水文与水资源工程的认识
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇水文与水资源工程的认识范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
水文与水资源工程的认识范文第1篇
中图分类号：G6420；TU42 文献标志码：A 文章编号：10052909（2017）02009804
教学与科研是大学的两项基本职能，二者融合是学校发展的必然，是建设创新性大学的根本[1-3]。人才培养是大学的根本职能，我国高校人才培养与科学研究之间存在显著的正相关，两者之间的相关程度随着时代的发展呈现出逐步提高的趋势[4]。科研与教学应相互促进，共同满足高品质大学人才培养的需要[5]。高等学校的人才培养需要将教学、科研和社会服务等多种手段相统一，从知识型转向能力型培养是重要的发展趋势，也是科学发展观在高等教育人才培B上的具体落实[6-7]。如何在教学中融入创新理念、培养学生创新意识、提高学生创新能力是培养创新人才时必须要面对的重要课题，将教师的科研项目与课堂教学互相融合是一条重要的途径[8-9]。鼓励教师将科研过程中解决问题的方法引入教学，提高教学质量[10]。
在人才培养过程中，教学改革一直是备受关注的热点问题之一，而围绕本科教育目标而采取的教学方式改革则是高等教育改革中的热点[11]。许多水文与水资源工程专业的教师结合专业教学活动开展了教学研究，如窦明等（2009）
在教学实践的基础上，提出从授课内容、教学方法、实践教学三个方面构建水资源规划与管理课程教学体系的建议[12]；李小龙等（2009）强调更新教学手段和加强实践教学环节对提升水文与水资源工程专业本科教学质量的作用[13]；张升堂（2014）以实际应用为出发点讲授理论，以培养学生的实践能力为目的，在专业教学中合理地引入了实例教学[14]；王景才等（2015）针对水文学原理课程的知识内容体系，从理论与实践性教学、教学方法和教学资源等方面对如何改善课程教学效果进行了探索[15]。如何培养具有创新能力的水文与水资源工程专业人才以适应行业不断发展的需要，是从事高等教育教学者应不断思考的问题；如何在教学过程中有意识地引导学生主动思考、主动参与、主动实践，使学生的学习模式向自主性、探索性、研究性转变，在教学过程中培养学生的创新能力是水文学与水资源工程专业教学工作者需要不断研究的课题。水文与水资源工程专业的教育教学人员需要以发展的眼光、开阔的视野开展专业教学改革以支撑不断发展的高素质专业人才培养要求。
一、教学流程设计与实践
（一）教学流程设计
为科研并行式服务于教学活动设计合理的路线图，是其顺利实施和保证其实效性的关键。本次教研活动依托水文与水资源工程本科专业主干课程水信息采集与处理，水文学原理的教学过程和有关科研实践活动开展。教学流程方案的设计，首先由包括水文与水资源工程专业教学的任课教师、科研人员以及水文与水资源行业的从业人员组成的课题组成员进行探讨，明确开展科研并行式服务于教学的必要性。对水信息采集与处理、水文学原理等课程教学内容中适用于科研与教学并行式开展的知识点进行筛选，在此基础上，进行合理性和可行性分析并制定实施方案，经课题组讨议的教学与科研并行式开展的主要流程如图1所示。
（二）设备使用以及研究区见习
为保证科研并行式服务于教学有关研究活动顺利、高效地进行，除设计合理的技术路线外，为提高项目开展的效率，提升学生的动手能力和依托研究区开展科研活动的理解能力，需对学生进行水文（包括水质）观测设备使用方法基础培训以及在科研活动开展的研究区进行见习。
水文观测所用设备主要包括超声波测深仪（SSX-1D）、水位数据记录器（U20-001-01）、溶解氧测定仪（FG4-ELK）、电导率测定仪（SG3-ELK）和PH计（Seven2Go，S2）（梅特勒-托利多仪器有限公司）。对学生进行仪器使用方法培训时，将学生分成4组，每组5人，介绍各种仪器的初始设定、功能调试、测量数据和数据记录（或下载）的基本操作方法，并对设备使用过程中的注意事项和可能出现问题的处理方法进行说明。
实践教学环节结合水文观测活动同步开展，水文观测主要依托的研究区为扬州市内的古运河局部河段。为增强学生对客观环境的认知能力和结合课程基础知识开展科研活动的理解能力，有针对性地安排了学生在研究区开展见习活动。本次见习活动的主要内容是了解河道沿程的基本情况（护岸、边坡材料、断面形式、河宽等）和水流条件（如流量、水深等）。在此基础之上，教师介绍如何根据河道基础物理条件合理选取水文数据观测断面，并强调水文观测过程中与安全有关的注意事项、各组成员之间的协调配合工作的必要性等问题。经过在研究区的见习，使学生在思维中对基于客观条件开展观测活动的思路和实施办法有了初始的认识，有利于接下来的课堂知识学习和结合课程有关知识制定水文观测方案等工作的开展，有利于学生对课程教学和实践训练所要达成目标的深入理解，有利于发挥学生的主观能动性，培养学生的思考能力和探索精神。
（三） 课程基础知识教学
以筛选的水信息采集与处理课程中的水位、流量等要素的观测，水文数据的处理方法和技术，以及水文学原理课程中的流量过程及径流表示方法等章节为例进行说明。课堂教学主要讲授水位、流量、径流等基本概念，数据获取的方法和途径，数据整理和处理技术等内容，对即将开展的水文观测和与课堂讲授知识有关的研究活动进行说明，强调基础数据在支撑专业研究活动的作用及高质量基础数据的重要性。在课堂知识讲授过程中，有目的地引导学生结合设备的使用方法和研究区基本情况对课堂教学内容进行学习和领会，因为学生对设备的使用方法和研究区的客观条件有了一定的了解，学生在头脑中可以对课堂基础知识、设备使用方法和研究区观测的过程进行整理和加工，在思维中形成完整的从基础知识学习到科研实践活动的路线图。
（四）水文观测及数据整理
1. 水文观测实践
在课堂讲授结束后，进行研究区水文观测活动，水文观测活动作为水信息采集与处理课程实习内容的一部分，作为水文学原理的课程补充环节，其目的是使课程基础知识与实践教学在时间上紧密结合，增强教学效果，锻炼和加强学生的实践能力，提升学生对科研的兴趣。研究区观测采用分组进行的方式进行，在充分考虑学生的分组和所用仪器设备数量的前提下，为提高实践观测活动的效率，除利用部分课内时间（分配学时）外，合理地利用课外时间开展。水文观测活动以每个学生为主体进行，使每个学生都接受实践的锻炼，在此过程中，教师主要负责指导和释疑。
2. 数据整理与分析
对观测结果进行采集与整理（数据记录或下载），是水文观测后续的实践环节。教师针对所开展的科研工作内容，对数据整理（处理）做出具体要求，对数据（观测结果）在所开展科研活动中的作用进行解释和说明，即数据处理结合科研的实际需要进行。为使学生掌握观测数据的整理方法，教师有针对性地介绍利用常规图形处理软件如Grapher、 Excel对数据进行图示的技术，然后以每个学生为单位对观测数据进行处理。需要说明的是：有关科研活动需要数据的时间序列较长，学生在水文观测活动过程中获取的数据相对较少，在数据整理时，教师向学生展示自己对数据的处理结果，并向学生提供观测时段内各水文要素的长时间序列数据，对数据处理结果的简要分析方法和讨论过程进行说明。然后，由学生自行完成数据图示、结果分析和讨论的有关工作。以组为单位提出数据处理成果（含结果讨论的文字材料），图3为学生对水文观测数据的部分整理结果，结果讨论的有关内容在此略去。
二、结果及讨论
（一）教学效果的调查
在科研并行式服务于教学活动阶段性开展以后，进行教学效果的调查，调查对象为参加此项目的水文与水资源工程专业本科生，调查内容包括对教学模式的认可程度，对课堂知识接受和实践操作技能训练的满意度，以及对科研活动的兴趣培养和科研活动认知程度等。调查方式主要包括调查问卷、课后访谈和随机谈话，大多数学生针对调查的分项内容给出了自己的感受或评价。
（二）讨论与分析
调查结果表明，绝大多数学生对科研并行式服务于教学的模式和实践效果给出了积极的评价。根据评价结果，项目组对该教学模式的实施效果进行了剖析和讨论，对项目的优点和不足之处作出客观评价。
水文学原理课程本身配置了课程设计，未设置有关水文数据观测的实践环节，在本项目开展过程中，增加水文数据观测和分析的实践环节，对提升课程的教学效果，增强学生对课程基本知识的掌握和加深对课程设计题目的理解方面有很大的帮助，并为后续水信息采集与处理、水文自动测报系统等课程的学习，打下了认识和实践上的基础。
水信息采集与处理课程虽然设置了课程实习和课程设计，但常规的教学流程是首先进行课程基础知识的教学，在课堂教学进行到某一阶段（或结束后），集中进行课程设计和课程实习。在传统的教学流程中课程的理论教学和实践教学在时间上衔接不够紧密，课堂教学和实践教学存在脱节现象，一定程度上影响了教学效果。课堂教学与科研活动并行式开展，从学生学习知识的角度考查，大尺度地缩短了理论知识学习与科研实践在时间上的距离，使课堂教学与课程实习环节结合更加紧密，对常规教学的开展流程有了较大尺度的突破，同时，学生对专业科研活动的兴趣有了明显的提升，有利于培养学生的创新思维和创新能力。
另一方面，教学与科研并行式开展，有些时候仍存在课堂教学和科研实践（实践教学）在实施时间上的矛盾，存在个别学生课堂教学认真程度欠缺，对实践教学环节应付的现象。对此问题在未来的教学过程中要给予充分的重视，找出合适的对策，采取合理的措施，有针对性地解决。
三、结语
此次依托水文与水资源本科专业的有关课程，开展科研并行式服务于教学的教学改革和研究活动，是对构建科研反哺教学模式的一次积极探索，是对传统教学模式合理性突破的一次大胆尝试， 研究取得了较好的阶段性效果，学生在课堂知识学习和实践技能培养方面的满意度高，提升了学生对科研的兴趣，有利于培养学生的创新能力。项目组将在未来的教学和科研活动中加大对科研活动合理、高效地服务于教学新模式的探索，为培养具有创新能力的水文与水资源工程专业高级应用型人才服务。
参考文献：
[1]王鲜萍. 高校教学、科研协调发展的机制及基本方略研究[J]. 科技管理研究，2009（5）：248-249.
[2]王丽芳，杨卫民，乔元彪，等. 高质量应用性人才培养模式的探讨[J]. 实验室科学，2010，13（6）：186-188.
[3]朱国仁.略论高校教学与科研的协调[J].上海高教研究，1998（6）：25-28.
[4]陆根书，顾丽娜，刘蕾. 高校教学与科研关系的实证分析[J]. 教学研究，2005，28（4）：286-290.
[5]刘晶. 浅论高校人才培养之教W与科研并重[J]. 教育教学论坛，2012（35）：101-102.
[6]李斐. 协调高校教学与科研发展，提高本科人才培养质量[J].高等教育管理，2015，9（1）：1-5.
