水文與水資源工程范文

時間:2023-04-07 18:36:40

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水文與水資源工程

篇1

水文水資源工程的培養(yǎng)目標(biāo)

本專業(yè)培養(yǎng)具有較扎實自然科學(xué)知識,較好人文科學(xué)知識,較強的計算機、外語、管理等方面應(yīng)用能力與水文水資源及水環(huán)境方面專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)知識,能在水利、能源、交通、城市建設(shè)、農(nóng)林、環(huán)境保護等部門從事水文、水資源及環(huán)境保護方面勘測、規(guī)劃設(shè)計、預(yù)測預(yù)報、管理、技術(shù)經(jīng)濟分析以及教學(xué)和基礎(chǔ)理論研究的高級工程技術(shù)人才。

水文與水資源工程 的就業(yè)方向從事水文、水資源及環(huán)境保護方面勘測、規(guī)劃設(shè)計、預(yù)測預(yù)報、管理、技術(shù)經(jīng)濟分析以及教學(xué)和基礎(chǔ)理論研究工作

水文與水資源工程 的介紹本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)水文水資源及環(huán)境信息的采集及處理、水旱災(zāi)害預(yù)測及防治、水資源規(guī)劃、水環(huán)境保護、水利工程規(guī)劃與設(shè)計、水利工程運行與管理、水政管理等方面基本理論和基本知識,受到工程制圖、運算、實驗、測試等方面基本訓(xùn)練,具有應(yīng)用所學(xué)專業(yè)分析解決實際問題、科學(xué)研究、組織管理的基本能力。

水文與水資源工程 的主要課程自然地質(zhì)學(xué)、氣象與氣候?qū)W、水力學(xué)、河流動力學(xué)、水利工程、水文學(xué)原理、水文統(tǒng)計學(xué)、水資源學(xué)、地下水文學(xué)、環(huán)境化學(xué)、水利法規(guī)。

篇2

關(guān)鍵詞:水文與水資源工程;水文學(xué)原理;課程教學(xué);教學(xué)研究

中圖分類號:G6420;TV11文獻標(biāo)志碼:A文章編號:10052909(2015)06009705水文學(xué)原理課程是高等院校水文與水資源工程專業(yè)的核心課程,是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。主要內(nèi)容是以水文循環(huán)為核心,以水資源為方向,講授水文循環(huán)的各個要素和各種水體水文現(xiàn)象的物理機制、相互關(guān)系以及時空分布特征,要求學(xué)生深入理解水循環(huán)與水平衡等概念,理解和掌握降水、蒸散發(fā)、土壤水、下滲、地下水和地表水運動等物理過程的基本規(guī)律及基本定量計算方法,熟練掌握徑流形成過程的基本原理和基本規(guī)律,掌握河流、流域洪枯水形成及運動的基本規(guī)律和數(shù)學(xué)模擬方法,了解土壤水的形成、運動和變化規(guī)律及其對蒸發(fā)、下滲、徑流形成過程的影響,了解特殊水體如河口潮汐、湖泊等有關(guān)水文現(xiàn)象及特點。主要任務(wù)是使學(xué)生對水文現(xiàn)象和水文科學(xué)有比較充分的認識,掌握該學(xué)科的分析研究方法,深入理解水循環(huán)與水平衡等概念,并掌握自然界各種水體的基本規(guī)律。該課程一般安排在學(xué)生學(xué)完水力學(xué)、氣象學(xué)與氣候?qū)W、自然地理學(xué)等基礎(chǔ)課程之后的第三學(xué)年上學(xué)期,是水文專業(yè)本科生學(xué)習(xí)水文測驗、水文預(yù)報、水文水利計算、水資源規(guī)劃與利用等后續(xù)課程的重要基礎(chǔ),也是學(xué)生畢業(yè)后走上工作和科研崗位所必須掌握的重要知識儲備之一。鑒于該課程的重要性,本文以揚州大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)的水文學(xué)原理課程教學(xué)為例,對該門課程教學(xué)實踐中遇到的若干問題,以及如何增強教學(xué)效果進行系統(tǒng)深入的剖析和探索。

一、水文學(xué)原理課程教學(xué)實踐存在問題

水文學(xué)原理課程教材主要選用中國水利水電出版社出版的《水文學(xué)原理》第一版[1],該教材為高等學(xué)校水利學(xué)科專業(yè)規(guī)范核心課程教材。此外,選用芮孝芳編著的《水文學(xué)原理》作為教學(xué)參考書[2]。水文學(xué)原理課程具有理論性和系統(tǒng)性較強、推理公式繁瑣以及知識量龐大等特點。筆者根據(jù)近年來從事該門課程的教學(xué)實踐,結(jié)合自己的教學(xué)體會,就高校水文與水資源工程專業(yè)水文學(xué)原理課程教學(xué)過程中遇到的問題進行探討。

(一)對課程知識體系和學(xué)科最新進展介紹不足

水文學(xué)包括眾多方面,是一個包羅萬象的學(xué)科。然而現(xiàn)有水文課程教學(xué)體系受各高校本科教學(xué)計劃和大綱的限制,課堂教學(xué)只遴選部分知識點進行詳細介紹,所講授的內(nèi)容并不充分,遠遠不能夠使學(xué)生對水文學(xué)和水文現(xiàn)象有全面系統(tǒng)的認識。另外,現(xiàn)行教材對河流冰情、冰川徑流等的介紹不夠詳細和深入,相應(yīng)的計算方法也介紹較少。此外,教材對部分知識點的計算方法雖有介紹,但常用計算方法介紹不足。比如關(guān)于蒸散發(fā)計算的介紹,雖然介紹了熱量平衡法、空氣動力學(xué)方法、綜合法、水量平衡法、經(jīng)驗公式法以及器測法的理論和計算方法,但在介紹流域蒸散發(fā)能力計算的時候,沒有對目前應(yīng)用較廣的彭曼―蒙蒂斯公式進行詳細介紹。

隨著現(xiàn)代信息科技的進步,水文科學(xué)研究的新技術(shù)和新方法層出不窮。然而,教材主要針對傳統(tǒng)方法進行介紹,對最新學(xué)科研究的進展介紹不足。如關(guān)于面平均降水量的計算,教材對傳統(tǒng)的算術(shù)平均法、泰森多邊形法、等雨量線法、距離權(quán)重法進行了介紹,但對最近發(fā)展的雷達和遙感測算法缺乏介紹。同時,伴隨氣候變化和人類活動對水文循環(huán)的影響,如何評估變化環(huán)境下水文循環(huán)對水文現(xiàn)象的影響,是一個新的科學(xué)問題,然而現(xiàn)有大多數(shù)教材并未提及或較少介紹以上最新熱點內(nèi)容。

高等建筑教育2015年第24卷第6期

王景才,等高等院校水文與水資源工程專業(yè)水文學(xué)原理課程教學(xué)探索

(二)過于依賴理論教學(xué)而忽視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

高等學(xué)校實踐教學(xué)是本科教學(xué)工作的重要組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、實踐動手能力和工程素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。只有將實驗教學(xué)環(huán)節(jié)與理論知識體系有機結(jié)合起來,才能使學(xué)生更牢固更系統(tǒng)地掌握本專業(yè)的知識體系,才能順利實現(xiàn)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)[3]。然而,當(dāng)前高校水文學(xué)原理課程教學(xué)由于知識點容量大而課時又較少的原因,普遍存在重理論教學(xué)而忽視實踐教學(xué)的問題。比如,揚州大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)方案中該課程教學(xué)周為1~14周,56學(xué)時,3.5學(xué)分。由于課時較少,大多采用部分工程實例或者計算例題進行知識點的應(yīng)用訓(xùn)練,還未形成獨立的水文實踐教學(xué)。而水文學(xué)原理課程有很多內(nèi)容可以開展實踐教學(xué),比如土壤含水量測定實驗、下滲實驗、徑流小區(qū)或坡面產(chǎn)流實驗等。這一重理論輕實踐的現(xiàn)象在高校比較普遍,與高校培養(yǎng)大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的目標(biāo)相差較遠,亟需在專業(yè)課程教學(xué)中得到改善。

(三)教學(xué)手段和學(xué)習(xí)效果考察方式過于簡單

目前大學(xué)課堂教學(xué)手段主要以多媒體課件為載體,并輔以板書的形式進行,教學(xué)方法以講授法為主。由于過多使用多媒體課件,導(dǎo)致部分學(xué)生認為課后拷貝課件進行自我復(fù)習(xí)即可掌握知識,因而忽視課堂講授,注意力不集中。講授式教學(xué)方法,主要是通過傳授知識、闡明概念、論證定律和公式,引導(dǎo)學(xué)生分析和認識問題。該教學(xué)法使教師容易控制教學(xué)進程,能夠使學(xué)生在較短時間內(nèi)獲得大量系統(tǒng)的科學(xué)知識;但如果運用不好,無法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性,就會出現(xiàn)教師滿堂灌、學(xué)生被動聽的局面,師生間的互動也會較少。

另外,在對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考察上,一般也多通過課堂提問、布置作業(yè)、考試等形式進行。部分學(xué)生較為懶散,課后也不主動學(xué)習(xí),純粹應(yīng)付作業(yè)和考試,偏離了專業(yè)培養(yǎng)方案中要求學(xué)生掌握寬廣知識體系的要求。

如何改進教學(xué)方法和調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性積極性,是高校專業(yè)教學(xué)中普遍面對的一個問題。

(四)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在較多問題

受各因素影響,大部分大學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性有所下降,厭學(xué)及學(xué)習(xí)倦怠是當(dāng)前高校較為常見的問題[4-5]。筆者經(jīng)過一段時期的觀察,以及與學(xué)生交流,發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在諸多問題。

一是,學(xué)生對專業(yè)課程學(xué)習(xí)的價值和意義不清楚。很多學(xué)生對專業(yè)不理解,對職業(yè)發(fā)展目標(biāo)不明確,不知水文是什么,存在人生觀模糊、積極性不高、學(xué)風(fēng)懶散、心理迷茫等問題;部分學(xué)生不知該課程在專業(yè)知識儲備中的地位,不知所學(xué)知識有何用,不知所學(xué)知識對將來課程學(xué)習(xí)的意義,從而未給予充分重視,沒有強烈求知欲望;甚至還有部分學(xué)生基于教材中文字內(nèi)容較多而片面認為該課程屬于文科性質(zhì),僅需要靠背誦和記憶來掌握該門課程知識。

二是,部分學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和基礎(chǔ)知識有所欠缺。目前大部分學(xué)生課前不預(yù)習(xí),只是被動地接受知識,適應(yīng)填鴨式教學(xué)方法,主動思考能力不足,不能將課本知識與水文現(xiàn)象結(jié)合起來融會貫通地思考研究;部分學(xué)生認為課后復(fù)習(xí)多媒體課件即可,課堂聽講不專心;還有部分學(xué)生由于高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好,以致在面臨下滲方程、圣維南方程組、槽蓄方程、特征河長法、馬斯京根法等的時候,覺得公式推理過程較為繁瑣,理解起來比較費勁。

如何增強上述學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果,也是當(dāng)前高校教學(xué)工作中需要探索的問題。

二、水文學(xué)原理課程教學(xué)的若干改革探索

基于揚州大學(xué)以及兄弟院校水文與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)方案的要求,筆者根據(jù)從事該課程的教學(xué)實踐,結(jié)合自身的教學(xué)體會,就如何提高高校水文學(xué)原理課程的教學(xué)效果進行了探索。

(一)教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)選擇和適當(dāng)擴充

首先,梳理好知識點脈絡(luò)結(jié)構(gòu)并抓住重點。按照培養(yǎng)方案的要求,將需要重點掌握的水量平衡、降水―蒸發(fā)―下滲―徑流等水文循環(huán)過程、流域產(chǎn)匯流過程等章節(jié)內(nèi)容進行系統(tǒng)深入的講解,兼顧河口、潮汐、泥沙等水文現(xiàn)象,適當(dāng)介紹水文學(xué)的主要研究內(nèi)容和發(fā)展歷程。同時,在課程講授過程中,適當(dāng)介紹洪澇和干旱、水環(huán)境和水生態(tài)等對自然生態(tài)系統(tǒng)和人類社會造成的影響,引導(dǎo)學(xué)生體會水文科技給自然生態(tài)系統(tǒng)和人類社會的良性發(fā)展帶來的福音,幫助學(xué)生領(lǐng)悟該門課程的魅力以及明晰學(xué)習(xí)的價值。

其次,適當(dāng)增加課外知識內(nèi)容并引入最新研究信息。筆者對教材中缺少但實踐應(yīng)用又較多的方法進行補充介紹,幫助學(xué)生擴大視野和開拓思路。如教材中關(guān)于流域蒸散發(fā)能力的計算,介紹了基于氣溫的Thornthwaite公式,但是對應(yīng)用較廣且精度較高的彭曼―蒙蒂斯公式介紹較少,因此可適當(dāng)增加該內(nèi)容的講解,并以作業(yè)的形式讓學(xué)生得到實例操練。又比如在講解產(chǎn)匯流過程和水文模型等內(nèi)容的時候,增加山坡水文學(xué)、水文研究方法等內(nèi)容,補充水文模型從概念性到物理性、從集總式到分布式的發(fā)展歷程等內(nèi)容,并介紹相應(yīng)類型的水文模型結(jié)構(gòu)及不同模型的區(qū)別和聯(lián)系。通過以上教學(xué)實踐,筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生的思路有所開拓,視野有所擴大,對水文科學(xué)演進方法有了一定思考,求知探索精神也有所增強。

再者,注意理論聯(lián)系實際。多將科研工作中或工程上的案例引入教學(xué),如在講授產(chǎn)匯流章節(jié)的時候,可在課堂教學(xué)中適當(dāng)介紹暴雨山洪預(yù)警系統(tǒng)等科研課題在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用,讓學(xué)生深刻感受到水文知識服務(wù)社會民生的價值,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)以致用的精神。

