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水文與水資源工程研究方向范文第1篇

關(guān)鍵詞：水文科學(xué) 機(jī)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(jì)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(jì)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(xì)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(jìn)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(hù)、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(jī)制進(jìn)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(jì)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(jī)領(lǐng)域進(jìn)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(jìn)入了第七階段，世界各國的水文學(xué)家進(jìn)一步加強(qiáng)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(jì)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(kuò)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(jìn)。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(yuǎn)意義的研究工作，極大地促進(jìn)了水文科學(xué)的變革與發(fā)展，進(jìn)而推動水文科學(xué)的現(xiàn)代化進(jìn)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(jìn)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(rèn)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(hù)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(jì)問題。

水文科學(xué)的研究不僅僅局限于認(rèn)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(jìn)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(jī)構(gòu)來推進(jìn)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(rèn)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(jì)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(jìn)程加快，許多地方的河道遭到了圍墾，湖泊也因為經(jīng)濟(jì)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(kuò)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(hù)和社會經(jīng)濟(jì)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(jìn)作用。加之植被覆蓋率小、水土流失嚴(yán)重等問題，使得我國的洪澇災(zāi)害嚴(yán)重而復(fù)雜。因為人類盲目追求經(jīng)濟(jì)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(jìn)水資源合理安排與利用，為了有效保障水資源的安全，進(jìn)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(yán)重的威脅影響。雖然我國在干旱發(fā)生發(fā)展機(jī)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(jī)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(jìn)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(yán)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(jì)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(jìn)程中，因為人類活動的不顧后果，使得水文系統(tǒng)嚴(yán)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(qiáng)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(jìn)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(qiáng)水資源形成與演化機(jī)理的研究，加強(qiáng)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(qiáng)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(hù)提供服務(wù)

生態(tài)安全與環(huán)境的保護(hù)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(hù)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(jìn)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(qiáng)人類活動對水文條件的影響，加強(qiáng)水文分析計算途徑與方法研究。

4.水文科學(xué)研究的機(jī)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(jìn)先進(jìn)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(jìn)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(jī)遇又是挑戰(zhàn)，因此我國應(yīng)該及時抓住機(jī)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(jìn)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(jī)遇，啟用相關(guān)高技術(shù)人才，聯(lián)合國際相關(guān)機(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)我國水文研究人才的溝通交流，進(jìn)而推動水文科研的進(jìn)步。

4.3鼓勵成果共享

從長遠(yuǎn)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(jìn)理念同世界上的其他國家進(jìn)行交流合作，積極參與各國的合作性水文項目，促進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)的保障，是人類幸福生活的堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐宗學(xué). 水文科學(xué)在北京師范大學(xué)：回顧、機(jī)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.

水文與水資源工程研究方向范文第2篇

(中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室，中國 北京 100038)

【摘　要】南水北調(diào)中線工程通水后，海河平原區(qū)因水源置換與地下水壓采，供水格局發(fā)生轉(zhuǎn)變。基于水資源轉(zhuǎn)化動態(tài)模擬模型MODCYCLE，在對2001～2010年現(xiàn)狀地下水動態(tài)平衡模擬分析的基礎(chǔ)上，設(shè)置不同供水方案情景，量化模擬未來淺層地下水的動態(tài)響應(yīng)。結(jié)果表明：供水格局變化后，隨著降水入滲量和地表灌溉滲漏量增加，地下水總補(bǔ)給量有所增加；隨著人工開采量的減少，地下水總排泄量減少；地下水補(bǔ)排關(guān)系改善但仍呈現(xiàn)負(fù)均衡。研究可為今后建立海河平原區(qū)地下水合理開采模式提供依據(jù)，促進(jìn)區(qū)域地下水可持續(xù)管理。

關(guān)鍵詞 海河平原區(qū)；MODCYCLE模型；淺層地下水；動態(tài)響應(yīng)；供水格局

基金項目：水利部公益性行業(yè)科研專項（201001018）。

作者簡介：周琳（1990—），女，河南洛陽人，碩士研究生，研究方向為水資源綜合利用與調(diào)控。

0　引言

海河平原區(qū)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要區(qū)域，地下水一直是主要供水水源，且供水比重也呈穩(wěn)定增長趨勢，近年來更高達(dá)66%。自80年代以來，在需水量迅速增加和降水衰減的共同作用下，海河平原區(qū)已經(jīng)成為南水北調(diào)受水區(qū)地下水超采最為嚴(yán)重的區(qū)域[1]。長期無序過量的開采地下水資源，導(dǎo)致海河平原區(qū)地下水儲量大量消耗，區(qū)域地下水水位持續(xù)下降，并引發(fā)嚴(yán)重的地面沉降、海水倒灌、水質(zhì)污染等環(huán)境地質(zhì)問題[2]。為確保未來海河平原區(qū)地下水的可持續(xù)利用，保障區(qū)域穩(wěn)定健康發(fā)展，多年來學(xué)術(shù)界一直將當(dāng)?shù)氐叵滤u價與研究作為關(guān)注熱點。

韓瑞光研究建立了海河平原區(qū)淺層地下水概念模型，并提出今后模型建設(shè)建議[3]。費宇紅等通過研究海河平原區(qū)地下水儲量消耗過程，指出該區(qū)域地下水可開采利用的潛力已經(jīng)十分有限，從長遠(yuǎn)看南水北調(diào)是解決缺水的理想途徑[4]。何杉采用水量平衡的方法，研究分析了南水北調(diào)實施后，地下水開采量的減少與入滲補(bǔ)給量的增加，將促使海河平原淺層地下水局部得到恢復(fù)[5]。杜思思等聯(lián)合運用MODFLOW與水資源配置模型ROWAS，模擬了有無南水北調(diào)兩種對比情景下海河平原區(qū)地下水的演變[6]。