[7]甘义群，马传明，周建伟. 基于专业能力培养的水文与水资源工程专业三峡实习教学研究[J]. 中国地质教育，2013（3）：94-97.
[8]林龙云. 创新型人才培养与本科生科研活动[J]. 福建高教研究，2008（5）：18-20.
[9]陈小鹏，王琳琳，韦小杰. 把科研引入实验教学，培养学生开发能力[J]. 实验室研究与探索，2008，27（6）：108-111.
[10]赵宇宁，窦峥，国强，等. 研究型大学中基于人才培养为主线的教学与科研工作良性促进关系的研究[J]. 教育教学论坛，2015（13）：64-65.
[11]朱斌. 水文水资源专业课程多媒体教学改革探讨[J]. 教育教学论坛，2013（22）：37-38.
[12]窦明，左其亭，李桂秋. 水资源规划与管理课程建设与教学研究[J]. 高等建筑教育，2009，18（6）：91-94.
[13] 李小龙，姚多喜，杨金香，等. 水文学与水资源工程专业的本科教学探索[J]. 淮南职业技术学院学报，2009，9（4）：59-60.
[14] 张升堂. “水文水资源”课程实例教学研究[J]. 中国电力教育，2014（21）：101-102.
[15]王景才，黄红虎，方红远. 高等院校水文与水资源工程专业水文学原理课程教学探索[J]. 高等建筑教育，2015，24（6）：97-101.
Abstract：The objectives of this study were to explore the scientific mode for research activities efficiently feedback teaching. Classroom teaching and research practice were paraelly conducted relying on the teaching implement of water acquisition and processing， and principles of hydrology of undergraduate teaching of hydrology and water resources engineering. So as to the close combination between classroom teaching and the research practice was achieved on the time scale. The results indicated that teaching effectiveness and students’ interest in professional research activities were improved significantly， and was benefit for culturing the students’ innovative thinking and ability. The results are expected to provide the references for constructing the scientific mode of research activity services the undergraduate teaching.
水文与水资源工程的认识范文第2篇
关键词：气候变化；水文水资源；气候变化情景；影响
中图分类号： P331 文献标识码： A
引言气候变化问题一直受到世界的普遍关注，并已成为二十一世纪重要的环境问题之一，直接影响着人类的生存与发展，对国家政治与安全，社会经济发展、工业、农业和城市化等一系列问题产生严重影响。气候变化改变了水文循环过程，影响着水资源系统的结构与功能，对人类进行水文和水资源的开发、利用和对水资源管理带来挑战。
1、气候变化对全球水文水资源的影响
气候变暖是导致全球平均海平面升高的重要因素,主要体现为积雪覆盖面积与冰川面积在气温升高下不断的融化与退却。根据IPCC在2007年的气候评估报告中显示，在过去50年的时间里,全球温度升高的趋势为每十年升高0.13℃(0.10一0.16℃),是之前一百年内每十年温度变化的两倍。随着气候变暖趋势的加剧,1978年以来北冰洋海冰的范围每十年平均减少2.7%(2.1%一3.3%),陆冰的减少造成海平面的上升。另一方面海水随着温度的升高会导致海水的扩张,扩张后的海水同样会引发海平面的上升。IPCC的报告显示，1961年至2003年的海水水平面年均上升量为1.smm(1.3一2.3mm),而1993年至2003年这十年的年均海平面上升量就达到了3.lmm(2.4一3.smm)。同时全球气候变暖对降水也产生了很大的影响,由于全球变暖使水循环更加的活跃，并且使大气中的水容量增多,所以发生暴雨的几率会不断增加,同时发生干旱和洪涝灾害的面积也会继续扩张。
2、气候变化对全球水文水资源的影响预测
全球气候变化问题的不断加剧将会使水文水资源产生微妙的变化,但这些变化是不容忽视的。在降水方面,随着全球气候的变暖,不同区域内会表现出不同的降水量变化,而这些变化也会比20世纪的降水变化明显的多,首先是高纬度地区全年降水量会增加,中纬度北部地区、南极、热带的冬季以及亚洲东部与南部的夏季降水量会增加,而与之对应的澳大利亚、中美洲以及非洲南部降水量则会减少。随着蒸发量的加大以及温度的升高导致降水量的变化,极端降水时间发生的频率会不断增加,同时恶化程度也会增加,尤其表现为洪涝灾害和干旱灾害的风险会不断加大。全球气候的变暖也会影响水质与水量,从IPCC 2007年气候评估报告中显示,气温升高1℃,缺水人口将达到4亿一17亿,而升高2℃,缺水人口将达到20亿,地表温度在升高7℃左右,则全球将会有1/5的人面临洪水灾害,而11亿一32亿人将会缺水,如果情况不能得到改善,一直到21世纪末期,全球将会出现2/3陆地要面临干旱。同时温度的增加会使水的质量不断退化,水质量也会随着水流容量的变化发生改变。
3、气候变化对我国水文水资源的影响
气候变化对水文水资源的影响得到了普遍的重视,人们对全球变暖危害的认识也在逐渐提高。与此同时，气候变化对我国水文水资源的影响已经开始显露出来。首先是气候变化对我国的降水分布与强度产生了很大的影响。西部降水总量呈现增加的趋势,西北增加而西南地区则趋于减少。东部地区降水量区域性变化较大,华北中部、长江中下游和西南沿海降水增多，而华北大部、华东北部以及东北东部则呈现出降水量下降的特点。在降水频率方面除华南以外的东部地区在明显减少,西部地区在不断增加。但是降水量增加的地区并不代表水资源可利用量的增加,因为在气候变暖的影响下,蒸发量的增加会减少地表径流,其中降水的大量蒸发以及植物的蒸腾会浪费很多可利用水资源,而作为人类可利用水主体的河流径流受到实际降水量与蒸发量和渗透量的差值的影响。其次是气候的变化使我国冰雪覆盖面积减少,冰川退化,明显体现在西北山区的冰川面积不断减少,直接导致我国以冰川为主要补给的河川径流也在不断减少。再次，气候的变化不仅能够影响降水的强度与频率,影响水循环系统,同时也会影响水灾害发生的频率与强度,并可能引发水灾害以外的其他自然灾害,对森林、湿地等生态系统的稳定性也会产生很大影响。而随着水资源自身温度的增加,蒸发量的加大会导致径流量减少,使河流污染加重,同时温度的增加也会使河流中污染物的分解加快,影响我国水资源的质量。
4、气候变化背景下的水文水资源工作努力方向
在全球气候不断变化的背景下,我国水文水资源工作首先应当对我国水文水资源的实际情况作出正确的认识。我国由于气候变化引发的水灾害在不断增加,证明了我国水资源对气候变化十分敏感。从水资源对气候变化的适应能力来看,在面对洪涝、干旱以及水资源短缺等问题的适应能力都很低,所以在水文水资源工作与管理中应当认识到我国水资源对气候变化的脆弱性这一事实。其次要认识到改变水资源对气候变化脆弱性的努力方向，包括当前的水利工程建设、水资源管理机制建设、经济发展因素以及科技水平因素。
结语
要加强水资源对气候变化的适应性，首先应从加强对水文水资源的认识入手,认识到当前水文水资源正在气候的变化下产生着哪些变化,从而有依据、有目的的开展水文水资源工作,这就需要加大水文水资源研究力度,通过理论的突破与技术的突破来使评价机制和预测机制更加成熟;其次在工程建设方面,工程系统建设的过程中需要应对的问题包括极端气候的出现以及破坏性防治,提高水库、分蓄洪区等水利工程的防洪标准,增加供水能力;再次通过法律法规的完善为统一的可持续管理提供法律依据,从而促进管理水平的提升;最后要加大对水文水资源工作的科研投入力度,提高水资源的利用效率,减少水资源浪费,从而缓解气候变化对水文水资源工作带来的挑战。
参考文献
[1]宁金花,申双和.气候变化对中国水资源的影响[J].安徽农业科学,2008(4).
[2]碧兰,赵成义,秦保芳,等.气候变化国家评估报告(11):气候变化的影响与适应[J],气候变化研究进展,2006(2).
