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首頁 優秀范文 水文與水資源工程論文

水文與水資源工程論文賞析八篇

發布時間:2023-03-20 16:16:20

序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的水文與水資源工程論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。

水文與水資源工程論文

第1篇

關鍵詞:水文 檔案 管理

水文是對水的數量和質量在時間和空間上的變化狀況和規律進行勘測、研究的一門學科。在水文勘測、水質監測、水文情報預報、水資源水環境評價、水文科學實驗以及水文咨詢服務等水文活動中形成的具有保存價值的科技文件材料稱為水文檔案。[1]

一、 水文檔案的特點

水文學從某種意義上說是一門信息科學、觀測科學,水文檔案是各項水文業務工作的結果。原始記錄的收集、水文資料的整編與調查評價研究是業務工作的重要內容。相應地,水文檔案一般分為水文原始觀測記錄、水文資料整編成果及水文水資源調查評價與研究項目成果。

隨著水文觀測手段的發展,從早期的人工觀測形成的手工記錄報表,發展到自記儀器形成的曲線圖表,采用計算機采集的數據模塊。水文資料整編成果是水文水質觀測數據經過按技術規范標準進行整編后形成的材料,一般為數據報表,以“站年”為保管單位,一個觀測站一年中所有觀測項目的整編成果合在一起,裝訂為一卷。

水文調查評價與研究項目成果是在水文專項調查評價水文實驗和水文科研等活動中形成文字圖表報告等材料,以項目為單位分別立卷。水文檔案具有一般科技檔案的特性,并且專業性較強,具有顯著的特點:

1、統一性。由于水是統一的整體,它變化復雜而連續,僅僅依靠一個水文觀測站的信息,很難準確作出范圍較大、時效較長的水文水情預報或研究及預測水文變化,也很難實施各種水文保障服務。為了達到觀測資料共享,必須要求觀測記錄的統一性。也就是說,水文觀測方法和觀測時間以及觀測結果的記錄信息傳輸、數據格式、存貯格式都要求標準化。為此,要嚴格按照規范統一的水文信息格式填報、傳輸、接收水文記錄,管理方法也要求統一。

2、區域性。水文記錄檔案是各地水文觀測的結果,其觀測數據只能代表一定區域范圍的水文要素變化情況。水資源的數據只能代表一定區域范圍的水文要素變化情況。水資源的地理環境條件有關,如植被、地形等。不同地區環境條件有很大的差異,水文記錄也就相應地具有顯著的區域性特征。[2]

3、時間性。水體中各種水文要素變化是時間的函數,水文觀測記錄要求客觀地反映某一時間的水文要素實況。為了使觀測記錄有代表性、準確性和可比性,水文勘測人員必須按照水文觀測規范,每天定時進行水文觀測。一旦缺測或誤測,超過一定時間,則無法進行補測。同一地區,不同時間,其觀測結果是不同的,其時間特征很明顯。

二、水文檔案的重要作用

水文是水利的基礎,是防汛、抗旱的耳目和尖兵,是水資源管理和保護的哨兵。水文檔案是水利工程規劃設計和運行調度、防汛抗旱、水資源開發利用、管理和保護以及一切與水相關聯的國民經濟建設的重要基礎信息和決策依據。同志就深知水文檔案的重要,曾經作出指示,水文檔案的保護要萬無一失。1962年夏天,住在武昌東湖賓館,水利部長江水利委員會存放水文檔案的大樓由于汽油自爆引起爆炸,驚動了。他立刻就當時的湖北省委第一書記王任重電話詢問:水文檔案受損失沒有?并指示:水文檔案要復制4份,分藏各地,以防萬一。水文檔案對防汛抗旱工作具有十分重要的作用,防汛抗旱工作是建立在水文檔案管理工作基礎之上的,沒有水文檔案信息,防汛抗旱工作就難以高質量地開展。1998年長江洪水最大時,在中央決策荊江是否要分洪的關鍵時刻,長江水利委員會水文局針對分洪能達到什么效果、如果不分洪荊江及其以下河段的水位將會如何、未來的氣象與水情怎樣等6大問題,利用積累的大量水文檔案資料,及時、準確地作出了分析預測,為中央決定不分洪提供了重要的科學依據。據統計,1998年水文防洪減災效益超過800億元。

水文基本數據是研究水問題重要的基礎信息,是我國重要的國情信息資源之一,國民經濟建設與社會發展中一切與水有關的活動均需要水文基本數據。 對于水文系統自身來說,水文檔案則是水文工作的成果,是幾代水文人艱苦辛勞積累的寶貴歷史財富。

三、水文檔案管理方法

全面加強水文檔案管理,提高綜合管理水平和利用水平,管好用好這些寶貴的水文檔案,做到對歷史負責,并為現實各項工作提供優質服務,是水文檔案工作的目標和任務。

1、要不斷加強檔案知識學習、提高認識,增強檔案管理意識。認清水文檔案管理工作的重要性,爭取把檔案工作列入領導議事日程,把檔案目標管理及檔案信息科(檔案室)建設作為檔案建設的重點工作,使廣大干部職工充分認識到檔案工作是一項重要的水文基礎工作。解決好檔案專兼職管理人員的配備問題,加強檔案管理相關知識的培訓,不斷提高檔案管理人員素質,進一步提高檔案工作的業務水平。作為檔案管理人員要認識到,檔案管理崗位是一個需要默默奉獻的崗位,它產生的效益是無形的又是無價的。檔案工作是“功在當代,利在千秋”的事業,作為一個檔案工作者要有責任感和使命感,要不斷加強學習的自覺性,努力提高業務素質,樹立好檔案管理部門和檔案工作者的良好形象。[3]

2、建立健全各項檔案管理制度,是把檔案工作納入制度化、規范化軌道的有力措施。除了認真學習、貫徹《中華人民共和國檔案法》、《水利檔案工作規定》、《水利工作中國家秘密及密級具體范圍的規定》等各項法律法規外,還要結合水文系統檔案管理工作實際,制定出本單位的《歸檔管理制度》、《檔案借閱制度》、《安全保密制度》、《檔案銷毀制度》、《檔案分類方案》等一系列管理規定。使檔案管理工作有序進行,做到制度健全、職責明確,實行集中統一管理,分級負責的制度,全面推動檔案工作的開展。

參考文獻:

[1].期刊論文; 趙菁菁 淺談水文檔案的特點及其管理-甘肅水利水電技術2004,40(1)

[2].期刊論文;李濤 加強水利(水文)檔案管理服務三峽建設 -科技信息2009(8)

[3].期刊論文;李家年.Li Jianian 加強水文檔案綜合管理的思考 -江淮水利科技2006(2)

第2篇

關鍵詞:生態水文學西部地區生態需水

1、生態水文學的發展

水文學(hydrology)是地球科學的一個重要分支,它研究地球上水的起源、存在、分布、循環和運動等變化規律,并運用這些規律為人類服務的知識體系[1]。自從科學界公認水圈、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,水文科學的形成就有了其基礎和地位[23]。

人類進入20世紀末,由于社會經濟發展,人與自然的沖突加大,生態環境問題愈來愈突出,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,生態學家們愈來愈意識到水文過程對生態系統功能的重要影響。但是,缺乏了解水文過程與生態系統植物群落變化與相互制約的內在聯系。同樣,過去水文學家關心最多的是洪水與干旱的成因、工程水文的實際的設計應用等。但是,隨著生態與環境問題的重視與提出,愈來愈多的水文學家開始關注與水相關的生態問題,例如流速如何影響河道內的植物生長?河川徑流的情勢與濱岸生境生態過程之間是如何相互作用與聯系的?由于水文循環聯系地球系統地圈~生物圈~大氣圈的紐帶作用,水文循環過程的變化與其相關的生態環境的變化交叉研究與社會需求,產生了新的學科生長點,即生態水文學(eco-hydrology)。

生態水文學是20世紀80年代以后逐步發展的一門新興交叉學科[1-20]。它重點研究陸地表層系統生態格局與生態過程變化的水文學機理,揭示陸生環境和水生環境植物與水的相互作用關系,回答與水循環過程相關的生態環境變化的成因與調控。利用生態水文學原理可以積極地用來保護和改善自然景觀,正確指導生態環境脆弱地區的生態環境建設與水資源管理。

生態水文學的提出與發展大致在20世紀70年代以后。早期的生態水文學主要定義在生態濕地系統范疇。例如,1996年wassen等學者專門撰文[44],認為“生態水文學是一門應用性的交叉學科,旨在更好地了解水文因素如何決定濕地生態系統的自然發育,特別在自然保護和更新方面有重要價值”。

1971年,聯合國教科文組織(unesco)正式啟動人類生物圈(mab)計劃,水生生態系統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系統的影響。會議期間,確定了一個具有決定性意義的主題:陸地生態系統和水生生態系統之間的過渡帶,對生物化學循環和景觀鑲嵌體具有重要的調控作用。因此,過渡帶的研究被推薦為unesco未來生態系統工作的重點。它是生態水文學發展的雛形階段。

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

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

聯合國教科文組織(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及其相關的水資源和環境科學的大型國際研究計劃。從1965-1974聯合國科教文組織實施國際水文十年(ihd)計劃后,ihp已經執行了五個階段,其中:第一階段(ihp-i,1976-1980)著重人類活動影響,水資源與自然環境之間關系的研究;第二階段(ihp-ii,1981-1985)著重于把研究領域擴大到各個特定的地理、氣候區域,并向著綜合利用水資源的水問題方向發展;第三階段(ihp-iii,1986-1990)定名為“為經濟、社會發展合理管理水資源的水文學和科學基礎”,除繼續把水文科學作為重點外,把計劃內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”之間的水循環關系,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“脆弱環境中的水文水資源開發”,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“地表生態過程”。生態水文學是ihp計劃的核心內容[14-19]。之后,生態水文學得到了迅速發展。從1996年到2002年,聯合國教科文組織國際水文計劃召開了一系列生態水文學研討會。

