區(qū)負荷率低，導致整個空調系統(tǒng)的能效很低。計算得到該空調系統(tǒng)的綜合能效僅為1（用戶供冷量／（熱泵機組電耗＋水泵電耗）＝7．5kW•h／m2÷（4．4kW•h／m2＋3．2kW•h／m2））。造成該空調系統(tǒng)綜合能效低的原因如下：一方面，如前文提到的，在小區(qū)“部分時間、部分空間”的空調運行模式下，整個系統(tǒng)總負荷率較低，但負荷需求不同步，少數用戶仍有較大的負荷需求。即絕大多數時間內，空調系統(tǒng)中僅有少數風機盤管處在運行狀態(tài)。而該小區(qū)水系統(tǒng)采用定流量運行，這就導致水系統(tǒng)處在“大流量、小溫差”的運行狀態(tài)。如圖7所示，整個供冷季小區(qū)內各住宅樓的供回水溫差均為1℃左右。因此水泵電耗成為空調電耗的一大組成部分，循環(huán)水泵的電耗占系統(tǒng)總用電量的43％。另一方面，在該小區(qū)用戶的總冷量需求狀況下，制冷機長期處在低負荷狀態(tài)下運行，整個供冷季小區(qū)制冷機的平均COP＝用戶側耗冷量／制冷機電耗＝1．7，遠小于其額定值6．4。即使制冷機的COP可以達到額定值6．4，受限于水泵電耗，整個系統(tǒng)的能效為7．5kW•h／m2÷（7．5kW•h／m2÷6．4＋3．2kW•h／m2）＝1．72，提升的空間十分有限。因此，冷水循環(huán)泵電耗是制約該小區(qū)系統(tǒng)能效提高的主要因素。綜上所述，通過案例2的分析可以發(fā)現，在用戶側可自主調控的情況下，相比于集中系統(tǒng)，用戶側的冷量需求顯著下降，建筑側的冷量需求與采用分散式空調時類似。受系統(tǒng)形式的影響，案例2中空調系統(tǒng)電耗包括輸送環(huán)節(jié)的水泵電耗。而且由于水系統(tǒng)為一級泵定流量系統(tǒng)，水泵輸送電耗成為空調電耗的主要組成部分，這也是系統(tǒng)能效低的主要原因。

3案例3：制冷設備分散、輸配系統(tǒng)集中、用戶有調節(jié)能力

案例3為北京某住宅小區(qū)［14］。該住宅小區(qū)有3棟住宅樓，總空調面積為7萬m2，采用分布式水環(huán)熱泵供冷／熱。小區(qū)內共有住戶368戶，設計空調冷／熱負荷分別為64W／m2和51．8W／m2。如圖8所示，地下水通過深井泵取出，經過一次換熱，通過循環(huán)管網送到分布于各戶的熱泵，作為冷卻水使用。各戶的熱泵在夏季制取空調用冷量，再將熱量排入冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；在冬季則從循環(huán)水中提取熱量經熱泵升溫。返回的循環(huán)水又被回灌到地下。這樣形成集中式地下水循環(huán)供應系統(tǒng)和分散在各戶的水源熱泵形式。為保證供冷／熱需求，二次側的循環(huán)泵采用定流量方式，并且24h連續(xù)運行。該小區(qū)的空調末端采用全空氣系統(tǒng)，風管通到各個房間，風口沒有設置調節(jié)閥，因此需要供冷時，該戶的所有房間均供冷。與前面2個案例不同的是，在案例3中，所有的熱泵分戶設置，可以根據末端的需求自行啟停。即用戶側采用的是“部分時間、全空間”的運行方式。案例3的空調系統(tǒng)仍具有集中式系統(tǒng)的特征，即冷水統(tǒng)一循環(huán)，冷卻水集中從地下抽出，經過各個末端熱泵機組再返回回灌井，集中回灌。已有學者通過測試得到北京市居住建筑中采用分體空調時的空調電耗大致為3．1kW•h／m2［5］。該小區(qū)單位面積空調電耗約為分體空調電耗的3倍（如圖9所示）?？紤]分體空調COP的一般水平為2．5，則采用分體空調時單位面積耗冷量為7．8kW•h／m2。而案例3中實測得到的小區(qū)用戶側供冷量為13．2kW•h／m2。因此，在該種系統(tǒng)形式下，小區(qū)單位面積耗冷量高于采用分體空調的情況。主要原因是采用分體空調時，用戶的使用模式為“部分時間、部分空間”，而在案例3中，受空調系統(tǒng)形式的影響，用戶的使用模式為“部分時間、全空間”。整個供冷季熱泵的COP均值為2．9，優(yōu)于一般的分體空調COP＝2．5的水平。但在該小區(qū)的熱泵系統(tǒng)中，無論末端水源熱泵機組開啟多少臺，二次側循環(huán)水系統(tǒng)的所有循環(huán)泵總是全天候滿負荷運行，因此僅循環(huán)水泵電耗就達3．6kW•h／m2。從測得的供回水溫差可以看出，該小區(qū)水系統(tǒng)處在大流量、小溫差的運行狀況下，如表2所示。在這種運行情況下，水泵輸配電耗成為耗電重要部分，從圖9可以看出，這種集中方式的地下水循環(huán)系統(tǒng)的水泵電耗占總用電量的一半左右。因此，該小區(qū)空調系統(tǒng)單位面積電耗高于一般的分散式空調。綜上所述，案例3表明，在“部分時間、全空間”的供冷模式下，用戶側供冷量低于完全集中式的空調系統(tǒng)（案例1），但高于“部分時間、部分空間”服務模式下的供冷量（案例2）。同時系統(tǒng)采用分散式熱泵，能夠保證熱泵機組在較高的負荷率下運行，熱泵性能得到提高。但系統(tǒng)中冷卻水側為集中形式，冷卻水泵電耗成為空調電耗的主要組成部分，約占空調總電耗51％。