以上研究通過數(shù)據(jù)分析與模型模擬等方法對海河平原區(qū)的地下水資源作出了評價，但作為模擬情景水文條件的水文系列較短，考慮的情景方案較少。為從更完整的角度驗證工程達(dá)效對海河平原區(qū)地下水循環(huán)恢復(fù)所起的作用，本文基于分布式水文模型MODCYCLE，結(jié)合多個典型的供水格局情景進(jìn)行海河平原區(qū)地下水的詳細(xì)模擬與動態(tài)響應(yīng)分析。

1　海河平原區(qū)MODCYCLE模型的構(gòu)建與驗證

MODCYCLE模型是基于“自然——社會”二元特性開發(fā)的分布式水循環(huán)模擬模型[7]，充分考慮到對自然水循環(huán)過程與人工水循環(huán)過程的雙重體現(xiàn)[8]，可用于人類活動干擾明顯的海河平原區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)的模擬量化。為保證水循環(huán)模擬的完整性，本文通過MODCYCLE構(gòu)建海河流域水資源轉(zhuǎn)化動態(tài)模擬模型，研究和辨析現(xiàn)狀2001～2010年海河平原區(qū)淺層地下水動態(tài)平衡；選取5個代表性水資源配置方案，模擬預(yù)測不同水文系列條件（1956～2000年平水系列、1980～2005年近期枯水系列）和南水北調(diào)工程實施情況（南水北調(diào)中線工程一期達(dá)效、二期達(dá)效和加大中線一期引水20%）下海河平原區(qū)淺層地下水動態(tài)響應(yīng)。

1.1　模型數(shù)據(jù)輸入

按DEM將海河流域劃分為2028個子流域，其中平原區(qū)子流域1165個。地下水?dāng)?shù)值模擬以4km為間距劃分網(wǎng)格單元，有效單元格8383個。模擬氣象數(shù)據(jù)采用收集的46個氣象站點實測數(shù)據(jù)展布。地下水水位根據(jù)550個淺層地下水位觀測井和210個深層地下水位觀測井的觀測數(shù)據(jù)插值計算。水文地質(zhì)參數(shù)根據(jù)海河流域水文地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)展布。

1.2　模型率定與驗證

模型以2001～2005年為率定期，2006～2010年為驗證期?？紤]到海河流域水循環(huán)特性，選取地下水位、地下水蓄變量為驗證指標(biāo)。

1.2.1　地下水位檢驗

圖1所示為2010年末（驗證期末）的實測與模擬淺層地下水位等值線對比，從整體上看，模擬與實測地下水位等值線具有可比性，山前及中部地下水開采密集區(qū)的地下水位等值線變化幅度大。

1.2.2　淺層地下水蓄變量檢驗

2001～2010年海河流域淺層地下水蓄變過程統(tǒng)計值（根據(jù)2001～2010年《海河流域水資源公報》分析整理）與模擬值對比如圖3。從蓄變模擬結(jié)果看，蓄變過程在變化趨勢上一致。經(jīng)計算得，淺層地下水蓄變量模擬與統(tǒng)計值之間相關(guān)系數(shù)為0.96，相關(guān)程度較高。

從總體上看，對于海河流域這種大空間尺度和長時期的水循環(huán)模擬研究，目前的率定驗證結(jié)果基本滿足要求。

2　地下水平衡現(xiàn)狀與模擬情景設(shè)置

2.1　2001～2010年現(xiàn)狀淺層地下水動態(tài)平衡

模擬現(xiàn)狀年時段海河平原區(qū)淺層地下水年均補(bǔ)給總量約193.66億m3。其中降水入滲量占總補(bǔ)給量的67.0%，為最主要的補(bǔ)給來源；灌溉滲漏補(bǔ)給量占8.7%。淺層地下水年均排泄總量223.52億m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉開采量占總排泄量的49.7%；其次是工業(yè)、生活、生態(tài)等非農(nóng)業(yè)開采量，占總排泄的27.4%。

2.2　供水格局主要特征

在規(guī)劃水平年“三生”需水量規(guī)模和可供水量上限確定的前提下，未來海河流域供水格局的變化與水資源合理配置方案密切相關(guān)。

本次綜合考慮五維屬性[9]協(xié)調(diào)，以《海河流域水資源綜合規(guī)劃》基于1956～2000年系列（長系列）的推薦方案F1為基本方案。但考慮到該系列對流域近期水資源情勢反映不足，故以1980～2005年系列（短系列）作為對比情景，最終確定了長系列方案F1、F2、F3和短系列方案F4、F5共5個典型水資源配置方案，即供水格局變化方案。方案特征概述如表1：

2.3　供水格局情景模擬

南水北調(diào)中線工程通水后，2020年海河流域?qū)⒁腴L江水量79.2億m3，2030年117.5億m3。工程達(dá)效后5個推薦方案不同水平年的主要供水量的組成情況見圖3：地下水仍是供水主體，次為外調(diào)水和當(dāng)?shù)氐乇硭?。未來該區(qū)外調(diào)水（含引黃水）供水量將增多，地下水用水幅度隨之減小。

淺層地下水和外調(diào)水（含引黃水）的分配情況見圖4：地下水的大用水戶仍然是農(nóng)業(yè)灌溉，外調(diào)水主要滿足工業(yè)生產(chǎn)與城鎮(zhèn)生活用水，滿足經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)需求后，可置換一部分地下水超采量，用于農(nóng)業(yè)灌溉用水和修復(fù)生態(tài)環(huán)境用水，緩解現(xiàn)狀地下水的開采壓力。

3　供水格局變化后地下水動態(tài)響應(yīng)