1997年國際水文計劃出版了專集:生態水文學—水生資源可持續利用的新范例。文集指出生態水文學主要是為了研究水循環過程、機制與生物、非生物之間的相互關系。水生環境的水量、水質和某些過程,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,生態學和水文學知識的綜合,被認為是一個研究水和生物關系的合適的新工具。這本書首次提出了新的、具有挑戰性的概念——生態水文學,建立淡水資源可持續發展的基礎。圖1表明了生態水文學與以往生態學和水文學思維的不同方式:

1998年5月在波蘭召開了unescoihp-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個方面的內容:1)介紹了生態水文學的框架和研究領域;2)提出了當前存在的缺點和未來發展路線;3)宣傳生態水文學的概念,認為河流生態系統是受水文過程控制的“超有機體”。確定生態水文學研究的目標為:(a)比較和評價現有的水文和生態過程相互關系的信息;(b)評論預測的潛力、確定未來研究最重要的方向;(c)識別與水文過程相關聯的環境問題層次;(d)定量生物因素、非生物因素之間的聯系以及它們在水中的沉積物質、營養物質和污染物質運輸、轉化中的作用,以確定從區域到流域尺度上的轉移路徑;(e)以可持續發展為目標,建立可操作性的程序交互平臺以及科學家、政策制定者和決策者之間新的思維方式。這一出版物為生態水文學的研究提供了指導作用。

1999年9月8日至22日,ihp-v組織了生態水文學研究進展方面的會議,在不同科學團體之間交流了生態水文學的研究成果。會議為來自24國家的不同領域的年輕科學家提供了辯論的機會。在生態水文學和水資源管理方面,科學家交換了基礎性研究和應用研究的最新觀點。基于研究過程中得到的數據和知識,科學家討論和提議了生態水文解決環境問題的潛在辦法。2000年出版了生態水文學研究進展文集。

需要指出,ihp-v中生態水文計劃的核心目標旨在從流域觀點、從河流系統與自然社會經濟的聯系中,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,當今世界范圍的水資源問題已經受到來自全球氣候變化和人類自身經濟開發活動的巨大影響與挑戰。在面對不斷變化環境的水資源管理中,生態水文學的研究方法和思想將是最好的、可持續的方法。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,是面對變化環境下水資源可持續管理的最有效的一個工具。

1999年,為倡導生態水文學方面的科學研究,國際知名的英國水文研究所正式改名為“生態水文學研究中心”。

同年,英國謝菲爾德大學(sheffielduniversity)自然地理系andrewj.baird博士和德比大學(derbyuniversity)自然地理系高級講師、美國國家大氣研究中心項目科學家robertl.wilby博士共同編著出版了《生態水文學》。它是綜述有關陸生環境和水生環境植物與水分關系問題方面的第一本書,闡述和探討了各種環境植物與水分相互作用問題。該書對于水文學家、生態學家、自然保護學家以及研究生態系統、植物生活和水文過程的其他學者有很大的參考價值。中國科學院寒區旱區環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,在生態水文學或水文生態學的研究領域,活躍著一大批科學團體,使得這一領域的研究有了很大的發展。在聯合國教科文組織國際水文計劃(unescoihp)-v(2.3/2.4)的支持下,由maciejzalewski組織出版了一系列“生態水文學”專集,是一個里程碑。以后“生態工程雜志(eej)”雜志、“水文科學雜志(hsj)”都出版了“生態水文學”專刊。以zalewski為特約主編致力于生態水文學研究的新期刊。國際水文科學協會(iahs)也專門由acreman博士主編了“水文生態學”有關專集。

進入21世紀后,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:來自風險和社會挑戰的體系”。主要的不同點是需要考慮下面若干方面新的研究與挑戰的問題,即:地表水與地下水、水文循環的大氣與陸地部分、淡水與咸水、全球化的流域與河流尺度、質與量、水體和生態系統、科學與政治、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集成;主題3、陸地生境水文學;主題4、水與社會;主題5、水教育與培訓。其中主題3的陸地生境水文學仍然是生態水文學核心內容。

總之,生態水文學是現代水文科學與生態科學交叉中發展的一個亮點,它以生態過程和生態格局的水文學機制為研究核心,以植物與水分關系為基礎理論,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,生態水文學的發展對我國生態環境建設,將會有重要的促進和推動作用。

2.國內外生態需水研究的問題

生態需水(ecologicalwaterrequirements)是生態水文學中的一個重要的研究課題。凡是聯系到與水相關的生態系統自然發育、氣候變化和人類活動干預下的生態系統退化等問題,都需要回答維系生態系統所需求的水或者河川徑流等問題。在國際上提出生態需水的概念與研究生態需水的理論與方法,已經有了一段歷史。在我國,生態水文學的研究剛剛起步,生態需水理論與方法還有待于發展與完善。

早在20世紀四十年代,隨著水庫的建設和水資源開發利用程度的提高,美國的資源管理部門開始注意和關心漁場的減少問題。美國魚類和野生動物保護協會對河道內流量與魚類生長繁殖、產量的進行了許多研究,提出了河流最小環境(或生物)流量的概念,已有學者撰文強調了河川徑流作為生態因子的重要性。

在20世紀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系統,比較系統都開展了關于魚類生長繁殖、產量與河流流量關系的研究。以大馬哈魚的河流生境(habitat)需水為例,加拿大哥倫比亞大學(ubc)有關學者通過大量的實地調查,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需水基本數據,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量的高低與基本生態需水(流速和水深)之間的曲線關系。

為了保護水生生物或生境,通常是基于河流物理形態、魚類和無脊椎動物確定最小或最佳的生態需水流量。但是,這一流量僅僅考慮了漁業的流量需求或者濕地對水的需求,并沒有體現生態系統的完整性。國外學者g.e.,petts認為,在河流管理中生態的需要與河流流量變化特征相聯系應該至少考慮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。基流流量的自然頻率和持續時間也應加以考慮,無論何時,都要盡可能地保持生態可接受的流量變化。

gleick提出了基本生態需水量的概念(basicecologicalwaterrequirement),其概念實質是生態建設(恢復)用水[10]。falkenmark區分了綠色水(greenwater)和藍色水的概念,指出從“藍色”水的社會利用部門轉向利用“綠色”水的生態系統中來,這種“綠色”水儲存在土壤中用于蒸發或合成植物有機體。事實上,“綠色”水就是生態需水的概念,這種“綠色”水的概念適用于水生生態系統和陸地生態系統。

直到20世紀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心的物種(如魚類)或某一單一目標的情景,人們才開始考慮維持河流系統完整性的生態流量需求,提高對河流生態系統保護的有效性。但是,由于在西方發達國家,并沒有中國西部如此生態問題的多樣性和復雜性,因此,他們對生態需水的研究主要集中在維系自然生態系統平衡的方面,比較少考慮高強度人類活動大量擠占生態需水的現實問題。

中國是一個降水時間空間分布非常不均勻、人口壓力大的發展中國家。人口、資源與環境的矛盾比較突出。就中國西部地區而論,20世紀90年代以前的水資源規劃與配置管理中,很少涉及生態環境建設與生態需水問題。水資源可持續利用與合理配置是從國家“九五”攻關項目開始,提出的“生態需水”是一個新生事物。在中國,由于生態水文學基礎研究起步比較晚,大家對于“生態需水”概念的理解也不盡相同。許多國內文獻書籍、研究報告出現有“生態需水”、“生態用水”和“生態耗水”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,中國科學院地理研究所湯奇成較早提出生態用水問題[45]。他認為“為了保證塔里木盆地各綠洲的存在和發展,必須要保護各綠洲的生態環境,而生態環境的保護也離不開水,這部分水可統稱為生態用水”。1995年[46],他認為“對生態環境用水很少或根本沒有安排,這種情況必須徹底加以改變,否則干旱區綠洲外的環境將日益惡化;應該在水資源總量中專門劃出一部分作為生態環境用水,另一部分為國民經濟各部門的用水,包括工、農業及城市生活用水等”。以后許多專家學者對生態需水、生態用水和生態耗水等,提出不同的觀點、定義和研討,豐富了生態需水的理論與學術研究。

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“中國可持續發展水資源戰略研究”[27]。提出我國水資源的總戰略必須以水資源的可持續利用支持經濟的可持續發展;建議從防洪減災、農業用水、城市和工業用水、生態環境建設等8個方面實行戰略性改變,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,對生態用水做的定義是:“從廣義上說,維持全球生物地理生態系統水分平衡所需用的水,包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等,都是生態環境用水;狹義的生態環境用水是指為維護生態環境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量。”。

在學術研討方面,潘啟民等把生態用水理解為生態需水量(狀態值)和生態耗水量(動態概念)兩個概念[47]。嚴登華等把河流水可劃分為生態水、資源水和災害水[30]。王芳等通過她的博士論文研究探討了生態需水理論問題[38-39],將生態需水概念界定為:為維護生態系統穩定,天然生態保護與人工生態建設所消耗的水量。將生態需水劃分為可控(非地帶性)與不可控(地帶性)生態需水和天然與人工生態需水。劉昌明強調要在研究水循環和水量轉化規律的基礎上確定生態需水的理論內涵,提出陸地系統中的水可分解為資源水、災害水、生態水和環境水。生態需水研究面臨許多新的挑戰。

筆者們參加了中國工程院重大咨詢項目“西北地區水資源配置、生態環境建設和可持續發展戰略研究”。有幾個不同的觀點:(1)我們理解的國際水文計劃(ihp)研究意義上的生態需水,是指以水文循環為紐帶、從維系生態系統自身生存和生態功能角度,相對一定生態環境品質目標下客觀需求的水。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),生態系統對水資源需求的大小需要通過科學實驗與觀察獲得,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,就應該有生態耗水和用水的概念,它們與生態需水有區別也有聯系。(2)中國工程院重大咨詢項目中所指的“生態需水”不同之處,在于為水資源的合理配置服務、為生態建設(林草,河道生態功能要求)服務的生態需水。所以,國際上提出的生態需水概念需要討論與擴展。通過討論,有比較一致的看法是:

生態需水是指維系一定環境功能狀況或目標(現狀、恢復或發展)下客觀需求的水資源量。進一步,對中國西部生態環境建設研究工作的目標,生態需水可以理解為維系一定生態功能的環境目標(例如維系現狀生態系統不再退化、恢復某個時期的生態景觀、或者具體目標如黑河水必須要到東居延海等)下科學意義下生態系統需求的水資源。它是生態環境建設重要的科學依據。

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

因此,生態需水與生態耗水是有不同的含義,既有聯系又有區別。例如,在黃河上游地區,自然降水條件下一般能夠滿足天然植被蒸散發對水的需求(降水p大于蒸散發e),因此,生態需水估計的數量比較小。但是,由于人的行為通過水土保持等措施建設林地,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)的實際水量為生態耗水量。所以,在黃河上游地區生態需水量與生態耗水量是有不同的。

相比之下,在西北內陸地區河流的下游,由于內陸地區河流的下游降水非常少,為維系胡楊林生態系統生存,估計的生態需水將完全占用河川徑流量。維系胡楊林生態系統的生態環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,維系胡楊林生態系統的生態需水量也就是生態耗水量。

因此,生態需水與生態耗水的概念在西部地區既有聯系又有區別。通過生態需水的估算,能夠提供維系一定的生態系統與環境功能所不應該被人所擠占的水資源量基本的信息,它是西部地區水資源可持續利用與生態環境建設的基礎,它也是估計在一定的目的、生態環境建設目標或配置條件下,生態環境耗水大小的基礎。通過對生態需水和生態耗水的估計,能夠分析人對生態需水擠占的程度,決策生態環境建設對生態環境用水的合理配置。

3.中國西部地區生態需水研究的挑戰

水是干旱區的關鍵生態因子,植被的組成和結構由水密切控制,同時在各種尺度上對水產生重要的反饋作用。因此,在干旱區,研究生態學和水文學的相互關系,研究生態需水問題,對干旱區生態建設的模式和生態恢復至關重要。一方面,干旱區水文過程對植被生理特征和格局成因產生影響,同時植被對水土流失具有控制作用。

生態需水的實質是生態系統結構、功能和水分之間相互關系問題。生態需水是生態水文學研究的重要內容之一,只有建立在流域水循環基礎上通過生態水文學理論的指導,生態需水量的確定才會更合理。目前在生態需水估算方面,面臨許多挑戰的問題。主要有:

3.1干旱區植被對缺水的適應機制研究

研究表明,干旱區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境中得以與一年生植物競爭的一種手段。另外,在干旱區,植物為了適應荒漠環境,具有許多生理結構上的變化。國外學者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性;但大多數植物屬于恒水植物,這些植物對干旱有許多適應機制。不同植物的水分利用效率的、對水分虧缺的生理響應機制等研究,將為植被建設和恢復提供理論支持。

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(降水量與潛在蒸發量的比值)降到<0.3,就會發現潛在植被從全面覆蓋而經一系列破碎的植被冠層到植被處于斑塊狀分布狀態。近期研究表明,在黑河下游,隨著上游來水的減少,不同景觀類型的面積、數目和優勢植被發生了很大的變化。在干旱區,胡楊、檉柳的空間分布普遍呈緊縮分布現象,當干旱程度有所減緩時,植被在空間上的分布相對較為分散。在防止土壤侵蝕的人工植被建設方面,由于只考慮植被蓋度和高度,忽視了斑塊格局及其配置方式。所以出現了北方人工植被土壤旱化、穩定性低的問題。以上說明了水分動態影響植被的分布格局,但這種分布格局如何響應水文過程的變化,它的生態學意義何在?植被的這種自然分布格局能否指導干旱區植被恢復等均有待研究。在今后的研究中,應加強植被類型、格局的生態水文學和生態需水研究。

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,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,但對這種現象的生態機制卻知之甚少。這種綴塊分布格局如何影響徑流?這種格局的生態學意義何在,都是值得探討的問題。另外,應加強大時空尺度上的植被格局和水文過程的關系研究。

分析干旱植物在水分脅迫下的群落組成結構、分布格局與演變過程,始終是干旱區生態水文科學研究的重要領域,迄今為止,關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機理仍然處于未知階段。近年來,關于干旱區植物分布如何影響徑流和水分分布,以及如何調節干旱區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植被隨氣候變化的演化也是目前生態學家和水文學家共同感興趣的話題。

3.14區域生態需水估算方法研究

我國的生態水文學基礎研究剛剛起步。盡管在一些方面已經取得令人鼓舞的成果,如陳亞寧在新疆塔里木下游生態需水方面新的研究等,但總的看,目前處在初期發展階段,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展。

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

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

客觀說,基于生態水文學的研究思路是估算生態需水的基本途徑,它從成因觀點估算流域的生態需水,有比較好的理論依據。但是,由于西部地區生態環境問題的復雜性,特別是缺乏必要的生態水文過程與空間變化的資料,由點的植被蒸發擴展到面的植被耗水機理的尺度問題等,導致目前估算有一定困難與結果的差異。現行的水量平衡方法估算生態耗水,能夠從宏觀總量上給予控制,但是生態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,在區域生態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,這也是新生事物學科發展所需要的。如何在有限水文水資源資料和生態監測資料條件下,獲得更為客觀與科學的生態需水估計,的確是一個重要的挑戰性任務與課題。

4.結語

生態水文學是一種對環境有利、經濟可行和社會可接受的有效方式。由于生態退化等問題的出現,生態水文學成為國際研究的熱點問題之一。本文回顧了生態水文學的發展歷程,討論了生態需水研究明亮的問題與挑戰。它們作為生態環境建設的基礎與學科發展,有如下幾點認識與建議:

(1)優先、重點保護原則:在西北地區,由于水資源匱乏,不可能保護所有的生態系統,只能優先保護控制性生態系統,滿足控制性生態系統對水分的需求。在此基礎上,進一步形成保護干旱區生態系統的網絡結構。干旱區流域下游荒漠綠洲是外來徑流作用的產物,綠洲景觀結構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成要素,則荒漠綠洲的高級生物組成實質就是河流廊道。在干旱區河流廊道不僅具有傳輸能量與養分的功能,而且是綠洲生物流的載體和傳導源,為維持整個流域生態系統的穩定發展奠定了堅實的基礎。所以干旱區河流廊道就是控制性的生態系統,生態需水應該優先得到滿足。

(2)以生態水文學為基礎研究生態需水問題:生態水文學是生態學和水文學的交叉學科,它所關心的是水文過程對生態系統配置、結構和動態的影響,以及生物過程對水循環要素的影響。水文循環深刻地影響著全球生態系統的結構和演變,包括自然界中一系列的物理過程、化學過程和生物過程,是其它物質循環的基礎。因此,確定某一生態系統需水時,只有以水文過程為基礎,結合生態系統的特性需求,才能較為合理地計算生態需水量。這也是今后生態需水理論與實踐研究重要的發展方向。

第3篇

關鍵詞:需求與推廣;水資源;技術

一、發展趨勢和科技需求

在強烈的社會實踐需求和現代科學技術發展的推動下,水文水資源的技術開發和研究將進一步深化,其研究領域和研究尺度不斷擴大,技術方法的先進性將進一步提高,服務于水利和相關行業生產實踐的能力將進一步提高。水文水資源領域科技發展的趨勢是:

(一)水文信息的采集和監測能力將不斷提高。地面水文信息采集監測站點與氣象雷達和遙感衛星等將形成立體觀測信息網絡,大大提高對整體水文事件特別是極端水文事件的分析、監測和預警能力。

(二)大尺度以及環境變遷影響下水文研究工作的開展。不僅研究陸面地表水、土壤水和地下水量的轉換機制,而且利用高分辨率遙感衛星等更先進的空間觀測手段研究陸面海洋大氣界面上的水分和能量的交換過程。

(三)跨學科的綜合和交叉。水文水資源與地球科學、計算機與信息系統、系統工程科學、社會學、經濟學、生態學等的交叉性不斷加強,將促進實現水源有效開發利用與經濟高速增長和生態環境的協調發展。

(四)現代高新技術的廣泛應用。隨著現代科學技術的迅猛發展,核技術、地球觀測技術、信息技術、現代控制理論和方法等在水文水資源研究的各個領域中融合滲透,使得水文水資源的研究方法出現突破性進展。

我國經濟社會快速發展、城市化進程加快和人民生活水平不斷提高,與此同時我們又面臨水資源短缺、水環境惡化和水旱災害嚴重等問題,并成為國家經濟社會可持續發展的重要制約因素。力爭以水資源的可持續利用支持經濟社會的可持續發展,著力解決水資源的供需平衡矛盾,是水文水資源科技研究的中心任務。圍繞這個中心任務,結合水文水資源領域科

技的發展趨勢,水文水資源領域的技術需求主要包括:

(1)在防洪抗旱減災方面。加強新技術、新途徑(如雷達測雨、衛星遙感、地理信息系統、同位素技術、信息技術等)在洪澇、干旱、水環境監測(包括水雨情時空分布、地下水監測、土壤墑情生態條件等)和預測預報技術的推廣應用,加強水文與氣象耦合的水文預報技術研究,提高防汛抗旱能力。

(2)在水資源利用和管理方面。一方面是“開源”,包括非傳統水資源的利用技術(流域洪水資源利用技術、城市雨水資源利用技術、雨洪回補地下水技術、污水資源利用以及海水淡化等)的應用和推廣;另一方面是“節水”,開發和推廣先進的節水灌溉技術、水資源水質水量監控技術,建設水資源實時監控與管理信息系統。

(3)在生態安全和環境保護方面。加強供水水源地水質監測實時和預警技術;加強新一代衛星遙感技術對水體濁度、水環境、生態條件等監測信息的推廣應用。

(4)大型公用基礎軟件和信息共享平臺建設。水文水資源領域包括大量的專業軟件,包括水文監測分析、水資源評價、水資源調度、水資源管理等,這些軟件專業性強、適用性廣泛,推廣這些軟件,有助于提高水文水資源行業的水平。促進信息共享平臺的建設十分必要,因為基礎資料是進行所有創新性科學研究的根本和基礎。