4分析與討論

文中的3個實際案例均為集中式空調系統(tǒng)形式，但3個空調系統(tǒng)在用戶調節(jié)能力、制冷設備和輸配系統(tǒng)形式上略有差異。綜合比較上述3個案例，有利于增強對集中式空調系統(tǒng)在居住建筑中適用情況的理解。3個案例中空調系統(tǒng)部分的能耗組成及供冷量如表3所示，表4列出了各部分的能效情況，表中的能效計算方法參照GB／T17981—2007《空氣調節(jié)系統(tǒng)經濟運行》中的要求，即機組COP為用戶側供冷量與熱泵機組耗電量的比值；冷水輸送系數為用戶側供冷量與冷水循環(huán)泵電耗的比值；冷卻水輸送系數為用戶側供冷量和熱泵機組電耗之和與冷卻水循環(huán)泵電耗的比值；系統(tǒng)能效等于用戶側供冷量／（熱泵機組耗電量＋冷水循環(huán)泵電耗＋冷卻水循環(huán)泵電耗）。通過3個工程案例的對比分析，得到的主要結論如下。1）只要有自主調節(jié)的條件和機制，末端用戶就會按照類似分散式空調的模式運行，用戶側負荷呈現需求不同步、負荷率低的特征。在寒冷及嚴寒地區(qū)，居住建筑的冷熱負荷特征迥異。在供熱過程中，熱負荷的主要影響因素為室外氣象條件，因此各用戶的熱負荷具有同步性。但在夏季供冷過程中，氣象條件并非主要的影響因素，室內熱擾情況成為影響冷負荷的最關鍵因素，這也是造成居住建筑冷負荷與熱負荷特征不一致的本質原因。目前我國住宅的主導形式為公寓式，其使用方式的主要特點為：①各戶之間居留情況差異大；②室內人數變化大；③室內環(huán)境需求差異大等。在這樣的使用特征下，只要末端用戶對空調系統(tǒng)有調節(jié)能力，用戶就會按照“部分時間、部分空間”的方式運行空調，進而形成居住建筑中用戶側負荷需求不同步、負荷率低的情況。從對比分析可以看出，完全集中式空調系統(tǒng)提供“全時間、全空間”的室內環(huán)境控制服務（案例1），對應的空調電耗最高，能耗約為具有末端獨立調節(jié)功能的半集中式系統(tǒng)（案例2）的3倍。這種能耗差異主要是由服務模式的差別導致的。從用戶側供冷量的對比可以看出，在案例1中，供冷量為59kW•h／m2，遠大于案例2與案例3。在案例1中，不管末端的需求情況如何，一律按照公認的舒適性進行環(huán)境調控，即采用“全時間、全空間”的室內環(huán)境調控方式。而在案例3中，采用戶式集中空調系統(tǒng)，其服務模式為“部分時間、全空間”，用戶側耗冷量為13．2kW•h／m2，相比案例1有所降低。案例2中，空調末端的調控類似分散式空調，用戶可以根據需要自行調節(jié)。在這種調控方式下，受生活方式的影響，我國居民大部分會采用“部分時間、部分空間”的運行方式，因此空調系統(tǒng)需要供應的冷量比案例1和案例3少。例如，某戶的臥室平均只有30％的時間有人，而居住者入睡后又不希望空調運行，則該臥室真正需要開啟空調的時間平均僅為20％。然而，同樣的臥室，采用集中式系統(tǒng)時空調卻是在100％的時間內運行，因此供冷量遠大于實際需求量，其提供服務的時間、空間累積（運行時間×服務面積）幾乎是分散式空調的5倍。2）在居住建筑中，受用戶末端的需求現狀影響，在集中式空調系統(tǒng)中，輸配能耗成為系統(tǒng)能耗的主要組成部分。在案例2和案例3中，其空調末端具有分散式空調的特性，但制冷設備及輸配系統(tǒng)是典型的集中式形式。案例2和案例3的空調能耗均在8kW•h／m2左右，約為分體空調的1．5～3倍。這主要是由于案例2和案例3的輸配能耗較大。從表5可以看出，案例2中的冷水和冷卻水輸送系數均不超過10，而案例3中的冷卻水輸送系數甚至只有3．7。GB／T17981—2007《空氣調節(jié)系統(tǒng)經濟運行》規(guī)定，用于全年累計工況評價時，冷水輸送系數指標的限值為30，冷卻水輸送系數指標的限值為25。2個案例中水泵輸送系數均處在很低的水平。正如上文的分析，就實際的總冷量來說，案例2和案例3這種集中式系統(tǒng)與分體空調相差不大。然而集中式系統(tǒng)的輸配循環(huán)泵全天24h連續(xù)運行，而且在大部分時間輸送冷量的功效很差（供回水溫差很小）。如在案例2中，供冷季僅循環(huán)水泵的電耗就達到3．2kW•h／m2，已經相當于采用分體空調住宅的平均夏季電耗。案例3能進一步說明上述問題。在案例3中，只有冷卻水需要統(tǒng)一循環(huán)。由于末端的可調控性，居民采用“部分時間、全空間”的運行方式，一天中熱泵運行的時間大大縮短，熱泵和末端裝置電耗只占空調系統(tǒng)總能耗的49％，但冷卻水循環(huán)泵的電耗竟超過系統(tǒng)總用電量的一半。如果在案例2和案例3中的用戶末端水側安裝電動通斷閥并配以水泵變頻，則可以增大冷水系統(tǒng)的供回水溫差，在一定程度上降低這種集中式系統(tǒng)的輸配能耗。但由于居住建筑中存在用戶側負荷需求不同步、負荷率低的特征，輸配能耗仍將是系統(tǒng)能耗的主要組成部分。圖10為案例2典型日各用戶末端風機盤管的開啟時間頻率分布情況?？梢园l(fā)現，大部分用戶的風機盤管開啟率集中在10％以內，僅有極少用戶的開啟率可以達到60％左右。在這種情況下，最理想的調控方式為設置多臺循環(huán)水泵并聯(lián)運行，并根據供回水溫差進行水泵臺數及頻率調節(jié)。但在實際工程中，一般設置2～3臺水泵，在低開啟率的情況下將導致水泵的工作點嚴重偏離，進而造成輸配系統(tǒng)的高能耗、低能效狀況。同時，輸配系統(tǒng)的能耗降低也受到制冷機側的限制。一般集中式系統(tǒng)最多設置2～3臺制冷機，而每臺制冷機均有最低流量限制，這就導致在小負荷的情況下，輸配系統(tǒng)的流量不可能下降過多，系統(tǒng)不可避免地處在大流量、小溫差的運行狀況下。因此，從以上分析可以發(fā)現，造成這種系統(tǒng)能效偏低的本質原因是住宅空調負荷率低、負荷不同步，這與公共建筑差異較大。所以在居住建筑中采用集中式空調系統(tǒng)需要非常謹慎。3）從居住建筑實測案例分析發(fā)現，空調系統(tǒng)中處在集中與分散特界處的環(huán)節(jié)往往呈現出高運行能耗的特性。從上文的分析可知，居住建筑中用戶側的需求具有“部分時間，部分空間”的分散特性，這與集中式空調系統(tǒng)自身具有的調節(jié)靈活性較差的特征相矛盾。在實際應用中，在集中與分散特性的交界處，往往容易出現能耗高或能效低的問題。在案例1中，其空調末端缺乏可調性，與用戶負荷的分散特性產生矛盾。這意味著在這種集中式空調系統(tǒng)中，空調末端與室內的換熱環(huán)節(jié)為集中與分散特性的矛盾邊界。這種矛盾導致系統(tǒng)的供冷量大大增加，系統(tǒng)運行能耗高。在案例2中，空調末端具有可調性，但一級泵為定流量控制，這與用戶負荷的分散特性產生矛盾。即冷水在機組與用戶末端之間的換熱環(huán)節(jié)為集中與分散特性的矛盾邊界。這種矛盾導致冷水泵的輸送能耗成為了制約系統(tǒng)能效提高的主要原因。從表5可以看出，該系統(tǒng)的冷水輸送系數僅為5，遠低于GB／T17981—2007《空氣調節(jié)系統(tǒng)經濟運行》中提出的限值（30）。而且冷水側的不可調節(jié)特性進一步影響了制冷機及冷卻水側的可調節(jié)性及運行情況，造成整個系統(tǒng)能效偏低。在案例3中，由于采用分戶式熱泵，機組至室內的整個換熱環(huán)節(jié)可視為一個整體，均具有分散的特性。但冷卻水側為定流量，即冷卻水在冷源和機組之間的換熱環(huán)節(jié)為集中與分散特性的矛盾邊界。這種矛盾導致冷卻水泵電耗成為耗電量的主要組成部分。對比案例2和案例3可以看出，同樣是水源熱泵，案例2的地下水循環(huán)泵電耗不到系統(tǒng)總用電量的20％，但案例3中地下水循環(huán)泵電耗卻占系統(tǒng)總用電量的51％，而且其冷卻水輸送系數僅為3．7。從3個案例的對比分析可以發(fā)現，當集中式空調系統(tǒng)應用于居住建筑中時，應盡量增強各環(huán)節(jié)的可調節(jié)性，使各環(huán)節(jié)的特性與分散式的用戶側負荷需求相匹配。如果某個環(huán)節(jié)缺乏可調性，其集征將與用戶負荷的分散特征產生矛盾，在此矛盾邊界上往往容易產生高能耗或低能效的問題。