水文与水资源工程的认识范文第3篇
关键词：微实践；师生互动；实例教学；能力培养
由于学科历史沿革不同，目前国内的地下水科学有许多分支，其中属于地质科学分支的有水文地质学、专门水文地质学以及地下水勘测类的科学；属于水文科学分支的有地下水水文学，水资源评价、规划和管理类的科学；地下水动力学以及渗流理论及其应用类的学科可以划归流体力学的范畴。我国地下水水文学、水文地质学在历代科研人员的共同努力下，已经取得了长足的发展，在理论研究和工作方法方面已大大缩短了和世界先进水平的差距，并接近世界先进水平。
地下水水文学是水文与水资源工程专业的必修课程和地下水方向的核心课程。课程主要的教学任务是培养学生从水文循环的基本原理出发，在完整的水循环体系内了解地下水的形成、储存、运动、补给、排泄等特征的变化规律，并使学生初步掌握地下水动态长期观测资料整理与分析的基本方法、野外实验设计与实验资料整理与分析的基本方法、水量平衡原理及其应用步骤、地下水资源评价的基本方法和水量平衡的基本分析方法，运动数理统计的方法，通过站网观测资料和实验资料来了解地下水动态，并作出地下水资源的初步评价。
由于地下水科学研究对象的特殊性，决定了野外实践是其基本工作方法。因此，野外实践是相关专业人才培养中的重要教学环节。从现阶段已有的水文学与水资源工程专业的培养方案来看，地下水相关的教学实践环节显然是不充分的。本文提出在水文学与水资源工程专业培养方案稳定不变的前提下，结合地下水科学的实际特点，提出在课堂教学开展“微实践”的教学手段，并且结合个人教学经历，开展试验性教学改革，分析了此次微实践教学改革的效果，并对微实践今后发展的方向提出了一些个人的看法。
一、微实践环节教学方案设计
传统高等教育培养人才的主要模式是课堂理论教学。“水文水资源”课程教学模式仍然采用传统的教学模式，即单向灌输。教材过分强调系统完整的知识体系，偏重于培养学生的理论素养和知识水平。应对传统教学理念与不断发展的教学群体，譬如，多媒体手段等新兴的教学手段逐渐成为授课教师关注的对象，并且得到了诸多有益的尝试。然而实践教学是水文与水资源工程专业人才培养的重要环节，在提高人才培养质量方面具有重要作用。作者提出可以在维持现有教学方案的前提下，适当增加课堂微实践的内容，弥补以往地下水教学过程中理论有余、实践不足的现状。
地下水水文学的基本概念与原理，从字面上理解并不困难，但是想要掌握并灵活运用，却并不容易。这里主要原因之一就是初学者缺乏地下水感性认识，同时地下水科学具有综合性，只有结合具体问题分析才能理解并掌握。地下水水文学课程中适宜于进行课堂实践教学的环节有水文地质特性实验、地下水渗流规律实验以及潜水与承压水的补给、径流与排泄模拟实验。除此之外，包括抽水实验等的水文地质实验虽然也是地下水水文学教学中的重难点，但是在室内模拟实验的难度较大，因此，本次微实践环节对此知识点不予考虑。
本次微实践教学方案基于水文地质学基础和地下水动力学基本原理的课内实践内容，具体包括：（1）水文地质性质认知实践；（2）地下水渗流规律演示实践；（3）潜水与承压水的运动模拟实践。共计三次实验活动。微实践课程目标：增强学生对含水介质水理特性的感性认识，掌握地下水运动的基本规律，能够较好地识记不同类型的地下水补给、径流与排泄的基本特征，培养学生理论联系实践的基本科研素养，并且训练学生基本的动手实践与计算分析能力，能够独立解决地下水水文学的基础工程问题。
本次课程微实践结合本人教学经历，在讲授相关理论知识后，使用一定的课堂时间开展相关内容的演示与学生动手实践。单次微实践控制在一个课时之内，总计三次。为了准确评估教学效果，采用学生自愿报名的方式。本次教学对象共计本科生147人，其中57人报名参加微实践环节。
二、实施效果对比分析
根据参与微实践环节与否，将授课学生分为两组（实验组和普通组）。下面按照出勤情况（非实践环节的课堂出勤情况）和课程总评分结果来对比微实践教学效果。两组学生的出勤结果见下表。整个课程教学期间，除去微实践环节，共计以课堂作业、提问、点名等形式考察出勤情况4次，共计588人次。其中实到人次532人次，出勤率为90.48%。对比实验组与普通组的出勤结果可知实验组同学的总体出勤率和方差均要优于普通组。
下图所示为两组同学的课程总评分分布情况（上图为实验组，下图为普通组）。实验组同学平均分为88.45（100分制），标准偏差为7.433。普通组的平均分为83.13，较实验组低5.32分；标准偏差为14.14，比实验组的标准偏差高出90.23%。从直方图分布来看，实验组的同学总评分更加集中，异常值（极小值）较少，而普通组的同学总评分中尽管也有部分同学取得了优秀的总评成绩，但是仍有部分同学考核成绩不理想。
通过出勤情况和课程总评情况来看，实验组的同学普遍具有更高的参与课程的积极性，课程主要内容的掌握情况也要高于普通组的同学。这里排除学生自愿参与的主观筛选因素外，课程微实践的主要教学效果可以体现在以下几个方面：学生可以在感性认识上增加对地下水基本知识的掌握，并且有利于提高学生利用地下水原理解决实际问题的能力，同时通过这些实际能力的掌握与增强，可以进一步增强学生对地下水课程的兴趣，提高自主学习的积极性。
三、微实践环节的发展前景
在教学理念的传承和发展过程中，地下水水文学（水文地质学）课程向来是秉承以学生为本、实验室与现场并重，突出能力考察的教学模式。目前纵观国内高校相关专业及课程现状，都是课堂教学远远多于实践教学。这往往是由于培养方案和培养经费等多方面的因素限制。随着信息化社会的快速发展，“微”字已经体现在我们生活学习的各个方面。通过我们开展的课程微实践活动，表明在不显著增加教学时间和经费的条件下，微实践可以有效提高教学效果。通过本次改革，作者对地下水课程课堂微实践的发展方向和注意要点做了初步的总结。
1.微实践中做到师生互动
传统的实践教学方式通常是“老师讲实验，学生照着做”。在时间较短的微实践环节中，更加要打破这种传统乏味的单一模式。教师可以事先把实验任务布置给学生，在微实践环节中用较少的时间进行纲要性地演示。把剩余的时间留给学生，各个实验小组根据实验指导书，研究和解决在实验过程中出现的各种问题。教师对各组进行提问和点评，让学生带着压力去实验，有利于提高学生的实验能力，培养他们的创新精神和意识，尽量多给学生留下思考的时间和动手机会。
2.微实践中强调实例教学
在地下水水文学课程原有的教学模式中，教师按照教学大纲，将规定内容传授给学生，尤其是注重基础理论、基础知识的传授。经常有学生会问：老师，这个理论在今后的工作中如何应用？对于科研工作经验丰富的优秀教师或许可以轻松解决学生此类的疑问。而对于多数年轻教师，要想圆满地解决学生的疑惑还是存在一定的困难。在微实践环节，学生更加直接地面对地下水问题，那么如何将室内模拟模型中的地下水文过程与实际问题相结合，是教师必须事先做好功课的内容。而且教师在微实践环节将实验与实际问题的内在关联解答清楚，也是提高教学效果的重要手段。最为重要的是学生可以提出自己对实际问题的看法，而学生的这些看法可能就会给教师带来教学的灵感，从而使教师自身水平得到提高，以达到“教学相长”的效果。
3.微实践中重视能力的培养
理论联系实践是地下水研究中的重要方法论。实践环节丰富了学生的感性认识，然后更重要的是要培养学生能够在对水文现象感性认识上进行整理、归纳、总结和概括。因此，实践环节虽然有助于学生对抽象概念的掌握及理解，但这一点也不能被滥用，否则就会影响学生抽象思维能力的培养。实践教学不仅在于验证书本知识和巩固理论知识，而且要更加重视引导学生探讨学科理论的形成与发展。这是与学科理论形成过程相反的过程。在实践教学过程中可以针对不同的地下水现象作为知识兴趣点提出问题，培养学生独立思考问题的能力和团队协作精神。从这一角度来看，微实践教学环节应该重视从单一方法的培养到方法综合运用培养的高级阶段，也即是科研能力培养阶段。
创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。寻求在体制范围内的微创新、微实践是教育事业改革的新方向。本文以地下水水文学现状教学体系为出发点，提出在不改变原有教学大纲、教学目标的前提下，引入若干次体量小、灵活性强的微实践活动。通过教学实践对比分析，表明微实践对于增强学生学习积极性，提升理论知识掌握程度具有显著的效果。
本次研究仅是作者结合自身教学科研领域做的微小尝试，其中不乏许多不足之处。作者对于微实践教学环节中的师生互动、实例教学和能力培养方面的认识都还不够深入。微实践作为解决信息化时代知识爆炸这一问题的有益解决方案，值得更多的教育工作者思考和尝试。
参考文献：
[1]叶水庭.地下水水文学发展的历史与现状[J].河海大学科技情报，1987.
[2]张人权，梁杏，靳孟贵，等.当代水文地质学发展趋势与对策[J].水文地质工程地质，2005.
[3]崔淑卿，陈娟，杨苏荣.我国水文地质学发展与现状[J].内蒙古水利，2012.
[4]束龙仓，陶月赞.地下水水文学[M].北京：中国水利水电出版社，2009.
[5]梁四海，周训，方斌，等.“水文地质学”实践教学改革点滴体会[J].中国地质教育，2005.
[6]李铎，李方红，方晓峰.水文与水资源工程专业实践教学探索[J].石家庄经济学院学报，2008.
[7]张升堂.“水文水资源”课程实例教学研究[J].中国电力教育，2014.
[8]张红霞，范玉洁，郭纯青.地下水水文学教学中多媒体手段应用的合理性研究[J].当代教育理论与实践，2012.
[9]曹丽文，朴春德.“工程地质与水文地质”教学理念探索与实践[J].煤炭高等教育，2009.
水文与水资源工程的认识范文第4篇
关键词：生态水文学 西部地区 生态需水
1、生态水文学的发展
水文学(Hydrology)是地球科学的一个重要分支，它研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律，并运用这些规律为人类服务的知识体系[1]。自从科学界公认水圈、岩石圈和大气圈都从地圈中分离出来，并作为地球的独立圈存在后，水文科学的形成就有了其基础和地位[23]。
人类进入20世纪末，由于社会经济发展，人与自然的冲突加大，生态环境问题愈来愈突出，如湿地的退化、河道断流、入海水量减少、水体污染加剧等等。近20年来，生态学家们愈来愈意识到水文过程对生态系统功能的重要影响。但是，缺乏了解水文过程与生态系统植物群落变化与相互制约的内在联系。同样，过去水文学家关心最多的是洪水与干旱的成因、工程水文的实际的设计应用等。但是，随着生态与环境问题的重视与提出，愈来愈多的水文学家开始关注与水相关的生态问题，例如流速如何影响河道内的植物生长？河川径流的情势与滨岸生境生态过程之间是如何相互作用与联系的？由于水文循环联系地球系统地圈~生物圈~大气圈的纽带作用，水文循环过程的变化与其相关的生态环境的变化交叉研究与社会需求，产生了新的学科生长点，即生态水文学(Eco-hydrology)。
生态水文学是20世纪80年代以后逐步发展的一门新兴交叉学科[1-20]。它重点研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理，揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系，回答与水循环过程相关的生态环境变化的成因与调控。利用生态水文学原理可以积极地用来保护和改善自然景观，正确指导生态环境脆弱地区的生态环境建设与水资源管理。