二、水文水資源領域技術的推廣應用

(一)現代水文預報預測技術

現代水文預報預測技術的核心就在于提高水文預報預測的預見能力,從而為抗旱防洪減災更好地服務。所以應當加強氣象與水文相耦合的預報預測技術的開發和推廣,并推進定量的氣象數值預報預測產品在水文領域中的應用,尤其是提高水環境變化、抗旱、防汛的預報預測水平;并加強對短中期臺風暴潮、水雨情、天氣的預報預測工作。這些推廣技術包括了氣象與水文相耦合的對降雨徑流長中期的預報技術、結合定量的氣象數值預報預測產品、基于新途徑和新技術的水文預報預測技術、基于分布式水文模型和天氣雷達測雨信息源的實時的洪水預報預測技術。

(二)水文信息的監測、傳輸技術

必須推廣具有較高效率、操作方便和高靈敏度的水質、旱情、水雨情等實時監測與預警的技術和設備,以滿足我國社會經濟發展過程中對抗旱防洪減災目標的要求。這些推廣技術包括了新型、高靈敏度的水文信息的監測傳感器、遠程傳輸、信息采集、數據管理、處理和分析的技術與設備、地下水溫度和水位等自動監測的技術與設備、河湖水質的在線自動監測的技術與設備、依靠衛星遙感信息進行大范圍的土壤墑情的實時監測分析技術與設備等。

(三)水資源的合理配置與調度技術

對于流域水資源進行綜合管理的實質就是以統籌解決生態安全、供水安全與防洪安全目標等的流域水資源的統一調度。因此應當建立和推廣將總量控制來作為核心的統一調度的流域水資源技術體系,從而實現從單一的水利工程調度跨越到跨流域或全流域多水源(過境水、地下水、地表水)的統一配置和調度技術。這些推廣技術包括了跨流域生態改善與應急輸水監測技術、流域工程體系中多目標聯合調控的技術、區域地下水的修復與保護技術研究、半干旱和干旱地區的地下水數值的模擬及其水資源的優化配置等。

三、地下水數值模擬發展趨勢

就目前的地下水動態預測模型研究進展來看,研究結果更多都是比較側重于特定區域、單一模型研究,結果不具有普遍應用性。對于耦合模型來說,更多的是從數學優化角度來進行耦合,單純追求模型模擬精度,忽略對耦合模型內在機理的討論研究。實際上,由于地下水系統的復雜性、非線性、多尺度性、突變性和隨機性等本質屬性的存在,使得對地下水動態預測研究變得較為復雜,如何建立既能提高地下水動態預測精度又能真實反映地下水系統內在規律的預測模型,顯得具有重要意義。另外地下水模擬軟件的發展取決于地下水數學模型及計算機軟件技術的發展兩個方面。模型是地下水模擬軟件的內在核心,模擬軟件是模型實現的技術手段。模型的發展將會擴大軟件的適用范圍,提高模擬的精確度。軟件技術的應用將大大提高模擬軟件的速度、質量及現代化水平。盡管世界上地下水及其相關模擬軟件多達數百個,但由于地下水系統的復雜性,到目前為止,還沒有任何一種地下水軟件能解決一切地下水問題。根據國際上地下水的研究動向,可以預計今后地下水數值模擬的發展趨向可能有以下幾個方面:

(1)反映實際地下水流的數學模型的建立和機理研究。如以確定性模型描述地下水系統的內部環境特征,將邊界條件和源項作為隨機時間序列建立預測模型,從而建立確定性隨機耦合模型,來預測地下水動態,提高預測的精度與可靠性。

(2)無限邊界有限處理的研究,尤其給定水頭邊界。

(3)數值計算方法,減少計算內存仍是地下水流數值分析的重要課題。多種數值分析方法相結合來處理一個課題是一個值得探討的方向。

(4)介質的非均質性及由此而引起的參數的尺度效應研究。

(5)非飽和流及非飽和運移問題,多相流及其運移問題等的模擬研究。

(6)3s技術與地下水模擬模型緊密集成技術依然是將來的主要研究方向。

(7)隨著污染的加劇,地下水中痕量污染物在遷移過程中發生的物化反應和有微生物參加的生物化學作用所造成的對人體健康的可能影響將日益成為人們關注的焦點。因此,考慮物化反應和生化作用的溶質遷移模型,特別是地下水中有機物質遷移模型將是一個重要研究趨勢。

第4篇

關鍵詞:GIS技術;水文水資源;應用;現狀

中圖分類號:TV文獻標識碼: A

引言

地理信息系統是一種以處理空間數據為基礎的應用技術,而地質信息的特點決定了使用GIS技術的優越性,從而使該項技術在水資源領域中得到了廣泛地應用。地理信息系統在水文水資源中的綜合應用,也使得水文水資源研究工作逐漸走向系統化、網絡化。

一、地理信息系統技術

GIS是地理信息系統(GeographicInformationSystem)的簡稱,借助計算機技術,通過對地球表層空間的地理信息進行采集、儲存、管理、運算及分析來輔助科研的系統。

GIS的主要構成核心是處理空間數據的子系統,這是它作為地理科學研究工具的關鍵所在,該子系統分要分為兩部分,空間數據分析及處理。數據主要來自遙感圖像、統計數據和實測數據等。GIS主要功能有四個方面:一是對具有典型的空間性和動態性的數據信息的采集、分析管理和輸出;二是對區域空間分析和動態預測能力,尤其是在地學模型的應用方面更具備優勢;三是借助計算機通信技術以及遙感技術對數據進行管理,提高數據信息的可靠性,從而為決策提供參考依據。當前GIS技術正不斷地向著集成化和智能化的方向發展,相信在未來能夠為水資源及水文的研究提供更有效的信息和資料。

圖1地理信息系統技術組成

二、GIS技術在水資源領域應用現狀

GIS技術在水資源領域的應用現狀主要包括5個方面:GIS技術在地下水資源評價中的應用、GIS技術在水質模型中的應用、GIS技術在防洪減災中的應用、GIS在水利工程方面的應用和GIS在地表水與地下水的聯合研究中的應用。

(一)GIS技術在地下水資源評價中的應用

地下水問題具有明顯的時空維,地下水模擬強調地下水在介質中的運動情況。GIS應用在地下水模擬中,可用來獲取、操作、顯示與地下水模型有關的空間數據和預期的成果,使模型進一步細化,從而深入認識地下水在含水層中的賦存、運動情況,為合理開采、保護地下水提供基礎。

(二)GIS技術在水質模型中的應用

GIS能夠通過各種數據模型和數據結構將多源的地理數據進行統一存儲和管理。水質預測模型建立之初所需的大量相關的地形、水、土壤、氣候以及經濟、人口等統計數據,可以通過建立GIS數據庫的空間特征數據和屬性特征數據管理。

蔣海琴等結合江蘇省環保信息系統的建設,對WebGIS與一維水質模型集成的關鍵技術問題進行了討論,闡明了模型計算中評價河段截取、空間離散及空間數據重采樣的方法和過程,對實現水環境模型的跨平臺操作和數據信息共享做出了嘗試。

羅畏以基于投影尋蹤的水質評價模型為基礎,結合GIS技術進行水質分析和評價,以太湖為實驗區域,根據2000年該區域的水質監測數據做了實例分析,驗證了新理論和方法的可行性。

(三)GIS技術在防洪減災中的應用

我國是一個地理條件復雜、自然災害頻發的國家。每年因洪澇災害造成的經濟損失非常嚴重。近年來,我國的防洪工作逐步實現了從“以洪水為敵”的控制洪水向體現水資源特性的洪水管理轉變。新技術在防洪減災領域得到廣泛應用,GIS新技術與傳統的防洪減災技術的相結合,使水利防汛工作邁向了新的紀元。

(四)GIS在水利工程方面的應用

在水利工程應用中,GIS強大的空間分析功能和圖形顯示功能為工程設計和研究成果的可視化表達提供了有力的現代化手段。

通過GIS可以將施工過程通過圖像的方式動態的顯示出來,而GIS先進的空間分析功能可以為水利施工過程提供便利的分析工具,通過數字地形模擬,可以用離散分布的平面點來模擬連續分布的地形,進而進行坡度坡向分析、斷面圖分析等,從此實現水利工程信息的科學、高效的管理。

此外,GIS的可視化表達功能可以對每一施工過程進行模擬和全程監測,為設計人員提供直觀形象的信息支持,為決策者提供精確、科學的可視化分析手段,為優化施工過程提供技術支持。

(五)GIS在地表水與地下水的聯合研究中的應用

流域是由分水線所包圍的河流集水區,在地域上具有明確邊界的區域。流域地表水和地下水的統一調度和科學管理一直是水資源領域一個重要的實際問題,GIS的引入為這一問題的解決提供了有效的手段。

Maidment等(1993年)的研究成果表明:水文模型空間要素主要是由分水嶺、排水渠道、湖泊和三角洲構成,并且水流狀況也由這些要素所規定,而在地下水模擬、資源評價與管理工作中,這些地表水方面的高質量研究成果是非常寶貴和必不可少的,GIS為區域地表水與地下水的聯合研究提供了高層次的綜合環境和工作平臺。

Maidment應用GIS做了比利時Voer流域的降水和徑流相關情況的空間分析,為該流域的地表水與地下水的聯合調度與管理提供了可靠的科學依據。

當前GIS技術已逐步應用到了水文水資源領域的各個方面。除上述幾個方面外,GIS技術還在水資源管理、水污染控制規劃、旱情分析預測、庫區地質分析、水環境監測評估等多方面得到了成功的應用。

三、水文水資源領域GIS應用的發展趨勢

(一)GIS應用規范和標準繼續完善

在實際的情況下,一般GIS的應用與開發大多是分開進行的,各部門是要根據具體的生產以及需要而獨立開發的。所以我國缺乏完整的技術規范體系和設計應用標準,開發平臺的多樣化以及數據格式的繁瑣已經給我國的地理信息共享機制造成了較多的阻礙。雖然國內部分地區進行試點行業規范的相關工作已經展開,但是仍然存在缺乏國家層面的一致規范的問題。因此應加強GIS應用規范和標準繼續完善。