5結論

5．1在居住建筑中應用集中式空調系統(tǒng)時，3個實測工程案例表明，用戶末端、制冷機及輸配系統(tǒng)的可調性較差是造成空調系統(tǒng)能耗較高、能效較低的主要原因。

篇7

關鍵詞 地理教學；遷移能力

所謂遷移能力，簡單地說，是指學生在學習活動中將已有的知識、技能、情感態(tài)度和價值觀運用于新的情境，在知識體系之間建立起某種聯(lián)系，以此促進新內容的學習以及解決實際問題時所體現出的能力?？鬃铀珜У摹芭e一反三”和“觸類旁通”的思想其實就是早期遷移理論的雛形。

伴隨著新課程改革的深入推進，尤其是在新高考改革背景下，在國家層面越來越重視培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)。遷移能力作為學科素養(yǎng)的重要組成部分，在教學中的地位和作用正日益突顯。

地理學是研究地理環(huán)境以及人類活動與地理環(huán)境相互關系的科學，它具有綜合性和地域性兩個顯著特點。地理學科兼具文理科性質，具有一些特有的思維方式，與其他學科聯(lián)系密切。培養(yǎng)學生的遷移能力，有利于解決地理實際問題，有利于提升學生的地理思維水平，有利于培養(yǎng)學生的地理學科素養(yǎng)。因此，在高中地理教學中要十分重視培養(yǎng)學生的遷移能力。

下面，筆者結合高中地理教學實踐談談培養(yǎng)學生遷移能力的方法和策略。

一、抓住“最近發(fā)展區(qū)”，為知識的遷移構建平臺

維果斯基的最新發(fā)展區(qū)理論認為學生的發(fā)展有兩種水平：一是學生的現有水平；另一種是學生可能達到的發(fā)展水平，兩者之間的差距就是“最近發(fā)展區(qū)”。我們追求的有效地理教學，應該著眼于學生的“最近發(fā)展區(qū)”，即在教學過程中，根據學生已有的知識發(fā)展水平以及新舊知識之間的聯(lián)系，進行知識的遷移，完善認知結構，從而達成預期的教學目標。

例如在高三第一輪復習中，講述“等太陽高度線圖的判讀”一節(jié)時，根據學情先復習太陽光照圖的“三點一線”（即直射點、交點、切點和晨昏線）的相關知識，然后引導學生把等值線的相關知識原理進行遷移運用，引申出“等太陽高度線”的含義，即把太陽高度相等的各點連接成的線。如圖1所示。

引導學生歸納出“等太陽高度線”的基本規(guī)律：如果把地球看作正球體，太陽高度在地表的分布從直射點向晨昏線（圈）呈同心圓狀遞減。

在此基礎上，進行課堂練習。

問：讀“等太陽高度線圖”（圖 2），說出圖中太陽直射點的地理坐標是多少？

學生在思考的基礎上，把“太陽直射點位置與晝夜長短變化的關系”原理和經線圈的相關知識進行遷移應用，不難得出太陽直射點的地理坐標是（23°26′N，120°W）。

由于本節(jié)內容比較抽象和難于理解，所以在教學過程中，我們可以先復習相關基礎知識，甚至可以做一個簡單的教具演示“等太陽高度線圖”，結合圖形引導學生歸納出“等太陽高度線的判讀”原理，然后展示課堂練習，通過講練結合的方式把“等太陽高度線的判讀”原理進行遷移運用，鞏固所學知識，從而構建一個完整的關于“等太陽高度線圖”的知識結構。在此過程中，認清學生的“最近發(fā)展區(qū)”就為知識的遷移搭建了很好的平臺，起到了事半功倍的效果。