生态水文学的提出与发展大致在20世纪70年代以后。早期的生态水文学主要定义在生态湿地系统范畴。例如，1996年Wassen等学者专门撰文[44]，认为“生态水文学是一门应用性的交叉学科，旨在更好地了解水文因素如何决定湿地生态系统的自然发育，特别在自然保护和更新方面有重要价值”。
1971年，联合国教科文组织（UNESCO）正式启动人类生物圈（MAB）计划，水生生态系统研究成为该计划中的一个重要项目。第一阶段的会议于1986年在法国图卢兹召开，主要讨论了土地利用对水生生态系统的影响。会议期间，确定了一个具有决定性意义的主题：陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡带，对生物化学循环和景观镶嵌体具有重要的调控作用。因此，过渡带的研究被推荐为UNESCO未来生态系统工作的重点。它是生态水文学发展的雏形阶段。
1988年，UNESCO组织了过渡带研究的国际专题研讨会。期间，国际应用系统分析协会和匈牙利科学研究院筹划了水陆过渡带功能方面的合作研究项目，试图通过对生态过程的充分理解，确定过渡带恢复或重建的管理思想。
1996年9月在法国召开了“小流域生态水文学过程”研讨会。会议共收到30篇论文，研究集中在小尺度上，内容主要包括土壤和大气相互作用的模拟，径流产生过程和水流路径、水量和水文生物地球化学行为等。在这次会议中，还讨论了分区和尺度的影响问题，分析了气候变化对水文行为和数量的影响。1997联合国教科文组织出版了“小流域生态水文学过程”会议文集。
联合国教科文组织（UNESCO）国际水文计划（IHP）是由世界各个国家政府组织参加、在国际上有重要影响的水科学及其相关的水资源和环境科学的大型国际研究计划。从1965-1974联合国科教文组织实施国际水文十年（IHD）计划后，IHP已经执行了五个阶段，其中：第一阶段（IHP-I，1976-1980）着重人类活动影响，水资源与自然环境之间关系的研究；第二阶段（IHP-II，1981-1985）着重于把研究领域扩大到各个特定的地理、气候区域，并向着综合利用水资源的水问题方向发展；第三阶段（IHP-III，1986-1990）定名为“为经济、社会发展合理管理水资源的水文学和科学基础”，除继续把水文科学作为重点外，把计划内容扩大到合理管理水资源；第四阶段（IHP-IV，1991-1995）研究计划重点是“大气-土壤-植被”之间的水循环关系，全球气候变化对陆地水文过程的影响。
IHP第五阶段（IHP-V，1996-2001）方向是“脆弱环境中的水文水资源开发”，由三个模块、八个主题和31个计划项目组成。模块1的资源过程与管理研究中主题2是“地表生态过程”。生态水文学是IHP计划的核心内容[14-19]。之后，生态水文学得到了迅速发展。从1996年到2002年，联合国教科文组织国际水文计划召开了一系列生态水文学研讨会。
1997年国际水文计划出版了专集：生态水文学—水生资源可持续利用的新范例。文集指出生态水文学主要是为了研究水循环过程、机制与生物、非生物之间的相互关系。水生环境的水量、水质和某些过程，不仅受气候因素的控制，而且在很大程度上受生物因素的影响。因此，生态学和水文学知识的综合，被认为是一个研究水和生物关系的合适的新工具。这本书首次提出了新的、具有挑战性的概念——生态水文学，建立淡水资源可持续发展的基础。图1表明了生态水文学与以往生态学和水文学思维的不同方式：
1998年5月在波兰召开了UNESCO IHP-V2.3-2.4工作组会议。同年，出版了会议文集，主要包括以下4个方面的内容：1）介绍了生态水文学的框架和研究领域；2）提出了当前存在的缺点和未来发展路线；3）宣传生态水文学的概念，认为河流生态系统是受水文过程控制的“超有机体”。确定生态水文学研究的目标为：（a）比较和评价现有的水文和生态过程相互关系的信息；（b）评论预测的潜力、确定未来研究最重要的方向；（c）识别与水文过程相关联的环境问题层次；（d）定量生物因素、非生物因素之间的联系以及它们在水中的沉积物质、营养物质和污染物质运输、转化中的作用，以确定从区域到流域尺度上的转移路径；（e）以可持续发展为目标，建立可操作性的程序交互平台以及科学家、政策制定者和决策者之间新的思维方式。这一出版物为生态水文学的研究提供了指导作用。
1999年9月8日至22日，IHP-V组织了生态水文学研究进展方面的会议，在不同科学团体之间交流了生态水文学的研究成果。会议为来自24国家的不同领域的年轻科学家提供了辩论的机会。在生态水文学和水资源管理方面，科学家交换了基础性研究和应用研究的最新观点。基于研究过程中得到的数据和知识，科学家讨论和提议了生态水文解决环境问题的潜在办法。2000年出版了生态水文学研究进展文集。
需要指出，IHP-V中生态水文计划的核心目标旨在从流域观点、从河流系统与自然社会经济的联系中，理解生物和物理过程的整体性，以提高水资源的管理水平。专家们认为，当今世界范围的水资源问题已经受到来自全球气候变化和人类自身经济开发活动的巨大影响与挑战。在面对不断变化环境的水资源管理中，生态水文学的研究方法和思想将是最好的、可持续的方法。这一范例认为，流域就好像一个超有机体，它具有反抗压力的抗性和弹性特征，是面对变化环境下水资源可持续管理的最有效的一个工具。
1999年，为倡导生态水文学方面的科学研究，国际知名的英国水文研究所正式改名为“生态水文学研究中心”。
同年，英国谢菲尔德大学（Sheffield University）自然地理系 Andrew J． Baird博士和德比大学（Derby University）自然地理系高级讲师、美国国家大气研究中心项目科学家Robert L． Wilby博士共同编著出版了《生态水文学》。它是综述有关陆生环境和水生环境植物与水分关系问题方面的第一本书，阐述和探讨了各种环境植物与水分相互作用问题。该书对于水文学家、生态学家、自然保护学家以及研究生态系统、植物生活和水文过程的其他学者有很大的参考价值。中国科学院寒区旱区环境工程研究所赵文智和王根绪博士翻译出版了该书的中文全文[44]。
目前，在生态水文学或水文生态学的研究领域，活跃着一大批科学团体，使得这一领域的研究有了很大的发展。在联合国教科文组织国际水文计划（UNESCO IHP）-V(2.3/2.4)的支持下，由Maciej Zalewski 组织出版了一系列“生态水文学”专集，是一个里程碑。以后“生态工程杂志（EEJ）”杂志、“水文科学杂志（HSJ）”都出版了“生态水文学”专刊。以Zalewski为特约主编致力于生态水文学研究的新期刊。国际水文科学协会（IAHS）也专门由Acreman博士主编了“水文生态学”有关专集。
进入21世纪后，国际水文计划（IHP）实施2002-2007年新的第六阶段计划，方向确定为“水的相互作用：来自风险和社会挑战的体系”。主要的不同点是需要考虑下面若干方面新的研究与挑战的问题，即：地表水与地下水、水文循环的大气与陆地部分、淡水与咸水、全球化的流域与河流尺度、质与量、水体和生态系统、科学与政治、水与文化。它由五个主题组成：主题1、全球变化与水资源；主题2、流域地表水与地下水动力学集成；主题3、陆地生境水文学；主题4、水与社会；主题5、水教育与培训。其中主题3的陆地生境水文学仍然是生态水文学核心内容。
总之，生态水文学是现代水文科学与生态科学交叉中发展的一个亮点，它以生态过程和生态格局的水文学机制为研究核心，以植物与水分关系为基础理论，将尺度问题贯穿于整个研究之中，研究对象涉及旱地、湿地、森林、草地、山地、湖泊、河流等。因此，生态水文学的发展对我国生态环境建设，将会有重要的促进和推动作用。
2. 国内外生态需水研究的问题
生态需水（Ecological water requirements）是生态水文学中的一个重要的研究课题。凡是联系到与水相关的生态系统自然发育、气候变化和人类活动干预下的生态系统退化等问题，都需要回答维系生态系统所需求的水或者河川径流等问题。在国际上提出生态需水的概念与研究生态需水的理论与方法，已经有了一段历史。在我国，生态水文学的研究刚刚起步，生态需水理论与方法还有待于发展与完善。
早在20世纪四十年代，随着水库的建设和水资源开发利用程度的提高，美国的资源管理部门开始注意和关心渔场的减少问题。美国鱼类和野生动物保护协会对河道内流量与鱼类生长繁殖、产量的进行了许多研究，提出了河流最小环境(或生物)流量的概念，已有学者撰文强调了河川径流作为生态因子的重要性。
在20世纪70年代后，澳大利亚、南非、法国和加拿大等国家针对河流生态系统，比较系统都开展了关于鱼类生长繁殖、产量与河流流量关系的研究。以大马哈鱼的河流生境（habitat）需水为例，加拿大哥伦比亚大学（UBC）有关学者通过大量的实地调查，分别获得了维系大马哈鱼到淡水河流繁衍所必需的河流生境的基本生态需水基本数据，其中包括适宜的流速和水深等。进一步，他们绘制了大马哈鱼繁衍所必需的河流生境质量的高低与基本生态需水（流速和水深）之间的曲线关系。
为了保护水生生物或生境，通常是基于河流物理形态、鱼类和无脊椎动物确定最小或最佳的生态需水流量。但是，这一流量仅仅考虑了渔业的流量需求或者湿地对水的需求，并没有体现生态系统的完整性。国外学者G. E.， Petts认为，在河流管理中生态的需要与河流流量变化特征相联系应该至少考虑3个方面，即：（1）纵向的连接；（2）洪泛平原的流量；（3）维持河道的流量，包括最小的和最适宜的流量。基流流量的自然频率和持续时间也应加以考虑，无论何时，都要尽可能地保持生态可接受的流量变化。
Gleick提出了基本生态需水量的概念（basic ecological water requirement），其概念实质是生态建设（恢复）用水[10]。Falkenmark区分了绿色水（green water）和蓝色水的概念，指出从“蓝色”水的社会利用部门转向利用“绿色”水的生态系统中来，这种“绿色”水储存在土壤中用于蒸发或合成植物有机体。事实上，“绿色”水就是生态需水的概念，这种“绿色”水的概念适用于水生生态系统和陆地生态系统。
直到20世纪90年代，随着国际水文计划等大的项目推进，研究的对象开始打破过去局限于所关心的物种（如鱼类）或某一单一目标的情景，人们才开始考虑维持河流系统完整性的生态流量需求，提高对河流生态系统保护的有效性。但是，由于在西方发达国家，并没有中国西部如此生态问题的多样性和复杂性，因此，他们对生态需水的研究主要集中在维系自然生态系统平衡的方面，比较少考虑高强度人类活动大量挤占生态需水的现实问题。
中国是一个降水时间空间分布非常不均匀、人口压力大的发展中国家。人口、资源与环境的矛盾比较突出。就中国西部地区而论，20世纪90年代以前的水资源规划与配置管理中，很少涉及生态环境建设与生态需水问题。水资源可持续利用与合理配置是从国家“九五”攻关项目开始，提出的“生态需水”是一个新生事物。在中国，由于生态水文学基础研究起步比较晚，大家对于“生态需水”概念的理解也不尽相同。许多国内文献书籍、研究报告出现有“生态需水”、“生态用水”和“生态耗水”多个名词。有人认为它们的概念与涵义是不同的，但是有人认为它们都是指一回事（见文献[22]、[26-46]）。
