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第1篇：水文與水資源工程研究方向范文

一、水文預(yù)報(bào)的作用

水文預(yù)報(bào)不僅在防洪中是不可缺少的， 對(duì)已建成的水利工程管理運(yùn)用也是不可缺少的， 只有依靠水文預(yù)報(bào)， 才能做到在各用水部門及地區(qū)間合理分配水資源， 取得最大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。水文預(yù)報(bào)技術(shù)和方法發(fā)展很快， 特別是近些年計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和其它電子產(chǎn)品的快速更新， 在水情信息的傳輸預(yù)報(bào)技術(shù)和方法上都較以往有所改變， 從而提高了預(yù)報(bào)精度， 增長了預(yù)見期， 為防汛抗洪贏得了寶貴的時(shí)間。為了更有效的防汛抗洪， 發(fā)揮現(xiàn)有防洪設(shè)施的作用， 減輕洪災(zāi)損失， 科學(xué)的洪水預(yù)報(bào)是一項(xiàng)重要的工作。正確及時(shí)的預(yù)報(bào)可以使工程合理調(diào)度， 可以有計(jì)劃采取分洪， 蓄洪措施， 及時(shí)進(jìn)行防洪搶險(xiǎn)， 把洪災(zāi)損失降到最低程度。因此， 水文預(yù)報(bào)在其中起著非常重要的作用。

二、傳統(tǒng)和現(xiàn)代中長期水文預(yù)報(bào)方法

中長期水文預(yù)報(bào)存在的主要問題是預(yù)報(bào)精度較低。傳統(tǒng)的中長期預(yù)報(bào)方法主要是根據(jù)河川徑流的變化具有連續(xù)性、周期性、地區(qū)性和隨機(jī)性等特點(diǎn)來開展研究， 主要有成因分析和水文統(tǒng)計(jì)方法。近年來， 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和新的數(shù)學(xué)方法的不斷涌現(xiàn)， 為中長期水文預(yù)報(bào)拓展了新的途徑 ， 如模糊數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)分析、小波分析、混沌理論、近鄰預(yù)報(bào)等以及這些方法的相互耦合， 每種方法都有各自的適用條件， 或存在有待深入研究的問題。

三、傳統(tǒng)中長期水文預(yù)報(bào)方法

1.成因分析法。成因分析法有以下幾類: （1）應(yīng)用前期環(huán)流進(jìn)行預(yù)報(bào)， 也可稱為天氣學(xué)方法， 主要是對(duì)大量的歷史氣候資料(高空環(huán)流形勢(shì)與水文要素) 進(jìn)行綜合分析， 概括出旱澇前期的環(huán)流模式， 然后再由前期特征做出后期水文情況的定性預(yù)報(bào)， 或在前期月平均環(huán)流形勢(shì)圖上分析與預(yù)報(bào)對(duì)象關(guān)系密切的地區(qū)與時(shí)段， 從中挑選出物理意義明確、統(tǒng)計(jì)貢獻(xiàn)顯著的預(yù)報(bào)因子，然后用逐步回歸或其他多元分析方法與預(yù)報(bào)對(duì)象建立函數(shù)關(guān)系， 并據(jù)此進(jìn)行定量預(yù)測(cè); （2）應(yīng)用前期海溫特征進(jìn)行預(yù)報(bào)， 即分析歷史海溫資料與預(yù)報(bào)對(duì)象的關(guān)系， 概括出旱澇年前期海溫分布的定性模式， 或考慮海溫在時(shí)間上與空間上的連續(xù)性， 在關(guān)鍵時(shí)段內(nèi)挑選若干個(gè)點(diǎn)的海溫作為預(yù)報(bào)因子， 與預(yù)報(bào)對(duì)象建立回歸方程并進(jìn)行定量預(yù)報(bào); （3）根據(jù)太陽黑子相對(duì)數(shù)n 年周期中的相位或分析黑子數(shù)與江河水量變化之間的關(guān)系， 對(duì)后期可能發(fā)生的旱澇進(jìn)行定性預(yù)測(cè);（4）分析地球自轉(zhuǎn)速度的變化、行星運(yùn)動(dòng)的位置、火山爆發(fā)、臭氧的多少等與水文過程的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)后期可能發(fā)生的水文情況做出定性預(yù)估;（5）概率統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)，簡稱統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)， 即從大量歷史資料中應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法去尋找分析水文要素歷史變化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律以及與其他因素的關(guān)系， 然后運(yùn)用這些規(guī)律來進(jìn)行預(yù)報(bào)。

2. 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法是水文中長期預(yù)報(bào)中應(yīng)用比較廣泛的一種方法， 它從大量歷史資料中尋找已經(jīng)出現(xiàn)過的預(yù)報(bào)對(duì)象和預(yù)報(bào)因子之間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和關(guān)系或水文要素自身歷史變化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律， 建立預(yù)報(bào)模式進(jìn)行預(yù)報(bào)。按預(yù)報(bào)時(shí)考慮因素的多寡可分為單因素預(yù)報(bào)和多因素綜合預(yù)報(bào)。單因素預(yù)報(bào)是利用水文要素自身歷史演變規(guī)律， 來預(yù)報(bào)該要素未來可能出現(xiàn)的數(shù)值， 又稱時(shí)間序列分析預(yù)報(bào)。常用的有歷史演變法、周期分析方法等。事實(shí)上， 水文氣象要素是由多種因素決定的， 要做出未來較長期的水文氣象預(yù)報(bào)， 往往需要挑選多個(gè)相關(guān)程度比較高的因子， 進(jìn)行多要素綜合預(yù)報(bào)。常用的有多元線性回歸分析法， 主成分分析等。數(shù)理統(tǒng)計(jì)法是建立在對(duì)大量歷史資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上的一種預(yù)報(bào)方法， 故其對(duì)歷史水文資料及相關(guān)因子的資料長度與可靠度要求較高， 但數(shù)理統(tǒng)計(jì)法具有概念清晰、易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)， 因此在實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用。

四、現(xiàn)代中長期水文預(yù)報(bào)方法

1. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近些年來進(jìn)展非常迅速，在很多領(lǐng)域得到了廣闊的應(yīng)用，如預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、模式識(shí)別、自動(dòng)控制等領(lǐng)域的智能模擬和信息處理。在水文水資源中的應(yīng)用也越來越多。大量的研究表明：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有大規(guī)模并行處理、分布式存儲(chǔ)、自適應(yīng)性、容錯(cuò)性等顯著優(yōu)點(diǎn)，利用該技術(shù)可以有效地解決水文水資源中難以精確建模、具有高度非線性和各種不確定性的問題。

2. 灰色系統(tǒng)理論法。1982年鄧聚龍創(chuàng)立了灰色系統(tǒng)理論，認(rèn)為水資源系統(tǒng)可以當(dāng)作灰色系統(tǒng)看待。最常用的描述灰色系統(tǒng)模型的數(shù)學(xué)模型GM（1，1），G代表Grey（灰色），M代表Model（模型），GM（1，1）指1階、1個(gè)變量的線性常微分方程模型。它在徑流預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)測(cè)中有不少應(yīng)用實(shí)例?；疑到y(tǒng)理論由于其模型特點(diǎn)，比較適合具有指數(shù)增長趨勢(shì)的問題，對(duì)于其他變化趨勢(shì)，則有時(shí)擬合灰度較大，導(dǎo)致精度難以提高。且灰色系統(tǒng)理論體系尚不完善，正處于發(fā)展階段，它在中長期水文預(yù)報(bào)中的應(yīng)用是屬于嘗試和探索性質(zhì)的。