二、呈現“先行組織者”，在知識的遷移過程中豐富和改造認知結構

著名教育心理學家奧蘇貝爾在研究遷移理論時提出了“先行組織者”的概念?！跋刃薪M織者”是指先于學習材料之前呈現的一個引導性材料，它將在新舊知識之間架起一座溝通的“橋梁”，通過“橋梁”順利地產生遷移，從而促進了學生有意義的學習。在地理教學中，“先行組織者”可以是教學多媒體、教具模型，也可以是地理圖表或文字材料。

例如在講述“自然界的水循環(huán)”一節(jié)時，由于水循環(huán)是通過各個環(huán)節(jié)連續(xù)運動并在全球范圍內進行，所以在學習“海上內循環(huán)”時，教師可以先展示“海陸間循環(huán)”和“陸地內循環(huán)”的形成過程，以此作為“先行組織者”，通過知識遷移，引導學生自主繪制“海上內循環(huán)”過程示意圖。學生通過勾畫示意圖，加深了水循環(huán)主要環(huán)節(jié)的認識，逐步構建了關于水循環(huán)的知識框架，從而進一步完善自身的認知結構。

如果此時教師再拋出著名古詩：“黃河之水天上來，奔流到海不復還。”提問學生：“天上”指哪里？黃河水真的“不復還”嗎？同學們懷疑過李白這句詩的科學性嗎？在引導學生思考的同時極大地激發(fā)了遷移動機，有利于更好地掌握水循環(huán)的基本原理。在此過程中，學生個體順利地實現了知識的遷移從而產生“順應”和“同化”，在思辨地理問題的同時發(fā)展了論證地理問題的能力，使學習者的知識領域得以拓展，認知結構得到完善，從而豐富和改造認知結構。

三、創(chuàng)設“情境問題鏈”，在知識的遷移過程中培養(yǎng)學生的邏輯思維能力

縱觀近幾年的高考題（福建卷），往往將相關地理問題落實到不同空間尺度的具體區(qū)域，突出考查學生綜合運用所學知識分析、解決實際問題的能力。因此，在教學中應注意創(chuàng)設科學有效的思考情境，設計有思維遞進關系的“問題鏈”，激發(fā)學生興趣，活躍學生思維，豐富教學內容，在知識的遷移過程中激活學生發(fā)現和探究地理問題的意識，有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。

例如在學習高二區(qū)域地理《北美――以美國為例》一節(jié)時，我們就可以創(chuàng)設層層遞進的“情境問題鏈”，引導學生的思維由淺入深、循序漸進地思考。

問題探究1：讀圖3回答。

（1）簡述美國的本土地理位置特征。

（2）簡述美國本土的地形特征。

問題探究1實質上是通過問題引領，讓學生回歸課本，復習基礎知識，進行知識建構。

問題探究2：以烏魯木齊和芝加哥為例，對比兩地溫帶大陸性氣候特征的異同及成因。（圖4）

問題探究2是在問題探究1的基礎上，跨越空間，采用小組合作探究的學習方式，調用相關知識并被激活遷移應用在新的情境中，鞏固了相關的氣候基礎知識，實現了知識和能力的有效遷移和運用。

問題探究3：讀圖（圖5）分析美國降水量的空間分布特征，并說明原因。

知識拓展：比較北美西海岸、歐洲西部的溫帶海洋性氣候分布范圍及其原因。

然后引導學生列表歸納“美國地形對氣候的影響”。

篇8

【關鍵詞】哈尼梯田；生態(tài)系統(tǒng)；水循環(huán)

【Abstract】Recently， extreme climate changes events have important effect on natural ecological system and social economic system of China， especially on the agricultural and pastoral productions and water resources. But Hani terraced fields has caused wide public concern for it’s successfully cope with the extreme drought in the southwestern part of China. Through the field study of Hani terraced fields in Ailao Mountains， Yunnan， this article analyzed the structure and function of Hani terraced fields and perfected the subsystems of complex ecosystem. The interreaction of complex ecosystem and water circulation process were analyzed too. Furthermore， identify the unique role of Hani terraced fields will confer positive significance in steering minority regions adapt to climate change effectively

【Key words】Hani terraced fields；Ecosystem；Water circulation

0 引言

全球氣候變化問題是人類迄今為止面臨的規(guī)模最大、范圍最廣、影響最為深遠的挑戰(zhàn)之一，也是影響未來世界經濟和社會發(fā)展的最重要因素之一[1]?！稓夂蜃兓瘒以u估報告》指出，氣候變化將繼續(xù)對中國自然生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟系統(tǒng)產生重要影響，尤其是對農牧業(yè)生產、水資源供需等影響較為顯著[2-3]。而我國少數民族地區(qū)由于社會經濟發(fā)展滯后，生態(tài)環(huán)境脆弱，農業(yè)生產更易受到氣候變化引發(fā)的極端氣候事件的影響。2010年春天在中國西南地區(qū)發(fā)生了60年未遇的特大干旱，西南地區(qū)五省與多年同期相比，降雨總量偏少50%以上，部分地區(qū)降雨總量偏少甚至達70%以上，接近或突破歷史極值。西南地區(qū)五省共計5.03×106公頃農作物受災，絕收面積1.12×106公頃，直接經濟損失達236.6億元[4]。在大部分地區(qū)的農業(yè)生產遭到滅頂之災的同時，云南省元陽縣的哈尼梯田受旱災影響卻很小，始終保持著充足的蓄水量，成為全國矚目的一枝獨秀。哈尼梯田成功應對極端干旱主要得益于完備的生態(tài)系統(tǒng)、有效的水資源管理與利用、良好的森林保護與管理以及哈尼人在千百年勞動生產中積累的適宜山區(qū)農業(yè)的傳統(tǒng)知識。在全球氣候變化、極端氣候事件頻發(fā)的大背景下，哈尼梯田復合生態(tài)系統(tǒng)適應氣候變化的相關研究對于全球生態(tài)農業(yè)建設、穩(wěn)定農業(yè)生產具有重要參考價值。此外，揭示以哈尼族為代表的少數民族傳統(tǒng)知識在應對極端氣候事件方面的特殊作用，對于指導我國民族地區(qū)有效應對氣候變化具有積極意義，在一定程度上有利于促進少數民族傳統(tǒng)知識的保護和傳承。