1989年，中国科学院地理研究所汤奇成较早提出生态用水问题[45]。他认为“为了保证塔里木盆地各绿洲的存在和发展，必须要保护各绿洲的生态环境，而生态环境的保护也离不开水，这部分水可统称为生态用水”。1995年[46]，他认为“对生态环境用水很少或根本没有安排，这种情况必须彻底加以改变，否则干旱区绿洲外的环境将日益恶化；应该在水资源总量中专门划出一部分作为生态环境用水，另一部分为国民经济各部门的用水，包括工、农业及城市生活用水等”。以后许多专家学者对生态需水、生态用水和生态耗水等，提出不同的观点、定义和研讨，丰富了生态需水的理论与学术研究。
2001年，由钱正英、张光斗主编正式出版了的中国工程院重大咨询项目研究成果“中国可持续发展水资源战略研究”[27]。提出我国水资源的总战略必须以水资源的可持续利用支持经济的可持续发展；建议从防洪减灾、农业用水、城市和工业用水、生态环境建设等8个方面实行战略性改变，在中国大地上真正展开一场提高用水效率的革命。在该报告中，对生态用水做的定义是：“从广义上说，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等，都是生态环境用水；狭义的生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐步改善所需要消耗的水资源总量。”。
在学术研讨方面， 潘启民等把生态用水理解为生态需水量（状态值）和生态耗水量（动态概念）两个概念[47]。严登华等把河流水可划分为生态水、资源水和灾害水[30]。王芳等通过她的博士论文研究探讨了生态需水理论问题[38-39]，将生态需水概念界定为：为维护生态系统稳定，天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。将生态需水划分为可控（非地带性）与不可控（地带性）生态需水和天然与人工生态需水。刘昌明强调要在研究水循环和水量转化规律的基础上确定生态需水的理论内涵，提出陆地系统中的水可分解为资源水、灾害水、生态水和环境水。生态需水研究面临许多新的挑战。
笔者们参加了中国工程院重大咨询项目“西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究”。有几个不同的观点：（1）我们理解的国际水文计划（IHP）研究意义上的生态需水，是指以水文循环为纽带、从维系生态系统自身生存和生态功能角度，相对一定生态环境品质目标下客观需求的水。例如，为了维系河流某鱼类的生境，需要必须的基本水文特征值保证（如一定的河川基流、一定的水流速度、水深要求等），生态系统对水资源需求的大小需要通过科学实验与观察获得，并不是人们主观要给出什么样的水资源配置。水的配置是针对水资源管理、不同水的用户即用水而言。因此，就应该有生态耗水和用水的概念，它们与生态需水有区别也有联系。（2）中国工程院重大咨询项目中所指的“生态需水”不同之处，在于为水资源的合理配置服务、为生态建设（林草，河道生态功能要求）服务的生态需水。所以，国际上提出的生态需水概念需要讨论与扩展。通过讨论，有比较一致的看法是：
生态需水是指维系一定环境功能状况或目标（现状、恢复或发展）下客观需求的水资源量。进一步，对中国西部生态环境建设研究工作的目标，生态需水可以理解为维系一定生态功能的环境目标（例如维系现状生态系统不再退化、恢复某个时期的生态景观、或者具体目标如黑河水必须要到东居延海等）下科学意义下生态系统需求的水资源。它是生态环境建设重要的科学依据。
生态耗水是指现状多个水资源用户（生产、生活和生态）或者未来水资源配置（生产、生活和生态）后，生态系统实际消耗的水量。它需要通过该区域社会经济与生态耗水的平衡计算确定。生产、生活耗水过大，必然挤占生态耗水。
因此，生态需水与生态耗水是有不同的含义，既有联系又有区别。例如，在黄河上游地区，自然降水条件下一般能够满足天然植被蒸散发对水的需求（降水P大于蒸散发E），因此，生态需水估计的数量比较小。但是，由于人的行为通过水土保持等措施建设林地，耗用（减少）了输送到河流下游的水资源量。人们往往称这部分耗用（减少）的实际水量为生态耗水量。所以，在黄河上游地区生态需水量与生态耗水量是有不同的。
相比之下，在西北内陆地区河流的下游，由于内陆地区河流的下游降水非常少，为维系胡杨林生态系统生存，估计的生态需水将完全占用河川径流量。维系胡杨林生态系统的生态环境用水也完全取决与能够提供给下游的河川径流量。在某种意义下，维系胡杨林生态系统的生态需水量也就是生态耗水量。
因此，生态需水与生态耗水的概念在西部地区既有联系又有区别。通过生态需水的估算，能够提供维系一定的生态系统与环境功能所不应该被人所挤占的水资源量基本的信息，它是西部地区水资源可持续利用与生态环境建设的基础，它也是估计在一定的目的、生态环境建设目标或配置条件下，生态环境耗水大小的基础。通过对生态需水和生态耗水的估计，能够分析人对生态需水挤占的程度，决策生态环境建设对生态环境用水的合理配置。
3. 中国西部地区生态需水研究的挑战
水是干旱区的关键生态因子，植被的组成和结构由水密切控制，同时在各种尺度上对水产生重要的反馈作用。因此，在干旱区，研究生态学和水文学的相互关系，研究生态需水问题，对干旱区生态建设的模式和生态恢复至关重要。一方面，干旱区水文过程对植被生理特征和格局成因产生影响，同时植被对水土流失具有控制作用。
生态需水的实质是生态系统结构、功能和水分之间相互关系问题。生态需水是生态水文学研究的重要内容之一，只有建立在流域水循环基础上通过生态水文学理论的指导，生态需水量的确定才会更合理。目前在生态需水估算方面，面临许多挑战的问题。主要有：
3.1 干旱区植被对缺水的适应机制研究
研究表明，干旱区的某些植物具有水分补偿能力，即利用冬季（低强度）降水补偿夏季干旱用水，冬季干旱就以夏季降水来补偿，这大概是灌木在这种环境中得以与一年生植物竞争的一种手段。另外，在干旱区，植物为了适应荒漠环境，具有许多生理结构上的变化。国外学者Ewenari 把荒漠植物分为两类：一类是随水变植物，这类植物对极端干旱具有许多生理上的适应性；但大多数植物属于恒水植物，这些植物对干旱有许多适应机制。不同植物的水分利用效率的、对水分亏缺的生理响应机制等研究，将为植被建设和恢复提供理论支持。
3.2 植被格局成因的控制性因素研究
干旱区植被最显著的特点就是低覆盖度。研究表明，如果干燥度系列从P/Etp >1（降水量与潜在蒸发量的比值）降到
3.3 植被格局对水土流失、土壤侵蚀的定量化研究
在干旱地区，植被多呈斑块状分布，这种分布对改变水分径流的路径、减缓水蚀，提高斑块内的土壤水分含量等都具有重要意义。尽管对植被斑块的丛生状况有所认识，近来理论方面的研究和模拟方面的研究也有助于了解这一过程，但对这种现象的生态机制却知之甚少。这种缀块分布格局如何影响径流？这种格局的生态学意义何在，都是值得探讨的问题。另外，应加强大时空尺度上的植被格局和水文过程的关系研究。
分析干旱植物在水分胁迫下的群落组成结构、分布格局与演变过程，始终是干旱区生态水文科学研究的重要领域，迄今为止，关于这方面的研究未能取得突破性进展，尤其是群落演变的生态机理仍然处于未知阶段。近年来，关于干旱区植物分布如何影响径流和水分分布，以及如何调节干旱区侵蚀等问题的研究受到广泛重视，同时，大尺度“土壤—植被—大气”传输相互作用以及干旱区植被随气候变化的演化也是目前生态学家和水文学家共同感兴趣的话题。
3.14 区域生态需水估算方法研究
我国的生态水文学基础研究刚刚起步。尽管在一些方面已经取得令人鼓舞的成果，如陈亚宁在新疆塔里木下游生态需水方面新的研究等，但总的看，目前处在初期发展阶段，没有比较成熟的估算方法，还存在这样或那样的问题，需要多途径比较与发展。
现行的区域生态需水估算方法主要思路是：依据不同气候带与降水等条件，开展自然生态系统分区，确定生态需水计算的不同类别的生态-水文参数；利用遥感提供中国西部区域土地利用信息，确定生态需水计算的不同类别的范围；通过不同植被类型的蒸散发计算、流域降水-径流计算确定河道外生态需水（地带性和非地带性的生态需水）以及河道内生态需水；最后利用水资源分区的水量收支平衡控制，估算生态需水或生态耗水总量。
由于对于生态需水概念理解的不同，实际中生态需水估算的方法就有不同或者差异。例如，按维护现状生态系统不再退化的理解，就会有一套基于2000年的遥感图，依生态分区，分类以及用总水量平衡核算的核算方法。按生态建设目标（过去，现状和未来），又有不同数量的估算方法。
客观说，基于生态水文学的研究思路是估算生态需水的基本途径，它从成因观点估算流域的生态需水，有比较好的理论依据。但是，由于西部地区生态环境问题的复杂性，特别是缺乏必要的生态水文过程与空间变化的资料，由点的植被蒸发扩展到面的植被耗水机理的尺度问题等，导致目前估算有一定困难与结果的差异。现行的水量平衡方法估算生态耗水，能够从宏观总量上给予控制，但是生态需水的精度取决于水资源平衡中其它耗水部门估算的正确与否。因此，在区域生态需水估算方法不成熟的情况下，鼓励多种途径方法的相互比较和佐证，可能比一种方法为好，这也是新生事物学科发展所需要的。如何在有限水文水资源资料和生态监测资料条件下，获得更为客观与科学的生态需水估计，的确是一个重要的挑战性任务与课题。
4. 结 语
生态水文学是一种对环境有利、经济可行和社会可接受的有效方式。由于生态退化等问题的出现，生态水文学成为国际研究的热点问题之一。本文回顾了生态水文学的发展历程，讨论了生态需水研究明亮的问题与挑战。它们作为生态环境建设的基础与学科发展，有如下几点认识与建议：
（1）优先、重点保护原则：在西北地区，由于水资源匮乏，不可能保护所有的生态系统，只能优先保护控制性生态系统，满足控制性生态系统对水分的需求。在此基础上，进一步形成保护干旱区生态系统的网络结构。干旱区流域下游荒漠绿洲是外来径流作用的产物，绿洲景观结构及组成类型的空间分布严格受河流廊道影响。因此，若把河流两岸乔灌木林和河岸灌丛草甸视作河流廊道的构成要素，则荒漠绿洲的高级生物组成实质就是河流廊道。在干旱区河流廊道不仅具有传输能量与养分的功能，而且是绿洲生物流的载体和传导源，为维持整个流域生态系统的稳定发展奠定了坚实的基础。所以干旱区河流廊道就是控制性的生态系统，生态需水应该优先得到满足。
（2）以生态水文学为基础研究生态需水问题：生态水文学是生态学和水文学的交叉学科，它所关心的是水文过程对生态系统配置、结构和动态的影响，以及生物过程对水循环要素的影响。水文循环深刻地影响着全球生态系统的结构和演变，包括自然界中一系列的物理过程、化学过程和生物过程，是其它物质循环的基础。因此，确定某一生态系统需水时，只有以水文过程为基础，结合生态系统的特性需求，才能较为合理地计算生态需水量。这也是今后生态需水理论与实践研究重要的发展方向。
水文与水资源工程的认识范文第5篇