3.模糊數(shù)學(xué)理論法。在水文領(lǐng)域應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法有兩類，一類是模糊模式識(shí)別預(yù)測(cè)法，另一類是模糊邏輯法。 模糊模式識(shí)別預(yù)測(cè)法的基本思路是：以對(duì)歷史樣本模式的模糊聚類為基礎(chǔ)，計(jì)算待測(cè)狀態(tài)的類別特征值，從而根據(jù)預(yù)報(bào)值與類別特征值之間的回歸方程進(jìn)行預(yù)報(bào)。該方法將水文成因分析、統(tǒng)計(jì)分析、模糊集分析有機(jī)地結(jié)合起來，為提高中長期預(yù)報(bào)特征的精度提供了一條新途徑。 模糊邏輯方法可以描述變量之間不十分明確的因果關(guān)系。

4. 小波理論法。小波分析理論是當(dāng)前數(shù)學(xué)中一個(gè)迅速發(fā)展的新領(lǐng)域，由Morlet于1974年首次提出。小波分析技術(shù)是一種強(qiáng)有力的信號(hào)分析處理手段，在傅立葉（Fourier）分析的基礎(chǔ)上融合了樣條分析、數(shù)值分析、泛函分析等技術(shù)。與Fourier變換、Cabor 變換相比，小波變換能夠從時(shí)域（時(shí)間）和頻域（頻率）進(jìn)行變化，能更有效地從信號(hào)中提取信息，因而日益受到關(guān)注。從時(shí)頻分析的角度來看，水文序列含有多種頻率成分，每一頻率成分都有其自身的制約因素和發(fā)展規(guī)律，因此僅從水文序列本身出發(fā)構(gòu)造模型，將難以把握水文序列的內(nèi)在機(jī)制，有必要對(duì)水文序列進(jìn)行分頻率研究，故可以利用小波分析理論分析水文序列。

5. 混沌理論法?；煦缋碚撈鹪从?0世紀(jì)60年代初美國氣象學(xué)家Lorenz在研究天氣預(yù)報(bào)中大氣流動(dòng)問題時(shí)的思考，由李天巖于1975年首次提出。該理論認(rèn)為，客觀事物的運(yùn)動(dòng)除定常、周期、準(zhǔn)周期運(yùn)動(dòng)外，還存在著一種更加普遍的運(yùn)動(dòng)形式———混沌運(yùn)動(dòng)，即一種由確定性系統(tǒng)產(chǎn)生的、對(duì)初始條件具有敏感依賴性、永不重復(fù)的回復(fù)性周期運(yùn)動(dòng)。水文序列兼?zhèn)淞舜_定性和隨機(jī)性，符合混沌理論的研究范疇，因而許多學(xué)者利用混沌理論開展對(duì)中長期水文預(yù)報(bào)的研究。

6. 近鄰預(yù)報(bào)方法。其基本思想是， 從歷史樣本中選擇與當(dāng)前待預(yù)報(bào)狀態(tài)相近的一個(gè)或k 個(gè)歷史狀態(tài)( 比如歷史流量序列片段) ， 根據(jù)這一個(gè)或k 個(gè)歷史狀態(tài)的下一時(shí)刻觀測(cè)值預(yù)報(bào)當(dāng)前待預(yù)報(bào)狀態(tài)的下一步值. 該方法最早在20 世紀(jì)80 年代應(yīng)用于流量預(yù)報(bào)， 近年來隨著混沌時(shí)間序列研究的增溫，近鄰預(yù)報(bào)方法受到較多關(guān)注， 在日、月流量預(yù)報(bào)中都有應(yīng)用。

總之，中長期水文預(yù)報(bào)對(duì)防汛抗旱、水資源規(guī)劃管理以及水庫等水利工程的綜合利用有著十分重要的意義，水文預(yù)報(bào)仍有許多值得研究和探索的問題，因此，我們應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)中長期水文預(yù)報(bào)的探索和研究，使其能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 湯成友，官學(xué)文，張世明，等.現(xiàn)代中長期水文預(yù)報(bào)方法及應(yīng)用［M］，北京：中國水利水電出版社，2008。

[2] 王富強(qiáng)，霍風(fēng)霖，中長期水文預(yù)報(bào)方法研究綜述，人[J]，人民黃河，2010(3)。

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第2篇：水文與水資源工程研究方向范文

關(guān)鍵詞:水文化;研究態(tài)勢(shì);分析

1988年10月25日，在淮河流域四省治淮宣傳工作會(huì)議上，李宗新先生首次提出應(yīng)大力開展水文化研究。①歷經(jīng)近30年的發(fā)展，在水文化理論、水文化建設(shè)、水文化教育、水文化與中華民族精神等方面取得了豐碩的研究成果。本文運(yùn)用計(jì)量分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，對(duì)檢索到的水文化論文進(jìn)行定量和定性分析。