(二)增加課堂內(nèi)外實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容和比例

1.增強課程內(nèi)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的比例

課堂講授的理論和方法,需要結(jié)合課堂實例操作、校內(nèi)實驗和校外參觀實習(xí)等實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),以便學(xué)生能更好地理解和掌握。筆者為此進行了一些有益的探索和實踐。在講授區(qū)域降水量計算的時候,除了講授教材中幾種方法的原理和計算步驟之外,還應(yīng)給出實例或作業(yè),并針對新技術(shù)的應(yīng)用進行介紹。比如,針對同場次降水過程,分別借助Arcgis的空間插值技術(shù)或surfer軟件的等值線圖功能進行區(qū)域平均降水量的推求,并比較增減雨量站點的密度對結(jié)果的影響,鍛煉學(xué)生的分析能力。在講授土壤含水量的時候增加試驗環(huán)節(jié),選用人工烘干法、TDR、FDR等土壤水分傳感器對土壤水分進行測定,對比測定方法原理和結(jié)果的差異性,從而幫助學(xué)生熟悉相關(guān)儀器的操作,并鍛煉分析和動手能力。在講授產(chǎn)流章節(jié)中不同徑流成分如何形成的知識點后,若有條件可以搭建室外徑流模擬平臺進行試驗,從而加深學(xué)生對下滲和產(chǎn)流等關(guān)鍵水文過程的理解。以上實踐內(nèi)容,能夠有效提高學(xué)生的科學(xué)分析和實際動手能力,增強教學(xué)效果。揚州大學(xué)目前正在進行校內(nèi)水資源與水生態(tài)試驗場的建設(shè),建成后開展降水、蒸發(fā)、徑流、下滲等水文過程監(jiān)測和分析將更加具有操作性,水文學(xué)原理課程的實踐性教學(xué)也將更加可行。

2.鼓勵課外水文科學(xué)實踐活動

引導(dǎo)學(xué)生積極參加水文科學(xué)公益活動,如世界水日、濕地保護日、干旱與荒漠化防治日等;引導(dǎo)學(xué)生通過校院兩級團委組建水科學(xué)協(xié)會、水資源協(xié)會、水文化協(xié)會等,指導(dǎo)學(xué)生開展水文化交流、水文與水資源熱點問題調(diào)查等,如水環(huán)境調(diào)查、河湖水系普查等暑期社會實踐活動等;吸引部分學(xué)生參與教師的科研活動,通過科研課題研究的鍛煉,促進對知識點的理解和掌握,同時也培養(yǎng)其實踐創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神。以上活動是對課堂內(nèi)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的有益補充,既可以增強學(xué)生對水文科學(xué)問題的認識,又能鍛煉發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力,感悟水文科學(xué)的魅力,激發(fā)作為水文科技工作者的使命感和自豪感,鞏固學(xué)習(xí)效果。

(三)教學(xué)方法的靈活選用和教學(xué)資源平臺的建設(shè)

教學(xué)方法過于單一將影響課堂教學(xué)效果。筆者認為應(yīng)結(jié)合課程特點,探索符合學(xué)生認知規(guī)律和感知規(guī)律的教學(xué)方法,充分發(fā)揮現(xiàn)代科技資源在高校課程教學(xué)中的作用。

篇3

關(guān)鍵詞:節(jié)水宣傳教育參與程度

1.公眾認識的誤區(qū)障礙

節(jié)約用水的公眾參與,不僅包括公眾積極參加和實施節(jié)約和保護水資源的有關(guān)項目或有關(guān)行動,更重要的是要改變自己的思考方式,建立可持續(xù)發(fā)展的世界觀,進而運用符合可持續(xù)發(fā)展的方法去改變自己的行為方式。而現(xiàn)實當(dāng)中,公眾的思想認識中存在諸多的誤區(qū)和障礙,直接影響著節(jié)約用水的深入實施:

(1)認為地球上的水資源是無限的。這種意識的危害在于如果我們沒有節(jié)制地?zé)o限制開采,就會使環(huán)境的變化超過不可逆轉(zhuǎn)損害的閥值,進而危及到人類自身的生存。

(2)環(huán)境的相互依存性認識障礙。僅憑淺顯的感官印象或狹窄的學(xué)科知識來判斷因果關(guān)系,有意或無意地破壞環(huán)境各部分之間、環(huán)境與人類之間的相互依存性和微妙的平衡。

(3)水是自然資源,是無價值的。以為只有能換成貨幣的東西才是有價值的。而現(xiàn)實當(dāng)中人們難以用貨幣估價被轉(zhuǎn)移和已造成的污染和資源衰減所造成的影響。

(4)即使有危機也不可能即時顯現(xiàn)出來。對未來的線性外推和狹隘的經(jīng)驗主義思維,并不知道一旦一些事情進入“正反饋”,就有可能出現(xiàn)突變而帶來意想不到的后果。

(5)技術(shù)的進步會處理一切。這是一種既飽含希望,又在制造危險的觀念,其必然導(dǎo)致出一種單純“迷信”,為急功近利者制造借口。

(6)人沒有必要為后代考慮,那是“杞人憂天”。缺乏對人類整體最深層基礎(chǔ)的觀念,和十分自然而又最起碼的覺悟。

2.輿論監(jiān)督與行政機制的關(guān)聯(lián)

據(jù)統(tǒng)計,以淮河的防污治污為例,自1977年至1994年,國家頒布的關(guān)于保護淮河流域環(huán)境的政策和法令就有十余項之多。但1994年7月的淮河特大污染事件,造成的直接經(jīng)濟損失達2億元。我國著名的七大水系污染也日益嚴重(見表一)。黃河自1972年開始出現(xiàn)斷流,至今已達8次之多。據(jù)1988年至1992年資料統(tǒng)計,黃河上游的人口不足全流域的10%,而平均每年引用河川徑流量占黃河流域內(nèi)及其供水區(qū)平均量的50%。上游地區(qū)用于農(nóng)業(yè)灌溉的畝均灌溉水量為全國的1.5--3.2倍,長期使用黃河水灌溉致使耕地鹽堿化,導(dǎo)致又必須多灌水用以壓堿。而上游地區(qū)農(nóng)業(yè)水價只是全國本以很低的平均水價的大約五分之一到十分之一。

據(jù)《中國21世紀(jì)議程》中截止1994年的統(tǒng)計,我國已制定出4部環(huán)境法律、8部資源管理法律、260多項環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),20多項環(huán)境資源標(biāo)準(zhǔn),已初步形成了環(huán)境資源保護的法律體系框架。在國家現(xiàn)在正由計劃經(jīng)濟體制向市場經(jīng)濟的轉(zhuǎn)軌的過渡性過程中,造成上述不應(yīng)有的狀況,除歷史和自然原因外,還有體制和行政機制問題。長于取水,短于節(jié)水;強于搞工程,弱于建機制;勤于組織運動,怯于調(diào)整利益關(guān)系。使當(dāng)前水資源的配置,既無統(tǒng)一計劃,又不講市場經(jīng)濟效益,是做起來最容易但也是最危險,形式上管而實際上是搶的配置方式。上述分析的結(jié)論是:如果回避、推遲部門、地區(qū)之間固有的政策及利益強有力度的調(diào)整,就會使得國家的法律和政策效力弱化和衰減甚至失效。由于歷史的原因和現(xiàn)實中體制上的矛盾,難以避免產(chǎn)生經(jīng)濟行為的政績化和政府行政功能經(jīng)濟化的現(xiàn)象。因此,得出的最終結(jié)論是:要使各級政府的行為變得適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求,必須調(diào)整其組織和權(quán)力的配置,建立一個對政府的政績有真實評價的機制。水資源的合理利用與保護離不開政府的行為,而離開了監(jiān)督的政府也不可能實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。因此,必須建立健全一個超越權(quán)力和金錢制約的評價系統(tǒng),能體現(xiàn)社會成本的經(jīng)濟效益或政績的指標(biāo)體系,用知識去監(jiān)督權(quán)力,讓公眾有權(quán)了解更多的實情,發(fā)揮民主的而不是、主觀臆斷的科學(xué)決策功能,把可持續(xù)發(fā)展和資源與環(huán)境意識根存于公眾當(dāng)中,這便是對輿論監(jiān)督作用的最終定位。

3.強化節(jié)水宣傳教育的內(nèi)容和方式

節(jié)約用水,是以社會節(jié)水、全民節(jié)水為目標(biāo)。在宣傳節(jié)約用水時,應(yīng)立足于本地的水資源狀況,充分考慮其開發(fā)利用的前景及城市現(xiàn)實狀況,因地制宜,因事而地選擇不同的宣傳方式,針對公眾節(jié)水意識上的認識誤區(qū)及障礙,展開富有成效的宣傳和教育活動。

首先,要強化對政府官員的法律、政策和理論認識上的宣傳,使其樹立正確的節(jié)水和水資源的管理觀念,在決策中自覺重視到節(jié)約用水。

其次,要面向公眾,發(fā)動群眾,把宣傳節(jié)約用水的重點放在公眾中間;放在基層。通過舉辦專題文藝晚會、進行知識競賽、舉辦節(jié)水成果展覽和舉行各種以節(jié)約用水為主題的各種群藝活動,并注重運用板報、公益廣告、宣傳標(biāo)語、有線廣播、電視以及公共互聯(lián)網(wǎng)等媒體形式進行常年不懈的滲透式宣傳,逐步提高公眾的節(jié)水意識。

第三是要立足長遠開展宣傳教育活動。應(yīng)當(dāng)把我國現(xiàn)實的水環(huán)境及水資源狀況納入中、小學(xué)教育,使公眾從小就接受到水憂患意識的熏陶。經(jīng)常性地在廣大中小學(xué)生中間開展主題性質(zhì)的征文、講座、歌詠比賽、夏令營和郊游活動,使公民從小就養(yǎng)成良好的節(jié)水觀念。

第四、輿論媒體有關(guān)部門及時接納并受理對跑、冒、滴、漏浪費水、造成水環(huán)境污染的行為的嚴肅查處,及時予以曝光,進行深層次地追蹤報道,抓好正反兩個方面的典型事例,以引起公眾的充分觀注,逐步形成全民節(jié)水、人人節(jié)水、愛水、珍惜水的良好社會道德風(fēng)尚。

強化節(jié)約用水的宣傳教育,應(yīng)確立起“面向公眾、重在基層、從中小學(xué)生抓起”的長遠目標(biāo),以適宜的方式,較低的投入成本,取得較好的宣傳教育效果。超級秘書網(wǎng)

4.公眾參與途徑探討

水資源的有效保護與合理利用,實施可持續(xù)發(fā)展,從概念到行動,主要取決于兩個因素:一是公眾的覺悟和道德,即環(huán)境美德。二是研究開發(fā)公眾參與的有效途徑。塑造公眾的環(huán)境美德、開展充滿創(chuàng)造力的群眾性自我教育運動,為實施公眾充分參與探索了可供選擇的途徑。

(1)自愿責(zé)任。把保護水環(huán)境的某一具體內(nèi)容當(dāng)做公眾自己的自愿責(zé)任,為實踐自己的諾言而開展行動。

(2)“藍天碧水”行動。主要參加者以中小學(xué)生為主,可由自愿的社會公益者出面組織。以輕松自然的風(fēng)格,進行文藝演奏和演出、繪畫、簽名等活動,讓公眾與孩子在一起感受自然的美好與和諧,引起人與人的共鳴。

(3)監(jiān)督新聞媒體??煞蛛A段展開調(diào)查統(tǒng)計,對各媒體、報刊對環(huán)境與資源的關(guān)注程度、報道條數(shù)、篇幅進行統(tǒng)計打分,并對其動向進行研究、剖析。每年向獲環(huán)境意識最高得分的和最低得分的媒體及記者發(fā)出衷懇的感謝和建議。

(4)創(chuàng)立相關(guān)主題為宗旨的基金會。資助進行科學(xué)研究、學(xué)術(shù)交流、并開展其他相關(guān)活動。

(5)寫作出版相關(guān)的內(nèi)容和科普、啟蒙讀物。

(6)組織舉辦節(jié)水知識講座。主要針對是中小學(xué)的教師及師范院校的高年級學(xué)生等。

(7)組織建立節(jié)水志愿者網(wǎng)絡(luò),交流節(jié)水經(jīng)驗、傳播有關(guān)信息。

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關(guān)鍵詞:水資源;論證;關(guān)鍵;水文;技術(shù)

中圖分類號:TV文獻標(biāo)識碼: A

引言

水文與水資源工程以地球科學(xué)基本理論為基礎(chǔ),以水資源為主要研究對象,系統(tǒng)學(xué)習(xí)水資源的分布、形成、演化等方面的專業(yè)知識和技能,并將其應(yīng)用于水信息的采集和處理,水資源的規(guī)劃與開發(fā)、評價與管理等工作中。隨著科技的快速發(fā)展,3S技術(shù)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

一、水文水資源技術(shù)在我國發(fā)展的現(xiàn)狀

(一)水文水資源技術(shù)的預(yù)測預(yù)報技術(shù)

當(dāng)前水文水資源技術(shù)通過預(yù)報預(yù)測技術(shù)大大提高了書劍能力,從而為社會整體提高了抗旱和防洪的能力,使水文水資源技術(shù)的減災(zāi)效果達到了前所未有的水平。預(yù)測預(yù)報采用氣象與稅務(wù)結(jié)合、天氣雷達技術(shù)和分布式水文模型,實現(xiàn)了預(yù)測預(yù)報準(zhǔn)確性的提升。

(二)水文水資源技術(shù)的監(jiān)測技術(shù)

水文水資源監(jiān)測技術(shù)包括了新型、高靈敏度的水文信息的監(jiān)測傳感器、遠程傳輸、信息采集、數(shù)據(jù)管理、處理和分析的技術(shù)與設(shè)備、地下水溫度和水位等自動監(jiān)測的技術(shù)與設(shè)備、河湖水質(zhì)的紅線自動監(jiān)測的技術(shù)與設(shè)備、依靠衛(wèi)星遙感信息進行大范圍的土壤墑情的實時監(jiān)測分析技術(shù)與設(shè)備等。

(三)水資源的配置與調(diào)度技術(shù)

水文水資源技術(shù)將總量控制來作為核心的統(tǒng)一調(diào)度的流域水資源技術(shù)體系,從而實現(xiàn)從單一的水利工程調(diào)度跨越到跨流域或全流域多水源(過境水、地下水、地表水)的統(tǒng)一配置和調(diào)度技術(shù)。

(四)水生態(tài)環(huán)境改良與水環(huán)境治理技術(shù)

水生態(tài)環(huán)境改良與水環(huán)境治理技術(shù)能夠有效地緩解污染的問題,并提高水體的自凈能力,從而改善改良生態(tài)環(huán)境。從宏觀上來看,水生態(tài)環(huán)境改良與水環(huán)境治理技術(shù)包括了富營養(yǎng)化水體的水上種植的技術(shù)、城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)河網(wǎng)的多功能疏浚技術(shù)和設(shè)備、大型渠道的清污技術(shù)、控制水庫的富營養(yǎng)化生物的操縱技術(shù)和淤泥固化的技術(shù)等。