1 哈尼梯田概述

哈尼梯田主要分布于云南省南部、東南部的哀牢山脈、元江流域地區(qū)，面積4萬余公頃，由世居于此的哈尼族以及其它民族人民群眾共同創(chuàng)造，距今已有1300年歷史。哈尼梯田主要分布于海拔144～2000m、坡度在15～75°的山坡上，森林、梯田、村寨、江河依次分布，具有顯著的垂直特征[5]。森林―村寨―梯田―江河“四素共構”所形成的復合農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)[6]，可以保持良好的水、土條件，有利于耕作和提高作物產量。研究表明，哈尼梯田稻作農業(yè)是傳統(tǒng)山地農業(yè)中效率最高的農業(yè)模式[7]。哈尼梯田是全人類共享的文化與景觀遺產，是人與自然和諧共存的典范，它為人類適應全球變化、保障糧食安全提供了應對戰(zhàn)略與資源基礎[6]。

2 哈尼梯田完備的生態(tài)系統(tǒng)

哈尼梯田復合生態(tài)系統(tǒng)主要由森林、村寨、梯田和江河四部分組成，具有顯著的垂直特征，形成森林―村寨―梯田―江河沿等高線分布的空間結構（如圖1所示）。這種空間上的垂直分布模式，對于保持水土、維持系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要作用[8-9]，另外，各部分間相互作用、有機結合，確保了復合生態(tài)系統(tǒng)始終維持著良好的生態(tài)功能，為適應氣候變化提供了前提保障。

2.1 森林生態(tài)子系統(tǒng)

森林生態(tài)子系統(tǒng)在整個哈尼梯田生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著核心功能，一方面為哈尼梯田提供了大部分水源，另一方面為其提供了大量腐殖質。其主要功能包括：（1）涵養(yǎng)水源。森林通過截留、吸收天然降水和地表徑流，有效調節(jié)了地表水的時空分布，充當“綠色水庫”的角色。（2）保護土壤。森林通過對降雨和地表水的截留，有效減弱土壤所遭受的沖刷，減少水土流失，有效防止了泥石流、滑坡等地質災害的發(fā)生。（3）天然倉庫。森林為村寨子系統(tǒng)提供了飲用水源、薪柴、各種動植物食物及各種生產生活用品，被譽為哈尼人的“天然倉庫”。

2.2 村寨生態(tài)子系統(tǒng)

哈尼族村寨大多位于森林和梯田之間的半山腰，這里氣候溫和，適于居住，既便于上山采集狩獵，又利于梯田的灌溉施肥等管理。哈尼村寨選址具有嚴格的條件，首先必須選擇朝陽而平緩的山梁、山坡或散布其間的小凹地；其次是必須有水源；再次是上方必須分布著茂密的原始森林[10]。哈尼族在建寨時要選擇水源豐富的地方，任何一個哈尼村寨都會修建蓄水池或水井，然后搭建水渠竹管引入高山溪流，為日常取水、洗菜、洗衣服所用。村寨生態(tài)子系統(tǒng)具有控制和影響其他子系統(tǒng)的功能，對于整個復合系統(tǒng)的維持和發(fā)展具有重要影響。

2.3 梯田生態(tài)子系統(tǒng)

哈尼梯田是在哈尼人影響和控制下達到動態(tài)平衡的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，是人工濕地的杰作，梯田中的典范[11]。梯田生態(tài)子系統(tǒng)是以梯田為基礎，以水稻作物群落為中心的半人工生態(tài)系統(tǒng)。作為一個輸入和輸出均開放的生產系統(tǒng)，梯田生態(tài)子系統(tǒng)與其他三個子系統(tǒng)間存在著顯著的相互作用關系，其主要功能包括保持水土和物質能量輸出兩個方面。哈尼梯田沿山坡而筑，對于山地水土流失具有較強的控制作用，還通過截留徑流中的腐殖質發(fā)揮保肥作用。梯田生態(tài)子系統(tǒng)具有向村寨子系統(tǒng)提供食物和能量的功能，它為村寨子系統(tǒng)提供了最主要的食物――稻米，并提供了作為重要菜肴的梯田動植物，也提供了一定的生活資料――稻草。

2.4 江河生態(tài)子系統(tǒng)

江河生態(tài)子系統(tǒng)的主要作用為通過強烈的蒸發(fā)、蒸騰作用為高山森林區(qū)提供充足的水分，實現水資源的循環(huán)利用。哈尼梯田集中分布的哀牢山、無量山地區(qū)，分布有紅河（又稱元江）、把邊江（又稱李仙江）和瀾滄江三條主要河流及眾多支流，單紅河州境內長度超過10千米的支流便有17條之多[12]。眾多江河分布的河谷地帶終年干燥炎熱，蒸發(fā)量和蒸騰量極高，大量蒸發(fā)、蒸騰的水汽上升至高山森林位置時遇冷凝聚，形成降水。研究表明，哀牢山地區(qū)降水量無論在旱季還是雨季都有隨海拔增高而增加的趨勢[13]。以哈尼梯田核心區(qū)元陽縣為例，該縣全年霧天多達180天，相對濕度達85%[14]。水分蒸發(fā)形成的綿綿霧雨滋潤著其它生態(tài)子系統(tǒng)，極大地減弱了極端干旱的影響。

3 哈尼梯田復合生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)