一、水文化研究的學(xué)科分類與發(fā)展軌跡

我國高等學(xué)校教育專業(yè)設(shè)置按“學(xué)科門類”“學(xué)科大類(一級(jí)學(xué)科)”“專業(yè)”(二級(jí)學(xué)科)三個(gè)層次來設(shè)置。在國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部頒布的《學(xué)位授予和人才培養(yǎng)學(xué)科目錄》(2011年)中，設(shè)有13個(gè)學(xué)科門類，110個(gè)學(xué)科大類。水文化歸屬哪一個(gè)學(xué)科?經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，文學(xué)、工學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科門類文獻(xiàn)比較集中，教育學(xué)、理學(xué)、法學(xué)、歷史學(xué)居中分布，管理學(xué)、藝術(shù)學(xué)、哲學(xué)分布的較少，農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、軍事學(xué)沒有相關(guān)文獻(xiàn)，文化及水電工程是關(guān)注最多學(xué)科。在上述學(xué)科門類中，排本學(xué)科門類首位的是:文學(xué)是中國文學(xué)33篇，工學(xué)是水利水電工程239篇，經(jīng)濟(jì)學(xué)是工業(yè)經(jīng)濟(jì)119篇，教育學(xué)是高等教育19篇，理學(xué)是環(huán)境科學(xué)與資源利用25篇，法學(xué)是民族學(xué)13篇，歷史學(xué)是考古10篇，管理學(xué)是行政學(xué)及國家行政管理10篇，藝術(shù)學(xué)是美術(shù)書法雕塑與攝影8篇，哲學(xué)是中國哲學(xué)6篇。除上述研究領(lǐng)域文獻(xiàn)較多外，還鮮見于作物學(xué)、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、植物保護(hù)、林學(xué)、中藥學(xué)、醫(yī)學(xué)技術(shù)、軍事思想及軍事歷史、戰(zhàn)略學(xué)、戰(zhàn)役學(xué)、戰(zhàn)術(shù)學(xué)等學(xué)科。由此可知，水文化研究內(nèi)容廣泛，不僅有文史哲人文學(xué)科內(nèi)容，而且還有理工類自然學(xué)科，同時(shí)還有經(jīng)管法等社會(huì)學(xué)科的內(nèi)容，屬于新興的文理交叉學(xué)科。我國水文化研究歷經(jīng)開展宣傳研究(1989—2003年)、服務(wù)水利實(shí)踐(2004—2006年)、政府倡導(dǎo)推動(dòng)(2007—2010年)和規(guī)劃專項(xiàng)建設(shè)(2011—2014年)階段，基本上與年度發(fā)表文章數(shù)量趨勢(shì)相吻合(見表1)。特別是2011年水利部《水文化建設(shè)規(guī)劃綱要(2011—2020年)》以來，《基于人水和諧理念的最嚴(yán)格水資源管理制度體系研究》和《中國水文化發(fā)展前沿問題研究》兩項(xiàng)國家社科基金重大(點(diǎn))課題相繼立項(xiàng)，國內(nèi)學(xué)者的水文化研究主要聚集在水文化理論、水文化遺產(chǎn)、水文化資源、水工程文化、地域水文化、水文化教育傳播等方面。從表1可知，1989—2001年，水文化研究的論文較少，年均不足6篇，低于年均篇數(shù)的年度為1989年、1992年、1998年、1999年、2000年，尤其是1993年和2001年分別為0篇，這說明水文化研究處于萌芽階段。2002—2006年，論文數(shù)量呈平穩(wěn)緩慢增長態(tài)勢(shì)，平均每年約20篇，這說明我國水文化研究正處于穩(wěn)步發(fā)展階段。進(jìn)入2007年后，論文數(shù)量呈快速增長趨勢(shì)，到2008年、2010年達(dá)高峰期，隨后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這說明我國水文化研究正趨向穩(wěn)定和成熟。從2011年開始，論文數(shù)量呈現(xiàn)直線上升趨勢(shì)，年均為86篇。2011—2016年篇數(shù)占所有論文的53．4%，說明此階段是我國水文化研究領(lǐng)域的探索和快速發(fā)展階段。與此同時(shí)，1989—2003年，沒有研究生以水文化選題作為學(xué)位論文。2004—2016年，學(xué)位論文共39篇(博士學(xué)位論文2篇，碩士學(xué)位論文37篇)，學(xué)位論文數(shù)占所有論文的4．06%，說明我國水文化研究在基礎(chǔ)理論方面相對(duì)比較薄弱。在學(xué)位論文中，最早的博士學(xué)位論文是2004年艾菊紅的《傣族水文化研究》②，最早的碩士學(xué)位論文是2005年劉虹弦的《水脈相連氣韻橫生———水文化在現(xiàn)代城市形象中浸潤和延續(xù)》。在水文化文獻(xiàn)中，主要來自《治淮》《河南水利與南水北調(diào)》《水利發(fā)展研究》《華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)》(社科版)、《中國水利》《江蘇水利》《水利天地》《浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)》《河海大學(xué)學(xué)報(bào)》(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版)等涉水行業(yè)主管部門、高校、科研院所主辦的期刊。在水文化研究中，涉水行業(yè)高等院校期刊如《華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)》(社科版)、《浙江水利水電專科學(xué)校學(xué)報(bào)》《河海大學(xué)學(xué)報(bào)》(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版)、《南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào)》等成為主要學(xué)術(shù)交流陣地。尤其是《華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)》(社科版)自1985年創(chuàng)刊就設(shè)有“水文化研究”專欄，成為全國期刊界歷史最長、影響最大、聲譽(yù)最高的特色欄目。此外，《北京水務(wù)》《中國三峽建設(shè)》《山西水利》和《城鄉(xiāng)建設(shè)》這四種期刊數(shù)量也位居前列，說明水文化研究與水利建設(shè)也緊密相連。

二、水文化研究的熱點(diǎn)、焦點(diǎn)與團(tuán)隊(duì)分布

文獻(xiàn)分析表明，綜合性人文社會(huì)科學(xué)期刊中還沒有刊發(fā)與水文化相關(guān)的哲學(xué)、社會(huì)學(xué)、政治、法律、文化、教育、歷史類文章，中文核心期刊刊發(fā)水文化研究文章更少。在水文化研究論文中，被CSSCI(中文社會(huì)科學(xué)引文索引)收錄期刊論文較少，《新華文摘》《中國社會(huì)科學(xué)文摘》《高等學(xué)校文科學(xué)術(shù)文摘》和中國人民大學(xué)《復(fù)印報(bào)刊資料》轉(zhuǎn)載或收錄論文屈指可數(shù)。這說明，水文化研究期刊層次和期刊學(xué)術(shù)影響力還有待進(jìn)一步提升。通過對(duì)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率進(jìn)行分析，可以很好地體現(xiàn)一門學(xué)科的研究領(lǐng)域和研究熱點(diǎn)、焦點(diǎn)。水文化研究出現(xiàn)頻率極高且排在前列的關(guān)鍵詞有“水文化”“水”“文化”“水文化遺產(chǎn)”“人水和諧”和“水文化建設(shè)”。這說明，以上述詞語為關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)相對(duì)比較集中，是水文化研究關(guān)注的重點(diǎn)和焦點(diǎn)之一。同時(shí)，頻率在4次以上的關(guān)鍵詞主要有“建設(shè)”“水利風(fēng)景區(qū)”“保護(hù)”“內(nèi)涵”“水文化教育”“水景觀/開發(fā)/保護(hù)利用”“教育/水資源/水利院校/城市發(fā)展/發(fā)展”“水利/可持續(xù)發(fā)展/研究”“傳承/生態(tài)文明/水文化傳播/和諧/水利工程/水環(huán)境”和“水利高校/思想政治工作”等，由此可見，水文化研究的范圍和領(lǐng)域更加廣泛，如水生態(tài)文明、水文化傳承創(chuàng)新、水教育傳播、人水和諧等成為水文化研究新態(tài)勢(shì)。通過分析研究機(jī)構(gòu)，可以了解我國水文化研究團(tuán)隊(duì)和研究基地分布格局。水文化研究發(fā)文排在前3位的全部來自高等院校，分別是河海大學(xué)、南昌工程學(xué)院和浙江水利水電?？茖W(xué)校。其中，河海大學(xué)38篇，發(fā)表文獻(xiàn)最多，占總數(shù)的3．94%;南昌工程學(xué)院和浙江水利水電專科學(xué)校發(fā)文章分別占總數(shù)的2．07%、1．87%，這與河海大學(xué)水文化研究所、南昌工程學(xué)院水文化研究中心和浙江水利水電?？茖W(xué)校水文化研究中心都是省普通高校人文社科重點(diǎn)研究基地密不可分。上述研究基地已經(jīng)成為水文化研究、水文化教育和人才培養(yǎng)的高地。

三、水文化研究的成績、不足與未來展望

第3篇：水文與水資源工程研究方向范文

[關(guān)鍵詞] 水利；大學(xué)生；創(chuàng)新；形式；實(shí)踐；思考

[中圖分類號(hào)] G523 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-893X（2013）06?0105?03

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是大學(xué)生素質(zhì)教育的一項(xiàng)重要基本內(nèi)容，創(chuàng)新活動(dòng)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一個(gè)有力保證。當(dāng)前，激發(fā)學(xué)生熱情，培養(yǎng)學(xué)生自信，開拓學(xué)生思維已成為高校學(xué)生學(xué)習(xí)的主流，創(chuàng)新活動(dòng)是一種以學(xué)習(xí)為主、開發(fā)思維為輔的培養(yǎng)人才的新機(jī)制。本文以黑龍江大學(xué)水利類相關(guān)活動(dòng)為基礎(chǔ)，擬對(duì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)方法和實(shí)驗(yàn)取得的實(shí)踐效果進(jìn)行系統(tǒng)的分析與探討。同時(shí)也為今后的相關(guān)科技活動(dòng)更順利地開展，提供參考。[1-2]