二、水文水資源領(lǐng)域的存在的問題

(一)研究經(jīng)費投入不足、相關(guān)技術(shù)落后以及理論不完善。近些年,我國對水文水資源的研究不斷深入,研究經(jīng)費也有大幅度的增加,但由于水文水資源所涉及的時間、空間跨度大,需要耗費巨大的人力物力,經(jīng)費不足短期內(nèi)將難以解決。一些全球性的水文問題,由于問題的復(fù)雜性、所需研究經(jīng)費巨大,目前并沒有得到充分的探討,此外,水文的研究還呈現(xiàn)出一種不平衡性,有些熱點問題,聚集了太多的人力、物力,而一些冷門領(lǐng)域,則研究項目少之又少。

(二)水文數(shù)據(jù)是水文資料研究的基礎(chǔ),目前我國用于水文監(jiān)測的設(shè)備數(shù)量不足、設(shè)備也相對落后。先進的實時監(jiān)測設(shè)備可以將水文工作人員將繁重的重復(fù)勞動中解脫出來,在西方國家,這些設(shè)備被廣泛應(yīng)用于水文監(jiān)測的各個領(lǐng)域,在我國,這些高效率、高精度、全自動化的監(jiān)控設(shè)備,并沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用,大量水文數(shù)據(jù)還是通過傳統(tǒng)人工方式獲取,人工獲取方式不僅效率地、而且容易出錯。

(三)水資源日益枯竭、但與節(jié)水相關(guān)的制度、技術(shù)卻并不完善。目前我國的水資源管理主要是同過水總量來控制的,水總量控制看起來簡單,但要真正的實施卻遠非如此,這其中涉及到水量監(jiān)測、用水模擬、節(jié)水治污的許多相關(guān)制度和技術(shù),沒有這些相關(guān)制度建設(shè)和技術(shù)保障,通過水總量來節(jié)水就是紙上談兵。

(四)非傳統(tǒng)水資源利用相對落后。隨著人類社會的發(fā)展,水資源利用范圍越來越廣,出現(xiàn)了許多非傳統(tǒng)的水資源利用方式,如城市雨水利用、城市污水資源利用等,總體來說,我國非傳統(tǒng)水資源利用相對較差,相關(guān)的技術(shù)也比較落后。

(五)工業(yè)技術(shù)和城市生活在給人類帶來便利的同時也給水環(huán)境造成了一定的破壞,我國目前相關(guān)的工業(yè)、生活污水處理技術(shù)落后、生態(tài)修復(fù)也差強人意。應(yīng)該加大宣傳,使人們認識到水資源的珍貴,并積極在生活和生產(chǎn)中節(jié)約用水,同時鼓勵污水處理、生態(tài)修復(fù)相關(guān)領(lǐng)域的研究。

(六)水文水資源數(shù)字化、信息化相對落后。許多與水文水資源相關(guān)的決策、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都需要建立在大量水文數(shù)據(jù)之上,但目前我水文水資源信息化建設(shè)相對落后,許多珍貴的水文數(shù)據(jù)由于沒有相關(guān)信息化平臺,許多水文研究人員、水文政策的制定者都無法獲取,因此在我國有必要加大對水文信息化建設(shè)的力度,使水文信息更好地為我國經(jīng)濟、社會服務(wù)。

三、我國水文水資源的發(fā)展現(xiàn)狀

(一)水利科技的研究主要以水文水資源領(lǐng)域的技術(shù)為依托。

通過借鑒外國的先進理念與技術(shù),當(dāng)前我國的水利研究逐漸發(fā)展成可持續(xù)發(fā)展及現(xiàn)代化水利工程,其目的主要是針對民生水利而言。水利部門也相應(yīng)開展多種具有針對性的項目來推動水文水資源科技的不斷向前發(fā)展,通過研究,我國先后在水文信息監(jiān)測技術(shù)、水文預(yù)警預(yù)報技術(shù)、水資源合理配置、水資源監(jiān)控技術(shù)、重點地區(qū)的水生態(tài)保護和修復(fù)技術(shù)等方面的研究和技術(shù)推廣都取得了不俗的成績。

(二)水文監(jiān)控及預(yù)報的發(fā)展。

監(jiān)測技術(shù)與先進設(shè)備的出現(xiàn),為研究新型雨量的蒸發(fā)、流量及其觀測水文水資源提供了便利,同時也形成了集水文信息收集、傳輸、分析、監(jiān)控、預(yù)警和管理于一體的流域水文信息服務(wù)體系。通過新型技術(shù)和設(shè)備,流域水文預(yù)報已從單一的預(yù)報方案向多個模型和綜合方法組成的功能較強的預(yù)報系統(tǒng)發(fā)展,同時也增加了技術(shù)的革新及應(yīng)用。新技術(shù)的應(yīng)用成功預(yù)防預(yù)測洪澇等自然災(zāi)害,雨量旱情的及時預(yù)報,為科學(xué)調(diào)度攔蓄洪水,保護群眾財產(chǎn)安全,及時營救受困群眾,提供了便利和重要的指揮決策前提。通過應(yīng)用新型水文預(yù)測預(yù)警體系,在洪汛方面同樣成績顯著,在抵抗泥石流,山體滑坡等方面起到積極的作用。

(三)水文水資源調(diào)控技術(shù)應(yīng)用。

我國河流總體規(guī)劃及河流流域的總體改造是我國現(xiàn)代技術(shù)在水文水資源利用及規(guī)劃方面的一里程碑,同時也為我國對水資源調(diào)控和配置提供依據(jù)。初步完成的水資源監(jiān)控系統(tǒng),不但提高了對水利方面的監(jiān)控能力,更合理優(yōu)化配置。新型技術(shù)的應(yīng)用與推廣,形成了以服務(wù)民生,合理配置水資源利用的理念。有利于流域地區(qū)的灌溉由傳統(tǒng)式向全自動化式的合理轉(zhuǎn)變。使我國水資源利用,合理調(diào)配提供有力依據(jù),近年來的,南水北調(diào),三峽工程,以及引黃濟淀等浩大工程都以此作為前提,并取得了明顯成效,水資源的合理調(diào)控與配置也為城市安全用水提供保障。現(xiàn)階段,在全國范圍內(nèi)開展的流域安全用水等研究,并形成了以合理配置水資源利用等一系列的技術(shù)層面的管理模式,此舉為解決全國不同地區(qū)用水難,水資源不豐沛等現(xiàn)象提供便利。同時,在我國沿海地區(qū)先后建設(shè)咸水淡化的等工程,為緩解我國用水壓力等現(xiàn)實問題作出新的貢獻。針對不同地區(qū),因地制宜建設(shè)和諧型用水模式,水資源的合理調(diào)控與配置發(fā)揮了巨大帶頭作用。

四、水文水資源技術(shù)應(yīng)用的趨勢

(一)對水文事件的預(yù)報和監(jiān)測能力

水文水資源技術(shù)的發(fā)展將會突出水文信息技術(shù)和信息采集技術(shù),要與氣象衛(wèi)星、監(jiān)測站、氣象雷達形結(jié)合,形成水文水資源的全面觀測體系和立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),這對于整體水文事件和極端水文事件監(jiān)測和預(yù)報能力的提升有重要的價值和意義。

(二)水文水資源技術(shù)的跨學(xué)科發(fā)展

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)講求的綜合和交叉,水文水資源技術(shù)與計算機技術(shù)、社會科學(xué)、生態(tài)科學(xué)、經(jīng)濟學(xué)呈現(xiàn)出交叉互補的態(tài)勢,這有利于水文水資源技術(shù)的豐富和完善,同時有利于社會經(jīng)濟的穩(wěn)定高速增長,也有利于整體生態(tài)的修復(fù)與協(xié)調(diào)。

(三)高新科技元素在水文水資源技術(shù)中廣泛應(yīng)用

在遙感技術(shù)、信息技術(shù)、控制理論大發(fā)展的今天,水文水資源技術(shù)得到高新科技元素的輔助實現(xiàn)了研究方法的豐富和應(yīng)用方式的突破,要把握這一時機,立足于水文水資源工作,以技術(shù)融合為手段,不斷提升水文水資源技術(shù)的應(yīng)用水平。

結(jié)語

水資源是一種對人類具有基礎(chǔ)性的不可替代的自然資源,是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著人們認識世界和改造世界能力的提高,逐漸認識水資源除了具有經(jīng)濟價值外,還具有生態(tài)服務(wù)價值、環(huán)境美學(xué)價值、甚至包括未來的價值。

參考文獻:

篇5

關(guān)鍵詞:水文科學(xué) 機遇 挑戰(zhàn)

水文科學(xué)的發(fā)展要結(jié)合我國全面建設(shè)小康社會的目標(biāo)來發(fā)展,要基于我國社會經(jīng)濟的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀來發(fā)展,要借助于我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策來發(fā)展。水文科學(xué)的研究是為了實現(xiàn)人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。由于水是人類賴以生存的的自然資源,是國家經(jīng)理建設(shè)與人民生活中不可或缺的基本資源,由此水資源的重要性可見一斑。水文科學(xué)是研究地球上一切與水有關(guān)的所有科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)科,關(guān)系到社會經(jīng)濟發(fā)展與人類的生存發(fā)展問題,是一門涉及面廣博且具有重要價值的科學(xué)性學(xué)科。然而水文現(xiàn)象復(fù)雜繁多且其在時間尺度與方向上都具有不重復(fù)性,有時還會有空間方面的變異性,這些問題使得我國相關(guān)部門對水文科學(xué)的研究要更加細致與全面。

1.水文科學(xué)的概況

1.1水文科學(xué)的基本內(nèi)容

水文科學(xué)作為一門研究水的學(xué)科,對水的形成、循環(huán)、時空分布、化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)進行相關(guān)研究。不僅如此,水文科學(xué)還要對水資源的開發(fā)利用、水資源的保護、水旱災(zāi)害的形成等方面予以探索。水文學(xué)科的研究領(lǐng)域非常廣泛,它不但涉及水量的研究,還還涉及水質(zhì)的研究。不但涉及當(dāng)前水情變化規(guī)律的研究,還涉及地球上水的生命史及其未來發(fā)展的研究。不但涉及生態(tài)環(huán)境方面的研究,還涉及水利工程方面的研究。

水文學(xué)科中最基本的兩大基本規(guī)律是水文循環(huán)與水量平衡。在我們所生存的地球上,各種水體通過水文循環(huán)緊密地聯(lián)系在一起,因而水文循環(huán)是水文研究的重要內(nèi)容。

1.2水文科學(xué)的形成過程

水文科學(xué)是一門又古老又年輕的學(xué)科。其研究可以說從公元前三千多年前就有跡可尋,當(dāng)時古埃及就在尼羅河畔勘測水位。在我國公元前一千四百年前后, 殷墟甲骨文中早已出現(xiàn)了有關(guān)降雨和洪水的相關(guān)記載,后來我國古代人民開始采用測雨器來觀測雨量,繪制降水量的等值線圖。法國文學(xué)家在一七七五年發(fā)表明渠均勻流公式。德國的水文學(xué)家沃爾特曼在一七九零年發(fā)明了流速儀。以上取得的成果都表現(xiàn)為水文科學(xué)的萌芽階段。

水文科學(xué)的迅速發(fā)展時期是十九世紀(jì)牛頓力學(xué)的古典科學(xué)得到快速發(fā)展階段,該科學(xué)的發(fā)展帶動了水文科學(xué)的迅猛發(fā)展。作為一門涉及面廣博的學(xué)科,水文科學(xué)逐漸形成了自身的一套系統(tǒng)。在二十世紀(jì)前半葉,由于生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,人們越發(fā)希望能夠?qū)楹档幕咀兓?guī)律予以掌握,以此來建造水利工程造福百姓。直到一九五七年愛爾蘭的水文學(xué)家納西對瞬時單位線的物理機制進行了深入分析,并且用數(shù)學(xué)語言描述了流域的匯流過程,這些相關(guān)理論的提出使得許多水利工程的管理更加地科學(xué)化與合理化,同時也奠定了工程水文學(xué)的基本內(nèi)容。當(dāng)前很多工程水文學(xué)的許多內(nèi)容就是因為該階段優(yōu)秀理論的提出而產(chǎn)生的,正因為這些優(yōu)秀理論的影響使得許多的措施在工程水利中被普及開來。二十世紀(jì)后半葉,各國的經(jīng)濟水平都有了很大的提高,大多數(shù)國家對水文科學(xué)的重視度大幅度提升。因為計算機領(lǐng)域進行了信息技術(shù)的革命,對的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展起到了極大的推動作用,與此同時,水文科學(xué)領(lǐng)域也得到了極大的發(fā)展。

引人注目的是在1965年啟動了國際水文十年,并在十年之后全面實行國際水文計劃。目前該計劃已經(jīng)進入了第七階段,世界各國的水文學(xué)家進一步加強了合作,許多新的理論方法不斷涌現(xiàn)。然而從學(xué)科的發(fā)展方向來看,近幾十年來,正是因為各國經(jīng)濟社會的發(fā)展,與水資源有關(guān)的各類水問題不斷出現(xiàn)并有加劇趨勢,我們的生存環(huán)境受到了很大的威脅。針對這些現(xiàn)象的發(fā)生,產(chǎn)生了以研究水資源短缺問題為核心的水資源水文學(xué)、以研究水環(huán)境為核心的環(huán)境水文學(xué)、以研究生態(tài)問題為核心的生態(tài)水文學(xué)等等相關(guān)水文學(xué)。由于全球氣候變暖,又產(chǎn)生了以研究氣候變化對水循環(huán)的影響為核心的全球變化水文學(xué),該文學(xué)而今已經(jīng)成為了世界各國水文學(xué)界研究的熱點。我國相關(guān)部門在政府的倡導(dǎo)下也積極參加各種關(guān)于水文學(xué)的國際項目與活動,在一些突出領(lǐng)域加大了工作量,并對其展開大量的深入研究,因此取得了比較不錯的成果。

綜合以上的闡述不難看出水文科學(xué)研究的領(lǐng)域正在不斷擴大,與人類的關(guān)系越加親密,在社會研究領(lǐng)域的地位也越發(fā)重要。這些正是印證了水是生命的起源,萬物皆由水衍生而來。