通過上述已建模型，預(yù)測供水格局改變后海河平原區(qū)各配置方案不同水平年淺層地下水的水平衡統(tǒng)計結(jié)果，從中提取淺層地下水年均補(bǔ)給、排泄、蓄變量的關(guān)系見表2。補(bǔ)排狀況如下：

降水入滲量仍是淺層地下水的最主要的補(bǔ)給來源，與現(xiàn)狀相近；引江水量主要通過襯砌渠道和管道輸送到用水戶，故河道滲漏補(bǔ)給量長、短系列差異不明顯，且與現(xiàn)狀平均值接近；地表水灌溉量比例增加，與地下水灌溉開采比例減少使得灌溉滲漏補(bǔ)給量均大于現(xiàn)狀平均值；淺層地下水總補(bǔ)給量短系列與現(xiàn)狀平均值接近，約190億m3，長系列比短系列大約12億m3，其中降水入滲補(bǔ)給量和地表灌溉滲漏量的增加為主要影響因素。

平原區(qū)地下水人工開采量仍占據(jù)排泄量較高比例，但均不同程度小于現(xiàn)狀平均開采量，尤其是其他開采量（工業(yè)/城鎮(zhèn)、生活、生態(tài)等）明顯減少；不同方案的潛水蒸發(fā)量波動較大，但均大于現(xiàn)狀平均值；淺層地下水向深層地下水越流排泄量迅速減小，長系列略大于短系列；淺層地下水總排泄量均小于現(xiàn)狀平均值224億m3，人工開采量的減少是關(guān)鍵因素。

5　結(jié)論

本文基于分布式水文模型MODCYCLE，對海河平原區(qū)地下水水循環(huán)過程進(jìn)行分項體現(xiàn)。選取綜合考慮氣候條件變化與南水北調(diào)工程共同作用的5個典型水資源配置方案為背景，比較了不同水平年與現(xiàn)狀海河平原區(qū)淺層地下水補(bǔ)給與排泄結(jié)構(gòu)的變化，以及海河平原區(qū)淺層地下水蓄變與埋深的發(fā)展變化趨勢，并簡要分析了主要影響因素。主要研究結(jié)果如下：

（1）海河平原區(qū)淺層地下水總補(bǔ)給量與現(xiàn)狀相比有所增加，主要原因在于隨水文系列和供水格局的變化，降水入滲量和地表灌溉滲漏量增加；（2）淺層地下水總排泄量相對現(xiàn)狀年有所減少，原因在于人工開采量得到控制；（3）供水格局改變后，海河平原區(qū)淺層地下水仍將處于負(fù)蓄變狀態(tài)，但與現(xiàn)狀年情況相比程度已有較大和緩。

研究表明：南水北調(diào)工程通水能夠改善當(dāng)?shù)氐叵滤h(huán)失調(diào)的現(xiàn)象。未來需繼續(xù)推進(jìn)工程配套建設(shè)，充分發(fā)揮工程效益以減緩與遏制地下水環(huán)境惡化的趨勢。研究采用的水資源動態(tài)轉(zhuǎn)化模型可考慮作為今后海河平原區(qū)地下水管理的日常分析工具，提高區(qū)域地下水管理的科學(xué)性、針對性和實效性。同時，研究結(jié)果可為進(jìn)一步建立海河平原區(qū)地下水合理的開采調(diào)控模式提供參考。

參考文獻(xiàn)

［1］劉昌明．發(fā)揮南水北調(diào)的生態(tài)效益修復(fù)華北平原地下水[J]．南水北調(diào)與水利科技,2003,1(1):17-19．

［2］費宇紅,李惠娣,申建梅．海河流域地下水資源演變現(xiàn)狀與可持續(xù)利用前景[J]．地球?qū)W報,2001,22(4):298-301．

［3］韓瑞光．海河流域平原區(qū)淺層地下水模型初步研究[J]．海河水利,2002(6):15-16．

［4］費宇紅,張光輝,曹寅白等．海河流域平原淺層地下水消耗與可持續(xù)利用[J]．水文,2001,21(6):11-13．

［5］何杉．南水北調(diào)工程實施條件下海河平原淺層地下水恢復(fù)前景分析[J]．海河水利,2003(2):20-25．

［6］杜思思,游進(jìn)軍,陸垂裕,等．基于水資源配置情景的地下水演變模擬研究:以海河平原區(qū)為例[J]．南水北調(diào)與水利科技,2011,9(2):64-68．

［7］張俊娥,陸垂裕,秦大庸,等．基于MODCYCLE分布式水文模型的區(qū)域產(chǎn)流規(guī)律[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011,27(4):65-71．

［8］王潤東,陸垂裕,孫文懷．MODCYCLE二元水循環(huán)模型關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．華北水利水電學(xué)院學(xué)報,2011,32(2):33-36．

水文與水資源工程研究方向范文第3篇

關(guān)鍵詞：小流域；降雨；徑流；泥沙測驗；水土流失

中圖分類號：S157 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-0432（2012）-04-0235-1

小流域長時間的降雨很可能引起地表徑流情況，而地表徑流具有較大的沖刷力，能夠?qū)⒋罅康哪嗌硯ё?，造成該地區(qū)的水土流失。對于一些雨量較大的地區(qū)來說，如何治理小流域的水土流失成為水文工作的重點。因此，相關(guān)工作人員利用懸移質(zhì)采樣器、泥沙顆粒分析儀器等泥沙測驗儀器，對小流域降雨徑流的泥沙進(jìn)行測驗與分析，用以觀察與測量小流域徑流作用下，泥沙隨著水體運動的形式、數(shù)量以及演變過程，從而找出治理的辦法。