一、活動(dòng)的主要形式

1. 實(shí)驗(yàn)類創(chuàng)新活動(dòng)

實(shí)驗(yàn)類創(chuàng)新活動(dòng)是一種培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題能力的形式。黑龍江大學(xué)學(xué)生利用科研教育平臺(tái)，共完成校級(jí)學(xué)生科研項(xiàng)目共15項(xiàng)，如表1所示。（注：下表中的編號(hào)分別與表5相對(duì)應(yīng)）

實(shí)驗(yàn)類創(chuàng)新活動(dòng)不僅保證了實(shí)驗(yàn)室的開放效果，而且通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

2. 模型類創(chuàng)新活動(dòng)

模型活動(dòng)是根據(jù)物質(zhì)守恒原理用數(shù)學(xué)的語言和方法描述參加水循環(huán)的過程或是探究水體中水質(zhì)組分所發(fā)生的物理、化學(xué)等諸方面的變化、內(nèi)在規(guī)律和相互關(guān)系的模型實(shí)踐活動(dòng)。[3]我校以模型構(gòu)建為主要教學(xué)方式，以提高學(xué)生動(dòng)手能力和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新熱情為目的組織學(xué)生參加校級(jí)、國家級(jí)創(chuàng)新實(shí)踐類模型比賽共6項(xiàng)，具體如表2所示。

模型類比賽不僅培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神，也促使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，將客觀問題以模型的方式加以模擬，提高了學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的理性認(rèn)識(shí)，在激發(fā)學(xué)生熱情、培養(yǎng)學(xué)生自信的同時(shí)也促進(jìn)了相應(yīng)的教學(xué)工作。

3. 綜合類創(chuàng)新活動(dòng)

為調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，開拓學(xué)生創(chuàng)新思路，鼓勵(lì)學(xué)生自由選題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成綜合類實(shí)驗(yàn)共41項(xiàng)，如表3所示。

黑龍江大學(xué)組織學(xué)生進(jìn)行的綜合類創(chuàng)新活動(dòng)是由學(xué)生主導(dǎo)，獨(dú)立選題，構(gòu)思實(shí)驗(yàn)，教師做輔助指導(dǎo)而進(jìn)行的創(chuàng)新項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力和獨(dú)立思考聯(lián)系理論解決問題的能力。

4. 其他創(chuàng)新活動(dòng)

除水利專業(yè)知識(shí)相關(guān)創(chuàng)新項(xiàng)目與比賽外，還號(hào)召學(xué)生參見了哈爾濱市創(chuàng)新項(xiàng)目1項(xiàng)，綠色家園杯節(jié)水項(xiàng)目7項(xiàng)，如表4所示。

兩項(xiàng)大賽擴(kuò)展了學(xué)生對(duì)除專業(yè)知識(shí)相關(guān)方向以外的其他領(lǐng)域的知識(shí)，旨在輔助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生興趣多元化。

5. 創(chuàng)新科技活動(dòng)分類舉例

針對(duì)以上所提及創(chuàng)新項(xiàng)目與各級(jí)比賽，擇各自具有代表性作品，如表5所示。

[收稿日期] 2013-10-29；[修回日期] 2013-11-24

[基金項(xiàng)目] 黑龍江省教育廳黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目“黑龍江大學(xué)寒區(qū)特色水文與水資源專業(yè)建設(shè)的研究與實(shí)踐”（11551330）

[作者簡介] 戴長雷（1978-），男，山東鄆城人，黑龍江大學(xué)副教授，黑龍江省創(chuàng)新教育學(xué)會(huì)常務(wù)理事，主要研究方向：寒區(qū)地下水及國際河流.

表1 實(shí)驗(yàn)類科技活動(dòng)統(tǒng)計(jì)表

編號(hào) 名稱 組織方 相關(guān)要求 實(shí)立個(gè)數(shù) 級(jí)別 備注

a1 黑龍江大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目 黑龍江大學(xué)教務(wù)處 參研對(duì)象為一、二、三年級(jí)本科生，項(xiàng)目內(nèi)容不得與學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目內(nèi)容相近或重復(fù) 9 校級(jí) 已結(jié)題

a2 黑龍江大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目之學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目 黑龍江大學(xué)創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院 參研對(duì)象為在校本科生，研究選題要求以專業(yè)知識(shí)為背景和基礎(chǔ)，并具有自主性、創(chuàng)新性 6 校級(jí) 已結(jié)題

表2 模型比賽統(tǒng)計(jì)表

編號(hào) 名稱 組織方 相關(guān)要求 實(shí)立個(gè)數(shù) 級(jí)別 備注

b1 黑龍江大學(xué)“金穗杯”學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目研究成果大賽 創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院、創(chuàng)業(yè)教育中心、教務(wù)處、科學(xué)技術(shù)處、校團(tuán)委 面向?qū)ο鬄槿w在校生 4 校級(jí) 二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)不等

b2 全國大學(xué)生水利創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽 中國水利教育協(xié)會(huì)、教育部高等學(xué)校水利學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì) 面向?qū)ο笏惐究圃谛Ｉ?2 國家級(jí) 二等獎(jiǎng)

表3 綜合類創(chuàng)新活動(dòng)統(tǒng)計(jì)表

編號(hào) 名稱 組織方 相關(guān)要求 實(shí)立個(gè)數(shù) 級(jí)別 備注

c1 黑龍江大學(xué)學(xué)生學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項(xiàng)目 黑龍江大學(xué)創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院 一、二、三年級(jí)本科生 24 校級(jí) 已結(jié)題

c2 黑龍江大學(xué)暑期學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)踐項(xiàng)目 黑龍江大學(xué)創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院 一、二、三年級(jí)本科生 7 校級(jí) 已結(jié)題

c3 黑龍江大學(xué)學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新課題（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目） 黑龍江大學(xué)創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為一、二、三年級(jí)本科生、大四學(xué)生、研究生可參與 10 校級(jí) 已結(jié)題

表4 其他創(chuàng)新活動(dòng)統(tǒng)計(jì)表

編號(hào) 名稱 組織方 相關(guān)要求 實(shí)立個(gè)數(shù) 級(jí)別 備注

d1 哈爾濱市青年創(chuàng)新創(chuàng)意大賽 團(tuán)市委、市青聯(lián) 面向?qū)ο鬄槿星嗄?1 市級(jí) 獲優(yōu)秀作品

d2 黑龍江大學(xué)“綠色家園杯”低碳環(huán)保創(chuàng)意大賽 黑龍江大學(xué) 面向?qū)ο鬄槿w在校生 7 校級(jí) 分獲一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)

表5 創(chuàng)新科技活動(dòng)舉例統(tǒng)計(jì)表

類型 項(xiàng)目實(shí)例 年度 負(fù)責(zé)人專業(yè) 負(fù)責(zé)人年級(jí) 參與人數(shù)（人）

a1 寒區(qū)冬季傍河條件下淺薄含水層滲渠集滲能力試驗(yàn) 2009 水文與水資源工程 大二本科生 5

a2 實(shí)用地下水位測(cè)量計(jì)改進(jìn)與制作 2011 水文與水資源工程 大二本科生 5

b1 集水廊道模型設(shè)計(jì)與制作 2009 農(nóng)業(yè)水利工程 大三本科生 4

b2 某典型流域產(chǎn)匯流模擬模型 2009 水利水電工程 研一碩士生 3

c1 凍層融凍條件下地下水位變化特征監(jiān)測(cè)與分析 2011 水利水電工程 大三本科生 5

c2 佳木斯市城區(qū)水功能區(qū)劃圖件繪制 2010 水文與水資源工程 大二本科生 4

c3 寶清縣水資源公報(bào)年報(bào)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究 2011 水文與水資源工程 大三本科生 5

d1 寒區(qū)城市雨雪資源綜合利用系統(tǒng) 2011 水文與水資源工程 大三本科生 4

d2 節(jié)水工藝宣傳 2011 水文與水資源工程 大三本科生 4

二、活動(dòng)的效果評(píng)價(jià)