1.3水文科學(xué)的發(fā)展情況

隨著信息技術(shù)時代的到來和某些新理論及邊緣學(xué)科的作用,水文科學(xué)的研究也在快步前進。尤其是人口問題、水資源短缺問題、水環(huán)境惡化問題和氣候變化問題的催化作用,使得水文科學(xué)的研究問題更加被廣泛關(guān)注。不但是我國開始重視這一方面內(nèi)容,世界上的許多國家也在該方面大花心血,國際活動頻繁起來,我國的水文學(xué)家及相關(guān)工作人員或?qū)I(yè)人員也積極參與到國際活動的交流與合作中,展開了許多具有深遠意義的研究工作,極大地促進了水文科學(xué)的變革與發(fā)展,進而推動水文科學(xué)的現(xiàn)代化進程。關(guān)于水文科學(xué)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r,大致分為以下幾點:

(1)國際交流合作越加頻繁。

自國際水文計劃實施以來,聯(lián)合國教科文組織與世界氣象組織就為此召開了許多水文國際會議。因此國際水文計劃是圍繞水文科學(xué)研究與教育的國際性的全球性計劃,對水文學(xué)進行國際培訓(xùn)與知識傳播,提高各個國家政府及相關(guān)人員抑或是人民群眾對水文科學(xué)的認識。國際水文計劃的重心在于應(yīng)用水文學(xué)和水資源的調(diào)查評價、開發(fā)利用、管路保護及人類活動對水資源的影響,為的是幫助解決水資源問題和與水有關(guān)的社會經(jīng)濟問題。

水文科學(xué)的研究不僅僅局限于認識水文循環(huán)的物理過程,還需要研究對水文循環(huán)的生物控制及氣候、水文和環(huán)境之間的相互作用,進而深化對陸面生態(tài)系統(tǒng)的影響,對全球氣候變化的影響等,最終實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。目前生態(tài)水文學(xué)已經(jīng)成為了近代水文學(xué)發(fā)展的一個重要方面,其內(nèi)容涉及了土壤、大氣、植被、河流等許多因素。二十一世紀(jì)初,關(guān)于水文科學(xué)的發(fā)展,國際水文科學(xué)協(xié)會組織并發(fā)起了全球范圍內(nèi)針對水文科學(xué)發(fā)展的大討論,而后許多國家相繼成立了相關(guān)研究機構(gòu)來推進水文科學(xué)的研究工作。

(2)水文科學(xué)研究的相關(guān)領(lǐng)域。

首先,水文循環(huán)與生物圈的相互作用。以前的水文研究側(cè)重于考慮水量的自然化,而今的水穩(wěn)研究要側(cè)重考慮生物圈與人類活動之間的相互作用,注重陸地生態(tài)水文環(huán)境與空間格局的變化規(guī)律的問題。

其次,氣候變化與水環(huán)境的相互作用。以前的水文科學(xué)認為在陸地上整個體系中水文循環(huán)的平均值是不會改變的,對于年徑流量的漲退現(xiàn)象則視為階段性的波動。而今的水文科學(xué)的研究意識到一個系統(tǒng)中的水文過程并不總是處于平穩(wěn)狀態(tài),是會出現(xiàn)不同程度的變化的,陸地上的生態(tài)系統(tǒng)對大范圍的水文循環(huán)具有很大的反饋協(xié)調(diào)作用。

最后,人類活動與水環(huán)境的相互作用。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,土地利用、植被覆蓋和碳循環(huán)的問題十分突出,水文循環(huán)與生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系與作用因為人為因素的干擾而受到了很大影響。因為土地利用變化十分劇烈,城市化進程加快,許多地方的河道遭到了圍墾,湖泊也因為經(jīng)濟因素而受到填埋。河道、水域等許多自然生態(tài)屋被現(xiàn)代化改造,水文環(huán)境一下子就被迫改變。水文循環(huán)的過程是復(fù)雜交錯的,不但與陸地表層的各種自然要素的分布密切聯(lián)系,還與土地利用等關(guān)聯(lián)密切。自然變化與人為因素雙重影響下的水文循環(huán)開始變得紊亂無常,許多難以預(yù)料的災(zāi)害也因此而出現(xiàn)。

2.水文科學(xué)研究的趨勢與特點

2.1研究領(lǐng)域趨向廣泛

結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)狀,當(dāng)代水文科學(xué)的研究領(lǐng)域?qū)粩鄶U大,研究的問題也會越來越復(fù)雜,還會遇到來自各方面的確定與不確定因素干擾。研究規(guī)避水文循環(huán)過程中的基本規(guī)律與不可測的突發(fā)問題是一項艱巨而具有挑戰(zhàn)性的任務(wù),因而在研究的過程中要學(xué)會利用其他相關(guān)領(lǐng)域的理論知識或規(guī)律輔助,來幫助解決水文科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)疑難。

2.2注重研究的整體性與系統(tǒng)性

由于地球上的不同圈層之間都有著緊密的聯(lián)系,因而改變其一就會影響到其他所有圈層的動態(tài)規(guī)律,所以在預(yù)測未來的發(fā)展情況時,要從水文循環(huán)和轉(zhuǎn)化的物理關(guān)系上來分析氣候變化與生物作用對人類活動的影響。針對水文科學(xué)的研究也不能局限于某一技術(shù)的應(yīng)用,而要結(jié)合地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感等技聯(lián)合起來術(shù)對其進行全方位的研究。

2.3與人類活動關(guān)系更為緊密

實際上說來,對水文科學(xué)進行深入研究的根本就是為人類服務(wù)的,是為了解決社會發(fā)展過程中的用水問題,是為了解決生存環(huán)境中的水循環(huán)問題,是為了更好地落實可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策。

3.水文科學(xué)研究的問題與相應(yīng)措施

水文科學(xué)的研究是由于社會需求的存在而產(chǎn)生的,人類的需求決定了其研究方向與進程。社會發(fā)展對水文科學(xué)的需求主要表現(xiàn)為防洪減災(zāi)、水資源的開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境的保護和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等方面。目前我國水文科學(xué)的研究領(lǐng)域還存在著諸多問題亟待解決,其中比較突出的有水旱災(zāi)害的監(jiān)測與預(yù)報技術(shù)比較落后,可提供依據(jù)的水文研究資料比較稀少,區(qū)域性水文研究和關(guān)于不同水體的研究不平衡,水文基礎(chǔ)研究薄弱,水文基礎(chǔ)信息匱乏等等。

3.1水文科學(xué)研究中出現(xiàn)的相關(guān)問題

3.1.1防洪減災(zāi)中的問題

氣候變化會造成水旱災(zāi)害更為頻繁,防洪減災(zāi)已經(jīng)成為了我國政府必須解決的社會環(huán)境問題。我國處于東亞季風(fēng)區(qū),大多數(shù)的地形自西向東傾斜,對洪水的形成與匯集具有促進作用。加之植被覆蓋率小、水土流失嚴重等問題,使得我國的洪澇災(zāi)害嚴重而復(fù)雜。因為人類盲目追求經(jīng)濟的發(fā)展而忽視了環(huán)境的反作用,致使流域的水體分布不均、循環(huán)受礙。

3.1.2水資源的開發(fā)利用問題

水文科學(xué)的研究是為了促進水資源合理安排與利用,為了有效保障水資源的安全,進而保障糧食安全和生態(tài)環(huán)境。為了實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,必須要保證水資源的開發(fā)利用的總量不得超過水資源的再生能力,相關(guān)部門必須要展開水資源形成與演化的研究。我國因為干旱而造成的農(nóng)業(yè)方面的損失不容小覷,這些問題對于我國的可持續(xù)發(fā)展有著嚴重的威脅影響。雖然我國在干旱發(fā)生發(fā)展機理研究方面做了許多工作,但是卻沒有從根本上解決問題。因為我國將旱澇規(guī)律研究大多著眼于水文氣象變化規(guī)律的研究方向上,難以解釋干旱形成的物理機制,因而在針對干旱問題上還保留了大量的疑難殘余。

3.1.3水資源的可持續(xù)利用問題

水資源的地區(qū)分布不平衡導(dǎo)致區(qū)域性水資源短缺,在水文科學(xué)研究的過程中,水資源合理配置與科學(xué)調(diào)度中的許多關(guān)鍵性問題至今仍未解決,我國當(dāng)前還沒有形成跨流域調(diào)水的規(guī)范技術(shù)體系。

3.1.4生態(tài)系統(tǒng)問題

我國的生態(tài)系統(tǒng)因為城市化進程的影響而遭受了很大的打擊,各種生態(tài)問題因為難以得到良好而及時的解決而變得越發(fā)嚴重。人類活動促使水的分布及運動更加不合理與不規(guī)律,甚至導(dǎo)致了水土流失、土地荒漠化等。

3.1.5江河治理問題

針對江河治理的過程中,我國相關(guān)部門只是采取非常片面的手段,將目光局限于經(jīng)濟與工程上,專注于局部河段的治理,因此未能取得非常良好的效果。江河治理的地學(xué)基礎(chǔ)是江河治理過程中人與江河互相作用的地學(xué),包含了地質(zhì)面貌、水文氣候和流域自然地理等因素。人類根據(jù)自身意愿通過不同方式和不同程度作用給河流,這種影響漸漸將河流的相關(guān)特性改變。

3.1.6工程規(guī)劃問題

社會發(fā)展的進程中,因為人類活動的不顧后果,使得水文系統(tǒng)嚴重受損,給水利工程方面數(shù)據(jù)采集帶來極大難度。

3.2針對水文科學(xué)研究問題的解決方法

3.2.1為防洪減災(zāi)提供支撐

防洪減災(zāi)問題需要水文信息與知識的支撐。從理論的角度上講,理應(yīng)加深對洪水形成規(guī)律的研究。從技術(shù)的角度上講,理應(yīng)強化水文信息的采集、傳輸、預(yù)報、調(diào)度與決策。從實踐的角度上講,理應(yīng)加大非工程措施的水文依據(jù)的研究。

3.2.2為水資源的可持續(xù)利用提供基礎(chǔ)

水資源的可持續(xù)利用是推進社會發(fā)展的動力,是人民正常穩(wěn)定生活的保障。從理論的角度上講,理應(yīng)加強水資源形成與演化機理的研究,加強全球變暖條件下對水資源的影響的研究。從實踐的角度上講,理應(yīng)加強水資源評價與水資源開發(fā)利用的研究。

3.2.3為生態(tài)環(huán)境保護提供服務(wù)

生態(tài)安全與環(huán)境的保護需要提供相關(guān)水文知識的服務(wù)。從理論的角度上講,理應(yīng)揭示水對生態(tài)安全與環(huán)境保護的影響。從實踐的角度上講,理應(yīng)根據(jù)自然條件下采用不同的研究方法。

3.2.4為江河治理提供依據(jù)

江河的治理過程需要提供具體的水文依據(jù)。從理論的角度上講,理應(yīng)揭示河流發(fā)育演變的地學(xué)基礎(chǔ)。從實踐的角度上講,理應(yīng)充分考慮江河的實際情況,制定合理可行的改進措施。

3.2.5為人類活動提供警告

根據(jù)人類活動給水文系統(tǒng)造成的劇烈影響,應(yīng)當(dāng)加強人類活動對水文條件的影響,加強水文分析計算途徑與方法研究。

4.水文科學(xué)研究的機遇與挑戰(zhàn)

水文科學(xué)對我國社會的可持續(xù)發(fā)展與人民安居樂業(yè)有著十分重要的作用,我國相關(guān)部門重視水文科學(xué)的研究與發(fā)展,在其中投入許多人力物力財力,并且引進先進的理論方法來支持水文研究。

從開始到現(xiàn)在,我國的水文科研已經(jīng)與國際接軌,而且還適當(dāng)?shù)厝谌氲浇逃聵I(yè)中去,使得兩相領(lǐng)域相輔相成共同發(fā)展。除此之外更重要的是,我國的水文科學(xué)發(fā)展將要在社會發(fā)展的進程中面臨許多不可預(yù)測的事情。這些不可預(yù)測對于我國來說既是機遇又是挑戰(zhàn),因此我國應(yīng)該及時抓住機遇,勇于面對挑戰(zhàn)。

4.1充分利用國家相關(guān)資源

根據(jù)我國當(dāng)前的水文科學(xué)研究現(xiàn)狀,要充分發(fā)揮與利用我國先進的相關(guān)資源。我國已經(jīng)設(shè)立了部級水文資源重點實驗室,而且還實行了“211”工程建設(shè)。我國政府應(yīng)當(dāng)充分抓住該機遇,啟用相關(guān)高技術(shù)人才,聯(lián)合國際相關(guān)機構(gòu)并結(jié)合我國發(fā)展的實際需要來開展水文科學(xué)規(guī)劃的科學(xué)研究。重點對水文基礎(chǔ)研究、水文應(yīng)用基礎(chǔ)研究和水文科學(xué)人才等教育與培養(yǎng)方面進行大規(guī)模的操作與規(guī)劃,實行具有我國特色的水文科學(xué)研究。

4.2結(jié)合國家發(fā)展需求

我國制定了水文科學(xué)研究的發(fā)展規(guī)劃,在該規(guī)劃的引領(lǐng)下,結(jié)合我國“十五”的發(fā)展需要,利用全國水文研究機構(gòu)共同協(xié)作,開展國家級重點基礎(chǔ)項目研究。通過這些方式來促進我國水文研究人才的溝通交流,進而推動水文科研的進步。

4.3鼓勵成果共享

從長遠的角度來看,我國應(yīng)當(dāng)積極鼓勵水文人才與水文成果的國際化交流,將我國研究出來的先進理念同世界上的其他國家進行交流合作,積極參與各國的合作性水文項目,促進我國水文學(xué)科基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的發(fā)展。

4.4培養(yǎng)高技術(shù)人才

為了我國水文科研的進步與發(fā)展,要從相關(guān)研究人員的綜合素質(zhì)抓起,重視水文科研高層次人才的培養(yǎng)。

5.總結(jié)

社會科學(xué)技術(shù)的不斷進步,生產(chǎn)實踐的日益深化,水文科研涉及的領(lǐng)域已向多元化發(fā)展。在接下來的研究發(fā)展中,水文科研將在應(yīng)用層面加大研究力度。健康可持續(xù)的水文循環(huán)是支撐社會不斷前進的保障,是人類幸福生活的堅實基礎(chǔ)。

參考文獻:

[1]徐宗學(xué). 水文科學(xué)在北京師范大學(xué):回顧、機會與挑戰(zhàn)[J]. 北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,Z1:463-468.