1 小流域降雨徑流的泥沙運動影響因素分析

一些地區(qū)由于地質(zhì)環(huán)境條件惡劣，植被覆蓋率較低、人類活動不合理等因素的影響，造成地表土壤泥沙松散、容易被雨水沖走的局面。具體來說，在小流域降雨徑流條件下，泥沙運動受到以下因素影響。地質(zhì)地貌條件：一般來說，一些地表土壤層厚度較薄、土壤下面多是巖石，地面坡度陡峭，土體的性質(zhì)松軟易蝕等條件下，一旦受到強(qiáng)度較大的小流域降雨，那么就很容易形成地表徑流，造成泥沙被帶走的情況；植被覆蓋率：種植植物是保持水土的重要途徑之一。但是一些地區(qū)受到人為原因或者地質(zhì)原因的影響，植被覆蓋率較低。這種情況下，很容易出現(xiàn)土壤泥沙隨著地表徑流運動的問題；人類活動：人類的腳步已經(jīng)遍布整個地球，他們對自然的利用，尤其是土地資源的開發(fā)利用已經(jīng)超過自然的承受能力，造成地面完整性受到破壞、土地沙化，不利于水土保持。

2 小流域降雨徑流的泥沙測驗分析比較結(jié)果

相關(guān)工作人員為了找出治理水土流失、整治河道等方法，對小流域降雨徑流下的泥沙運動進(jìn)行測驗，具體布置可以根據(jù)實際情況而定，利用懸移質(zhì)采樣器、泥沙顆粒分析儀器等泥沙測驗儀器，采用用控制斷面讀水位的方法，按照規(guī)定時間對水位變化進(jìn)行記錄，并分段采集水樣，分析比較含沙量。（以高橋與峽江兩地區(qū)2009年8月測驗為例）

根據(jù)上表可知，在高橋與峽江兩個地區(qū)，降雨量都是比較大的，而且峽江地區(qū)徑流中的含沙量更大些，所以這個地區(qū)的水土流失情況是比較嚴(yán)重的。另外，泥沙測驗人員還針對高橋地區(qū)2009年8月的另一次降雨做了另一次測驗。測驗內(nèi)容是在降雨量為92.5mm條件下，該地區(qū)的平均降雨強(qiáng)度是6.2mm/h，徑流深是37.93mm，徑流系數(shù)為0.41，泥沙輸移比為0.68。由兩次測驗可以看出，在小流域的降雨因素中，降雨強(qiáng)度與徑流深是引起小流域徑流泥沙運動量變化的主要外在因素。因此，可以通過實施有效的攔截、攔蓄、分散徑流等方法來治理水土流失或者進(jìn)行河道改造等工作。

3 小流域降雨徑流下的水土保持策略

要想有效地保持水土，就必須解決徑流問題，以分散徑流對泥沙運動的影響。所以，相關(guān)工作人員提出科學(xué)調(diào)配并合理利用坡面徑流的策略，以提高小流域降雨徑流下的水土保持工作效率?？茖W(xué)調(diào)配并合理利用坡面徑流策略通常的做法是將坡面等地的徑流分割成若干部分，形成分散的體系，并針對不同的徑流部分提出不同的解決策略，比如，在徑流上部挖成魚鱗坑或者果樹坑來達(dá)到蓄水與排水的作用；以提高工作效率。另外，還可以有以下的方法來進(jìn)行水土保持。如在河道低洼處建立塘壩，并加設(shè)相關(guān)防滲布置以提高攔截水土的效率；還可以建立排水溝或者集水池，以聚集降雨，減少徑流，也可以達(dá)到治理水土流失、保持水土的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，相關(guān)工作者對小流域徑流下的泥沙進(jìn)行測驗，可以通過有效地分析得出小流域徑流作用下的泥沙運動、數(shù)量以及演變形式等與地區(qū)的土壤條件、植被、地質(zhì)地貌等都有緊密聯(lián)系。因此，在進(jìn)行水土流失治理過程中，必須將這些影響因素都綜合起來，從生態(tài)角度、地質(zhì)地貌角度、自然氣候角度等制定水土流失治理的策略，科學(xué)調(diào)控并合理利用坡面徑流的作用，以最大限度地防治水土流失問題，為地區(qū)的農(nóng)業(yè)開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高建恩,吳普特,牛文全.黃土高原小流域水力侵蝕模擬試驗設(shè)計與驗證[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2005,(10).

[2] 袁再健,褚英敏.四川省紫色土地區(qū)小流域次降雨泥沙輸移比探討[J].水土保持通報,2008,(28).

水文與水資源工程研究方向范文第4篇

關(guān)鍵詞：喀斯特地區(qū)；水資源；貴州；研究

中圖分類號：S157 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

引言

喀斯特環(huán)境以其獨特的二元水文結(jié)構(gòu)為基本特征，形成了脆弱的生態(tài)環(huán)境。貴州位于世界三大喀斯特集中分布區(qū)之一的東亞片區(qū)的中心，全省碳酸鹽巖的出露面積達(dá)13萬km2，占全省土地總面積的73%，在全省86個縣級單位中，有75個縣（市）屬于“喀斯特縣”，屬典型的生態(tài)脆弱區(qū)，是我國西部大開發(fā)中生態(tài)建設(shè)的重點和難點地區(qū)。水資源是喀斯特地區(qū)自然生態(tài)平衡、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、貧困消除的決定性因素。長期以來，由于過度墾殖、陡坡開墾等不合理的土地利用方式導(dǎo)致水土流失和石漠化，喀斯特地區(qū)水資源問題嚴(yán)峻，臨時性干旱頻繁。另一方面，隨著人口數(shù)量的迅速增長，社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對水資源的需求也急劇增加。本文以貴州省為例，從該區(qū)水資源現(xiàn)狀、水資源承載力、土壤水研究以及生態(tài)環(huán)境對地下水的影響方面總結(jié)了喀斯特水資源研究現(xiàn)狀，并對未來研究方向進(jìn)行了建議。