(二)水資源及水文地理空間數據庫更加完善

水資源及水文地理空間數據庫作為GIS系統的關鍵,對于決策起到基礎的作用,所以必須在保證提高GIS應用越來越標準、越來越規范的條件上積極進行基礎數據庫的建設,特別是對于具有水資源及水文領域特色的數據庫,例如雨情和水情數據庫以及水旱災情數據庫等等。除此之外,數據庫中必須要有大量的流域內關于自然資源和社會經濟環境的基本數據,而且要保證數據庫中的數據采集能夠具體并準確,且能夠及時進行更新。

(三)GIS與水資源及水文專業模型能夠充分融合

在目前我國的一些水資源及水文方面的模型中,雖然GIS大多數都具備關于水資源及水文信息的詳細具體的數據,且具有存儲、管理和輸人輸出功能,但是其核心主要還是僅限于數據方面,缺乏表達水文地理空間、水文現象空間分析的能力,缺乏有效支持決策的能力,特別是在基于GIS、RS的分布式水文模型方面表現的還遠遠不夠。我們必須要結合當前的各類計算方法,利用各類軟件逐漸過渡到以柵格為計算空間單元的分布式模型,能夠充分利用GIS所具有的空間數據管理功能,從而實現水資源及水文的專業模型與GIS的緊密結合,這要作為我們的研究重點。

(四)軟件向多維發展

目前社會上開發的GIS軟件,多數都不具備真三維的分析的功能,在幾何建模和分析方面都不能滿足水文水資源時空動態變化的要求,如比較成熟的GRASS、SGM、IVM等系統,功能也明顯不足。因此,急需開發一些具有三維甚至四維功能的GIS水文水資源空間分析軟件。

隨著水文水資源管理發展的要求及以計算機與空間技術的進步,GIS將從二維走向多維,從獨立走向兼容與集成。

(五)完善基于GIS的灌區的地下水資源評價系統

灌區不同于一個完整的流域或行政區域,它是有可靠水源(地表水、地下水)和引、輸、配水渠道和相應排水溝道的灌溉面積,是人類水事活動的產物。灌區地下水的循環不僅受自然因素的影響,而且還主要與地表水灌溉及地下水開采活動密切相關,因此,研發基于GIS的灌區地下水資源評價系統也非常必要。

結束語

當前,隨著信息時代的來臨,在水資源科研以及管理中應用GIS是一件非常具有前景的工作。但是如何建立一種綜合性資源信息系統是我們目前面臨的困難。但不管怎樣,使用GIS能夠促進水資源利用和管理領域的發展,因此我們必須要認識到水資源科學以及地理信息系統的發展變化的概念,技術的進步以及變化的社會需求必定使其含義也會發生深刻的變化。

參考文獻:

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[3]涂永彤,丁銘.我國水文水資源領域技術需求情況探討[J].科技創新導報,2012,01:123.

第5篇

論文摘要:本文根據新修訂的高等學校專業目錄及高等職業技術教育的特點,研究了水工專業(工程水文學)和(水利水能(電)規劃)的課程體系、教學內容及教材編排,提出了關于將兩門課程合并及合并后的課程名稱、課程教學內容和教材編排建議。

引言

水文及水利水電規劃是高等學校及中等專業學校水利水電工程建筑專業(簡稱水工專業)重要的專業技術課之一。它除直接分析確定水利水電工程的規模指標(如正常蓄水位、裝機容量等)和效益指標(如保證出力、發電量等)、工程安全和造價外,還要為水利水電工程的設計、施工及運行管理等提供正確合理的基本設計數據。據此不難看出,本課程在水工專業培養目標(從事水利水電工程勘測、規劃、設計、施工及運行管理的專業技術人才)中的重要地位和作用,因而,它是水工專業必修課之一。

但從我院教學實踐來看,水工專業的學生似乎并不看重該課程。通過調查發現,大部分水工專業的學生,只對相關的力學及建筑材料、建筑結構、水工建筑物、水電站和水利工程施工等課程感興趣,而對水文及水利水電規劃課程則學習積極性低,學習效果差。一般都是等到學習水工建筑物、水電站和水利工程施工課程時才認識到水文及水利水電規劃課程的重要性,結果因基礎不牢而捉襟見肘。再深人一層分析,造成這種教學被動局面的根本原因,一方面固然有學生認識上的問題,但另一方面,也可以說是更重要的方面,還在于課程自身存在的課程名稱、教學內容及其教材編排等問題。

因此,本文試從水文及水利水電規劃課程的名稱、教學內容及其編排等方面進行探討,以樹立本課程的“規劃”形象,提高學生學習的積極性,使本課程的教學更好地服務于專業培養目標。

1課程的合并及合并后的課程名稱問題

1.1課程的合并

在高等學校水工專業的課程中,1981年以前本課程原名稱為“水文及水利水電規劃”,與其相應的第一輪高校統編教材是(工程水文學)(上冊)和(水利水電規劃)(下冊)。1982年12月,原水電部在南京召開高等學校水利水電類專業教材編審委員會正副主任擴大會議,會議在審定各專業的教學計劃時,一致同意將(工程水文學)和(水利水電規劃)分開設課,并將后者改稱為(水利水能規劃)。同時,會上討論(1983一1987教材編審出版規劃)(即第二輪統編教材出版規劃)時,同意將第一輪教材下冊修訂再版,作為水工專業(水利水能規劃)課程的統編教材(該教材1986年11月由水利水電出版社出版)。

在中等專業學校水工專業課程中,本課程1992年以前合稱為“工程水文學”,第一版(工程水文學)教材是1979年由水利水電出版社出版的,1986年12月出版的第二版(工程水文學)教材,在第一版的基礎上作了較大修改,并增加了水庫調度一章。從1992年開始,中等專業學校水工專業也相應地將其分為(工程水文學)和(水利水電規劃)兩門課,并由水利水電出版社分別于1992年和1994年出版了第三版(工程水文學)教材和由東北水利水電專科學校朱伯俊主編的(水利水電規劃》教材。

綜上所述,無論是在高等學校還是在中等專業學校,水文及水利水電規劃課程都經歷了由合到分的變革。根據新制定的高等學校專業目錄,筆者認為,以課程合并改革為重點的新一輪的課程設置改革,必將在中、高等學校全面展開,因此,本課程的合并也勢在必行。事實上,關于工程水文學與水利水能(電)規劃課程的再次合并,早在1995年實行“五天工作制”時已經開始,只不過它是一種形式上的簡單合并,雖然達到了壓縮本課程教學時數的目的,但就我院水工專業近幾年本課程的實際教學效果來看,對本課程教學質量的提高,作用不是很大。因此,有必要對本課程進行實質性的合并、重組。

再者,針對性強和實踐能力強是職業技術教育最突出的特點,根據我院起草的《高等職業技術教育水利水電工程建筑專業教學計劃),課程結構由過去的基礎課、專業基礎課、專業課這三段式變為公共課和專門課兩塊式;理論教學時數與實踐性教學時數之比為1:078(要求1:1),本課程教學時數僅有70學時。因此,不可能再將工程水文學和水利水能規劃分開設置為兩門課,即使從教學計劃角度來看也有合并的必要。

將工程水文學和水利水能規劃合并,不僅是必要的,而且是可行的。可以從它們的教學任務和目的來分析。工程水文學的教學任務是使學生具有水文學的基本知識,了解水文觀測的一般方法,并能搜集有關水文資料進行分析計算。即使學生具有從事中小型水利水電工程規劃設計的水文計算能力,為確定水利水電工程規模和施工及運行管理規程提供所需的水文數據能力。水利水能(電)規劃的教學任務則是在掌握河流水文情況的基礎上,根據水文計算成果和國民經濟各部門的綜合利用要求,分析確定水庫的興利庫容和供水效益,確定水電站的發電效益指標和反映水庫水電站規模的主要參數—正常蓄水位、死水位和裝機容量等,以及通過防洪調節分析確定水庫的防洪特征水位和庫容、溢洪道尺寸等。總之,使學生在學習工程水文學的基礎上,進一步學習水利水電工程規劃的基本知識、基本理論,初步掌握水利水能計算和規劃的方法,為其畢業后從事水利工作打下基礎。從上述分析不難看出,工程水文學知識是進行水利水能規劃的基礎,將兩者合并是切實可行的。

1.2合并后的課程名稱

關于合并后的課程名稱,筆者認為可將其稱為(水利水電工程規劃)。這可以從本專業的培養目標和本課程的教學任務兩方面加以論證。首先,從水工專業的培養目標來看,由于學生畢業后主要從事水利水電工程的勘測、規劃、設計、施工和運行管理等專業技術工作,因此,參照水利工程施工、水工建筑物、水電站等專業課,將水利水電工程規劃作為水工專業的一門專業課的名稱是合適的。再說,水利水電工程的規劃,主要是水庫及水電站基本參數的選擇,它關系到工程的規模和效益的大小、工程的安全和造價等問題,而且對從事水利水電工程設計、施工和管理等的工程技術人員來說,必須掌握一定的水電規劃知識。因此,將(水利水電工程規劃)作為(工程水文學)與(水利水能(電)規劃)合并重組后的課程教材名稱是恰當的。

2(水利水電工程規劃)教學內容的界定

2.1界定依據

(水利水電工程規劃)課程的教學內容原則上應該包含(工程水文學)和(水利水能(電)規劃)兩門課程的教學內容,但由于水利水電工程建設周期長、工程投資大,需要國民經濟各方面協作配合的環節多,影響面廣,系統性強,水利水電工程建設必須嚴格按勘測、設計、施工和管理的基本建設程序分階段進行,因此,(水利水電工程規劃)課程的教學內容,還應根據水利水電工程建設與規劃有關的各個階段對規劃的具體要求而確定。

江河流域規劃是水利水電工程建設的前提。它是在勘測和調查所得的流域社會經濟情況、地形資料、河流水文資料及地質資料的基礎上,對江河上特定河段以及地區的水資源進行綜合利用規劃,并經過各種方案的技術、經濟論證比較,確定總體規劃布局及河流梯級開發方案,提出實施程序及近期興建的水利水電工程。