篇6

關(guān)鍵詞:氣候變化 水文學(xué) 模型

近些年來,隨著極端氣候出現(xiàn)的頻率越來越高,氣候變化問題已經(jīng)成為世界各國及社會公眾最普遍關(guān)注的環(huán)境問題之一。由于自然循環(huán)和地球氣候系統(tǒng)的擾動,引起水分循環(huán)的變化,從而引起水資源在時空上的重新分布以及水資源數(shù)量的改變,最終對社會經(jīng)濟與世界各國的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。研究氣候變化問題不但對氣候?qū)λ南到y(tǒng)的影響和建立大氣環(huán)流模型與水文模型的耦合有幫助,而且對未來水資源系統(tǒng)的運行管理、開發(fā)利用及規(guī)劃設(shè)計具有重要意義。

1 氣候變化對水文學(xué)的影響分析

通過降水變化和溫度兩個要素對各主要水文要素產(chǎn)生影響,氣候變化主要是依靠這兩個方面來影響至區(qū)域水文系統(tǒng)。

1.1 降水。降水是一切水資源的總來源。由此便會引發(fā)部分地區(qū)發(fā)生暴雨和干旱,從而導(dǎo)致蒸發(fā)和降水的增加,氣溫的升高會導(dǎo)致水文循環(huán)愈加激烈。

1.2 蒸發(fā)。實際情況下,蒸發(fā)還受其它因素的影響。通常情況下,當(dāng)其它條件沒有太大變化,氣溫升高將導(dǎo)致區(qū)域潛在蒸發(fā)增加。

1.3 徑流。徑流是氣候變化中水文水資源系統(tǒng)響應(yīng)研究的重點。

1.4 土壤水分。在氣候變化下,含量受到影響而改變現(xiàn)有的時空分布規(guī)律,土壤水分影響著區(qū)域蒸發(fā)和徑流的形成,在溫帶地區(qū),降水變化對土壤水分的影響相對較小。氣候變化下,土壤水分的響應(yīng)程度低于徑流的響應(yīng)程度。土壤水分的變化百分率比降水的變化百分率更大,但大多是集中于干旱流域。

氣候變化對水文系統(tǒng)有非常大的影響,而在傳統(tǒng)研究水文學(xué)時,僅僅是從降水開始以后加入研究,到流域出口斷面;同樣氣象學(xué)家的研究對象也是到降水時止。這樣便割裂了水的循環(huán),忽視了氣候-水文之間的相互作用。決定氣候變化因子不僅僅是大氣內(nèi)部的過程,還有各種物理化學(xué)過程,包括下邊界(陸地水文- 生態(tài)、海洋系統(tǒng))和大氣上邊界(太陽行星系統(tǒng))等等。

正確認識氣候-水文的相互作用,對我們進行水文設(shè)計、開發(fā)利用和運行管理有重大意義。以往在陸地水文循環(huán)與氣候系統(tǒng)間存在一個誤區(qū),這就是氣候?qū)W者較少研究流域水文循環(huán)動力機制與反饋作用,氣候/ 天氣過程研究僅僅到降水為止,把陸地水文過程看作是靜態(tài)的,水利(水資源) 工程設(shè)計:要求的水文計算,未來被看作是過去的重復(fù)或外延。這種假定值得商榷。都是以幾十年-幾百年時間尺度的水文過程穩(wěn)定不變?yōu)榍疤帷?/p>

下面以長江中下游地區(qū)為例,簡要說明流域洪水頻率的變化。

南京下關(guān)水文站自1912年到1991年70年水位資料中(缺失1938-1946年資料),其中9.0m以上水位在1940年以前只有一次,1941年到1960年二十年間有2次,而1960-1991年三十年來已發(fā)生7次。

如果根據(jù)1912年至1991年70年最高水位資料分成一段及三段分別推算各段水位出現(xiàn)頻率,結(jié)果見下表。

由此可見,近年最高水位的統(tǒng)計特性有顯著的變化,最高水位的出現(xiàn)也越來越頻繁。盡管流域的下墊面條件發(fā)生很大改變是呈現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因之一,但是近年來溫度的升高無疑也是影響水位變化的重要因素,而且這種影響會越來越顯著。

據(jù)有專家分析,長江中下游地區(qū)在21世紀(jì)中后期由于受到溫室效應(yīng)影響,氣溫在各種排放情景下都將持續(xù)增加,其中21世紀(jì)中期的年平均溫度將增加1.8-2.8℃,到21世紀(jì)末,增加值會達到3.1℃-4.3℃。氣溫的升高使得降水量也顯著增加。陳玲飛,王紅亞在《中國小流域徑流對氣候變化的敏感性分析》中根據(jù)模型計算得到,長江中下游地區(qū)氣溫每升高1℃、2℃,降水量增加4.1%、8.4%。

2 建立基于GCMs的流域水文模型

在全球氣候變暖的大背景條件下,全球的降水量分布必然發(fā)生改變,有些地區(qū)降水量增加,有些地區(qū)降水量減少,因此建立研究可靠穩(wěn)定的氣象/水文模型將是未來水文學(xué)發(fā)展的前沿。

在水文設(shè)計中,一般根據(jù)水文資料來建立適合本流域的水文模型,然后根據(jù)設(shè)計情況的降水來推求洪水過程,繼而對本流域提出相應(yīng)的對策措施。同樣,水文氣象模型的建立也可以遵循這樣幾個步驟:其中水文模型的建立與未來氣候變化情景的生成是關(guān)鍵。

2.1 設(shè)計或選定未來氣候變化情景。

2.2 計算分析區(qū)域水文循環(huán)過程及水文變量,以選定的未來氣候變化情景作為模型輸入。

2.3 選擇、建立及驗證流域水文模型。

2.4 根據(jù)水文水資源的變化規(guī)律和影響程度,評價氣候變化對水文水資源的影響,提出相適應(yīng)的對策和措施。

目前,生成未來氣候變化情景的方法有任意情景設(shè)置、長系列水文氣象資料的統(tǒng)計相關(guān)法和基于GCMs 輸出等3種基本方法。選擇和使用區(qū)域水文模型來評價氣候變化對水文水資源的影響時,應(yīng)考慮下列幾個因素:模型的內(nèi)在精度;模型率定和參數(shù)變化;現(xiàn)有的資料及其精度;模型的通用性和適用性;以及與GCMs的兼容性。目前,用于估算區(qū)域水文水資源對氣候變化響應(yīng)的水文模型主要有以下三大類:經(jīng)驗統(tǒng)計模型、概念性水文模型、分布式水文模型。

3 存在問題

基于GCMs的水文模型,存在以下不足:①研究內(nèi)容主要集中在氣候變化對流域徑流平均變化的影響上,而有關(guān)氣候變化對水文極端事件的影響研究相對薄弱。②GCMs的輸出結(jié)果和水文模型耦合的研究法存在不足。主要存在由陸面水溫的降水與徑流過程都存在很強的次網(wǎng)格不均勻性產(chǎn)生的精度問題,已經(jīng)缺乏對水文物理過程和大氣系統(tǒng)內(nèi)部變化等的深刻認識,氣候情景的生成、水文模型的結(jié)構(gòu)以及GCMs與水文模型在不同時空尺度的轉(zhuǎn)化等方面的不確定性因素而引發(fā)的不確定性問題。③模型的單向性問題,此氣候模型輸出的產(chǎn)品驅(qū)動流域水文模型,水文模型給出水文要素變化,而模型輸入僅僅只有生成的氣候情境,是一種被動式接受的反響型模型,此法并未體現(xiàn)水文過程-大氣相互作用互為反饋的功能,缺乏真正的水文模型與氣候模型的耦合研究。

4 結(jié)語

隨著計算機和觀測技術(shù)的快速發(fā)展,人們對全球氣候和區(qū)域氣候的研究更深入,通過新模型的建立和預(yù)測,氣候變化對水文學(xué)的影響研究更加完善。

參考文獻:

[1]陳濤.中國網(wǎng)民關(guān)于氣候變化的認知狀況調(diào)查[J].價值工程, 2011(32)

[2]郭慶春.全球氣候變化機理和預(yù)測研究[J].價值工程,2012(15)

篇7

陳麗的故事――考了二本分,讀了一本專業(yè)

“老師,志愿不填了,我準(zhǔn)備復(fù)讀!”陳麗哭著說。

“你不要跟老師賭氣。你現(xiàn)在的任務(wù)是填報志愿,至于是否復(fù)讀,那是一個多月以后的事情?!崩蠋焽烂C地說。

故事就從上面師生的對話說起。陳麗是我校理科快班的女生,2010年高考成績公布以后,她來辦公室咨詢?nèi)绾翁顖蟾呖贾驹?。?dāng)時,大如一間教室的辦公室已經(jīng)擠滿了學(xué)生和家長。我們耐心地給她確定了志愿方案,她也認可了??墒菦]過多久,她聽了別人的“指點”,就要修改志愿。修改志愿本來是她的權(quán)利和自由,但她偏又不肯定,只好來找老師。老師克服人太多的困難。耐著性子又將她的志愿梳理了一遍。本以為這下定下來了,沒想到過了一會兒,她又提出來要修改,滿屋的人都因等得著急指責(zé)了起來,老師也不同意再修改。這時,陳麗當(dāng)眾哭了。于是,就出現(xiàn)了上述的師生對話。

我們出于對學(xué)生前途的考慮,沒有同意她放棄志愿填報。又鑒于等著的學(xué)生和家長太多了,就讓她等著。直到凌晨3點,人才少了。喘了一口氣,再梳理陳麗的志愿,我們堅持讓她填報了安徽理工大學(xué)等6所高校。鑒于她個子不高,“窗口行業(yè)”不達標(biāo),只能走“技術(shù)就業(yè)”之路,于是確定了水文與水資源工程為第一專業(yè),其余都是工科專業(yè)。

我們告訴她,安徽理工大學(xué)是一所中央與地方共建,歷史悠久、特色鮮明的以工科為主的多科性大學(xué),是安徽省重點建設(shè)的大學(xué)之一。學(xué)校位于我國重要的能源城安徽省淮南市,現(xiàn)有三個校區(qū):校本部、北校區(qū)、西校區(qū)。三個校區(qū)之間相距不超過3公里。校園碧草如茵,花木繁茂,建筑典雅,環(huán)境優(yōu)美,是安徽省園林式單位。安徽省教育廳批準(zhǔn)該校水文與水資源工程等16個專業(yè)在一本批次招生(重慶歸在二本招生),其他專業(yè)在二本批次錄取。水文與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)從事與水文水資源相關(guān)工作的高級工程技術(shù)人才。畢業(yè)生具有較廣泛的工作去向,可在水利水電、國土資源、煤炭、城建、交通、農(nóng)林、環(huán)保、國防等部門從事水文水資源的勘測、規(guī)劃、設(shè)計、預(yù)測預(yù)報、管理工作,也可在高校及科研部門從事教學(xué)科研工作。

后來,她順利地被安徽理工大學(xué)的水文與水資源工程專業(yè)錄取。我們笑著問她還復(fù)讀不復(fù)讀,她不好意思地回答說不復(fù)讀了。

開學(xué)不久,接到了陳麗第一次在安徽打來的長途電話。她說安徽理工大學(xué)很大、很美,已經(jīng)有了三個校區(qū),現(xiàn)在正在修建第四個校區(qū),她所在的地球與環(huán)境學(xué)院,是全校最好的學(xué)院,她所讀的專業(yè)是全校最好的專業(yè)之一,該專業(yè)在重慶是二本錄取,而在別的省份都是一本錄取,她太高興了,太感謝老師了。我們也非常慶幸,她以二本分讀了個一本的專業(yè)。她成功了,我們也成功了。

高敏的故事――考了二本分,讀了個二專

高敏,理科補習(xí)班的女生,補習(xí)一年以后參加高考,成績公布出來,她得了492分(高于二本控制線14分),應(yīng)該算是成功的,補習(xí)沒有白費。

問題出在志愿填報上,她比較有“主見”,不問班主任,不咨詢行家,“閉門造車”,速度倒是挺快地將志愿方案確定了下來。

二本,一律是重慶本地學(xué)院;三本,收費高,不填;一專,重慶交通大學(xué)和重慶科技學(xué)院的熱門專業(yè);二專,仍是重慶的學(xué)校。

她盼了又盼,盼了很久,結(jié)果終于來了:重慶的二專學(xué)校。這個結(jié)果,讓她驚訝,傷心地哭了幾天。

老師查問,才知道了原因。二本,她未能上所填學(xué)院提檔線;三本,她沒有填,嫌三本收費高了,家里經(jīng)濟困難,讀不起;一專,她報了重慶交大和重慶科技學(xué)院的熱門專業(yè),竟因5分之差失去機會;最后,就只有二專學(xué)校選擇了她。

我們的提醒――由真人真事引起的思考

1、高考志愿要早做準(zhǔn)備。高校包括本科??乒k民辦共有3000余所,數(shù)百個專業(yè),哪所學(xué)校哪個專業(yè)適合你,如不早做準(zhǔn)備,多研究多了解,事到臨頭是根本來不及的。

2、遇事應(yīng)有自己的主張。陳麗的志愿,從一開始到最后,我們都堅持沒有修改,結(jié)果證明是成功的。她沒有自己的主張,聽了別人的“指點”幾次要求改動,險些失敗。

篇8

關(guān)鍵詞:生態(tài)水文學(xué) 西部地區(qū) 生態(tài)需水

1、生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展

水文學(xué)(Hydrology)是地球科學(xué)的一個重要分支,它研究地球上水的起源、存在、分布、循環(huán)和運動等變化規(guī)律,并運用這些規(guī)律為人類服務(wù)的知識體系[1]。自從科學(xué)界公認水圈、巖石圈和大氣圈都從地圈中分離出來,并作為地球的獨立圈存在后,水文科學(xué)的形成就有了其基礎(chǔ)和地位[23]。