哈尼梯田復合生態(tài)系統(tǒng)的灌溉水源以降雨經森林截留之后形成的地表徑流及泉水出露為主。溪水流出森林后，經溝渠自上而下流經村寨，進入梯田。梯田上丘和下丘均有出入水口，上滿下流，終年不息。在灌溉層層梯田后，最終匯入位于干熱河谷地區(qū)的紅河等江河。江河水網密布的河谷地區(qū)，由于常年高溫而蒸發(fā)強烈。水分蒸發(fā)形成的熱氣團上升至高山低溫區(qū)時形成綿綿霧雨，重新滋潤高山區(qū)的原始森林，在林海山間匯集成無數水潭和溪流，進行下一次水循環(huán)。整個水循環(huán)過程如圖2所示。正是在這一周而復始的水循環(huán)過程作用下，整個哀牢山區(qū)形成了“山有多高，水就有多高，到處泉水叮咚響”的獨特地理環(huán)境[15]。

哈尼人充分利用這一特殊的自然地理條件，憑借聰明才智和創(chuàng)造精神從海拔1900米的森林邊緣修筑數千條溝渠，將溪水引入海拔1600米左右的村落分布地帶，并從村寨周邊往河谷山腳開墾出層層梯田，引導溪水泉流終年順著層層梯田下流匯入河流水系。密集的溝渠將四個子系統(tǒng)緊密聯(lián)系在一起，形成了森林―村寨―梯田―江河有序分布、和諧發(fā)展的復合生態(tài)系統(tǒng)。哈尼梯田復合生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)過程實現了水資源的重復利用，在極端干旱條件下為生態(tài)系統(tǒng)提供了充足的水分。

4 子系統(tǒng)間的相互作用

哈尼梯田復合生態(tài)系統(tǒng)四個子系統(tǒng)間的物質循環(huán)與能量流動是其可持續(xù)發(fā)展的基礎。四個子系統(tǒng)間的相互作用關系如圖3所示。森林生態(tài)子系統(tǒng)為村寨子系統(tǒng)提供水源、薪柴、動植物產品及建材等生產生活用品，為整個復合系統(tǒng)提供水源；梯田生態(tài)子系統(tǒng)為村寨子系統(tǒng)提供稻米、魚蝦、水芹菜等食物，同時是畜禽飼料的主要來源；村寨生態(tài)子系統(tǒng)通過輸出人力、畜力等輔助能及各種技術調節(jié)和控制著整個復合生態(tài)系統(tǒng)，維持自身的穩(wěn)定和發(fā)展[5]；河谷生態(tài)子系統(tǒng)匯集水資源后，通過蒸發(fā)形成降雨，實現水資源的循環(huán)利用。在以上一系列復雜關系作用下，整個生態(tài)系統(tǒng)保持了較高的穩(wěn)定性，成功抵御了極端干旱等外界干擾。

5 結語

哈尼梯田是人與自然高度和諧發(fā)展的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，對于如何在全球氣候變化、極端天氣頻發(fā)背景下穩(wěn)定農業(yè)生產具有重要的借鑒意義。哈尼梯田復合生態(tài)系統(tǒng)四個子系統(tǒng)間的物質循環(huán)與能量流動是其可持續(xù)發(fā)展的基礎。后續(xù)將深入研究哈尼梯田復合生態(tài)系統(tǒng)能夠成功應對極端干旱氣候的機制。

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篇9

測壓管水頭線，汽水分界面，等壓面，直接連接，水膜流態(tài) 一、現狀及存在的問題

高層建筑在我國近二十年來迅速發(fā)展，與之相配套的供暖系統(tǒng)設計和設備技術也不斷發(fā)展，面對高層建筑管網內靜水壓力大的問題，目前也有許多方案在應用之中，見參考文獻[1]、[2]、[3]、[4]。普遍應用的是在熱源處（鍋爐房）專門設置換熱器或鍋爐的辦法，使得建筑內高區(qū)原有建筑的低區(qū)在水力系統(tǒng)上徹底分開，從而使高區(qū)、低區(qū)的壓力完全互不影響。但單獨為高區(qū)設置鍋爐的辦法，特別是在原有多層建筑群中建設單幢高層建筑，有時由于于室外管網的增設困難較大，顯然造價較高。單獨為高區(qū)設置表面式換熱器的辦法，僅在有蒸汽或高溫水熱源時和能確實滿足供水水溫的要求，且也需要室外增加相應的高區(qū)系統(tǒng)輸送管線。通常綜合費用也比較高。供熱工程設計手冊中[1]、[2]推薦了"雙水箱分層式系統(tǒng)"，但其嚴重帶氣，壓力波動較大，當室外回水閥門誤關閉時有系統(tǒng)超壓隱患，往往不能正常使用。其他通氣立管直連方案也有與大氣相通，依然有系統(tǒng)的氧腐蝕因素的缺陷。

二、對供暖系統(tǒng)連接問題的分析和解決方案

將雙水箱系統(tǒng)的水箱去掉，同時將總回水管引到高于供水干管200mm，并在立管上安裝減壓循環(huán)裝置，可得到附圖1或附圖2。采用水壓圖分析本文附圖或附圖2的供暖和空調水系統(tǒng)的循環(huán)特征可知，在低區(qū)循環(huán)水泵運轉時，低區(qū)管網都有確定的動態(tài)水壓線。由流體力學關于靜壓強和的測壓管水頭線的關系可知立管內水壓線水頭高度以下是充滿水的。高區(qū)系統(tǒng)通過安裝在總回水立管上的減壓循環(huán)裝置切斷靜壓力后直接連接到低區(qū)的回水管上。就可以實現高低區(qū)供暖系統(tǒng)的直接連接。

由流體力學知識可知，在下流水立管中靜壓力的沿管傳遞的條件是管內的水流連續(xù)充滿。如果能實現流態(tài)的轉變，也就能實現壓力傳遞效果的改變，這就可以在立管內低區(qū)水壓線水頭高度以上適當位置安裝導流部件結合控制流量來重建立管中的水膜流動狀態(tài)，再結合供暖系統(tǒng)比較干凈且流量穩(wěn)定的循環(huán)的特點，配置確保產管內流態(tài)穩(wěn)定的水膜流動狀態(tài)，再結合供暖系統(tǒng)比較干凈且流量穩(wěn)定的循環(huán)特點，配置確保立管內流態(tài)穩(wěn)定的氣體補償裝置就可以實現立管下流水靜壓力的切斷和壓力波動的消除。