1貴州省水資源概況

1.1 貴州省水資源量概況

貴州省位于我國南方喀斯特強(qiáng)烈發(fā)育的高原山區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。年降雨量在1000毫米～1300毫米之間，屬于濕潤地區(qū)。據(jù)2010年貴州省水資源公報，全省平均降水量1105.9 毫米，折合年降水總量1948.15億立方米，屬平水年份。2010年，全省地表水資源量956.54億立方米，折合徑流深543.0毫米，比上年增加5.1%，比常年偏少9.9%，屬平水年份。全省地下水資源量為251.4億立方米，比上年增加0.97 %，比常年偏少4.1%，其中長江流域片區(qū)為176.9億立方米，珠江流域片區(qū)為74.5億立方米。雖然雨季降水豐沛，但由于喀斯特二元水文系統(tǒng)使得降水容易經(jīng)地表滲入地下難以開采，工程性缺水嚴(yán)重。

1.2 貴州省水質(zhì)狀況

隨著人口的增加和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，開發(fā)建設(shè)和生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市生活用水與工業(yè)用水量迅速增加，廢水污染排放量日益增大，貴州省水環(huán)境面臨巨大壓力。“十一五”、“十二五”以來，隨著污染物總量控制和環(huán)境管理的推進(jìn)，貴州省地表水水質(zhì)狀況持續(xù)好轉(zhuǎn)。據(jù)2013年貴州省環(huán)境狀況公報，對全省在長江、珠江兩大流域七大水系共44 條河流的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明，85 個水質(zhì)監(jiān)測斷面中，達(dá)到Ⅰ～Ⅱ類水質(zhì)的斷面為52 個，占總監(jiān)測斷面的61.2%；達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)斷面為19 個，占總監(jiān)測斷面的22.4%；2 個斷面為Ⅳ類水質(zhì)，占總監(jiān)測斷面的2.4%；1 個斷面為Ⅴ類水質(zhì)，占總監(jiān)測斷面的1.2%；11 個斷面4水質(zhì)劣于Ⅴ類，占總監(jiān)測斷面的12.8%。2013 年全省滿足水質(zhì)功能要求的斷面有70 個，占總監(jiān)測斷面的82.3%。雖然貴州省地表水水質(zhì)狀況尚好，但隨著該區(qū)城鎮(zhèn)化及工業(yè)化的不斷推進(jìn)，水質(zhì)繼續(xù)保持和持續(xù)改善的形勢仍然嚴(yán)峻。值得注意的是，喀斯特地區(qū)地上地下雙重空間結(jié)構(gòu)，使污染物直接轉(zhuǎn)入地下水中；又因缺乏溶解氧、陽光，導(dǎo)致微生物繁殖慢，地下水水體自凈能力差，容易造成點、線、面、體的全面污染，導(dǎo)致功能性缺水。

2西南喀斯特地區(qū)水資源研究現(xiàn)狀

2.1 喀斯特水資源承載力研究

水資源承載力是指以可持續(xù)發(fā)展為原則，以可預(yù)見的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展水平為依據(jù)，以維護(hù)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展為條件，某一地區(qū)的水資源在某一具體歷史發(fā)展階段下，經(jīng)過合理優(yōu)化配置，對該地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大支撐能力?？λ固貐^(qū)獨特的水文結(jié)構(gòu)及其功能效應(yīng)增加了該區(qū)水資源開發(fā)及利用難度。目前，對喀斯特地區(qū)水資源承載力的研究主要有：王在高等[1]通過構(gòu)建指標(biāo)體系并利用LOGISTIC預(yù)測了喀斯特地區(qū)水資源承載力。周亮廣等[2]提出相對資源承載力的研究方法對貴州喀斯特地區(qū)水資源承載力進(jìn)行了相關(guān)研究。鹿坤等[3]利用模糊綜合評判法研究了喀斯特地區(qū)水資源承載力。楊秀英等[4]運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析和研究了喀斯特地區(qū)水資源綜合承載能力?？滋m等[5]研究了貴州省喀斯特流域徑流量時序演變特征分析。張美玲等[6]運用多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)投影法，研究了貴州省水資源承載力的空間地域差異。賀中華等[7]進(jìn)行了貴州省喀斯特地區(qū)水資源承載力的綜合評價研究。這些研究對貴州喀斯特地區(qū)水資源可持續(xù)利用提供了相關(guān)的理論依據(jù)。

2.2 喀斯特土壤水研究

土壤水與地表植被、大氣水、地表水和地下水有著緊密的聯(lián)系，是水資源中最復(fù)雜和最重要的組分。近年來，對于喀斯特地區(qū)水資源的研究逐漸從大尺度的水文地質(zhì)領(lǐng)域及其表層巖溶帶內(nèi)水文研究，即偏重地下水的研究，轉(zhuǎn)向?qū)Φ乇硭?、地下水轉(zhuǎn)化的中間環(huán)節(jié)即土壤水的研究。目前，對喀斯特土壤水分的研究主要集中在喀斯特山區(qū)土壤水分的運移規(guī)律、時間異質(zhì)性及其主要影響因素方面。已有的研究結(jié)果表明：西南喀斯特山區(qū)土壤水分具有明顯的時空變異性和派生性，其空間異質(zhì)性與該地區(qū)復(fù)雜多變的地形地貌和類型多樣的小生境密切相關(guān)。另外，土地利用方式、微地貌、土壤物理性質(zhì)、有機(jī)質(zhì)含量等對喀斯特山區(qū)土壤水分的空間分布與變異都有重要影響。朱守謙等[8]、高華瑞等[9]分別研究了烏江流域喀斯特石質(zhì)山地水分特征、不同類型碳酸鹽巖坡面的土壤水分特征。杜雪蓮等[10]研究了喀斯特高原區(qū)不同植被類型土壤水分的變化特征。范新瑞等[11]研究了黔中典型喀斯特地區(qū)土壤水分時空特征。肖德安等[12]指出應(yīng)加強(qiáng)土壤水的地球化學(xué)特征研究。今后的研究應(yīng)進(jìn)一步注重與土壤學(xué)、植物學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、地球化學(xué)等學(xué)科的交叉融合以實現(xiàn)喀斯特地區(qū)水土資源的協(xié)調(diào)利用和生態(tài)恢復(fù)與重建。