可行性研究是在經過審查批準的江河流域規劃基礎上,對推薦的建設工程項目,從技術、經濟和建設條件等方面論證研究其可行性,以保證技術上安全可靠,經濟上合理、能用較小投資獲得較大效益。可行性研究階段中的設計工作可以粗略一些,但對工程規模、經濟效益、開發的迫切性以及技術力量的落實等問題,必須論證清楚。

初步設計是根據批準的可行性研究報告的有關工程規劃對工程進行總體布置,選定主要建筑物型式和控制性尺寸,如選定合理的壩址、壩線和壩型,通過比較,選定最優的樞紐布置方案、水庫的各種特征水位和庫容,選擇電站的裝機容量、機組型號。水利水電工程管理階段的任務是隨時掌握水利水電工程中各種水工建筑物的運行情況,發現并消除隱患,確保工程安全;有計劃地蓄水、泄水以及合理調度用水,充分發揮工程的綜合效益;通過養護和修理使工程經常處于良好的工作狀態,延長工程的使用年限,根據國民經濟發展的需要,對工程進行改建或擴建,使之發揮更大的經濟效益。所以水利水電工程的管理不僅是工程管理部門的工作,也是規劃設計部門的工作。

2.2《水利水電工程規劃》的教學內容

從上述水利水電工程建設各階段的情況來看,(水利水電工程規劃)課程的教學內容應包括:江河流域規劃—水資源的綜合利用、河流與流域、水利樞紐與梯級開發、水文資料的收集與分析;水庫規劃—水庫地形特性、水庫的特征水位和庫容、水庫水量損失及淤積、淹沒、浸沒等問題,用水特性與用水資料,設計保證率與設計標準,設計年徑流量、年輸沙量和設計洪水分析推求,興利庫容和防洪庫容的計算,水庫死水位、正常蓄水位和防洪特征水位的選擇確定;水電站水能規劃—水能利用原理與開發方式,水能計算,電力系統負荷圖與容量組成,水電站裝機容量及運行方式確定;施工導流規劃—施工導流標準,施工設計洪水與施工水文預報;水庫調度規劃—水庫防洪調度圖、灌溉調度圖和發電調度圖編制等等。

3關于(水利水電工程規劃)教材編排問題

3.1《工程水文學》與(水利水能(電)規劃)教材體系

教材質量直接影響課程教學效果。《水利水電工程規劃)教材應緊密結合專業要求,打破(工程水文學)和(水利水能(電)規劃)的教材體系,通過刪節、補充和調整,建立新的教材體系。為此,首先要了解清楚(工程水文學)和(水利水能(電)規劃)的教學內容編排情況。(工程水文學》教材是以水循環及徑流形成過程、水文統計的基本知識與方法、設計年徑流及設計洪水的推求、降雨徑流分析、水文預報等為主要內容;同時扼要講述水文測驗及水文資料收集、河流泥沙等方面的知識。高等學校教材是按以學時編寫的,全書共十二章,依次為緒論、水循環及徑流形成、水文測驗及水文資料收集、水文統計的基本知識及方法、年徑流分析與計算、由流量資料推求設計洪水、降雨徑流分析、由暴雨資料推求設計洪水、小流域設計洪水計算、可能最大暴雨與洪水、河流泥沙計算、水文預報。中等專業學校教材除無水文預報一章外,其它內容與高等學校教材基本一樣,只是將可能最大暴雨與洪水、降雨徑流分析分別并人小流域設計洪水計算和由暴雨資料推求設計洪水兩章中,因而全書只有九章。

(水利水能規劃)是按42學時編寫的,全書包括緒論、水資源的綜合利用、興利調節、洪水調節、水能計算及水電站在電力系統中的運行方式、水利水能經濟計算、水電站及水庫的主要參數選擇、水庫群的水利水能計算、水庫調度等八章。(水利水電規劃)則是按54學時編寫的,全書分為緒論、水利水電規劃所需的基本資料、水庫興利調節計算、水庫防洪調節計算、水能計算、電力系統中的水電站主要參數選擇、水庫調度等六章。

3.2(水利水電工程規劃)教材編排建議

根據(水利水電工程規劃)課程的教學內容和教學任務的要求,其教材的編排既要有利于教學,又要有利于學生對水利水電工程建設程序的認知。據此,筆者試提出(水利水電工程規劃)課程教材的編排建議如下:

3.2.1緒論含我國的水資源及利用,我國水利水電建設的成就與展望,水利水電工程的規劃程序,水利水電工程規劃的教學內容和任務。

3.2.2水資源綜合利用規劃含水資源的綜合利用與水利事業,河流與流域,與江河流域規劃。

3.2.3河流水文含水文學與水文測站,降水的觀測與流域平均降雨量計算,蒸發與下滲,徑流的形成及表示方法,水文循環和水量平衡,江河水位、流量、泥沙觀測及資料整理,水文資料的收集來源。

3.2.4(水利水電工程規劃)所需的基本資料含徑流調節,水庫興利調節分類,水庫調洪作用,設計保證率與用水資料,防洪設計標準分類、選擇,泄流方式及泄洪資料,水庫地形特性,水庫的特征水位和庫容,水庫的淤積淹沒和浸沒等。

3.2.5水文資料統計分析方法含統計分析的任務和方法,現行水文頻率計算方法—適線法,相關分析方法。

3.2.6設計年徑流推求含年徑流及其變化特性,具有長期、短期和缺乏實測徑流資料時設計年徑流量及其年內分配推求方法。

3.2.7設計洪水推求含由流量資料推求設計洪水,由暴雨資料推求設計洪水,小流域設計洪水推求,可能最大洪水推求簡介。

3.2.8水庫興利規劃含興利計算原理,死水位的確定.年調節水庫興利庫容和調節流量的計算,多年調節水庫興利庫容 的計算簡介。

3.2.9水庫防洪規劃含調洪計算原理,無閘門控制的水庫調洪計算方法(列表,試算法、半圖解法、簡化三角形法),有閘門控制的水庫調洪計算方法。

3.2.10水電站水能規劃含水能計算的內容和方法,無調節、日調節和年調節水電站的保證出力、保證電能計算,多年平均年發電量的計算。

3.2.11水庫及水電站主要參數的選擇含電力系統的負荷與容量組成,水電站裝機容量的選擇,以發電為主的水庫特征水位的選擇。

3.2.12施工導流規劃含施工導流標準,施工設計洪水推求,施工水文預報。

3.2.13水庫調度規劃含水庫調度的意義,水庫的興利調度圖、防洪調度圖和發電調度圖的編制方法,水庫的優化調度簡介。

參考文獻

①吳明遠、磨道江、葉守澤合編.工程水文學.水利電為出版社,1986.

②周之豪、沈甘源、施熙燦、李惕先.水利水能規劃.水利電力出版社,1986

③廣西水電學校丁炳沖主編.工程水文學.(第三版).水利電力出版社,1994,

第6篇

【關鍵字】水土保持水資源可持續發展

中圖分類號:S157文獻標識碼: A 文章編號:

一、利可持續發展的必要性

水是人類賴以生存的不可替代的寶貴資源,是社會經濟發展的物質基礎。經濟發展和人類的生活離不開水的供給和保障。水利包含著水資源開發利用、除害興利、節約水資源、保護水資源等許多內容,是國民經濟和社會發展首要的基礎設施和基礎產業。但是,目前我國在水資源的利用方面存在著諸多問題,主要表現為:第一,人均水資源占有量低,時空分布不均勻,利用粗放。目前我國的總供水量,不能滿足社會經濟發展的需要。與此同時,我國的水資源利用大多是粗放型,不注重節水,浪費嚴重。

到21世紀中葉,我國人口將接近16億,社會經濟發展要求達到和接近世界發達國家水平,對水的需求將進一步增加,供需矛盾將更為突出。第二,洪澇、干旱災害頻繁。我國的洪澇災害十分頻繁,幾乎每年都有發生,加之水利工程及城市、鄉村的防洪標準普遍偏低,洪澇災害造成的損失十分嚴重。干旱災害幾乎年年發生,造成的經濟損失巨大。今后隨著社會經濟的迅速發展,一次災害的直接損失將不斷加大。第三,耕地中有效灌溉面積少,灌溉技術落后,水的利用率較低。第四,我國現有水利工程有相當一部分工程質量不高,設計標準偏低,部分水利工程設施老化失修嚴重,大中型灌區工程配套不齊,致使工程效益衰減,有的工程甚至報廢。第五,水污染十分嚴重,水環境問題突出。因此,只有確保水資源和水利工程的可持續利用,才能保障國民經濟的可持續發展。只有確保水利的可持續發展,才能保障經濟、人口、資源、環境的協調發展。水利可持續發展既是我國可持續發展總體戰略的重要組成部分,又是整個國民經濟和社會可持續發展的基礎和保障。

二、國水土流失的現狀

中國現有水土流失面積356萬km2,其中受水力侵蝕的水土流失面積165萬km2,受風力侵蝕的水土流失面積191萬km2,在水蝕和風蝕面積中有26萬km2的水土流失面積為水蝕、風蝕交錯區。調查表明,全國水土流失面廣、量大,不論山區、丘陵區、風沙區還是農村、城市、沿海地區都存在不同程度的水土流失問題。以三峽庫區為例,庫區總面積約為5萬km2,涉及重慶、湖北兩省市的19個區(縣、市),其中重慶為16個區(縣、市),總面積為4.6萬km2。三峽庫區重慶部分水土流失面積為3.06萬km2,年土壤侵蝕模數為3.751t/萬km2,年侵蝕量為1I.481萬t。

三、土流失對水利的危害

1、有效蓄水量減少。容易發生旱澇災害

水土流失的首要后果是使枯水季節水量減少,嚴重時水源枯竭,河道斷流。具體表現在兩個方面:第一,使土壤蓄水量減少。土壤顆粒間的空隙占土壤總體積的40%一50%左右,這些空隙是水分蓄存的空間,是涵養水源的關鍵。由于水土流失,土壤隨水而去,貯水空間就會隨之降低甚至喪失,土壤的蓄水量會因此減少,容易造成土壤干旱。從水文角度講,增強了徑流的年內變化,枯水季節水量減少會使洪水季節的水量更多,容易造成澇災。第二,水土流失使得丘陵山區的水塘、水庫、湖泊、河道等發生泥沙淤積,有效蓄水容積減小,蓄水量也相應減少,影響到工農業生產的發展與人畜的飲水安全。