第一，實(shí)驗(yàn)類創(chuàng)新活動(dòng)。結(jié)合15項(xiàng)實(shí)驗(yàn)類創(chuàng)新活動(dòng)所取得的良好效果做以下簡要評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)類創(chuàng)新活動(dòng)的主要承辦單位有教務(wù)處，創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院。二者利用其各自不同的方式方法，都達(dá)到了扎實(shí)學(xué)生專業(yè)知識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。教務(wù)處要求以一、二、三年級(jí)本科生為主體并擔(dān)任主持人，且推舉老師為項(xiàng)目責(zé)任人指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，使項(xiàng)目高效率地執(zhí)行和完成。[4]在此背景下，學(xué)生利用提供的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室及千元基金完成實(shí)驗(yàn)，保障了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力為目的的操作性成功。創(chuàng)業(yè)學(xué)院要求以在校生為主體，擔(dān)任項(xiàng)目主持人，老師只進(jìn)行指導(dǎo)，這樣雖減弱了項(xiàng)目的執(zhí)行與完成率，卻充分鍛煉了學(xué)生的組織能力與協(xié)作能力。[5]此外，創(chuàng)業(yè)學(xué)院與其他學(xué)院共同設(shè)立的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室及其獨(dú)立提供500元到1500元不等的實(shí)驗(yàn)基金對(duì)項(xiàng)目的完成提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和條件支撐，從基金不等與實(shí)踐結(jié)果中可以看出創(chuàng)業(yè)學(xué)院不只為鍛煉學(xué)生，更著重培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

第二，模型類創(chuàng)新活動(dòng)。我校所指導(dǎo)的6項(xiàng)模型均已成功參賽并獲獎(jiǎng)。兩類活動(dòng)都是以比賽的方式，充分鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的自信心?！敖鹚氡贝筚愂呛邶埥髮W(xué)創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院承辦的校級(jí)比賽，參賽作品可以是學(xué)術(shù)論文、實(shí)驗(yàn)室研究成果、發(fā)明制作等。創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院是專門設(shè)置這類活動(dòng)的單位，旨在調(diào)動(dòng)黑龍江大學(xué)學(xué)生參賽的積極性，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和思維發(fā)散的能力。全國水利大賽是由中國水利教育協(xié)會(huì)組織的國家級(jí)比賽，參賽作品固定為水利類模型，專業(yè)性要求嚴(yán)格。參賽對(duì)象為水利類專業(yè)在校大學(xué)生，針對(duì)性強(qiáng)，比賽的難度大，所需費(fèi)用較高，從制作模型到比賽結(jié)束，需經(jīng)過報(bào)名、布展、答辯、評(píng)審的過程。這項(xiàng)比賽有較高的嚴(yán)謹(jǐn)性和專業(yè)性，旨在提煉出較高專業(yè)水平的模型，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，同時(shí)，加強(qiáng)各高校水利學(xué)生之間的交流。兩類比賽，前者重在服務(wù)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，后者重在服務(wù)學(xué)生專業(yè)水平的提高，由此，取得其各自不同的實(shí)際效果。[6]

第三，綜合類創(chuàng)新活動(dòng)。綜合類創(chuàng)新活動(dòng)涉及領(lǐng)域廣闊，從各個(gè)角度來激發(fā)學(xué)生探索知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的興趣，并從中不斷積累、學(xué)習(xí)。所以此類活動(dòng)中，從學(xué)生參與者的情況分析，實(shí)際立項(xiàng)的個(gè)數(shù)最多且均已成功結(jié)題，并取得良好的成績。其中，創(chuàng)新項(xiàng)目所占個(gè)數(shù)最多，達(dá)到24個(gè)，造成此結(jié)果的原因主要在于創(chuàng)新項(xiàng)目的選題不限，類別廣泛且開展時(shí)限長。綜合類創(chuàng)新活動(dòng)主要是創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院除創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室以外的項(xiàng)目，承辦方是創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院，是以學(xué)生為主體、老師只負(fù)責(zé)指導(dǎo)的訓(xùn)練項(xiàng)目。不同的是，其中創(chuàng)新課題學(xué)生立項(xiàng)的平臺(tái)不受限制，可以是大四學(xué)生及研究生，使其在學(xué)術(shù)上有一定的創(chuàng)新價(jià)值。[7]

第四，其他創(chuàng)新活動(dòng)。在表4中，筆者系統(tǒng)地概括了其他一些學(xué)院學(xué)生曾經(jīng)參加過的科技活動(dòng)，并取得了優(yōu)異成績，像綠色家園杯節(jié)水創(chuàng)意大賽中，學(xué)生做的節(jié)水創(chuàng)意方案，節(jié)水工藝宣傳，發(fā)明制造等，都是保護(hù)資源，有利于社會(huì)的活動(dòng)。在這類科技活動(dòng)中，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)生互相合作的集體責(zé)任感和對(duì)水資源保護(hù)的緊迫感。在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時(shí)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)水意識(shí)，對(duì)未來的社會(huì)發(fā)展起到了良好的奠定作用。因此，這類具有深遠(yuǎn)意義的比賽是很必要的，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，提高其個(gè)人能力和修養(yǎng)的同時(shí)，為我們的生活、社會(huì)做相應(yīng)的貢獻(xiàn)。[8]

三、結(jié)語

水利類大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)的形式多種多樣，可以很大程度上鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。無論從學(xué)生自身的角度還是導(dǎo)師的角度亦或是組織者的角度看，這樣的科技活動(dòng)都具有深遠(yuǎn)且不可替代的意義。

從學(xué)生角度看，科技活動(dòng)以學(xué)生為主體，學(xué)生是活動(dòng)開展的核心。首先，學(xué)生具有自身的主觀能動(dòng)性和一定的能力實(shí)施項(xiàng)目，大多數(shù)項(xiàng)目主持人都是大三以上學(xué)生，項(xiàng)目的實(shí)施充分培養(yǎng)了學(xué)生的自信心和積極性。在解決問題的同時(shí)，鍛煉了其運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，提升了自身的發(fā)展空間，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。但存在的弊端是與其他學(xué)院以及上下屆沒有形成較好的協(xié)作關(guān)系，每一屆只是鍛煉自身的能力，并未使實(shí)驗(yàn)在一定基礎(chǔ)上得以加強(qiáng)，以此作為經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生現(xiàn)在已逐漸地與上下屆及其他學(xué)生合作。從導(dǎo)師角度出發(fā)，導(dǎo)師的一系列指導(dǎo)對(duì)項(xiàng)目的成功起了至關(guān)重要的作用，導(dǎo)師著重調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，指導(dǎo)和強(qiáng)化學(xué)生的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。旨在提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，鍛煉學(xué)生的思維能力和動(dòng)手能力，磨礪學(xué)生的精神意志。從組織方教育機(jī)構(gòu)的角度，各組織方及學(xué)校會(huì)在一定程度上支持學(xué)生，提供現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室做支撐。首先，我校創(chuàng)業(yè)學(xué)院是專門設(shè)置開展學(xué)生搞業(yè)余創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的機(jī)構(gòu)，具有一定的權(quán)威性和影響力；其次，創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院積極組織各類的創(chuàng)業(yè)科技活動(dòng)并能夠激發(fā)學(xué)生的興趣和狀態(tài)，以致學(xué)生能自主自愿的加入進(jìn)來；再者，創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院的師資力量齊全，足以確保學(xué)生創(chuàng)新科技活動(dòng)的實(shí)施和發(fā)展，這也是學(xué)生搞業(yè)余科研的有力保證。[9]

參考文獻(xiàn)：

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[7] 孫豫峰，楊曉東.試論大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方式[J].中北大學(xué)學(xué)報(bào)（社科版），2005，21（1）：80-81.