伴随着人类认识、改造自然界，各种破坏自然界的活动也在不断进行着，其结果则是潜移默化地影响、改变生态平衡，造成生态系统的破坏。特别是植被生态系统的破坏，往往可以直接影响土壤、水文、大气和生物等其他生态系统的平衡，带来连锁效应。因此，可以说植被生态系统建设是生态环境建设的重中之重。植被生态建设是以自然植被的种植建设为主的生态建设过程，具体包括了灌木植被、森林植被、草原植被、荒漠植被等类型的植被建设。通过相关的监测数据及研究发现，森林植被建设是整个植被生态建设的关键，这是由于森林覆盖面积广、生态系统复杂多样、对生态气候的影响最直接。因此，森林植被建设不仅是植被生态建设的关键，也是生态环境建设的重点。森林植被建设与水资源的保护利用，是以生态系统中的水循环为基本原理:大气降水通过森林被部分截留并下降到地面，再被森林逐层吸收、分流、下渗，而被森林截留降水部分通过植被直接吸收，部分被大气水循环利用。对于森林植被，水文作用的影响非常明显，这是因为森林植被体量较大、结构复杂，林下土壤渗体量较大、结构复杂、林下土壤渗透性强，这也使得森林植被的水文特点突出且对生态系统的调节作用很明显，概括起来为以下三个方面:(1)森林生态系统有很强的截留蓄水能力。由于森林生态系统复杂多样、覆盖面积较广，因此对于大面积降水或区域降水，能够很好地涵蓄水分。同时由于森林生态系统中植被的生长周期较长，其深层土壤的涵蓄能力更是突出。特别是复杂紧密的森林系统，其涵蓄能力比单层稀疏的人工林要强3～5倍。因此，我们应加强保护天然林，使之更好地服务于生态建设。(2)森林生态系统有很好的平衡径流河川的作用。由于森林生态系统的复杂多样性，使得其对截流蓄水方面有着明显作用，而这也为调节河川径流的水文特点起到重要的作用。一方面在突发性暴雨期间，森林生态系统庞大的涵蓄能力，不仅有效补给了地下水含量，同时也牢固了地表土壤，大大缩短了洪水峰值的出现时间;另一方面在季节性枯水期间，森林生态系统依靠自身的涵蓄给养，不仅保证了森林生态系统的正常，同时也可以间接补给河川径流，大大降低了枯水期干枯的机率。(3)森林生态系统能明显减少径流总量，对调节大气温度具有显著作用。森林系统的水流散量与地面水分蒸散量的比例大小直接决定了其所在区域径流总量。通过长时间的观察研究，在湿度较大的区域，森林系统对径流总量的影响很小，因此森林系统对该区域的径流影响也较小。但是对于较干旱区域，森林系统可使该区域径流总量比例系数下降10%，明显改善该区域的大气生态和植被生态。
2水土保持综合治理与水资源的保护和利用
水土治理不仅关系到水文、土壤、生物等相关生态系统的平衡，同时更是植被生态系统改善恢复的关键，因此水土综合治理是生态建设的基础。水土保持综合治理究其本质，就是加强植被生态建设。一方面充分发挥植被生态对水土保持的调节作用，另一方面积极提高水土保持对植被生态的维护作用。所谓水土保持，就是积极采取相关措施，包括生物措施、土地措施和工程措施等，以达到改善平衡水土资源的生态循环。水土保持对水资源有积极的影响，特别是在复杂植被生态区域，其生态建设效果也更加明显。(1)能大幅提高生态系统的截水效果，并显著提升生态系统对水资源的循环利用。一方面通过采取有效的植被建设，不仅可以增加生态系统的截留蓄水的能力，增加地下水的蓄水量和调节河川径流的流水量，最终可以直接作用于农业生产;另一方面水土保持综合治理能积极改善相关的其他生态系统的平衡，增加生物和植物的数量，最终可以提高水资源的循环利用率。(2)能显著调节江川河流的水文特性，并直接改善区域生态环境。对突发性降水区域，有监测数据表明，通过水土保持综合治理后，能明显削弱洪水效应，特别是中小流域的区域，其削洪效应可达40%以上。而洪水效应的削弱，不仅使得周边的农村田地免受侵害，更重要的是直接改善了周边生态环境，包括土壤生态、空气生态和植被生态等。因此，我们应加大水土综合治理的力度，提高水土综合治理的技术措施。(3)有效减少江川河流的径流总量，明显减少次生灾害的发生。通过水土保持综合治理，能使水土和植被联系更加紧密，直接提高在降水过程中有效截留水量，从而减少江川河流的径流总量，不仅能降低洪水爆发时的灾情，也可以减轻持续干旱时的破坏。有监测数据表明，目前通过对黄河流域部分区域的水土保持综合治理，已经明显减少了黄河径流总量，特别是7—8月黄河汛期期间，其径流减少量可达3%以上;同时显著降低了黄河洪灾的发生，改善了沿河区域的生态环境，使得水质、土壤、植被及生物等都有了“质”的提升。（本文来自于《环境科学导刊》杂志。《环境科学导刊》杂志简介详见）
3尚需研究的问题
水文与水资源工程的认识范文第6篇
【关键词】水资源评价现状发展
中图分类号：TV211.1 文献标识码： A 文章编号：
我国水资源评价工作始于1979年, 第一次全面评价了国家地表及地下水资源数量、质量、分布规律和水资源总量以及开发利用状况和供需情况, 于1985年提出了全国性的成果。此后相继出版了有关水资源评价的专著: 反映天然水资源状况的《中国水资源评价》( 1987 )、反映水资源开发利用情况的《中国水资源利用》( 1989 )等, 并开展了一系列区域性水资源研究项目: 华北地区水资源及其开发利用研究、西北水资源合理配置研究等。90年代后又进行了大量的水资源利用规划等研究项目: 全国水中长期供求计划编制、地下水开发利用规划、缺水城市供水水源地规划、全国节水规划等。针对我国河流污染日趋加重的情况, 1996 年完成了全国水质评价:《中国水资源质量评价》( 1997 )。20 世纪末, 中国工程院对中国可持续水资源发展问题进行了新一轮的研究, 在《中国可持续发展水资源战略研究综合报告》( 2001)中专门进行了水资源现状评价。这些水资源评价的研究和实践工作为我国的经济建设、社会经济发展规划和决策提供了重要的基础性依据。
一、我国水资源评价现状
改革开放以后, 我国社会经济发展突飞猛进, 人类活动对下垫面条件( 包括植被、土壤、水面、耕地、潜水位等因素) 的影响加剧, 人类活动对于流域下垫面变化的影响, 水体的开发和重塑、局部微地貌的改变、土地覆被的改变以及人为建筑物的修建全方位地改造了下垫面, 从而影响了流域天然下垫面的下渗、产流、蒸发、汇流水文特性, 对水资源评价也提出了新的挑战。因此, 2001 年, 在国家发展改革委和水利部联合开展的“全国水资源综合规划”工作中, 对水资源评价的技术和方法做了进一步的修改和完善：采用“一致性”修正的方法来处理下垫面条件变化对径流的影响。另外, 在评价内容上也较第一次评价有所增加。水资源评价方法有了进一步的发展, 目前在全国范围内广泛采用。
另外, 水资源评价模型技术逐步发展起来, 包括基于新安江模型和地下水动力学的地表- 地下水资源联合评价模型等。随着3S 技术和计算机的不断发展和进步, 分布式水文模型逐渐引入到水资源评价中来,并具备原有集总式模型难于实现的优势。
当然, 我们也应该看到, 赋存形式各异的水无所不在, 而且相互转化不断运动, 水资源的系统精确评价本身就是一项极具挑战性的工作。近几十年来, 大规模的人工取用水形成了与天然“坡面—河道”主循环相耦合的“取水-供水-用水-耗水-排水”为基本结构的人工侧支循环, 我国北方的许多流域侧支循环通量甚至远远超过了主循环的实测通量; 大规模排放温室气体, 改变了天然水循环的降水输入和能量条件, 导致当前序列的水资源基础条件与历史过程存在着不同, 给水资源科学评价带来了困难。随着资源稀缺性的日益突出, 水资源的合理配置和高效利用越来越受到重视; 随着以人为本、和谐社会理念的普及, 水资源开发利用的要求不再停留在有水可用的阶段, 而且发展为有符合质量标准的水可用, 这些实际需求都给水资源评价理论提出了新的要求, 也成为水资源评价理论发展的方向。
在新形势的需求下, 21 世纪初, 王浩等提出了基于二元水循环模式的水资源评价理论方法. 所谓二元水循环模式, 是指人类对水循环的干扰, 打破了原有天然水循环系统的规律和平衡, 使原有的水循环系统由单一的受自然主导的循环过程转变成受自然和人工共同影响、共同作用的新的水循环系统。其明显的二元特性是: 驱动力的二元化, 即现代环境下流域水循环的内在动力已经由过去一元自然驱动演变为“自然-人工”二元驱动; 循环结构的二元化, 即现代完整的水循环由“大气-坡面-地下-河道”自然循环和“取水-输水-用水-排水”的社会循环耦合而成; 循环参数的二元化, 即现代环境下流域水循环对于降水输入的总体响应不仅决定于自然的陆面、土壤和地下等水文与地质参数, 还取决于水资源开发利用与相关社会经济参数.表1 就二元水循环模式的水资源评价方法与国内外以径水资源评价方法进行了对比。从表中可以看出, 该方法与以往评价方法存在的主要差异有, 一是评价的视角上, 将人工驱动项作为水资源演变的内生动力, 而并非采取“剔除”的方式实现“还原”; 二是在评价过程中, 要保持天然水循环过程和人工水循环过程的动态耦合关系, 同时能够充分反映人类活动的影响; 三是评价的内容和成果要同时服务于不同层次的生态建设、环境保护和经济社会发展. 基于二元水循环模式的水资源量评价所遵循的原则有: 水资源量评价应当从流域水循环的总通量出发, 以对不同特性不同效用的水循环通量的界定作为资源评价的基础;“有用”是自然资源首要属性, 因此在水循环全口径通量中进一步对效用进行区分与度量是水资源评价的第二项内容; “可用”是继“有用”后自然资源另外一个重要的属性, 因此根据可控性准则对于“有用”资源做进一步区分是水资源评价中第3 层内容;二元模式下的资源的概念是相对生态环境和经济社会两大系统而言的, 因此评价中还需在可控水资源中进一步区分国民经济允许的开发利用量;基于现代环境下的水资源评价还应当能够清晰描述人类活动对于水资源演变的影响。
以上5 个层次和方面的内容, 整体构成了二元水循环模式下水资源评价的基本思路。
二、我国水资源评价的发展
由于人类活动对水资源的影响不断加大，人们对水循环的认识也不断加深，所以，水资源评价不是一劳永逸的，应随着资料积累及技术水平的不断提高而滚动进行。在这项工作中应引入新理论、新方法、新技术。
1、建立水资源评价模型
为对现状及未来水资源量进行评估，应分区建立具有物理背景的反映降水、地表水、土壤水与地下水转化机制及下渗、蒸发等水循环过程，引水、开采等水资源开发利用活动的水资源评价模型。对植被情况，不透水面积，耕作条件及水资源利用水平等因素均可以用调参数形式体现在结构化水资源评价模型中，通过参数调整，反映产流条件及水资源利用水平，并根据社会经济发展及气候长期变化预计估算未来产流条件变化及水资源利用情况。还应研制较为通用的结构化模型，根据不同地区自然地理条件和水文地质条件，增减不同的模型组件，使模型参数具有物理背景和可比性，通过试点流域，实验站资料等率定分区模型参数。
2、充分利用国家水文数据库
充分利用国家水文数据库系统，研制水资源评价系统与水文数据
库、水资源数据库的接口，提高水资源评价工作的现代化水平。
3、在GIS平台上建立集成化的水资源评价信息系统
充分利用地理信息系统对空间数据及属性数据的管理、分析功能，实现GIS与水资源评价模型、水文及水资源管理数据库的集成，建立基于GIS平台上的水资源评价信息系统，从根本上改变水资源评价的手工操作状况。
4、统一技术标准指导评价工作
制定统一的技术标准与评价方法，采用一致的水文系列，根据需要与可能，分区开展水资源评价工作，即可为当地经济可持续发展和水资源持续利用提供科学依
据，也可在需要时汇总成全国水资源评价成果。
5、开展关键性技术攻关
加强技术研究，积极开展关键性技术攻关，尽早建成通用水资源评价模型系统，广泛采用新技术与新方法，尽早建成通用计算机系统，为水资源评价提供技术支持。
总之，从水资源评价工作的发展历程看, 水资源评价活动带有明显的目的性, 在于解决不同时期出现的水资源问题, 保证水资源的可持续开发和管理. 实践需求是应用科学理论与技术发展的源动力, 而现代环境下水资源系统主体演变和客体需求的变化成为推动水资源评价理论和技术发展的动力. 水资源开发治理过程中不断涌现出的水资源问题以及人们对客观世界的进一步深入认识, 还会促使水资源评价理论方法的长足进步和发展. 在人类活动日益显著的影响作用下, 二元动态评价、水量水质联合评价、径流性水资源和非饱和土壤水综合评价以及分布式模型评价等将会成为今后发展的趋势.