2、增加地表徑流。加劇洪水泛濫

水土流失嚴重的地區,植被大部分遭到了破壞,暴雨發生時,由于地面坡度大、植被覆蓋率低、土壤蓄存能力差,當降雨強度大于土壤入滲速度時,雨水來不及下滲,迅速大量產生地表徑流,瞬時形成山洪,加劇了洪水泛濫,極易給人民的生命財產造成嚴重損失。

3、造成河庫淤塞,降低水利工程的效益

水土流失區由于表層土壤,在水力侵蝕下,大量泥沙隨地表徑流輸入水庫、堰塘、江河。一方面,減少了有效庫容,削弱了水利工程的防洪能力,減少了水利工程的使用壽命,甚至造成漫壩、垮壩等自然災害,直接降低了水利工程的效益;另一方面,造成溝渠江河河床抬高,嚴重影響正常行洪,致使洪水宣泄不暢,水位上漲,容易發生嚴重水災。

4、容易引發山體滑坡、泥石流等地質災害

水土流失區由于山高坡陡,植被破壞,一遇暴雨,極易形成山體滑坡和泥石流,不僅會沖毀住房、交通、電力、通訊等基礎設施,也將會沖毀農田、水塘、小型水庫等水利設施,嚴重的還會影響航運,從而給經濟發展帶來嚴重危害。

5、水環境質量下降,引發面源污染

由于水土流失,表層土壤以泥沙形式進入水體。流失的土壤中含有大量的有機質及殘存的農藥、肥料等物質,不僅增加了水體的渾濁度,同時引發水體的富營養化,造成面源污染。水土流失越嚴重,進人水體的污染物就越多,水質就越差,造成質量結構型缺水。

四、水土保持在水利可持續發展中的重要作用

水土流失危害十分嚴重,影響水資源的利用,在某種程度上講,是中國的頭號環境問題。遏制水土流失,實施水土保持,是當前唯一的選擇,尤其是在一些水土流失嚴重、生態環境脆弱的地區。水土保持是防治水土流失,保護、改良和合理利用水土資源,維護和提高土地生產力,充分發揮水土資源的經濟效益和社會效益,建立良好生態環境的綜合性的科學技術。具體說來,水土保持在水利中的作用主要體現在四個方面:

一是減少洪澇災害的發生。水土保持可以維持或增加土壤的入滲量,一些工程水土保持措施(如梯田、水庫等)還可以攔蓄徑流,一方面在汛期可以削減洪峰,提高防洪能力,另一方面,在枯水季節可以補充徑流,減少徑流的年際變化。

二是水土保持可以減少水土流失量,很多水土保持設施(如水平梯田、小山塘、排灌溝渠等)還可以攔泥拽沙,增加塘庫蓄水,提高水利工程的效益,減少水庫、湖泊、河道等的淤積,延長水庫的使用壽命。

三是水土保持可以減少滑坡、泥石流等災害的發生,有效保護水利工程。

四是水土保持可以提高水環境的質量。

【參考文獻】

[1] 項偉.肖淑娟水土保持在水利可持續發展中的作用分析[會議論文]-2008

[2] 黃遠忠 淺析水土保持在水利可持續發展中的重要性[期刊論文]-中國科技博覽2010(24)

[3] 卞藝杰.BIAN Yijie 水利可持續發展信息系統研究[期刊論文]-水利水運工程學報2001(2)

第7篇

【關鍵字】生態景觀,水網,基本思路,存在問題

中圖分類號:S276.5文獻標識碼: A 文章編號:

一.前言

生態景觀水網的構建,除了可以改善水系水體的水質,還能夠解決水源地的問題,全面發揮景觀水網的效益:首先,促進水資源發展模式的創新,目前大多數城市的水環境處于亞健康的狀態,亟需提供治理保護的措施,為城市水資源的治理積累創新的經驗;其次是景觀水網的工程實施,為人類提供一個與大自然和諧相處的平臺,保證城市的飲水安全,并不斷提高城市的特色品位和個性魅力;再次,生態景觀水網是城市可持續發展的強有力支持工程,尤其是生態重點保護 區域,通過將生態平衡、環境保護和城市發展三者的結合,提高水資源環境的承載能力。

二.城市生態景觀水網存在的問題

城市生態水景觀存在問題的分析,是針對性構建生態景觀水網的基礎依據,水體惡化、生態污染和水資源枯竭等現實的問題縱橫交錯,成為目前城市生態水景觀發展的絆腳石:

1.河道生態功能逐漸喪失,水資源污染問題突出,與人類對水資源的基本需求形成強烈的矛盾,某些原本水資源豐富的南方城市,也逐漸淪落為污染嚴重的缺水城市。目前,大多數城市的內城河水質呈現繼續惡化的趨勢,生活污水、生產廢水、工業廢水和船舶廢油等不斷排入河道,而水體本身的納污和自凈能力有限,將制約著河道生態功能的正常發揮。

2.城市人口的增長、交通網絡的擴展和商業項目的啟動,大部分河道在城市建設的進程中被填埋,或者被改為暗溝,使得水系被分割,無法滿足景觀的水資源暢通要求。

3.為了滿足防洪、泄洪和排污的需求,河道往往被人工化和渠道化改造,雖然有利于航運、發電和灌溉等實際需求,但水系將和土地等生態環境分離,對河岸植物和水生生物產生極大的負面影響,破壞河流周邊的生態環境,阻礙了地下水系循環、地表水系循環和河道的自凈等功能的實現,使得水資源污染的程度加重。

三.生態景觀水網的構建思路分析

1.不斷加強生態景觀水網的重點環節建設

(一)要爭取當地政府部門的支持。水網構建工程屬于水利規劃的一部分,需要與國家水利局等相關部門聯系,爭取納入河道污染防治規劃當中,以獲得生態水網構建構成的資金技術支持,為水網構建工程創造良好的政策環境。

(二)協作機制的建立,生態景觀水網的構建涉及到水務、環保、園林和房產等領域的內容,需要建立統一高效的協作機制,使得水網作為一個綜合體進行協調性構建,因此必須抓住政策支持的時機,建立生態景觀水網構建的工程領導小組,負責對管理制度的理順和各方資源的整合,以便破解工作中的各種難題,保證生態景觀水網構建工程的穩步建設。

(三)拓寬資金籌集的渠道,針對生態景觀水網構建需要大批量資金的要求,在建設施工之前,要拓展資金的籌集渠道,加大融資的力度,一方面是爭取銀行機構的資金支持,爭取更多的銀行貸款,另一方面是利用市場推廣的手段,推行生態補償,將土地開發和水生態環境建設結合起來,以便從土地升值中獲取足夠的建設資金。

(四)制定生態景觀水網構建工程的可行性研究方案,以此作為規劃方案細化和完善的參考依據。目前,水資源的保護、水污染的處理等是生態水網構建的工程重點,我們要根據相關的規范要求,將工程項目一體化,根據批復的意見和整改要求,不斷完善工程規劃的方案。

2.構建生態景觀水網的格局

(一)提升水系的景觀生態效益。現在城市的高密度開發建設,影響生態景觀水網的格局,因此,筆者認為要針對城市的生態水資源環境特點,構建水系網絡生態格局:

(1)是結合水資源結構所處位置的地理條件,譬如針對淤泥填塞的河道,進行現場的治理和保護,溝通斷頭的河道,形成水系的流動,并采用繼承和再生的方法,調整水資源系統,重新設計結構清晰的水網架構。

(2)是恢復被填埋的河道,改善缺乏綠化的水系生態價值,譬如重新開挖直河,通過以河流水系為軸心的綠化建設,匯集規模比較小而且分散的公園、綠地和園林,使得景觀水網形成系統的城市綠化開放空間。

(3)就是利用水網建立相互聯系的敞開式綠化空間,發揮水系的綜合效益,并發揮水系本身的水網特色。

(二)是治理水污染,恢復生態水景觀的生機。

水污染的治理和生態水景觀的開發,兩者之間存在相輔相成的關系,據調查,城市90%以上的的排水系統存在問題,在暴雨季節,所排除的污水沒有經過處理就直接排放到河道中。

(1)為了解決生活和生產污水污染河道的問題,一方面要改變傳統的雨污合流排水方式,將雨水和污水分流處理,截留進入河道的污水,減少河道的污染。另一方面要減緩暴雨季節地表徑流沖入河道的速度,通過在公園、廣場、濕地、河岸等公共空間設置休閑綠地,發揮綠化植被存蓄雨水和減少徑流的作用,發揮其自然排水和水域凈化的自然能動性,使得污水處理方式趨向于簡單性、高效性的自然需求。

(2)是合理開發土地,增強水空間再生能力。土地是寶貴的資源,與水資源同宗一脈,必須予以充分的尊重和保護,而生態景觀水網的構建,必須以長遠的眼光考慮,加強土地的有效監控和科學引導,一方面要加強水系區域生態環境的整治,以便對水系區域的開發內容和容量進行合理掌控,保證水系周邊綠地和植被的連續性,同時保證水系的自然屬性和周邊土地的融合性,也便于為水系的生物提供棲息地,發揮水系的生態廊道功能。另一方面則是重新塑造水系自然的生態環境,譬如增設水系周邊的開放空間和文化設施等,創造生動的生態教育基地。

3.增強人們對水資源的保護意識

生態景觀水網的構建屬于人性化的工程項目,工程的最終受益群體和參與群體都是人。因此,要構建生態景觀水網,實現水環境治理的目標,不僅要克服構建過程中的技術難點,還要改變人們對水資源的價值觀和行為標準。目前很多城市水資源污染現象越來越嚴重,而且比例不斷上升,筆者認為一方面要進行水資源保護知識的宣傳,提高人們對水資源的保護和管理知識水平,以便在保護水資源的時候做到有的放矢,另一方面則要對生態景觀水網的構建,改善生態水資源環境,以生動的水資源環境建設為例子,達到生態教育的目的,讓人們在水資源生態環境中受益,將自身的生活環境融入到水資源生態環境當中,感受生態環境的變化,自覺提高環境保護的意識,促進生態景觀水網的建設和發展。