2.3 生態(tài)環(huán)境變化對喀斯特地下水資源的影響

地下水既是水資源的重要組分，也是重要的環(huán)境要素。據(jù)初步統(tǒng)計，我國喀斯特地區(qū)地下水水資源量為2039.67×104m3/a，約占全國地下水總資源的23.4%；南方2836條地下河，總長度13919 k m，總流量467×108m3/a，相當(dāng)于黃河多年平均流量。貴州喀斯特地下水資源占該區(qū)地下水資源的73.22%。地下水是該區(qū)人民生活和生產(chǎn)的重要水源，在許多地方甚至是唯一的淡水水源?？λ固厣絽^(qū)具有獨特的二元結(jié)構(gòu)水文系統(tǒng)，地表生態(tài)環(huán)境退化會降低地下水系統(tǒng)的自我調(diào)蓄能力與凈化能力，導(dǎo)致賦存于巖層中的地下水資源量的時空分布極不均勻，水資源總量減少和水質(zhì)退化[13]。郎贅超等研究了貴陽市地表水及地下水的化學(xué)組成，揭示了該區(qū)人類活動對地下水文地球化學(xué)的影響[14]，結(jié)果表明市中心商住區(qū)的多數(shù)地下水和地表水樣品中 NO3-、SO42- 離子含量和水總硬度較高，地下水在夏季因大量使用肥料及工業(yè)和生活廢污水排放量的增加而受到不同程度的污染。劉方等[15、16]研究了貴州地區(qū)喀斯特森林群落退化、土地利用變化、農(nóng)業(yè)活動對地表徑流及喀斯特淺層地下水化學(xué)的影響，結(jié)果表明隨著森林覆蓋率下降、基巖率增加，加劇了水生態(tài)環(huán)境退化的強(qiáng)度和速度。高復(fù)種指數(shù)農(nóng)業(yè)區(qū)地下水的化學(xué)組成變化明顯，淺層地下水質(zhì)呈現(xiàn)一定程度的退化，作物種植結(jié)構(gòu)和施肥水平是影響地下水質(zhì)量的重要因素。蘇躍等[17]對貴州喀斯特山區(qū)的相關(guān)研究結(jié)果表明土地利用由林地變?yōu)楦睾?，地下水質(zhì)量出現(xiàn)一定程度的下降。因此，喀斯特區(qū)地下水資源的保障，需要發(fā)展和完善生態(tài)農(nóng)業(yè)和有機(jī)農(nóng)業(yè)，制定合理的發(fā)展規(guī)劃及農(nóng)業(yè)管理制度與政策，從而有效地避免農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中輸出的大量養(yǎng)分影響地下水質(zhì)。

3今后的研究重點

水資源是人類文明存在和發(fā)展的重要自然資源，同時也是自然環(huán)境的基本組分。目前，貴州省喀斯特水資源研究已取得了一些成果，但相比于非喀斯特地區(qū)的研究來講，其研究廣度和研究深度都還有一定的距離。今后，喀斯特地區(qū)水資源的研究應(yīng)朝著綜合性、多學(xué)科、應(yīng)用性及前沿性方向發(fā)展，達(dá)到理論和實踐的結(jié)合。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 喀斯特三水轉(zhuǎn)化規(guī)律研究

喀斯特地區(qū)獨特的二元結(jié)構(gòu)水文系統(tǒng)控制著水資源的形成及三水轉(zhuǎn)化過程。應(yīng)進(jìn)一步深入研究該區(qū)不同類型區(qū)域的三水轉(zhuǎn)化過程及規(guī)律。依據(jù)不同類型區(qū)經(jīng)濟(jì)社會狀況、土地資源狀況、三水轉(zhuǎn)化及水資源形成過程，采用分散供水，分散攔蓄、以化整為零方式，水資源開發(fā)利用模式以小微型為主，遵循因地、因土、因水及因需制宜的原則，有效緩解及解決喀斯特地區(qū)的干旱缺水的程度及狀況[18]。

3.2 水與生態(tài)環(huán)境的結(jié)合研究

喀斯特地區(qū)自然環(huán)境脆弱、人口眾多、經(jīng)濟(jì)落后，水危機(jī)深刻影響著社會生活的各個方面，引起了國家和社會的高度關(guān)注。中央明確西部大開發(fā)不能以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價。由水資源短缺引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題受到越來越多的重視，將水與生態(tài)環(huán)境結(jié)合起來研究是未來的發(fā)展趨勢。明確生態(tài)系統(tǒng)變化是如何影響喀斯特水資源的質(zhì)量與數(shù)量的重大問題，對深入研究該區(qū)水循環(huán)機(jī)制具有重大意義，同時為進(jìn)一步揭示該區(qū)水資源形成和演化規(guī)律以及控制機(jī)理提供科學(xué)地理論依據(jù)。