人類進入20世紀(jì)末,由于社會經(jīng)濟發(fā)展,人與自然的沖突加大,生態(tài)環(huán)境問題愈來愈突出,如濕地的退化、河道斷流、入海水量減少、水體污染加劇等等。近20年來,生態(tài)學(xué)家們愈來愈意識到水文過程對生態(tài)系統(tǒng)功能的重要影響。但是,缺乏了解水文過程與生態(tài)系統(tǒng)植物群落變化與相互制約的內(nèi)在聯(lián)系。同樣,過去水文學(xué)家關(guān)心最多的是洪水與干旱的成因、工程水文的實際的設(shè)計應(yīng)用等。但是,隨著生態(tài)與環(huán)境問題的重視與提出,愈來愈多的水文學(xué)家開始關(guān)注與水相關(guān)的生態(tài)問題,例如流速如何影響河道內(nèi)的植物生長?河川徑流的情勢與濱岸生境生態(tài)過程之間是如何相互作用與聯(lián)系的?由于水文循環(huán)聯(lián)系地球系統(tǒng)地圈~生物圈~大氣圈的紐帶作用,水文循環(huán)過程的變化與其相關(guān)的生態(tài)環(huán)境的變化交叉研究與社會需求,產(chǎn)生了新的學(xué)科生長點,即生態(tài)水文學(xué)(Eco-hydrology)。

生態(tài)水文學(xué)是20世紀(jì)80年代以后逐步發(fā)展的一門新興交叉學(xué)科[1-20]。它重點研究陸地表層系統(tǒng)生態(tài)格局與生態(tài)過程變化的水文學(xué)機理,揭示陸生環(huán)境和水生環(huán)境植物與水的相互作用關(guān)系,回答與水循環(huán)過程相關(guān)的生態(tài)環(huán)境變化的成因與調(diào)控。利用生態(tài)水文學(xué)原理可以積極地用來保護和改善自然景觀,正確指導(dǎo)生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)與水資源管理。

生態(tài)水文學(xué)的提出與發(fā)展大致在20世紀(jì)70年代以后。早期的生態(tài)水文學(xué)主要定義在生態(tài)濕地系統(tǒng)范疇。例如,1996年Wassen等學(xué)者專門撰文[44],認為“生態(tài)水文學(xué)是一門應(yīng)用性的交叉學(xué)科,旨在更好地了解水文因素如何決定濕地生態(tài)系統(tǒng)的自然發(fā)育,特別在自然保護和更新方面有重要價值”。

1971年,聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)正式啟動人類生物圈(MAB)計劃,水生生態(tài)系統(tǒng)研究成為該計劃中的一個重要項目。第一階段的會議于1986年在法國圖盧茲召開,主要討論了土地利用對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響。會議期間,確定了一個具有決定性意義的主題:陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶,對生物化學(xué)循環(huán)和景觀鑲嵌體具有重要的調(diào)控作用。因此,過渡帶的研究被推薦為UNESCO未來生態(tài)系統(tǒng)工作的重點。它是生態(tài)水文學(xué)發(fā)展的雛形階段。

1988年,UNESCO組織了過渡帶研究的國際專題研討會。期間,國際應(yīng)用系統(tǒng)分析協(xié)會和匈牙利科學(xué)研究院籌劃了水陸過渡帶功能方面的合作研究項目,試圖通過對生態(tài)過程的充分理解,確定過渡帶恢復(fù)或重建的管理思想。

1996年9月在法國召開了“小流域生態(tài)水文學(xué)過程”研討會。會議共收到30篇論文,研究集中在小尺度上,內(nèi)容主要包括土壤和大氣相互作用的模擬,徑流產(chǎn)生過程和水流路徑、水量和水文生物地球化學(xué)行為等。在這次會議中,還討論了分區(qū)和尺度的影響問題,分析了氣候變化對水文行為和數(shù)量的影響。1997聯(lián)合國教科文組織出版了“小流域生態(tài)水文學(xué)過程”會議文集。

聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)國際水文計劃(IHP)是由世界各個國家政府組織參加、在國際上有重要影響的水科學(xué)及其相關(guān)的水資源和環(huán)境科學(xué)的大型國際研究計劃。從1965-1974聯(lián)合國科教文組織實施國際水文十年(IHD)計劃后,IHP已經(jīng)執(zhí)行了五個階段,其中:第一階段(IHP-I,1976-1980)著重人類活動影響,水資源與自然環(huán)境之間關(guān)系的研究;第二階段(IHP-II,1981-1985)著重于把研究領(lǐng)域擴大到各個特定的地理、氣候區(qū)域,并向著綜合利用水資源的水問題方向發(fā)展;第三階段(IHP-III,1986-1990)定名為“為經(jīng)濟、社會發(fā)展合理管理水資源的水文學(xué)和科學(xué)基礎(chǔ)”,除繼續(xù)把水文科學(xué)作為重點外,把計劃內(nèi)容擴大到合理管理水資源;第四階段(IHP-IV,1991-1995)研究計劃重點是“大氣-土壤-植被”之間的水循環(huán)關(guān)系,全球氣候變化對陸地水文過程的影響。

IHP第五階段(IHP-V,1996-2001)方向是“脆弱環(huán)境中的水文水資源開發(fā)”,由三個模塊、八個主題和31個計劃項目組成。模塊1的資源過程與管理研究中主題2是“地表生態(tài)過程”。生態(tài)水文學(xué)是IHP計劃的核心內(nèi)容[14-19]。之后,生態(tài)水文學(xué)得到了迅速發(fā)展。從1996年到2002年,聯(lián)合國教科文組織國際水文計劃召開了一系列生態(tài)水文學(xué)研討會。

1997年國際水文計劃出版了專集:生態(tài)水文學(xué)—水生資源可持續(xù)利用的新范例。文集指出生態(tài)水文學(xué)主要是為了研究水循環(huán)過程、機制與生物、非生物之間的相互關(guān)系。水生環(huán)境的水量、水質(zhì)和某些過程,不僅受氣候因素的控制,而且在很大程度上受生物因素的影響。因此,生態(tài)學(xué)和水文學(xué)知識的綜合,被認為是一個研究水和生物關(guān)系的合適的新工具。這本書首次提出了新的、具有挑戰(zhàn)性的概念——生態(tài)水文學(xué),建立淡水資源可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。圖1表明了生態(tài)水文學(xué)與以往生態(tài)學(xué)和水文學(xué)思維的不同方式:

1998年5月在波蘭召開了UNESCO IHP-V2.3-2.4工作組會議。同年,出版了會議文集,主要包括以下4個方面的內(nèi)容:1)介紹了生態(tài)水文學(xué)的框架和研究領(lǐng)域;2)提出了當(dāng)前存在的缺點和未來發(fā)展路線;3)宣傳生態(tài)水文學(xué)的概念,認為河流生態(tài)系統(tǒng)是受水文過程控制的“超有機體”。確定生態(tài)水文學(xué)研究的目標(biāo)為:(a)比較和評價現(xiàn)有的水文和生態(tài)過程相互關(guān)系的信息;(b)評論預(yù)測的潛力、確定未來研究最重要的方向;(c)識別與水文過程相關(guān)聯(lián)的環(huán)境問題層次;(d)定量生物因素、非生物因素之間的聯(lián)系以及它們在水中的沉積物質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)和污染物質(zhì)運輸、轉(zhuǎn)化中的作用,以確定從區(qū)域到流域尺度上的轉(zhuǎn)移路徑;(e)以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo),建立可操作性的程序交互平臺以及科學(xué)家、政策制定者和決策者之間新的思維方式。這一出版物為生態(tài)水文學(xué)的研究提供了指導(dǎo)作用。

1999年9月8日至22日,IHP-V組織了生態(tài)水文學(xué)研究進展方面的會議,在不同科學(xué)團體之間交流了生態(tài)水文學(xué)的研究成果。會議為來自24國家的不同領(lǐng)域的年輕科學(xué)家提供了辯論的機會。在生態(tài)水文學(xué)和水資源管理方面,科學(xué)家交換了基礎(chǔ)性研究和應(yīng)用研究的最新觀點?;谘芯窟^程中得到的數(shù)據(jù)和知識,科學(xué)家討論和提議了生態(tài)水文解決環(huán)境問題的潛在辦法。2000年出版了生態(tài)水文學(xué)研究進展文集。

需要指出,IHP-V中生態(tài)水文計劃的核心目標(biāo)旨在從流域觀點、從河流系統(tǒng)與自然社會經(jīng)濟的聯(lián)系中,理解生物和物理過程的整體性,以提高水資源的管理水平。專家們認為,當(dāng)今世界范圍的水資源問題已經(jīng)受到來自全球氣候變化和人類自身經(jīng)濟開發(fā)活動的巨大影響與挑戰(zhàn)。在面對不斷變化環(huán)境的水資源管理中,生態(tài)水文學(xué)的研究方法和思想將是最好的、可持續(xù)的方法。這一范例認為,流域就好像一個超有機體,它具有反抗壓力的抗性和彈性特征,是面對變化環(huán)境下水資源可持續(xù)管理的最有效的一個工具。

1999年,為倡導(dǎo)生態(tài)水文學(xué)方面的科學(xué)研究,國際知名的英國水文研究所正式改名為“生態(tài)水文學(xué)研究中心”。

同年,英國謝菲爾德大學(xué)(Sheffield University)自然地理系 Andrew J. Baird博士和德比大學(xué)(Derby University)自然地理系高級講師、美國國家大氣研究中心項目科學(xué)家Robert L. Wilby博士共同編著出版了《生態(tài)水文學(xué)》。它是綜述有關(guān)陸生環(huán)境和水生環(huán)境植物與水分關(guān)系問題方面的第一本書,闡述和探討了各種環(huán)境植物與水分相互作用問題。該書對于水文學(xué)家、生態(tài)學(xué)家、自然保護學(xué)家以及研究生態(tài)系統(tǒng)、植物生活和水文過程的其他學(xué)者有很大的參考價值。中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境工程研究所趙文智和王根緒博士翻譯出版了該書的中文全文[44]。

目前,在生態(tài)水文學(xué)或水文生態(tài)學(xué)的研究領(lǐng)域,活躍著一大批科學(xué)團體,使得這一領(lǐng)域的研究有了很大的發(fā)展。在聯(lián)合國教科文組織國際水文計劃(UNESCO IHP)-V(2.3/2.4)的支持下,由Maciej Zalewski 組織出版了一系列“生態(tài)水文學(xué)”專集,是一個里程碑。以后“生態(tài)工程雜志(EEJ)”雜志、“水文科學(xué)雜志(HSJ)”都出版了“生態(tài)水文學(xué)”??R訸alewski為特約主編致力于生態(tài)水文學(xué)研究的新期刊。國際水文科學(xué)協(xié)會(IAHS)也專門由Acreman博士主編了“水文生態(tài)學(xué)”有關(guān)專集。

進入21世紀(jì)后,國際水文計劃(IHP)實施2002-2007年新的第六階段計劃,方向確定為“水的相互作用:來自風(fēng)險和社會挑戰(zhàn)的體系”。主要的不同點是需要考慮下面若干方面新的研究與挑戰(zhàn)的問題,即:地表水與地下水、水文循環(huán)的大氣與陸地部分、淡水與咸水、全球化的流域與河流尺度、質(zhì)與量、水體和生態(tài)系統(tǒng)、科學(xué)與政治、水與文化。它由五個主題組成:主題1、全球變化與水資源;主題2、流域地表水與地下水動力學(xué)集成;主題3、陸地生境水文學(xué);主題4、水與社會;主題5、水教育與培訓(xùn)。其中主題3的陸地生境水文學(xué)仍然是生態(tài)水文學(xué)核心內(nèi)容。

總之,生態(tài)水文學(xué)是現(xiàn)代水文科學(xué)與生態(tài)科學(xué)交叉中發(fā)展的一個亮點,它以生態(tài)過程和生態(tài)格局的水文學(xué)機制為研究核心,以植物與水分關(guān)系為基礎(chǔ)理論,將尺度問題貫穿于整個研究之中,研究對象涉及旱地、濕地、森林、草地、山地、湖泊、河流等。因此,生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展對我國生態(tài)環(huán)境建設(shè),將會有重要的促進和推動作用。

2. 國內(nèi)外生態(tài)需水研究的問題

生態(tài)需水(Ecological water requirements)是生態(tài)水文學(xué)中的一個重要的研究課題。凡是聯(lián)系到與水相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)自然發(fā)育、氣候變化和人類活動干預(yù)下的生態(tài)系統(tǒng)退化等問題,都需要回答維系生態(tài)系統(tǒng)所需求的水或者河川徑流等問題。在國際上提出生態(tài)需水的概念與研究生態(tài)需水的理論與方法,已經(jīng)有了一段歷史。在我國,生態(tài)水文學(xué)的研究剛剛起步,生態(tài)需水理論與方法還有待于發(fā)展與完善。

早在20世紀(jì)四十年代,隨著水庫的建設(shè)和水資源開發(fā)利用程度的提高,美國的資源管理部門開始注意和關(guān)心漁場的減少問題。美國魚類和野生動物保護協(xié)會對河道內(nèi)流量與魚類生長繁殖、產(chǎn)量的進行了許多研究,提出了河流最小環(huán)境(或生物)流量的概念,已有學(xué)者撰文強調(diào)了河川徑流作為生態(tài)因子的重要性。

在20世紀(jì)70年代后,澳大利亞、南非、法國和加拿大等國家針對河流生態(tài)系統(tǒng),比較系統(tǒng)都開展了關(guān)于魚類生長繁殖、產(chǎn)量與河流流量關(guān)系的研究。以大馬哈魚的河流生境(habitat)需水為例,加拿大哥倫比亞大學(xué)(UBC)有關(guān)學(xué)者通過大量的實地調(diào)查,分別獲得了維系大馬哈魚到淡水河流繁衍所必需的河流生境的基本生態(tài)需水基本數(shù)據(jù),其中包括適宜的流速和水深等。進一步,他們繪制了大馬哈魚繁衍所必需的河流生境質(zhì)量的高低與基本生態(tài)需水(流速和水深)之間的曲線關(guān)系。

為了保護水生生物或生境,通常是基于河流物理形態(tài)、魚類和無脊椎動物確定最小或最佳的生態(tài)需水流量。但是,這一流量僅僅考慮了漁業(yè)的流量需求或者濕地對水的需求,并沒有體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的完整性。國外學(xué)者G. E., Petts認為,在河流管理中生態(tài)的需要與河流流量變化特征相聯(lián)系應(yīng)該至少考慮3個方面,即:(1)縱向的連接;(2)洪泛平原的流量;(3)維持河道的流量,包括最小的和最適宜的流量?;髁髁康淖匀活l率和持續(xù)時間也應(yīng)加以考慮,無論何時,都要盡可能地保持生態(tài)可接受的流量變化。