四.結束語

生態景觀水網與自然環境存在同宗一脈的長期磨合關系,水網的構建,需要結合自然水資源環境的空間動態和自然模式,通過對城市水資源景觀問題的研究,尋找合適的生態景觀水網構建的具體方法,以便改善水系水體的水質和解決水源地的問題,全面發揮景觀水網的效益。總之,生態景觀水網的構建需要從生態學的角度,對水資源景觀進行優化建設,方可提高水資源的自我維持和自我更新能力,充分發揮生態景觀水網的環保作用。

參考文獻:

[1]聶呈榮 黎華壽 基塘系統:現狀、問題與前景(被引用 11 次)[期刊論文] 《佛山科學技術學院學報(自然科學版)》-2001年1期

[2]楊曉英 羅興章 隋國棟 鄭正 基于清流水網的流域水污染控制戰略和技術體系[期刊論文] 《自然雜志》ISTICPKU-2012年2期

[3]羅燕敏 文常春 城市中生態河涌水網的構筑--論南昌市玉帶河整治中生態景觀設計(被引用 1 次)[期刊論文] 《規劃師》ISTICPKU-2004年11期

[4]吳瓊 武漢市城市森林結構規劃研究[學位論文], 2009 - 華中農業大學:園林植物與觀賞園藝

[5]安介生 歷史時期江南地區水域景觀體系的構成與變遷――基于嘉興地區史志資料的探討(被引用2次)[期刊論文] 《中國歷史地理論叢》PKUCSSCI-2006年4期

[6]仝杰 西北干旱半干旱地區城鎮水景觀建設研究――以內蒙古磴口縣城為例[學位論文],2010 - 西北大學:城市規劃與設計

第8篇

[關鍵詞]非地質專業 水文地質學 教學改革

[中圖分類號] G423.07 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)18-0172-02

水文地質學是研究地下水的科學,主要研究地下水在與巖石圈、地幔、水圈、大氣圈、生物圈和人類活動相互作用下,其水量與水質在時間和空間上的變化,以及對各個圈層產生的影響,從而服務于人與自然協調的可持續發展。[1]以河南理工大學為例,水文地質學是該校地質工程和水文與水資源工程專業的一門主干專業基礎課,同時也是勘查技術與工程、地球信息科學與技術、土木工程等專業的重要基礎課,是一門比較系統、基礎理論性很強的地質學課程。

河南理工大學地球信息科學與技術專業(以下簡稱“地科”專業)主要學習地球科學與信息技術相關的基礎理論知識與技能,培養具有扎實的地學理論基礎,掌握地學信息獲取與處理、地球物理勘探技術、地學軟件開發,能從事國土資源數字化、遙感及地球信息識別、處理與分析的高級專門人才。筆者去年負責地球信息科學與技術專業2009級學生的“水文地質學”這門課的教學工作。“水文地質學”是該專業的專業限選課,2009級兩個班共54名學生,其中48名學生選擇此課。通過課程的學習,掌握水文地質學的基本概念、基本理論和方法,對于以后該專業學生畢業后從事相關工作提供理論依據。因此,作為任課教師,搞好非地質專業“水文地質學”課程的教學工作,顯得尤為重要。

一、非地質專業“水文地質學基礎”授課現狀分析

以河南理工大學為例,目前,在地科專業、勘查技術與工程等和地質學科相關的非地質專業中,水文地質學作為專業限選課,有逐漸被萎縮和淡化的趨勢,主要表現在一是同為地質相關專業,課程性質由必修變為限選,二是野外實踐教學環節減少或取消,三是學時數減少。究其原因,主要是制訂專業教學大綱時,討論不充分,另外學校資金投入不夠。地質學科實踐性較強,野外實踐花費較高,對于學院而言,實習經費主要花在地質專業的相關課程的實習上,而非地質專業的一些地質基礎課程就處于尷尬的境地。

二、非地質專業“水文地質學基礎”教學中存在的問題

一是學時較少。對于非地質專業學生學習水文地質學課程,由于缺少相關基礎知識,必須拿出較多的時間學習水文地質基礎知識,因而學時數需求較大。比如,中國地質大學的“水文地質學基礎”課程50學時,包括實習和實驗10個學時,同濟大學的“水文地質學實驗”13學時,而我校地科專業開設此門課程只有32學時,并無實驗和實習課。“水文地質學基礎”中基礎知識較多、概念繁雜,在有限的學時內學好這門基礎課難度較大。二是野外實習與理論學習時間安排有矛盾。地科專業在大一下學期有嵩山地質認識實習,其中一條線路是水文地質實習,而地科專業開設這門課在大四上學期。學生在沒有學這門課時就去現場實習,導致老師講得很多,學生由于沒有基礎,聽得也很茫然。三是教學內容的學時分配上存在問題。在編寫教學大綱時,是根據總的教學目標先將學時確定下來,然后根據學時來編寫教學大綱,這就造成在教學內容的選擇和學時的分配上存在矛盾。

三、教學探索

筆者在“水文地質學基礎”課程的教學基礎上,針對地科專業,在教學內容和授課方式上進行探討,僅供借鑒。

(一)授課內容的選擇

1.授課內容重點突出

筆者在授課時參考的教材為《水文地質學基礎》(王大純編)和《水文地質學基礎》(第六版,張人權等編)。由于學時的關系,教師不可能采取全篇精講的方式來教課,只能有所側重的教授并使學生掌握水文地質學的一些概念,如巖石的水理性質、地下水的賦存等,地下水運動的基本規律、地下水補給與排泄進行重點講解,地球上水的分布及地下水與環境等方面的內容比較簡單,通俗易懂,讓學生自學即可。

2.補充內容,擴展學生知識面

鑒于地科專業是地質與信息技術相結合的專業,河南理工大學又為煤炭主體專業為主的高校,多數學生畢業后去煤礦企業就業,所以筆者在授課時加入了煤礦水害防治信息化、相關研究生優秀碩士論文、課題科研報告等方面的內容,使學生了解所學知識在實際生產中的應用情況,拓寬學生的知識面,增加學習此門課程的興趣,培養學生的創新意識。

3.增加實驗環節

另外,在授課中安排4~6個學時做水文地質學實驗,測定巖石的水理性質,如持水度、給水度、孔隙度、容水度等,理解地下水賦存和運移參數及相互關系;測定滲透系數,理解達西定律的物理意義。在實驗中,避免“教師說得多,學生做得少”的局面,讓學生先回顧相關概念和知識,然后按照實驗步驟來做實驗,引導學生發現一般規律,提出問題,而后老師解答問題。通過做實驗,鍛煉了學生的動手操作能力,并且能使學生更深刻的理解相關知識。

(二)授課方式的多樣化

1.“討論式”教學法的應用

在上每一節課之前,先提出幾個和本節課有關的問題,供學生思考。可以集體討論,如果學生都明白,就稍微一點就過;如果學生想不到,就給予適當的引導,最后講原理和方法,讓學生徹底明白。引導學生將知識和實例結合起來,啟發學生的思維,激發學生濃厚的興趣。如在講地下水化學成分形成作用時,可以從灰巖地區泉口出現鈣化的原因,提出為什么油田儲層地下水中H2S、NH4+濃度較高,而SO42-,NO3-含量很低等問題;在講地下水與環境的內容時,提出水質引起的氟斑牙、水垢、地面沉降等問題。

2.多媒體教學手段的使用

隨著信息化的普及,現在高校課程都采取多媒體教學。多媒體傳遞的信息量大,可以豐富教學內容,圖文并茂,可以彌補有限的學時滿足不了教學任務的情況。但同時應該注意,利用多媒體教學,授課速度容易加快,為了讓學生對所學知識消化吸收,要避免“念屏”現象。[2]多媒體不能完全替代課堂板書,課堂教學中應該板書與多媒體結合使用。比如在講“流網繪制”這一節時,在多媒體上可以列出繪制流網的具體步驟和流網成圖,但是如何畫流網必須要現場板書演示,教會學生如何根據邊界條件確定等水頭線或流線,然后根據流線和等水頭線正交規則,得到正交網格即流網圖。如果只給出步驟和流網成圖,學生對流網的繪制還是一頭霧水。

3.角色互換法的使用

角色互換即為學生當老師,老師當學生。將班級分成若干小組,每小組3~5人,在每次課下課時,給某一小組布置任務(可以是即將上課的內容,也可以是針對某種現象進行解釋等),下次課上課前抽出10~20分鐘讓他們對任務進行講解(小組選出代表講解,其他人輔助解答),之后老師和其他學生都可以進行點評或討論。這樣可以讓學生產生動力多去查閱資料,多思考,真正達到師生互動,避免一貫的老師講、學生聽的被動局面。

4.教學與實踐相結合

在課堂上主要是注重概念、原理和方法的講解,要結合現場實踐,注重對學生感性認識和實際操作能力的培養。在本課程的教學過程中,可以利用學校處于以煤炭為主要工業的焦作的優勢,帶學生深入礦區,了解礦區水資源的概況、區域地質條件和水文地質條件,了解地下水的補徑排的關系,感性認識煤炭開采引起的地面沉降、巖溶塌陷等環境地質問題,結合“專門水文地質學”和“地下水動力學”等課程的學習,探討煤礦突水的防治方法,使理論與實踐相結合。

四、結語

水文地質學基礎是“地科”專業比較重要的專業基礎課,課程內容豐富,概念較多,理論性較強,教學難度較大。非地質專業在水文地質課程教學中,要根據不同專業對地質知識的需求選擇授課內容[3],同時教學過程中,教師要注意授課方式的多樣化,讓學生參與教學中來,達到師生互動,最終使學生的綜合素質和創新能力得到提高。

[ 注 釋 ]

[1] 張人權,等.水文地質學基礎[M].北京:地質出版社,2011.

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