参考文献：
水文与水资源工程的认识范文第7篇
关键词：GIS技术；水文水资源；应用；现状
中图分类号：TV文献标识码： A
引言
地理信息系统是一种以处理空间数据为基础的应用技术，而地质信息的特点决定了使用GIS技术的优越性，从而使该项技术在水资源领域中得到了广泛地应用。地理信息系统在水文水资源中的综合应用，也使得水文水资源研究工作逐渐走向系统化、网络化。
一、地理信息系统技术
GIS是地理信息系统（GeographicInformationSystem）的简称，借助计算机技术，通过对地球表层空间的地理信息进行采集、储存、管理、运算及分析来辅助科研的系统。
GIS的主要构成核心是处理空间数据的子系统，这是它作为地理科学研究工具的关键所在，该子系统分要分为两部分，空间数据分析及处理。数据主要来自遥感图像、统计数据和实测数据等。GIS主要功能有四个方面：一是对具有典型的空间性和动态性的数据信息的采集、分析管理和输出；二是对区域空间分析和动态预测能力，尤其是在地学模型的应用方面更具备优势；三是借助计算机通信技术以及遥感技术对数据进行管理，提高数据信息的可靠性，从而为决策提供参考依据。当前GIS技术正不断地向着集成化和智能化的方向发展，相信在未来能够为水资源及水文的研究提供更有效的信息和资料。
图1地理信息系统技术组成
二、GIS技术在水资源领域应用现状
GIS技术在水资源领域的应用现状主要包括5个方面:GIS技术在地下水资源评价中的应用、GIS技术在水质模型中的应用、GIS技术在防洪减灾中的应用、GIS在水利工程方面的应用和GIS在地表水与地下水的联合研究中的应用。
（一）GIS技术在地下水资源评价中的应用
地下水问题具有明显的时空维，地下水模拟强调地下水在介质中的运动情况。GIS应用在地下水模拟中，可用来获取、操作、显示与地下水模型有关的空间数据和预期的成果，使模型进一步细化，从而深入认识地下水在含水层中的赋存、运动情况，为合理开采、保护地下水提供基础。
（二）GIS技术在水质模型中的应用
GIS能够通过各种数据模型和数据结构将多源的地理数据进行统一存储和管理。水质预测模型建立之初所需的大量相关的地形、水、土壤、气候以及经济、人口等统计数据，可以通过建立GIS数据库的空间特征数据和属性特征数据管理。
蒋海琴等结合江苏省环保信息系统的建设，对WebGIS与一维水质模型集成的关键技术问题进行了讨论，阐明了模型计算中评价河段截取、空间离散及空间数据重采样的方法和过程，对实现水环境模型的跨平台操作和数据信息共享做出了尝试。
罗畏以基于投影寻踪的水质评价模型为基础，结合GIS技术进行水质分析和评价，以太湖为实验区域，根据2000年该区域的水质监测数据做了实例分析，验证了新理论和方法的可行性。
（三）GIS技术在防洪减灾中的应用
我国是一个地理条件复杂、自然灾害频发的国家。每年因洪涝灾害造成的经济损失非常严重。近年来，我国的防洪工作逐步实现了从“以洪水为敌”的控制洪水向体现水资源特性的洪水管理转变。新技术在防洪减灾领域得到广泛应用，GIS新技术与传统的防洪减灾技术的相结合，使水利防汛工作迈向了新的纪元。
（四）GIS在水利工程方面的应用
在水利工程应用中，GIS强大的空间分析功能和图形显示功能为工程设计和研究成果的可视化表达提供了有力的现代化手段。
通过GIS可以将施工过程通过图像的方式动态的显示出来，而GIS先进的空间分析功能可以为水利施工过程提供便利的分析工具，通过数字地形模拟，可以用离散分布的平面点来模拟连续分布的地形，进而进行坡度坡向分析、断面图分析等，从此实现水利工程信息的科学、高效的管理。
此外，GIS的可视化表达功能可以对每一施工过程进行模拟和全程监测，为设计人员提供直观形象的信息支持，为决策者提供精确、科学的可视化分析手段，为优化施工过程提供技术支持。
（五）GIS在地表水与地下水的联合研究中的应用
流域是由分水线所包围的河流集水区，在地域上具有明确边界的区域。流域地表水和地下水的统一调度和科学管理一直是水资源领域一个重要的实际问题，GIS的引入为这一问题的解决提供了有效的手段。
Maidment等(1993年)的研究成果表明:水文模型空间要素主要是由分水岭、排水渠道、湖泊和三角洲构成，并且水流状况也由这些要素所规定，而在地下水模拟、资源评价与管理工作中，这些地表水方面的高质量研究成果是非常宝贵和必不可少的，GIS为区域地表水与地下水的联合研究提供了高层次的综合环境和工作平台。
Maidment应用GIS做了比利时Voer流域的降水和径流相关情况的空间分析，为该流域的地表水与地下水的联合调度与管理提供了可靠的科学依据。
当前GIS技术已逐步应用到了水文水资源领域的各个方面。除上述几个方面外，GIS技术还在水资源管理、水污染控制规划、旱情分析预测、库区地质分析、水环境监测评估等多方面得到了成功的应用。
三、水文水资源领域GIS应用的发展趋势
（一）GIS应用规范和标准继续完善
在实际的情况下，一般GIS的应用与开发大多是分开进行的，各部门是要根据具体的生产以及需要而独立开发的。所以我国缺乏完整的技术规范体系和设计应用标准，开发平台的多样化以及数据格式的繁琐已经给我国的地理信息共享机制造成了较多的阻碍。虽然国内部分地区进行试点行业规范的相关工作已经展开，但是仍然存在缺乏国家层面的一致规范的问题。因此应加强GIS应用规范和标准继续完善。
（二）水资源及水文地理空间数据库更加完善
水资源及水文地理空间数据库作为GIS系统的关键，对于决策起到基础的作用，所以必须在保证提高GIS应用越来越标准、越来越规范的条件上积极进行基础数据库的建设，特别是对于具有水资源及水文领域特色的数据库，例如雨情和水情数据库以及水旱灾情数据库等等。除此之外，数据库中必须要有大量的流域内关于自然资源和社会经济环境的基本数据，而且要保证数据库中的数据采集能够具体并准确，且能够及时进行更新。
（三）GIS与水资源及水文专业模型能够充分融合
在目前我国的一些水资源及水文方面的模型中，虽然GIS大多数都具备关于水资源及水文信息的详细具体的数据，且具有存储、管理和输人输出功能，但是其核心主要还是仅限于数据方面，缺乏表达水文地理空间、水文现象空间分析的能力，缺乏有效支持决策的能力，特别是在基于GIS、RS的分布式水文模型方面表现的还远远不够。我们必须要结合当前的各类计算方法，利用各类软件逐渐过渡到以栅格为计算空间单元的分布式模型，能够充分利用GIS所具有的空间数据管理功能，从而实现水资源及水文的专业模型与GIS的紧密结合，这要作为我们的研究重点。
（四）软件向多维发展
目前社会上开发的GIS软件，多数都不具备真三维的分析的功能，在几何建模和分析方面都不能满足水文水资源时空动态变化的要求，如比较成熟的GRASS、SGM、IVM等系统，功能也明显不足。因此，急需开发一些具有三维甚至四维功能的GIS水文水资源空间分析软件。
随着水文水资源管理发展的要求及以计算机与空间技术的进步，GIS将从二维走向多维，从独立走向兼容与集成。
（五）完善基于GIS的灌区的地下水资源评价系统
灌区不同于一个完整的流域或行政区域，它是有可靠水源(地表水、地下水)和引、输、配水渠道和相应排水沟道的灌溉面积，是人类水事活动的产物。灌区地下水的循环不仅受自然因素的影响，而且还主要与地表水灌溉及地下水开采活动密切相关，因此，研发基于GIS的灌区地下水资源评价系统也非常必要。
结束语
当前，随着信息时代的来临，在水资源科研以及管理中应用GIS是一件非常具有前景的工作。但是如何建立一种综合性资源信息系统是我们目前面临的困难。但不管怎样，使用GIS能够促进水资源利用和管理领域的发展，因此我们必须要认识到水资源科学以及地理信息系统的发展变化的概念，技术的进步以及变化的社会需求必定使其含义也会发生深刻的变化。
参考文献：
[1]王光明,梁秀娟,肖长来,于景录.GIS技术在水文水资源领域中的应用现状与发展趋势[J].吉林水利,2009,06:1-5.
[2]蒋晓辉.GIS在水文水资源领域的应用研究与发展趋势[J].科技风,2010,10:253.
[3]涂永彤,丁铭.我国水文水资源领域技术需求情况探讨[J].科技创新导报,2012,01:123.