Gleick提出了基本生態(tài)需水量的概念(basic ecological water requirement),其概念實質(zhì)是生態(tài)建設(shè)(恢復(fù))用水[10]。Falkenmark區(qū)分了綠色水(green water)和藍色水的概念,指出從“藍色”水的社會利用部門轉(zhuǎn)向利用“綠色”水的生態(tài)系統(tǒng)中來,這種“綠色”水儲存在土壤中用于蒸發(fā)或合成植物有機體。事實上,“綠色”水就是生態(tài)需水的概念,這種“綠色”水的概念適用于水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)。

直到20世紀(jì)90年代,隨著國際水文計劃等大的項目推進,研究的對象開始打破過去局限于所關(guān)心的物種(如魚類)或某一單一目標(biāo)的情景,人們才開始考慮維持河流系統(tǒng)完整性的生態(tài)流量需求,提高對河流生態(tài)系統(tǒng)保護的有效性。但是,由于在西方發(fā)達國家,并沒有中國西部如此生態(tài)問題的多樣性和復(fù)雜性,因此,他們對生態(tài)需水的研究主要集中在維系自然生態(tài)系統(tǒng)平衡的方面,比較少考慮高強度人類活動大量擠占生態(tài)需水的現(xiàn)實問題。

中國是一個降水時間空間分布非常不均勻、人口壓力大的發(fā)展中國家。人口、資源與環(huán)境的矛盾比較突出。就中國西部地區(qū)而論,20世紀(jì)90年代以前的水資源規(guī)劃與配置管理中,很少涉及生態(tài)環(huán)境建設(shè)與生態(tài)需水問題。水資源可持續(xù)利用與合理配置是從國家“九五”攻關(guān)項目開始,提出的“生態(tài)需水”是一個新生事物。在中國,由于生態(tài)水文學(xué)基礎(chǔ)研究起步比較晚,大家對于“生態(tài)需水”概念的理解也不盡相同。許多國內(nèi)文獻書籍、研究報告出現(xiàn)有“生態(tài)需水”、“生態(tài)用水”和“生態(tài)耗水”多個名詞。有人認為它們的概念與涵義是不同的,但是有人認為它們都是指一回事(見文獻[22]、[26-46])。

1989年,中國科學(xué)院地理研究所湯奇成較早提出生態(tài)用水問題[45]。他認為“為了保證塔里木盆地各綠洲的存在和發(fā)展,必須要保護各綠洲的生態(tài)環(huán)境,而生態(tài)環(huán)境的保護也離不開水,這部分水可統(tǒng)稱為生態(tài)用水”。1995年[46],他認為“對生態(tài)環(huán)境用水很少或根本沒有安排,這種情況必須徹底加以改變,否則干旱區(qū)綠洲外的環(huán)境將日益惡化;應(yīng)該在水資源總量中專門劃出一部分作為生態(tài)環(huán)境用水,另一部分為國民經(jīng)濟各部門的用水,包括工、農(nóng)業(yè)及城市生活用水等”。以后許多專家學(xué)者對生態(tài)需水、生態(tài)用水和生態(tài)耗水等,提出不同的觀點、定義和研討,豐富了生態(tài)需水的理論與學(xué)術(shù)研究。

2001年,由錢正英、張光斗主編正式出版了的中國工程院重大咨詢項目研究成果“中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”[27]。提出我國水資源的總戰(zhàn)略必須以水資源的可持續(xù)利用支持經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展;建議從防洪減災(zāi)、農(nóng)業(yè)用水、城市和工業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等8個方面實行戰(zhàn)略性改變,在中國大地上真正展開一場提高用水效率的革命。在該報告中,對生態(tài)用水做的定義是:“從廣義上說,維持全球生物地理生態(tài)系統(tǒng)水分平衡所需用的水,包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等,都是生態(tài)環(huán)境用水;狹義的生態(tài)環(huán)境用水是指為維護生態(tài)環(huán)境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量?!?。

在學(xué)術(shù)研討方面, 潘啟民等把生態(tài)用水理解為生態(tài)需水量(狀態(tài)值)和生態(tài)耗水量(動態(tài)概念)兩個概念[47]。嚴登華等把河流水可劃分為生態(tài)水、資源水和災(zāi)害水[30]。王芳等通過她的博士論文研究探討了生態(tài)需水理論問題[38-39],將生態(tài)需水概念界定為:為維護生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定,天然生態(tài)保護與人工生態(tài)建設(shè)所消耗的水量。將生態(tài)需水劃分為可控(非地帶性)與不可控(地帶性)生態(tài)需水和天然與人工生態(tài)需水。劉昌明強調(diào)要在研究水循環(huán)和水量轉(zhuǎn)化規(guī)律的基礎(chǔ)上確定生態(tài)需水的理論內(nèi)涵,提出陸地系統(tǒng)中的水可分解為資源水、災(zāi)害水、生態(tài)水和環(huán)境水。生態(tài)需水研究面臨許多新的挑戰(zhàn)。

筆者們參加了中國工程院重大咨詢項目“西北地區(qū)水資源配置、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究”。有幾個不同的觀點:(1)我們理解的國際水文計劃(IHP)研究意義上的生態(tài)需水,是指以水文循環(huán)為紐帶、從維系生態(tài)系統(tǒng)自身生存和生態(tài)功能角度,相對一定生態(tài)環(huán)境品質(zhì)目標(biāo)下客觀需求的水。例如,為了維系河流某魚類的生境,需要必須的基本水文特征值保證(如一定的河川基流、一定的水流速度、水深要求等),生態(tài)系統(tǒng)對水資源需求的大小需要通過科學(xué)實驗與觀察獲得,并不是人們主觀要給出什么樣的水資源配置。水的配置是針對水資源管理、不同水的用戶即用水而言。因此,就應(yīng)該有生態(tài)耗水和用水的概念,它們與生態(tài)需水有區(qū)別也有聯(lián)系。(2)中國工程院重大咨詢項目中所指的“生態(tài)需水”不同之處,在于為水資源的合理配置服務(wù)、為生態(tài)建設(shè)(林草,河道生態(tài)功能要求)服務(wù)的生態(tài)需水。所以,國際上提出的生態(tài)需水概念需要討論與擴展。通過討論,有比較一致的看法是:

生態(tài)需水是指維系一定環(huán)境功能狀況或目標(biāo)(現(xiàn)狀、恢復(fù)或發(fā)展)下客觀需求的水資源量。進一步,對中國西部生態(tài)環(huán)境建設(shè)研究工作的目標(biāo),生態(tài)需水可以理解為維系一定生態(tài)功能的環(huán)境目標(biāo)(例如維系現(xiàn)狀生態(tài)系統(tǒng)不再退化、恢復(fù)某個時期的生態(tài)景觀、或者具體目標(biāo)如黑河水必須要到東居延海等)下科學(xué)意義下生態(tài)系統(tǒng)需求的水資源。它是生態(tài)環(huán)境建設(shè)重要的科學(xué)依據(jù)。

生態(tài)耗水是指現(xiàn)狀多個水資源用戶(生產(chǎn)、生活和生態(tài))或者未來水資源配置(生產(chǎn)、生活和生態(tài))后,生態(tài)系統(tǒng)實際消耗的水量。它需要通過該區(qū)域社會經(jīng)濟與生態(tài)耗水的平衡計算確定。生產(chǎn)、生活耗水過大,必然擠占生態(tài)耗水。

因此,生態(tài)需水與生態(tài)耗水是有不同的含義,既有聯(lián)系又有區(qū)別。例如,在黃河上游地區(qū),自然降水條件下一般能夠滿足天然植被蒸散發(fā)對水的需求(降水P大于蒸散發(fā)E),因此,生態(tài)需水估計的數(shù)量比較小。但是,由于人的行為通過水土保持等措施建設(shè)林地,耗用(減少)了輸送到河流下游的水資源量。人們往往稱這部分耗用(減少)的實際水量為生態(tài)耗水量。所以,在黃河上游地區(qū)生態(tài)需水量與生態(tài)耗水量是有不同的。

相比之下,在西北內(nèi)陸地區(qū)河流的下游,由于內(nèi)陸地區(qū)河流的下游降水非常少,為維系胡楊林生態(tài)系統(tǒng)生存,估計的生態(tài)需水將完全占用河川徑流量。維系胡楊林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境用水也完全取決與能夠提供給下游的河川徑流量。在某種意義下,維系胡楊林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)需水量也就是生態(tài)耗水量。

因此,生態(tài)需水與生態(tài)耗水的概念在西部地區(qū)既有聯(lián)系又有區(qū)別。通過生態(tài)需水的估算,能夠提供維系一定的生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境功能所不應(yīng)該被人所擠占的水資源量基本的信息,它是西部地區(qū)水資源可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ),它也是估計在一定的目的、生態(tài)環(huán)境建設(shè)目標(biāo)或配置條件下,生態(tài)環(huán)境耗水大小的基礎(chǔ)。通過對生態(tài)需水和生態(tài)耗水的估計,能夠分析人對生態(tài)需水?dāng)D占的程度,決策生態(tài)環(huán)境建設(shè)對生態(tài)環(huán)境用水的合理配置。

3. 中國西部地區(qū)生態(tài)需水研究的挑戰(zhàn)

水是干旱區(qū)的關(guān)鍵生態(tài)因子,植被的組成和結(jié)構(gòu)由水密切控制,同時在各種尺度上對水產(chǎn)生重要的反饋作用。因此,在干旱區(qū),研究生態(tài)學(xué)和水文學(xué)的相互關(guān)系,研究生態(tài)需水問題,對干旱區(qū)生態(tài)建設(shè)的模式和生態(tài)恢復(fù)至關(guān)重要。一方面,干旱區(qū)水文過程對植被生理特征和格局成因產(chǎn)生影響,同時植被對水土流失具有控制作用。

生態(tài)需水的實質(zhì)是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和水分之間相互關(guān)系問題。生態(tài)需水是生態(tài)水文學(xué)研究的重要內(nèi)容之一,只有建立在流域水循環(huán)基礎(chǔ)上通過生態(tài)水文學(xué)理論的指導(dǎo),生態(tài)需水量的確定才會更合理。目前在生態(tài)需水估算方面,面臨許多挑戰(zhàn)的問題。主要有:

3.1 干旱區(qū)植被對缺水的適應(yīng)機制研究

研究表明,干旱區(qū)的某些植物具有水分補償能力,即利用冬季(低強度)降水補償夏季干旱用水,冬季干旱就以夏季降水來補償,這大概是灌木在這種環(huán)境中得以與一年生植物競爭的一種手段。另外,在干旱區(qū),植物為了適應(yīng)荒漠環(huán)境,具有許多生理結(jié)構(gòu)上的變化。國外學(xué)者Ewenari 把荒漠植物分為兩類:一類是隨水變植物,這類植物對極端干旱具有許多生理上的適應(yīng)性;但大多數(shù)植物屬于恒水植物,這些植物對干旱有許多適應(yīng)機制。不同植物的水分利用效率的、對水分虧缺的生理響應(yīng)機制等研究,將為植被建設(shè)和恢復(fù)提供理論支持。

3.2 植被格局成因的控制性因素研究

干旱區(qū)植被最顯著的特點就是低覆蓋度。研究表明,如果干燥度系列從P/Etp >1(降水量與潛在蒸發(fā)量的比值)降到

3.3 植被格局對水土流失、土壤侵蝕的定量化研究

在干旱地區(qū),植被多呈斑塊狀分布,這種分布對改變水分徑流的路徑、減緩水蝕,提高斑塊內(nèi)的土壤水分含量等都具有重要意義。盡管對植被斑塊的叢生狀況有所認識,近來理論方面的研究和模擬方面的研究也有助于了解這一過程,但對這種現(xiàn)象的生態(tài)機制卻知之甚少。這種綴塊分布格局如何影響徑流?這種格局的生態(tài)學(xué)意義何在,都是值得探討的問題。另外,應(yīng)加強大時空尺度上的植被格局和水文過程的關(guān)系研究。

分析干旱植物在水分脅迫下的群落組成結(jié)構(gòu)、分布格局與演變過程,始終是干旱區(qū)生態(tài)水文科學(xué)研究的重要領(lǐng)域,迄今為止,關(guān)于這方面的研究未能取得突破性進展,尤其是群落演變的生態(tài)機理仍然處于未知階段。近年來,關(guān)于干旱區(qū)植物分布如何影響徑流和水分分布,以及如何調(diào)節(jié)干旱區(qū)侵蝕等問題的研究受到廣泛重視,同時,大尺度“土壤—植被—大氣”傳輸相互作用以及干旱區(qū)植被隨氣候變化的演化也是目前生態(tài)學(xué)家和水文學(xué)家共同感興趣的話題。

3.14 區(qū)域生態(tài)需水估算方法研究

我國的生態(tài)水文學(xué)基礎(chǔ)研究剛剛起步。盡管在一些方面已經(jīng)取得令人鼓舞的成果,如陳亞寧在新疆塔里木下游生態(tài)需水方面新的研究等,但總的看,目前處在初期發(fā)展階段,沒有比較成熟的估算方法,還存在這樣或那樣的問題,需要多途徑比較與發(fā)展。

現(xiàn)行的區(qū)域生態(tài)需水估算方法主要思路是:依據(jù)不同氣候帶與降水等條件,開展自然生態(tài)系統(tǒng)分區(qū),確定生態(tài)需水計算的不同類別的生態(tài)-水文參數(shù);利用遙感提供中國西部區(qū)域土地利用信息,確定生態(tài)需水計算的不同類別的范圍;通過不同植被類型的蒸散發(fā)計算、流域降水-徑流計算確定河道外生態(tài)需水(地帶性和非地帶性的生態(tài)需水)以及河道內(nèi)生態(tài)需水;最后利用水資源分區(qū)的水量收支平衡控制,估算生態(tài)需水或生態(tài)耗水總量。

由于對于生態(tài)需水概念理解的不同,實際中生態(tài)需水估算的方法就有不同或者差異。例如,按維護現(xiàn)狀生態(tài)系統(tǒng)不再退化的理解,就會有一套基于2000年的遙感圖,依生態(tài)分區(qū),分類以及用總水量平衡核算的核算方法。按生態(tài)建設(shè)目標(biāo)(過去,現(xiàn)狀和未來),又有不同數(shù)量的估算方法。