第4篇：水文與水資源工程研究方向范文

關(guān)鍵詞： 生態(tài)水利工程 設(shè)計(jì)原則 面臨問題 技術(shù)路線

Abstract: the ecological water conservancy project is a comprehensive engineering, both must meet all the needs of human beings for water, and should take the ecosystem health and sustainable development needs. This paper, from the water conservancy project and ecological water conservancy project on the difference, this paper expounds the characteristics of the ecological water conservancy project and design principle of the design of the main problems faced in summarized analysis, put forward the design technical route.

Keywords: ecological water conservancy project design principle problem faced technical route

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長，人類對(duì)水資源的需求日益增加，水利工程滿足了人們供水、防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、漁業(yè)及旅游等各種需求，效益顯著，但也給生態(tài)環(huán)境帶來了深遠(yuǎn)影響，引發(fā)了一系列問題，如水生生物減少、水體自凈能力下降、濕地退化等。在這種情況下，人們開始思考水利工程給人類及生態(tài)帶來的效應(yīng)，水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)已然是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1水利工程和生態(tài)水利工程的區(qū)別

1.1水利工程內(nèi)涵

水利工程可以理解為人類通過采取工程措施或行為實(shí)現(xiàn)水資源的再分配和利用，其最初的作用是：①解決防洪問題；②提供穩(wěn)定的水源；③減緩或去除農(nóng)作物旱澇漬災(zāi)害；④提供清潔能源；⑤提供水利旅游景點(diǎn)等，這主要體現(xiàn)了水利工程的資源性、經(jīng)濟(jì)性與社會(huì)性。

1.2生態(tài)水利工程內(nèi)涵

生態(tài)水利工程強(qiáng)調(diào)其服務(wù)目標(biāo)是生態(tài)，其內(nèi)涵是：對(duì)新建工程進(jìn)行傳統(tǒng)水利建設(shè)的同時(shí)兼顧河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)；對(duì)已建工程則是對(duì)于被嚴(yán)重干擾河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。生態(tài)水利工程是現(xiàn)代水利的標(biāo)志，應(yīng)具備以下科學(xué)內(nèi)涵：①生態(tài)水利工程的開發(fā)應(yīng)有明確的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)與功能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將維持生態(tài)系統(tǒng)的健康放在首位，使水利工程符合生態(tài)環(huán)境發(fā)展要求；②防止在生態(tài)水利工程施工造成巨大的環(huán)境破壞；③生態(tài)水利工程強(qiáng)調(diào)基于生態(tài)需水規(guī)律的運(yùn)行管理；④生態(tài)水利工程選址或布局，強(qiáng)調(diào)工程生態(tài)負(fù)面影響最小化原則。

1.3生態(tài)水利工程優(yōu)點(diǎn)

1）對(duì)環(huán)境影響?。荷鷳B(tài)水利工程以水利建設(shè)與生態(tài)環(huán)境和諧共存為出發(fā)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中考慮了水利工程開發(fā)與利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，在保證水資源得到充分有效利用的前提下，通過生態(tài)措施使自然環(huán)境自我恢復(fù)和良性發(fā)展，保證區(qū)域自然環(huán)境的穩(wěn)定。

2）對(duì)地質(zhì)活動(dòng)影響?。荷鷳B(tài)水利工程建設(shè)充分利用河流自我修復(fù)功能，在設(shè)計(jì)中貫徹因地制宜的原則，摒棄了一味追求經(jīng)濟(jì)利益、忽視對(duì)地質(zhì)影響的做法，將水利工程對(duì)地質(zhì)活動(dòng)影響降到最小。

3）符合可持續(xù)發(fā)展建設(shè)要求：生態(tài)水利工程是在不超出自然界承受能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種生態(tài)建設(shè)，符合科學(xué)發(fā)展觀的要求，有利于提高自然環(huán)境的自我恢復(fù)能力，將水資源開發(fā)對(duì)自然環(huán)境的影響降到最低，是人與自然和諧發(fā)展的一種水利工程模式，能夠?qū)崿F(xiàn)自然和社會(huì)的雙重價(jià)值。

2生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)原則

2.1工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則

生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理，確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。須充分考慮河流的特征，按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)地研究河勢(shì)變化規(guī)律, 保證河流修復(fù)工程的穩(wěn)定性。

對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析應(yīng)遵循投入最小而經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益最大的原則。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行方案比選，重視生態(tài)系統(tǒng)的長期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律。

2.2保持和恢復(fù)河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則

大量研究資料表明，生物群落多樣性與非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性存在正相關(guān)關(guān)系。一個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。由于人類活動(dòng)特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè)，造成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度的退化。生態(tài)水利工程的目標(biāo)是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性，其重點(diǎn)是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，使其符合自然河流的地貌學(xué)原理，為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。通過對(duì)河流地貌歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系，識(shí)別那些對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義的環(huán)境因子，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行河流地貌學(xué)設(shè)計(jì)和生物棲息地設(shè)計(jì)。

2.3生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則

生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，其機(jī)理是物種的自然選擇。生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能的輔助設(shè)計(jì)，可以由自然界選擇合適的物種形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)表明人工與自然力的貢獻(xiàn)各占一半。生態(tài)水利工程必須應(yīng)地制宜，根據(jù)具體條件尋求最佳方案。

2.4流域尺度及整體性原則

河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃應(yīng)該在流域尺度和長期的時(shí)間尺度上進(jìn)行，從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)要素間的交互作用，重視水域生境的易變性、流動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，考慮生境邊界的動(dòng)態(tài)發(fā)展和河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度問題，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法。

2.5 反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則

生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。因生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)都不是靜止的，在時(shí)間與空間上常具有不確定性，使生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計(jì)方法，而是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法，即按照“設(shè)計(jì)-執(zhí)行-監(jiān)測(cè)-評(píng)估-調(diào)整”流程反復(fù)循環(huán)進(jìn)行。

3生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)面臨的問題

3.1缺乏基于不同區(qū)域的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

生態(tài)水利工程對(duì)服務(wù)目標(biāo)具有特定性和地域性，決定了其因地制宜的特點(diǎn)。當(dāng)前，生態(tài)水利工程的功能有一些理論評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法，但對(duì)具體工程實(shí)踐缺少可操作的評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)。水利工程涉及工程力學(xué)的穩(wěn)定性與安全性，雖然國家對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)建筑物執(zhí)行了一系列的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但因當(dāng)前的科研成果積累較少，還是缺少足夠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范工程的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)。