3.3 水資源評價、規(guī)劃和管理研究

針對喀斯特水資源演變規(guī)律的變化，在著力研究水與生態(tài)問題的過程中，將水資源演變的自然屬性與社會屬性同時考慮，對水循環(huán)過程進(jìn)行綜合研究。應(yīng)重視研究水的資源量、可利用量、生態(tài)需水量、水環(huán)境質(zhì)量的統(tǒng)一定量機(jī)理和相應(yīng)模型，建立適合變化條件下的水資源理論體系。以水權(quán)分配研究為核心，突出研究水價機(jī)制、水資源恢復(fù)與補(bǔ)償機(jī)制，建立科學(xué)合理的水資源評價、規(guī)劃及管理體系。

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水文與水資源工程研究方向范文第5篇

關(guān)鍵詞：生態(tài)，需水，計算，問題

Abstract: Ecological water requirement is an important research topic of ecological hydrology. Problems of degraded ecosystem of all water-related ecosystem development, climate change and human activities under the intervention, all need to be answered water or runoff problems needs to maintain the ecosystem. This paper introduces the concept of ecological water demand of ecological water requirement, first introduced the research history at home and abroad, and then introduces the research method of ecological water demand, finally puts forward the existing problems in current research work and prospect for future development.

Keywords: Calculation of ecological water demand,,, problem

中圖分類號：F205文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

隨著人口增長和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響越來越大，由此引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題也日益突出，就制約我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的水土流失、森林破壞、草場退化、河流斷流及湖泊干涸等重大生態(tài)環(huán)境問題而言，直接或間接地在水資源配置過程中較為重視生產(chǎn)和生活用水，而忽視生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)對水資源的需求。隨著人民生活水平的提高，對良好生態(tài)環(huán)境的需求日益增加，因此合理量化生態(tài)環(huán)境需水已成為水資源優(yōu)化配置和生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)中亟待解決的熱點問題。

生態(tài)需水量概念辨析

盡管目前國內(nèi)外有關(guān)“生態(tài)環(huán)境需水量”方面的研究很多, 但對其概念界定尚無統(tǒng)一的認(rèn)識, 研究者多根據(jù)其研究目標(biāo)及其要保護(hù)的主要功能提出相應(yīng)的定義?？傮w而言，生態(tài)需水量是指在一定的生態(tài)目標(biāo)下，維持特定時空范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)與自然環(huán)境正常功能或者恢復(fù)到某個穩(wěn)定狀態(tài)所需求的水量。

生態(tài)需水、生態(tài)耗水和生態(tài)用水的區(qū)別[1]~[2]

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(jì)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。

生態(tài)用水是受控于水資源量、供水設(shè)施、水處理工程等各種客觀條件使用或配置的水，不能保證每個生態(tài)系統(tǒng)的用水都在需水的閾值范圍內(nèi)。

相對生態(tài)耗水和生態(tài)用水，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。

三者數(shù)量之間沒有絕對的大小排列關(guān)系，用水量可以在需水量范圍內(nèi)，也可以超出需水量范圍；實際耗水量可以大于用水量也可以小于用水量，主要跟耗水類型和來源有關(guān)。

生態(tài)需水與環(huán)境需水的區(qū)別[3]

楊志峰(2003年)提出，生態(tài)需水與環(huán)境需水兩者之間存在交叉和重合的部分，但是二者不同。生態(tài)需水主要側(cè)重在生物維持自身發(fā)展及保護(hù)生物多樣性方面，環(huán)境需水則主要體現(xiàn)在環(huán)境改善方面。環(huán)境科學(xué)中環(huán)境的概念為：圍繞人群的空間及其中可以直接或間接影響人類生活和發(fā)展的各種因素的總和——人類是主體。從這個意義上說，生態(tài)需水和環(huán)境需水是一致的，因為其他生物的生存和發(fā)展同樣也在以人為主體的環(huán)境的范疇內(nèi)。

而就狹義的環(huán)境概念，滿足人類景觀、娛樂的要求對應(yīng)的環(huán)境需水應(yīng)該是在城市生態(tài)系統(tǒng)中某一較低要求的生態(tài)需水，該需水的水量和水質(zhì)主要從人類的需求出發(fā)。

2國內(nèi)外研究異同[4]

國外在水與生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域上，面對的問題性質(zhì)、嚴(yán)重性、管理目標(biāo)與我國有很大差別，從深度和廣度上都遠(yuǎn)非我國嚴(yán)重。歐美國家自然條件較為單一，水文情勢規(guī)律性強(qiáng)。而我國自然條件復(fù)雜且受季風(fēng)控制，河流年際和年內(nèi)季節(jié)性變化巨大，水文情勢復(fù)雜，自然條件、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生態(tài)環(huán)境狀態(tài)交織構(gòu)成的區(qū)域水問題復(fù)雜多樣。迫使我們必須系統(tǒng)地研究水文循環(huán)的生態(tài)效應(yīng)，進(jìn)行不同區(qū)域的生態(tài)需水理論和方法研究。

國外人口壓力小，水源充足，自然狀態(tài)保持較好。我國生態(tài)用水問題突出的流域，經(jīng)常出現(xiàn)植被退化消亡，河道斷流、干涸等生態(tài)系統(tǒng)深度破壞的情形，面臨國民經(jīng)濟(jì)用水與生態(tài)用水之間的競爭權(quán)衡。國外生態(tài)保護(hù)采取預(yù)防性管理思想，生態(tài)管理定位于維護(hù)正常狀態(tài)以上，現(xiàn)有的經(jīng)驗與成果基于流域生態(tài)系統(tǒng)維持正常狀態(tài)的水分條件，以避免危機(jī)狀態(tài)出現(xiàn)，不涉及正常以下的破壞退化過程，如(澳大利亞、美國)限制干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)布局、限定地下水開采地點、枯水季節(jié)利用工程調(diào)節(jié)提高流量或限制用水。我國需要根據(jù)不同流域情況，針對與水有關(guān)的生態(tài)深度破壞現(xiàn)狀，進(jìn)行分階段多元目標(biāo)管理。需要更深入研究生態(tài)退化過程及其相應(yīng)的生態(tài)需水定義，研究生態(tài)危機(jī)管理的問題。