客觀說,基于生態(tài)水文學(xué)的研究思路是估算生態(tài)需水的基本途徑,它從成因觀點估算流域的生態(tài)需水,有比較好的理論依據(jù)。但是,由于西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境問題的復(fù)雜性,特別是缺乏必要的生態(tài)水文過程與空間變化的資料,由點的植被蒸發(fā)擴展到面的植被耗水機理的尺度問題等,導(dǎo)致目前估算有一定困難與結(jié)果的差異?,F(xiàn)行的水量平衡方法估算生態(tài)耗水,能夠從宏觀總量上給予控制,但是生態(tài)需水的精度取決于水資源平衡中其它耗水部門估算的正確與否。因此,在區(qū)域生態(tài)需水估算方法不成熟的情況下,鼓勵多種途徑方法的相互比較和佐證,可能比一種方法為好,這也是新生事物學(xué)科發(fā)展所需要的。如何在有限水文水資源資料和生態(tài)監(jiān)測資料條件下,獲得更為客觀與科學(xué)的生態(tài)需水估計,的確是一個重要的挑戰(zhàn)性任務(wù)與課題。

4. 結(jié) 語

生態(tài)水文學(xué)是一種對環(huán)境有利、經(jīng)濟可行和社會可接受的有效方式。由于生態(tài)退化等問題的出現(xiàn),生態(tài)水文學(xué)成為國際研究的熱點問題之一。本文回顧了生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展歷程,討論了生態(tài)需水研究明亮的問題與挑戰(zhàn)。它們作為生態(tài)環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ)與學(xué)科發(fā)展,有如下幾點認識與建議:

(1)優(yōu)先、重點保護原則:在西北地區(qū),由于水資源匱乏,不可能保護所有的生態(tài)系統(tǒng),只能優(yōu)先保護控制性生態(tài)系統(tǒng),滿足控制性生態(tài)系統(tǒng)對水分的需求。在此基礎(chǔ)上,進一步形成保護干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。干旱區(qū)流域下游荒漠綠洲是外來徑流作用的產(chǎn)物,綠洲景觀結(jié)構(gòu)及組成類型的空間分布嚴格受河流廊道影響。因此,若把河流兩岸喬灌木林和河岸灌叢草甸視作河流廊道的構(gòu)成要素,則荒漠綠洲的高級生物組成實質(zhì)就是河流廊道。在干旱區(qū)河流廊道不僅具有傳輸能量與養(yǎng)分的功能,而且是綠洲生物流的載體和傳導(dǎo)源,為維持整個流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。所以干旱區(qū)河流廊道就是控制性的生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)需水應(yīng)該優(yōu)先得到滿足。

(2)以生態(tài)水文學(xué)為基礎(chǔ)研究生態(tài)需水問題:生態(tài)水文學(xué)是生態(tài)學(xué)和水文學(xué)的交叉學(xué)科,它所關(guān)心的是水文過程對生態(tài)系統(tǒng)配置、結(jié)構(gòu)和動態(tài)的影響,以及生物過程對水循環(huán)要素的影響。水文循環(huán)深刻地影響著全球生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和演變,包括自然界中一系列的物理過程、化學(xué)過程和生物過程,是其它物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)。因此,確定某一生態(tài)系統(tǒng)需水時,只有以水文過程為基礎(chǔ),結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的特性需求,才能較為合理地計算生態(tài)需水量。這也是今后生態(tài)需水理論與實踐研究重要的發(fā)展方向。

篇9

第一條水文工作是開發(fā)水利、防治水害、保護環(huán)境等經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)工作。為加強水文行業(yè)管理,特根據(jù)《中華人民共和國水法》制定本辦法。

第二條凡在中華人民共和國陸地領(lǐng)域內(nèi)從事水文勘測、水文情報預(yù)報、水資源評價與水文計算等活動,均應(yīng)遵守本辦法。

第三條水利部是全國水文行業(yè)主管機關(guān)。水利部所屬流域機構(gòu)承擔(dān)部授權(quán)的水文行業(yè)管理工作。

省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門是所管轄范圍內(nèi)的水文行業(yè)主管機關(guān)。其所屬水文機構(gòu)負責(zé)實施具體管理,包括水文資料的審定、裁決、匯總管理和水資源調(diào)查評價的歸口管理等。第四條水文專業(yè)規(guī)劃要適應(yīng)開發(fā)水利、防治水害、保護環(huán)境等經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的需要,水文工作要適當(dāng)超前進行。

水文專業(yè)規(guī)劃應(yīng)包括水文勘測、水文情報預(yù)報、水資源評價、水文計算、科技發(fā)展、專業(yè)教育、站隊結(jié)合和隊伍建設(shè)等內(nèi)容。

水利部負責(zé)組織編制全國水文專業(yè)規(guī)劃,報國務(wù)院批準(zhǔn)后組織實施。

流域機構(gòu)應(yīng)組織編制本流域指定范圍內(nèi)的水文專業(yè)規(guī)劃,報水利部批準(zhǔn)后組織實施。

省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門應(yīng)組織編制所管轄范圍內(nèi)的水文專業(yè)規(guī)劃,報同級人民政府批準(zhǔn)后組織實施。此項規(guī)劃在報批的同時,應(yīng)報水利部備案。

第五條水文機構(gòu)所需的經(jīng)費,按隸屬關(guān)系,分別由中央財政和地方財政列支。

水文建設(shè)應(yīng)納入水利基建計劃。在水利水電基建投資中,每年應(yīng)劃出一定數(shù)額,用于發(fā)展水文事業(yè)。

水文機構(gòu)專為防汛、水資源管理和保護而進行的工作,依其內(nèi)容,其經(jīng)費可分別在相應(yīng)經(jīng)費中適當(dāng)安排。

第六條各級水行政主管部門應(yīng)努力提高水文現(xiàn)代化的水平,并會同科學(xué)研究主管部門將水文科學(xué)研究項目納入科學(xué)研究的規(guī)劃和計劃。

第七條水利部負責(zé)會同有關(guān)部門組織制訂水文技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并監(jiān)督實施。

第八條水行政主管部門對從事水文工作的單位實行資格審查認證制度。經(jīng)過審查、取得水文工作資格認證書的單位,才能承擔(dān)規(guī)定范圍內(nèi)的水文工作任務(wù)。

水文工作單位資格審查認證制度的實施辦法由水利部制定。

第九條水文工作單位應(yīng)當(dāng)做好社會公益服務(wù)工作。同時應(yīng)開展技術(shù)咨詢和有償服務(wù),其實施辦法另定。

第二章水文勘測

第十條本辦法所稱水文勘測,其內(nèi)容包括地表水、地下水的水量、水質(zhì)等項目的觀測、調(diào)查和資料整編。

第十一條國家基本水文站網(wǎng)由水利部組織統(tǒng)一規(guī)劃,由省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門和水利部所屬流域機構(gòu)組織實施。

國家基本水文站網(wǎng)中重要測站的遷移、改級、裁撤,應(yīng)報經(jīng)水利部批準(zhǔn);其他測站的遷移、改級、裁撤,由有關(guān)省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門或流域機構(gòu)審批,報水利部備案。重要測站的劃分標(biāo)準(zhǔn)由水利部制定。

第十二條專為防汛、水資源管理和保護而需要增加專用水文測站或在基本站上增加專用觀測項目者,由使用資料單位提出要求,水文機構(gòu)統(tǒng)一組織實施。

為其他專門目的服務(wù)的專用水文測站,由使用資料單位自行或委托水文機構(gòu)設(shè)立和管理,但不應(yīng)與基本水文站網(wǎng)重復(fù)。

專用水文測站設(shè)立和撤銷時,應(yīng)由其主管機關(guān)報省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門核查備案。

第十三條專用水文測站或基本站為專用目的增加的觀測項目,其基本建設(shè)、運行管理、大修折舊費用由使用資料單位承擔(dān)。

第十四條興建水工程時,應(yīng)將須遷移或新建的水文測報和管理設(shè)施列入工程基建計劃,并按要求完成。

第十五條國家基本水文測站和水文行業(yè)管理機關(guān)指定的專用水文測站的資料,均應(yīng)按規(guī)定整編并報送省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門、流域機構(gòu)。

第十六條為保證水文資料的可靠性,對下列資料實行審定制度:

(一)工程規(guī)劃設(shè)計所依據(jù)的基本水文資料;

(二)水事糾紛、水行政案件裁決所依據(jù)的水文資料;

(三)重要的取水、排水的水量資料和排污口設(shè)置、改建、擴建所依據(jù)的水文資料;

(四)其他作為執(zhí)法依據(jù)的水文資料。

審定工作由有關(guān)省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門或流域機構(gòu)負責(zé)。

對所使用的水文資料有爭議時,在省、自治區(qū)、直轄市范圍內(nèi)的,由省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門負責(zé)裁決;跨省、自治區(qū)、直轄市的,由有關(guān)流域機構(gòu)或水利部指定的單位負責(zé)裁決。

第十七條除水利部另有規(guī)定者外,水文機構(gòu)向其他單位所提供的水文資料,只供該單位使用;未經(jīng)負責(zé)該項資料的水文測驗和資料整編的水文機構(gòu)同意,使用單位不得將其轉(zhuǎn)讓、出版或用于以營利為目的活動。

第三章水文情報預(yù)報

第十八條向各級人民政府防汛抗旱機構(gòu)和水行政主管部門報告雨情、水情、墑情、地下水、水質(zhì)、蒸發(fā)等情況的水文測站,由水利部和省、自治區(qū)、直轄市水行政主管部門統(tǒng)一規(guī)劃,組織實施。

第十九條向各級人民政府防汛抗旱機構(gòu)報汛所需的通信設(shè)施,由各級人民政府防汛抗旱機構(gòu)會同有關(guān)部門予以解決。

第二十條各級水行政主管部門或其水文機構(gòu)應(yīng)及時向同級人民政府及上級領(lǐng)導(dǎo)機關(guān)報告雨情、水情以及地下水、水質(zhì)等情況。

第二十一條各級人民政府防汛抗旱機構(gòu)、水行政主管部門或其授權(quán)的水文機構(gòu)負責(zé)向社會水文情報預(yù)報,其他部門和單位不得。

第二十二條水文單位向各級人民政府防汛抗旱機構(gòu)提供水文情報預(yù)報的報汛費,按有關(guān)規(guī)定負擔(dān)。水文單位向企事業(yè)單位提供水文情報預(yù)報,實行有償服務(wù)。

第四章水資源評價與水文計算

第二十三條水資源評價的內(nèi)容包括水資源總量、地表水和地下水的水量水質(zhì)規(guī)律分析及水資源問題的預(yù)測和對策等。

全國的和跨省、自治區(qū)、直轄市的水資源評價,由水利部組織,有關(guān)水文機構(gòu)會同有關(guān)部門進行。國家確定的重要江河流域的水資源評價,由流域機構(gòu)組織,其水文機構(gòu)會同有關(guān)部門和地區(qū)進行。省、自治區(qū)、直轄市的水資源評價,由其水行政主管部門組織,其水文機構(gòu)會同有關(guān)部門進行。局部范圍的水資源評價由提出任務(wù)的單位組織或委托有資格的單位進行。

第二十四條對于制定全國、流域、區(qū)域或城市的水資源開發(fā)利用規(guī)劃、水的長期供求計劃、水資源保護規(guī)劃及調(diào)水、供水方案等所依據(jù)的水資源評價成果,實施審定制度。

全國的和跨省、自治區(qū)、直轄市的以及國家確定的重要江河流域的水資源評價成果,由水利部組織審定。省、自治區(qū)、直轄市范圍內(nèi)的水資源評價成果,由其水行政主管部門組織審定。第二十五條工程規(guī)劃設(shè)計的水文計算應(yīng)充分使用已有水文資料,保證計算成果可靠。

水文計算成果,應(yīng)按工程等級管理權(quán)限,報相應(yīng)的水行政主管部門組織審定。

第五章測報設(shè)施保護

第二十六條水文測站的測驗設(shè)施、標(biāo)志、場地、道路、照明設(shè)備、測船碼頭、地下水觀測井、傳輸水文情報預(yù)報的通信設(shè)施,受國家保護,任何單位和個人不得侵占、毀壞和擅自使用、移動。

第二十七條水文測報設(shè)施和院落房屋、專用道路、測驗作業(yè)的占地,應(yīng)由其主管機關(guān)按照有關(guān)規(guī)定和實際情況,提出管理范圍,向當(dāng)?shù)赝恋毓芾聿块T辦理手續(xù)。由土地管理部門確認其使用權(quán),核發(fā)證書。

水文測站的管理范圍,任何單位和個人不得侵犯。

第二十八條水文測站的主管機關(guān)應(yīng)根據(jù)水文測驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),分別在測驗河段的上下游和氣象觀測場周圍,劃定保護區(qū),報經(jīng)縣或縣以上人民政府批準(zhǔn),并在河段保護區(qū)上下界處設(shè)立地面標(biāo)志。

未經(jīng)水文測站主管機關(guān)的同意,嚴禁在保護區(qū)內(nèi)進行下列活動:

(一)植樹造林、種植高桿作物、堆放物料、修筑房屋等建筑物;

(二)在河段內(nèi)取土采石、淘金、挖沙、??看?、傾倒垃圾廢物;

(三)在水文測驗過河設(shè)備、測驗斷面、氣象觀測場上方架設(shè)線路;

(四)其他對水文測驗作業(yè)或資料有影響的活動。

第二十九條在保護區(qū)內(nèi),在水文設(shè)施建立后設(shè)置的妨礙水文測驗及管理的障礙物,參照《中華人民共和國河道管理條例》第三十六條關(guān)于清除河道管理范圍內(nèi)的阻水障礙物的有關(guān)規(guī)定處理。

篇10

1、水利水電工程專業(yè)。本專業(yè)培養(yǎng)具有水利水電工程的勘測、規(guī)劃、設(shè)計、施工、科研和管理等方面的知識,能在水利、水電等部門從事規(guī)劃、設(shè)計、施工、科研和管理等方面工作的高級工程技術(shù)人才。

2、水文與水資源工程專業(yè)。本專業(yè)培養(yǎng)具有較扎實自然科學(xué)知識,較好人文科學(xué)知識,較強的計算機、外語、管理等方面應(yīng)用能力與水文水資源及水環(huán)境方面專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)知識的高級工程技術(shù)人才。

3、港口航道與海岸工程專業(yè)。本專業(yè)培養(yǎng)具備港口工程、航道工程、海岸工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理等方面的知識,能在交通、水利、海岸開發(fā)等部門從事規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理等工作的高級工程技術(shù)人才。

4、水務(wù)工程專業(yè)。本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)水務(wù)工程方面基本理論和基本知識,進行應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)方面的科學(xué)思維和科學(xué)實驗訓(xùn)練。

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