3.2水利工程設(shè)計(jì)人員與生態(tài)科技工作者缺少合作的機(jī)會(huì)與機(jī)制

水利工程設(shè)計(jì)人員將生態(tài)服務(wù)目標(biāo)作為常規(guī)設(shè)計(jì)要素考慮的意識(shí)還不普及，與生態(tài)環(huán)境科技工作者缺少合作的機(jī)會(huì)與機(jī)制，大部分環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作是在水利工程可行性研究方案確認(rèn)后才進(jìn)行的，對(duì)生態(tài)環(huán)境考慮不足，設(shè)計(jì)相對(duì)滯后，導(dǎo)致許多負(fù)面影響。

3.3生態(tài)水利工程與原有水利工程設(shè)施難以協(xié)調(diào)運(yùn)行

在一個(gè)流域內(nèi)，新的生態(tài)水利工程可能要在原有水利工程設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)區(qū)域來水量進(jìn)行重新分配或?qū)λ娜ハ蜻M(jìn)行重新調(diào)整，因兩者的服務(wù)目標(biāo)是有差異的，如此必然影響原來水利工程設(shè)施的服務(wù)對(duì)象與功能，給原有水利工程的安全運(yùn)行帶來一定風(fēng)險(xiǎn)。如何實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程與原有水利工程設(shè)施的協(xié)調(diào)運(yùn)行是生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)應(yīng)全面系統(tǒng)考慮的問題。

3.4生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)缺少生態(tài)水文測(cè)驗(yàn)資料

當(dāng)前，我國水文測(cè)驗(yàn)工作相對(duì)落后，水文測(cè)驗(yàn)站還不能適應(yīng)當(dāng)前生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)對(duì)資料的需求，因此很難基于生態(tài)系統(tǒng)的自組織規(guī)律尋求生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)參數(shù)，這是今后的一個(gè)發(fā)展研究方向。

4生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)技術(shù)路線

4.1以生態(tài)水文與工程水文為基礎(chǔ)進(jìn)行水文過程的分析與計(jì)算

當(dāng)前將生態(tài)水文學(xué)應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)還較少見，今后應(yīng)當(dāng)高度重視生態(tài)水文學(xué)與工程水文學(xué)的結(jié)合，為生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。因生態(tài)水利工程的服務(wù)對(duì)象比較廣，往往同時(shí)涉及濕地、林業(yè)、草原、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和江河湖泊等生態(tài)用水和工業(yè)、城鎮(zhèn)、消防、居民等經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活用水，所以弄清楚生態(tài)目標(biāo)對(duì)水資源的時(shí)空要求規(guī)律，使生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上。

4.2應(yīng)識(shí)別工程可能影響的關(guān)鍵生態(tài)敏感目標(biāo)

生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能準(zhǔn)確識(shí)別受工程直接或間接影響的生態(tài)目標(biāo), 并在工程規(guī)劃階段給予充分考慮。當(dāng)前在許多水利工程的設(shè)計(jì)中很少或沒有對(duì)流域生態(tài)敏感點(diǎn)加以考慮。

4.3生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)要與環(huán)境工程設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合

因水利工程中水量具有明顯的季節(jié)性變化，使得生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)與實(shí)施存在較大的挑戰(zhàn)與阻力。在設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分吸收環(huán)境科學(xué)與工程的理論和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水量與水質(zhì)同步科學(xué)配置的目的。將生態(tài)水利工程與水污染控制工程的結(jié)合是以后生態(tài)水利工程的一個(gè)重要發(fā)展方向。

水利工程的生態(tài)化理念應(yīng)通過不斷實(shí)踐、總結(jié)、分析提出相應(yīng)的修復(fù)措施以保證生態(tài)的平衡。水利工程生態(tài)設(shè)計(jì)順應(yīng)了自然，積極能動(dòng)地利用與改造自然，符合社會(huì)發(fā)展的需求，其應(yīng)用將越來越廣泛。

參考文獻(xiàn)

第5篇：水文與水資源工程研究方向范文

關(guān)鍵詞:水利;現(xiàn)代化;新水利理論;可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號(hào): F426.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-0432(2010)-10-0177-1

隨著近年來強(qiáng)調(diào)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)人與自然和諧發(fā)展的社會(huì)主義社會(huì)和保護(hù)生物多樣性等多種先進(jìn)的思想理念,我們?cè)谏羁炭偨Y(jié)傳統(tǒng)的水利建設(shè)舊理論的同時(shí),發(fā)展新的水利理論,促進(jìn)我國水利建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展,滿足當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展、人們生活水平不斷提高對(duì)水資源的需求。本文針對(duì)當(dāng)前我國的水利建設(shè)觀念還比較落后,分析我國水利的現(xiàn)代化發(fā)展?fàn)顩r,實(shí)現(xiàn)我國水利現(xiàn)代化事業(yè)存在哪些需要解決的問題,提出相應(yīng)的解決對(duì)策,以及為適應(yīng)水利現(xiàn)代化的發(fā)展需要,新水利理論應(yīng)運(yùn)而生。

1 實(shí)現(xiàn)我國水利現(xiàn)代化事業(yè)存在的問題及解決措施

1.1 實(shí)現(xiàn)我國水利現(xiàn)代化發(fā)展事業(yè)中存在的問題

目前我國水利建設(shè)事業(yè)同國際上發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的水利水平相比,仍有很大的差距,主要體現(xiàn)在管理工作水平相對(duì)比較落后,管理人員的選拔不嚴(yán)格,管理人員的綜合素質(zhì)有待提高;受傳統(tǒng)水利建設(shè)理論影響,思想觀念仍比較陳舊,河流的斷流、湖泊的干枯等都是因?yàn)槿祟惒缓侠淼那终忌鷳B(tài)用水導(dǎo)致了生態(tài)退化,大量的圍湖造田、森林開墾等人類活動(dòng)也嚴(yán)重地破壞了生態(tài)平衡,這些都是由于在觀念上存在局限,傳統(tǒng)的水利建設(shè)理論中更多的強(qiáng)調(diào)人類自身的發(fā)展需要,而忽視了人也是流域生態(tài)系統(tǒng)的一分子;與國際上先進(jìn)的水利建設(shè)水平相比,我國仍需要不斷努力提高水利技術(shù)裝備水平,采用先進(jìn)的水系生態(tài)修復(fù)技術(shù),提高效率。

1.2 采取有效措施促進(jìn)我國水利現(xiàn)代化的發(fā)展

全面實(shí)現(xiàn)我國水利事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展,首先要制定完善的水利現(xiàn)代化建設(shè)計(jì)劃方案,做好水利的管理工作,流域管理部門要重視管理人員的選拔工作,提高管理人員的綜合素質(zhì),注重人才的培養(yǎng)。規(guī)范管理體制,健全水資源管理的法律法規(guī),采用先進(jìn)的流域管理技術(shù),重視綜合治理流域的管理思路,預(yù)防和治理相結(jié)合的策略,最終實(shí)現(xiàn)流域的可持續(xù)發(fā)展;這都要求我們轉(zhuǎn)變思想觀念,回歸自然,人與河流和諧相處,大力宣傳人與流域和諧共處的觀念,使流域生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定和平衡;強(qiáng)化技術(shù)規(guī)范,大力發(fā)展先進(jìn)的水利技術(shù),更新水利修復(fù)設(shè)備,不斷提高水利建設(shè)施工技術(shù)水平,保障水利資金的投入,建立健全的法律法規(guī)和政策監(jiān)督機(jī)制,實(shí)現(xiàn)我國水利現(xiàn)代化發(fā)展。由于當(dāng)前我國正加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展,我國水利現(xiàn)代化建設(shè)也要滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,以防為主、治為輔、防治相結(jié)合的策略。根據(jù)地域的不同,制定符合當(dāng)?shù)匕l(fā)展需要的水利現(xiàn)代化計(jì)劃方案,分階段綜合治理,提高效率,加大資金的投入,發(fā)展我國水利事業(yè),實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與水域生態(tài)系統(tǒng)的和諧共處。