國外將生態(tài)用水優(yōu)先考慮，是水資源配置的前提條件，河流管理集中于枯水季節(jié)最枯時段的調(diào)控。我國需要生態(tài)需水參與水資源配置過程，需要解決水資源配置和河流生態(tài)流量全過程調(diào)度問題。問題決定了研究方向與方法，國外集中于偏安全的單參數(shù)的確定，采取在最敏感的季節(jié)外包線思路，不涉及分季節(jié)危機(jī)控制，方法概略，甚至統(tǒng)計平均。我國需要研究流域水循環(huán)人為改變與生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)理，需要多參數(shù)全過程研究生態(tài)需水，對流域、河道、濕地、地下水進(jìn)行全方位研究。

研究方法

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計，目前全球有44個不同國家進(jìn)行河流生態(tài)需水計算，所用計算方法超過200種之多，這些方法可以分為4類：

(1)歷史流量法。其中較為常用的方法是Montana法、枯水頻率法（7Q10）法，其特點是只需要歷史流量資料，使用簡單、方便，容易將計算結(jié)果和水資源規(guī)劃相結(jié)合，具有宏觀的指導(dǎo)意義，但由于對河流的實際情況作了過分簡化的處理，沒有直接考慮生物的需水和生物間的相互影響，通常用于優(yōu)先度不高的河段，或者作為其他方法的一種檢驗；Tennant法是脫離特定用途的生態(tài)環(huán)境用水量計算方法, 也叫Tennant法或Montana法, 是非現(xiàn)場確定河流生態(tài)環(huán)境需水的典型方法。該方法以河流水生態(tài)健康情況下的多年平均流量觀測值為基準(zhǔn), 將保護(hù)水生態(tài)和水環(huán)境的河流流量劃分為若干個等級,推薦的標(biāo)準(zhǔn)值是以河流健康狀況下多年平均流量值的百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)。

（2）水力定額法。較為常用的是濕周法、河道內(nèi)流量增加法、R2CROSS法和CASIMIR法。河道濕周法認(rèn)為：保護(hù)好臨界區(qū)域的水生棲息地的濕周，就會對非臨界區(qū)域的棲息地提供足夠的保護(hù)。河道內(nèi)流量增加法認(rèn)為：通過模擬流速變化和細(xì)細(xì)地類型的關(guān)系，將水力學(xué)數(shù)據(jù)和生物學(xué)信息結(jié)合，找出適合水生生物棲息的流量。R2CROSS法認(rèn)為：淺灘是最臨界的河流棲息地類型，保護(hù)淺灘棲息地也將保護(hù)其他的水生棲息地。CASIMIR法認(rèn)為：水力學(xué)模型、流量變化和生物類型之間存在相關(guān)關(guān)系，建立起模型就可以估算主要水生生物的數(shù)量和規(guī)模。上述方法優(yōu)點是只需要進(jìn)行簡單的現(xiàn)場測量，不需要詳細(xì)的物種-生境關(guān)系數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)容易獲得。但是該方法體現(xiàn)不出季節(jié)變化因素，通常不能用于確定季節(jié)性河流的流量，但它能為其它方法提供水力學(xué)依據(jù)所以可與其它方法相結(jié)合使用；

（3）棲息地定額法，其代表性方法為IFIM法。該種方法的優(yōu)點在于能將生物資料與河流流量研究相結(jié)合，使其更具有說服力。但是傳統(tǒng)分析的重點是目標(biāo)物種而非整個河流生態(tài)系統(tǒng)，因此，它的輸出結(jié)果也非整個河流管理計劃所要求的流量推薦值同時由于定量化的生物信息較難獲得，也大大限制了該方法的使用；

（4）整體法，以BBM法為代表性方法，BBM法集中于流量的變化對河流生態(tài)環(huán)境的影響分析，需要對流量大小變化與相應(yīng)的河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行長年的觀測，對不同流量的界定非常關(guān)鍵，整個過程需要由水生生態(tài)學(xué)家到水利工程師等多個學(xué)科團(tuán)體的參與，較復(fù)雜，使用起來比較困難。

上述估算流量的方法在數(shù)據(jù)要求、選擇流量所采用的方法、生態(tài)方面的假設(shè)以及對河流水力學(xué)方面的影響，都有一定的區(qū)別。流量法是通過按比例縮小河流的寬度、深度和流速，從而得到一個平均流量，主要用來計算一個流量的估計值；水力學(xué)方法集中在保留河道具有足夠的水量，保持河流的基本形態(tài)；棲息地法的特點是說明棲息地如何隨著河流水量的變化而變化，雖然提供了一種非常靈活的估計河流流量的方法，但不容易被應(yīng)用。上述這些方法對于解決較小型河道生態(tài)環(huán)境需水量時較為實用，但對于大河而言，需要有更多的實踐和參數(shù)變換。同時，這些方法不太適宜于湖泊、沼澤、濕地等，因此仍需要開展更廣泛的方法學(xué)研究。

結(jié)論

當(dāng)前在我國生態(tài)需水研究中，生態(tài)目標(biāo)未能得到明確詮釋，水分——生態(tài)耦合作用機(jī)制這一核心研究命題也未能得到系統(tǒng)剖析；水分的生態(tài)效率(益)也未能得到充分考察；生態(tài)需水的相關(guān)研究結(jié)果難以滿足競爭條件下區(qū)域水資源科學(xué)配置與管理的實踐需求。因此亟待從機(jī)理剖析的角度，結(jié)合區(qū)域水資源的科學(xué)配置與管理實踐，構(gòu)建適合我國國情的生態(tài)需水研究的理論框架與技術(shù)體系。

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