水文与水资源工程的认识范文第8篇
太湖流域是我国东部经济发达、人口最稠密的区域之一。1999年全区，总人口近3625万，人口密度达979人/km2，人均CDP接近3000美元，为
全国的3.8倍。但是，由于该地区地势平坦，经济发达，不仅洪水威胁及其灾害损失突出，如1991年发生的严重洪涝灾害，而且水环境污染问题也十分严重。尤其是近10多年来，随着经济社会的飞速发展和城市化进程的不断加快，太湖流域水环境质量发生了较大的变化，已经从20世纪60～70年代的]～Ⅱ类水质状态发展到90年代中期平均达到的Ⅳ类、l/3的湖区水质为V类的严重情况。目前，太湖流域突出的水环境问题主要表现为水体的富营养化和有机污染。在枯水和干早年份经常出现比较典型的水质性缺水的问题，严重影响甚至困扰了当地经济社会的可持续发展。
太湖流域的水环境问题已经引起国家的高度重视，早在20__年9月的国务院太湖水污染防治第三次会议上，时任国务院副总理的同志就提出了“以动治静、以清释污、以丰补枯、改善水质”的指示。20__年1月太湖流域管理局在水利部的统一部署下，正式启动了引江济太调水实验工程。20__年12月，笔者参加了水利部科学技术委员会引江济太与流域水资源调度专题调研，学习和了解了一些情况，下面提出几点看法和建议，目的是抛砖引玉，共同探讨我国经济发达地区所面临的水质性缺水问题的解决办法与途径。
一、引江济太调水试验工程的实践与新的挑战
引江济太调水试验工程的目标是：通过望虞河工程将长江水引人太湖，改善太湖水环境，并通过太湖向周边地区供水，由此带动流域内其他诸多水利工程的优化调度，加快水体流动，提高水体自净能力，缩短太湖换水周期。调水试验要把改善太湖和河网水环境作为引江济太的战略重点，解决引江济太中的关键技术问题，为规划进一步扩大引江济太规模的工程方案提供借鉴，为今后搞好流域水资源配置，统筹考虑生活、生产和生态环境用水，实现“静态河网、动态水体，科学调度，合理配置”的战略目标提供技术支撑和工程基础。
调水试验的主要任务和研究内容有5个方面，即：
①引江济太引水与防洪排涝关系；
②引水与望虞河西岸污水出路关系；
③流域引水与区域用水关系；
④引江济太能力和效果评估；
⑤引水试验运行管理。
笔者认为，近2年的试验达到了阶段目标，特别是20__年太湖流域遭遇大旱的调水实践取得了明显的效果。这说明，在现阶段实施引江济太调水工程对改善太湖水环境面临的问题有明显作用，应该坚持下去，并通过实践不断总结规律，达到总体的目标。另一方面，通过引江济太调水试验工程的实践，也会发现一些新的和深层次的问题。如何迎接新的挑战是需要认真研究的问题。笔者就调研中提出的若干讨论概述如下：
(1)太湖流域受水质型缺水困扰十分严重，在无锡附近如梅梁湖、贡湖以及湖西北水域，经常出现大面积“水华”。引江济太调水后，流域哪些区域水质有明显改善?哪些区域水环境仍然面临严重的问题?如何区分本地污水治理作用和引江济太的贡献?如何从站在太湖流域“防洪、抗早和缓解水
体污染”的水资源系统分析层面，客观评价“引江济太调水试验工程”的阶段成果和未来的贡献?这些需要进一步作研究和总结。
(2)需要进一步量化正常年份以及20__年干旱年份人湖的污染物负荷情况，特别是流域河网营养盐指标(N，P)的有关信息。据当地领导和专家介绍，20__年是干旱年，河网水质有明显改善，但是干旱年产水量也少，人湖污水量也可能减少。如果发生平水和丰水年份，情况可能又不一样。水污染问题可能进一步加剧。因此，需要从太湖流域水循环和水污染过程，特别是富营养化产生的路径和成因关系上，把握流域的产水、调水、用水、耗水之间的关系，把握水资源数量变化中质量变化的制约关系。在认识其关系或者规律的基础上，评价其中各个部分的贡献。笔者以前曾经参与汉江南水北调中线生态环境评价的研究工作。一个切身的体会是，发生汉江中下游严重的“水华”事件，必然具备三个基本条件：其一是要有充分的营养盐负荷来源，通常起因于暴雨洪水的面源污染或者突然开泄存储污物水体闸坝，造成磷、氮营养盐负荷的急剧增加；其二是有较高的温度(特别春秋季节)；其三是河流流动性差，流速慢或者是一潭死水。当三个条件遭遇在一起，发生“水华”的概率最大。因此，同样的问题是，造成太湖流域水质恶化和富营养化的关键原因是什么?引江济太调水工程与流域主要富营养化水体的影响关系等问题仍然需要做进一步的监测与研究。
二、国际水资源可持续利用与管理研究的发展
近些年来，笔者参与了联合国教科文组织(UNESCO)国际水文计划(1HP)、国际水文科学协会(1AHS)和国际水资源协会(1WRA)的有关活动和
学术交流。从国际水资源可持续利用与管理研究的发展动向看，有这样几个特点：
(1)可持续水资源利用与管理的水文学、生态学基础方面的研究。可持续水资源管理特别强调对水文循环、生态系统未来变化的研究，它要求了解未来水文情势及环境的变化影响，包括全球气候变化和人类活动的影响。然而，目前的研究还不能满足这些要求。因此，迫切需要加强水文学、生态学基础研究。也只有这些扎实的基础工作，才能为可持续水资源管理研究提供保障。
(2)加强水资源统一规划和管理的研究，包括水质和水量联合评价、地表水和地下水统一管理、工业用水和农业用水统一管理、流域上游与下游
统一管理等等。只有把它们纳入一个整体来研究才能避免出现这样或那样的不良影响和问题。
(3)把水资源数量和质量的统一管理与社会进步、区域经济发展、环境保护结合起来进行研究。这是可持续水资源管理的必然要求。然而，目
前水资源数量评价和质量评价基本上是脱节的，没有很好地结合在一起。对水资源可持续利用与管理研究主要停留在理念上，还没有形成统一
管理的量化方法和这方面成功经验的系统总结。
(4)现代新技术、新 理论(如遥感信息、地理信息、社会经济信息和水文信息，决策支持系统等)在水资源管理中的应用研究，使水资源系统的
科学管理水平和效率有所提高，以适应现代管理的需要。例如，20__年10月6～9日在西班牙马德里举行的主题为"21世纪水资源管理”的第十四届国际水大会，有来自世界不同国家的700多名专家学者参加。大会报告和交流了最新的国际水资源研究计划和学术前沿报告。人会主题是：受不确定性、气候变异和气候变化影响的水资源规划；水的价值；新技术在水资源管理的影响；地下水开发的适宜性与可持续性；水的基础开发建设；社会经济、文化和宗教对水资源政策的影响；水管理的参与。
三、几点建议
(1)引江济太有明显的作用和效益，通过调水可以使死水流动，缓解水质恶化。但是太湖流域的水环境修复和保护在本质上仍然还是要先治污。如果湖区内排污问题不能得到有效控制，从长远来看，即使有引江济太工程措施，也很难取得好的效果。因此，引江济太工程需要与太湖流域水
资源町持续利用和水环境综合治理规划有机结合，分阶段实施，突出重点和亮点。
(2)重视引江济太问题的应用基础研究和能力建设，实现引江济太工程的社会经济和生态环境的综合效益。具体包括：
“湖区一长江”相互作用和排泄过程的系统水量水质同步监测能力建设，坚持积累第一手资料；
湖区系统“调水(客水)”和本地产水的复杂水文水力学过程研究，尽可能利用一些新技术手段，如水文示踪或同位素水文学方法，识别调水引水去向，本地水和引水之间的关系；
变化环境下太湖流域系统的水资源数量平衡和系统的污染负荷质量平衡的科学测算体系与方法；受气候变化、长江来水变化和湖区人类活动影响的流域水文水力学综合模拟系统，它应该描述太湖河网地域特征模型、同时容易确定模型的参数和可操作性。
(3)应积极开展太湖流域水量水质联合评价方法及其应用研究。从概念上讲，水资源具有数量质量双重属性，二者联系密切，互为依存。在太湖流域表现得尤为突出。但是，由于水资源数量和质量在时空变化上的复杂性，现行水资源评价方法往往将数量和质量分开评价。水资源数量与水
资源质量联合评价的难点在于：水资源数量是流域水循环过程产流所形成河川径流的结果，它的序列比较长，以流域三级水资源分区为单元，通过人类取用水的还原分析和一致性修正后的天然径流序列频率计算，可以估算对应不同频率的水资源数量以及特征值(如多年平均水资源数量)，概念相对比较清楚。但是，流域水质监测主要在河流系统。一般情况下水质监测序列比较短，直接与天然径流序列的频率分析结果对应比较困难。另外，河流水质好坏的影响因素比较复杂。由于水体的流动性，一年之内，同一个监测点的水质在汛期和非汛期(主要是面源贡献)之间的差别和变化比较大；流域上、中、下游的河流水质状况以及它们经过水库蓄水后的水质评价结论之间差别也非常突出。现行的流域水资源质量评价主要集中的河流系统，采用不同级别水质的河流长度表达。尽管基于洪次和面源水文水质过程可以获得一定的水量水质相关关系，但是在实际中如何评价流域和河流系统的水量水质关系，仍需要积极开展研究与探讨。重点要结合太湖流域和河网水功能区划目标，回答针对一定目标年份(现状或过去水资源评价的年份)的
流域系统水资源总量中对应不同水质级别的水资源数量；从河流系统实际的水体污染情况出发，回答在水功能区划水质目标要求条件下，流域究竟有多少可以被利用的水资源量，计算出满足水功能区划水质目标要求应该控制(或削减)的人湖陆域的污染负荷。这是一项十分有意义的亟待研究的问题。
(4)重视开展引江济太治理工程对生态环境的影响及效益评价工作。其中不仅要评价引江水对太湖的生态改善及效益，也要评价引江济太工程
可能产生的不利影响，如太湖流域西北地区的环境影响以及长江取水后，可能对长江枯水的影响等。要重视处理“引江水”和湖区内涝“排水”之间的矛盾，即湖区“防汛一抗旱一水质的联合调度”。从应用基础研究方面需要回答：在不同的来水年份情景下是否引江水愈多愈好?对平水年、丰水年，引江效益如何评价?如何处理“引得来，排得出”问题?如何处理“涝与旱…‘水环境改善与供水调水”之间的冲突与矛盾?如何处理流域内各个地区用水和排水之间矛盾问题?这需要考虑“水量一水质”“防洪一抗旱”“需水一供水”等矛盾的协调和大系统优化调度理论与方法。
总之，引江济太工程与太湖流域水资源可持续利用有其内在的联系，不仅是国内经济发达地区亟待研究的难点问题，也是国际水资源学科前沿的热点问题。太湖流域水资源可持续利用和管理将是未来长期的任务和挑战。需要发挥水利部门、科研院所和高校的联合作用，实现太湖流域水环境系统实质性修复和社会经济的可持续发展。作者注：本文工作得到中国科学院“百人计划”支持，在此特别致谢。
参考文献：
1夏军，谈戈．全球变化与水文科学新的进展与挑战田．资源科学。24（3）20__.5．
2王栋，史运良，王腊春。浅析太湖流域水资源系统退化与修复对策．水资源保护，20__.6．
3余之祥．长江三角洲水土资源与区域发展合肥：中国科技大学出版社，1997．
4黄宣伟．太湖流域规划与综合治理．北京：中国水利水电出版社，20__．
5秦伯强，吴庆农，高俊峰等．大湖地区的水资源与水环境，自然资源学报，20__.17(2)．
6IUCK，VolumeAandB，XX ⅡGeneralAemblyOfInternational
UnionOfGeodesyandGeophysics[M]．Jdy18-30．Birmingham．U.K.1999．
7Rodda.J.WhitherWorldWater?m[J].WaterResourcesBulletin．31(2)．1995．
8陈家琦，王浩．水资源学概论[M]．北京：中国水利水电出版社，1996.
9钱正英，张光斗．中国可持续发展水资源战略研究(综合报告及各专题报
告)[M]．北京：中国水利水电出版社，20__．
10陈志恺．管好、用好、保护好有限的水资源[J]．水问题论坛．2.1996．
11陈家琦．现代水文学发展的新阶段——水资源水文学[J].自然资源学报．1(2)．1986.46-5312ChenJ．Q。andJ.Xia，1999，Facingthechallenge：barrierstosustainablewaterresourcesdevelopment
inChina[J]，HydrologicalScienceJoumal44(4)，507-516
13XiaJunandK.Tackeuchi(1999)，Barrierstosustainablemanagementofwaterquanutyandquality[J]．Guesteditor/，！/s
foreciallue，HydrologicalScienceJoumal．44(4)．503-505
14Huang，G.H．andJ．Xia ，Barrierstosustainablewaterqualiwmanagement