基于對室內供暖系統(tǒng)內的水流態(tài)水壓力和供熱系統(tǒng)的運行狀況的上述分析，1998年我提出了一個能夠切斷下流水靜壓力的立管結構方案（發(fā)明專利號98109099.0），于2000年2月20日獲得發(fā)明專利證書。2000年1月我又提出了一個帶氣循環(huán)裝置的立管結構方案（實用新型專利號01205626.1和發(fā)明專利申請?zhí)枺?1108338.7），在立管內將有靜壓水流轉變?yōu)闊o靜壓水流，進而實現高低區(qū)供暖系統(tǒng)直接連接。

我提出的立管結構方案實質是（1）在立管內加裝一個為水流提供流動邊界條件的導流部件，所述導流部件與立管內管壁之間形成一軸向通道，所述軸向通道包括中空的螺旋式通道部分或直通道部分，用以導引有壓流體管路的水流使立管內下流水流通過部件后能穩(wěn)定地沿著立管內壁形成左旋水膜運動狀態(tài)，使立管內的空氣和向下流的水的邊界處于有序狀態(tài)，氣水的分界面是一個等靜壓面。（2）該方案還包括有與立管的膜流狀態(tài)形成部分相通的、用以維持穩(wěn)定膜流狀態(tài)的氣體補償裝置。采用這個結構方案，強化了立管形成膜流條件，使立管內氣芯動態(tài)有條件封閉，避免氣體混入立管出口以后的工作水流，也有利于防止空氣的其它有害影響，為基本消除管內水流所涉系統(tǒng)的氧腐蝕問題和供暖系統(tǒng)的氣塞問題提供可能，并確保安全運行。本結構簡單耐用，可與系統(tǒng)同壽命。

宜將高層建筑的六～十層（按低區(qū)系統(tǒng)的供回水壓力可以滿足系統(tǒng)直接連接的最高層數確定具體層數）及以下直接劃為低區(qū)，七層及能上能下可以按散熱器的承壓能力和系統(tǒng)的熱力及不力計算的要求劃分高區(qū)系統(tǒng)。

這樣就可以在高導建筑高區(qū)供暖系統(tǒng)需要時采用水泵加壓供給高區(qū)供暖系統(tǒng)經過高區(qū)供暖系統(tǒng)散熱后，在總回水產管上安裝（減壓循環(huán)裝置）消除加壓泵增加的靜水壓力后再接入低區(qū)的回水管網上，從而使高區(qū)、低區(qū)的壓力完全互不影響，實現低區(qū)系統(tǒng)和高區(qū)系統(tǒng)合用一套室外管網和熱源。就可以實現高低區(qū)供暖系統(tǒng)的直接連接。

三、帶減壓循環(huán)裝置的立管布置要求和工作過程

立管下流水減壓循環(huán)裝置屬非標管路流體技術裝置，按高區(qū)系統(tǒng)的流量優(yōu)化參數。一套裝置由四個部件組成。靜壓切斷裝置（部件1）安裝于立管頂端下部：氣水循環(huán)裝置（部件2）安裝于低區(qū)動水壓線以下2～25米之間（一般在4～7層）：氣水分離裝置（部件3）安裝于低區(qū)動水壓線以下1～5米之間（一般在9～12層）：壓力限定裝置（部件4）安裝于低區(qū)最大允許工作壓力限值（一般為40米左右高）位置上；及相應的循環(huán)管路控制了立管內動水壓力線以上的水流為膜流狀態(tài)，變有壓水流為受控無壓水流。系統(tǒng)布置示意見附圖1和附圖2。附圖1采用的是立式氣水循環(huán)裝置。，附圖3有用的臥式氣水循環(huán)裝置。

減壓循環(huán)裝置的工作過程是：工人時，供暖系統(tǒng)高區(qū)回水在進入立管下流水靜壓切斷裝置部件1后，在策略和導游裝置引發(fā)的離心慣性力作用下，即可形成左旋水膜流態(tài)，沿下流過程旋轉漸減弱至穩(wěn)定，直至不壓線高度處，變?yōu)闈M管流態(tài)。處于水膜流態(tài)的立管中便形成位于軸線的空氣（柱）芯。下流到氣水循環(huán)裝置部件2內的工作水流，由于斷面突然擴大，流速驟減，使得深含攜帶于工作水流中的空氣隨即得以浮升到氣水循環(huán)裝置部件2上部的環(huán)流狀空間。在立管滿流段即筒內水壓力和氣水循環(huán)管的綜合作用下，該空間氣體由集氣管與集氣管中的水一起上升到氣水分離裝置部分3內進行氣水分離，分離出的水沿不循環(huán)管復回到氣水循環(huán)裝置部件2下部，形成了水的循環(huán)回路；在分離裝置部分3中分離出來的氣體經氣循環(huán)管與靜壓切斷裝置1與立管中心氣芯聯(lián)能，形成了工作水流中所含氣體的氣循環(huán)回路。這便是本減壓裝置配入系統(tǒng)后的一般工作情況。

若系統(tǒng)內偶然的壓力變化，超過U型水封管4的不封工作壓力，其出口可排水卸壓或吸入空氣，否則水封管將保持封閉狀

態(tài)。由于立管兩端均與系統(tǒng)相聯(lián)，使立管中的氣體在U型水封密閉埋處于封閉狀態(tài)，其中僅有部分溶含攜帶于水流中的氣體參與自氣水循環(huán)裝置、氣水分離器，再復回立管的氣水循環(huán)裝置之中。在此循環(huán)中，原溶解攜帶于系統(tǒng)工作水流中的氣體也會被收集封閉于立管氣芯之中，成為立管中氣芯的一人動態(tài)組成部分。只要系統(tǒng)持續(xù)工作，這種立管內氣芯的封閉狀態(tài)就會被維持。顯然，因系統(tǒng)工作水流攜帶氣體導致的氣塞現象困擾正常供暖工作的情況將會因此而消除。同時，由于氣體長期被封閉，其氧氣必然會被耗盡，立管中氣芯便會呈現惰性組分狀態(tài)，這將為配裝本例立管的系統(tǒng)創(chuàng)造無氧蝕工作狀況提供條件。

四、減壓循環(huán)裝置優(yōu)點和技術參數

配置本專利技術裝置的優(yōu)點：

（1）直接使用低區(qū)（冷）熱源熱媒，充分利用熱媒參數，不須設費用較高的高區(qū)換熱器。通常造價可降低十多萬元。

（2）不需為高區(qū)單獨設置熱源，使用動力源系統(tǒng)簡化，使高壓區(qū)和低壓區(qū)可以共享熱力儲備，降低可觀投資，提高了運行可靠性。

（3）系統(tǒng)與大氣實現了有條件封閉，確保無氣體混入工作水流，本裝置不會帶來系統(tǒng)的"氣塞"及"氧腐蝕"問題，減小了維護工作量。

（4）比"雙水箱"系統(tǒng)節(jié)省了建筑面積和水箱，也沒有了水箱的維護工作量。高區(qū)總回水立管管戲至少也小一號，通水能力得到合理利用。

（5）高區(qū)系統(tǒng)的總回水立管最高點為高區(qū)的定壓點。通常高區(qū)可用普通鑄鐵散熱器，高區(qū)循環(huán)泵運行時對原有低區(qū)系統(tǒng)壓力無影響，原有低區(qū)管網的老舊設施均可使用。

減壓循環(huán)裝置按高區(qū)加壓泵的流量不大于下表推薦流量選定型號

減壓循環(huán)裝置技術參數表

篇10

圖1為我國某流域十年前與十年后地下水等水位線分布示意圖，讀圖回答1～3題。

1.從水循環(huán)的過程和地理意義看，圖中河流：

A.流域的降水主要源自東南季風

B.河水主要參與陸地內循環(huán)

C.使流域地形總體趨于高低不平

D.促進海陸間水分和熱量平衡

2.十年來河流補給變化正確的是：

A.冰川融水補給減少 B.湖泊水補給增多

C.雨水補給增多 D.地下水補給減少

3.引起地下水位發(fā)生如圖變化的原因不可能是：

A.大規(guī)模發(fā)展農牧業(yè) B.流域氣候趨于暖濕

C.合理開發(fā)利用水資源 D.植被覆蓋率增加

圖2為1957―2008年長江作用（長江對鄱陽湖的頂托倒灌）與鄱陽湖作用（鄱陽湖向長江匯流）的頻率分布圖，讀圖回答4～5題。

4.關于圖中A、B作用敘述正確的是：

A.在A作用下，長江下游流量增加

B.在B作用下，長江下游流量增加

C.在A作用下，鄱陽湖泥沙淤積減少

D.在B作用下，鄱陽湖泥沙淤積增多

5.7月底至8月中旬A作用頻率減弱的原因是：

A.三峽蓄水，長江來水減少

B.氣溫高，冰雪融水增多

C.臺風影響，鄱陽湖水位上升

D.伏旱天氣，降水減少

讀鄂畢河流域水系圖（圖3），回答6～7題。

6.關于鄂畢河的敘述正確的是：

A.結冰期上游較下游長

B.越往下游航運價值越大

C.以冰川融水補給為主

D.向北冰洋輸送熱量

7.從水循環(huán)角度看，鄂畢河流域的水汽來源于：

A.北冰洋和大西洋 B.太平洋和大西洋

C.印度洋和北冰洋 D.太平洋和印度洋

圖4為南半球2月海洋表面水溫分布圖，讀圖回答8～11題。

8.經過甲、乙、丙三地的洋流強弱比較正確的是：

A.甲乙丙 B.乙甲丙

C.乙丙甲 D.丙甲乙

9.影響上述洋流強弱的因素有：

①海水溫度 ②盛行風 ③地轉偏向力 ④陸地形狀及分布

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

10.厄爾尼諾現象是指赤道附近太平洋中東部海面溫度異常升高的現象，當該現象發(fā)生時：

A.丙地漁業(yè)減產 B.丁地洋流增強

C.A地暴雨增多 D.B地山洪減少

11.2015年7月29日，在法屬留尼汪島（圖中C處）首次發(fā)現2014年3月8日失聯(lián)的MH370飛機殘骸，據圖分析推動飛機殘骸漂流的洋流可能是：

A.索馬里寒流 B.南赤道暖流

C.西風漂流 D.赤道逆流

二、非選擇題（共56分）

12.（28分）2014年12月12日，南水北調中線工程正式投入使用。閱讀材料，回答問題。

材料一：丹江口水庫大壩建成于1973年，2012年大壩加高，水庫正常蓄水位從157米提高至170米。南水北調中線工程計劃從該水庫調走的水資源占河流徑流總量的24%，遠超國際跨流域調水規(guī)定15%的上限。北京段除末端800米外，沿線都采用深埋地下的全封閉管道輸水。

材料二：南水北調中線工程示意圖（圖5）和水在自然界與人類社會的循環(huán)示意圖（圖6）。

材料三：為保護漢江流域山區(qū)生態(tài)，對坡耕地采用了“石坎梯地”（如圖7）的整治模式。

（1）圖6所示環(huán)節(jié)中能正確表示南水北調的是

（填序號），該工程對受水地區(qū)的社會水循環(huán)影響較大的環(huán)節(jié)是 （填序號）。

（2）簡述北京段輸水管道深埋地下的意義。

（3）說明加高丹江口水庫大壩的主要目的，并分析工程投入使用后可能給漢江下游帶來的不利影響。

（4）運用水循環(huán)相關知識，分析“石坎梯地”在保持水土方面所起的作用。

13.（28分）閱讀材料，回答下列問題。

材料一：北美局部圖（圖8）。

材料二：海水冰點與鹽度關系圖（圖9）。

（1）簡述哈得孫灣流域水系的主要特點。

（2）描述蒙特利爾附近河流的水文特征。

（3）根據材料，分析哈得孫灣的冰封期比同緯度其它沿海地區(qū)更長的原因。

（4）分析圖中N海域漁業(yè)資源豐富的原因。

參考答案：

1.B 2.C 3.A 4.B 5.D 6.D 7.A 8.B 9.D 10.A 11.B