2 我國水利新理論的形成及發(fā)展方向

2.1 實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化發(fā)展推動(dòng)水利新理論的形成

20世紀(jì)我們?cè)诮ㄔO(shè)大型水利造福于人類的同時(shí),各種生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)象也越來越明顯,影響人們的正常生活。由于大量的不合格水利工程的建設(shè),流域的水循環(huán)系統(tǒng)遭到破壞,出現(xiàn)短路的現(xiàn)象,破壞了地表水的平衡,導(dǎo)致地下水位上升或下降;水庫、堤防等水利工程的建設(shè)也影響了水域生態(tài)系統(tǒng)的連貫性,導(dǎo)致食物鏈中的某些環(huán)節(jié)遭到破壞,物種急劇減少,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性被破壞;防洪工程的建設(shè)在杜絕了洪災(zāi)的情況下,也阻止了洪水泛濫區(qū)與河流之間的水循環(huán)工程,導(dǎo)致洪泛區(qū)的生態(tài)活動(dòng)難以進(jìn)行;對(duì)流域水資源的開發(fā)速度超過它的再生速度,過量的開發(fā)地下水資源,引起地下水位的下降,造成地表植物的枯萎、地面下沉等嚴(yán)重的后果;流域一般都具有自我凈化的能力,但大量污染物的排放超出了環(huán)境的自凈能力范圍內(nèi),環(huán)境的總體質(zhì)量下降,流域的物質(zhì)循環(huán)受到阻礙。這都要求我國發(fā)展新的水利理論,實(shí)現(xiàn)我國水利的現(xiàn)代化,維護(hù)生態(tài)的平衡穩(wěn)定。

2.2 我國水利新理論的發(fā)展

為實(shí)現(xiàn)我國水利建設(shè)的現(xiàn)代化,水利新理論應(yīng)運(yùn)而生,在總結(jié)傳統(tǒng)理論優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,充分體現(xiàn)高科技、現(xiàn)代化的管理思想。傳統(tǒng)的舊水利理論是以改造大自然、加強(qiáng)水利工程建設(shè)為主要指導(dǎo)思想,以力學(xué)知識(shí)作為支撐,在這種思想下的水利建設(shè)工程嚴(yán)重的破壞了水流域的循環(huán)系統(tǒng)。水利新理論在總結(jié)傳統(tǒng)理論優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,綜合考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和生態(tài)等因素對(duì)水資源的影響情況,發(fā)揮水利在流域可持續(xù)性發(fā)展過程中重要作用。水利新理論跨出傳統(tǒng)水利理論的局限,將流域觀念提高到一個(gè)新的階段,在重視流域的物理特性之外著力分析流域的社會(huì)及自然特性。在研究流域的水文規(guī)律的基礎(chǔ)上,從天象、地象及生態(tài)整體上觀察水域情況。同時(shí),不可忽視人類活動(dòng)在其中的影響。順應(yīng)水利現(xiàn)代化發(fā)展的需要,水利新理論在綜合分析水域的自然特性、水文狀況以及社會(huì)特性,實(shí)現(xiàn)流域范圍內(nèi)的社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

3 總結(jié)

21世紀(jì)的新社會(huì),人們要求建設(shè)現(xiàn)代化的水利工程,在總結(jié)傳統(tǒng)的舊水利建設(shè)理論優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,發(fā)展水利建設(shè)的新理論,平衡國家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展與維護(hù)流域生態(tài)平衡穩(wěn)定需要之間的矛盾,實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。在水利新理論的指導(dǎo)下,充分體現(xiàn)我國水利事業(yè)高科技和現(xiàn)代化的管理思想,實(shí)現(xiàn)人和自然的和諧共處,促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2] 劉樹坤.中國水利現(xiàn)代化和新水利理論的形成[J].水資源保護(hù),2003,02.

第6篇：水文與水資源工程研究方向范文

關(guān)鍵詞：引黃調(diào)水；衡水湖水質(zhì)；影響

中圖分類號(hào)： X524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/ki.jlny.2017.05.051

1 選取資料

為了隨時(shí)掌握引黃調(diào)水對(duì)衡水湖水質(zhì)的影響，衡水水文水資源勘測(cè)局在衡水湖湖內(nèi)、小庫、冀州設(shè)立了3處水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。共監(jiān)測(cè)36個(gè)項(xiàng)目，每月監(jiān)測(cè)一次。為做好本次衡水湖水質(zhì)變化分析評(píng)價(jià)，選取了1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2011年和2012年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 評(píng)價(jià)依據(jù)

主要評(píng)價(jià)依據(jù)有：《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國河道管理?xiàng)l例》、《取水許可制度實(shí)施辦法》、《水資源評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（SL/T238-1999）、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）、《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）、《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），該標(biāo)準(zhǔn)將水質(zhì)分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類。

Ⅰ類：主要適用于源頭水、國家自然保護(hù)區(qū)；

Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀魚類保護(hù)區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場(chǎng)等；

Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚類保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)；

Ⅳ類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；

Ⅴ類：主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。

對(duì)應(yīng)地表水上述五類水域功能，將地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值分為五類，不同功能類別分別執(zhí)行相應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)值。水域功能類別高的標(biāo)準(zhǔn)值嚴(yán)于水域功能類別低的標(biāo)準(zhǔn)值。同一水域兼有多類使用功能的，執(zhí)行最高功能類別對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。

3 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

綜合質(zhì)量采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）；功能評(píng)價(jià)采用《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）；《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）。

進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，一般按某種污染物濃度是否超過某一規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算其超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)，然后進(jìn)行評(píng)價(jià)。本次評(píng)價(jià)只計(jì)算水庫的綜合污染指數(shù)。

根據(jù)綜合污染指數(shù)，劃分為六個(gè)地表水環(huán)境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

4 水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)參數(shù)應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)目的而定。水庫評(píng)價(jià)主要選擇一些能反映水庫基本狀況的參數(shù)，以地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值作為評(píng)價(jià)項(xiàng)目，結(jié)合水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料情況，參加評(píng)價(jià)的項(xiàng)目為pH值、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、銅、硝酸鹽氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧、氟化物、砷、汞、鎘、氰化物、揮發(fā)酚、氨氮、六價(jià)鉻、硫化物、鉛等共20項(xiàng)。

對(duì)衡水湖1995年～2010年不同時(shí)期水質(zhì)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，表1為衡水湖湖內(nèi)水質(zhì)評(píng)價(jià)成果表。

根據(jù)衡水湖湖內(nèi)1995年～2010年水質(zhì)檢測(cè)資料，分別計(jì)算每年2月、4月、6月、8月、10月、12月的綜合污染指數(shù)年平均值，繪制綜合污染指數(shù)變化過程線。圖1為衡水湖湖內(nèi)水質(zhì)綜合污染指數(shù)變化過程線。通過過程線可以看出，衡水湖湖內(nèi)水質(zhì)呈逐年變好的趨勢(shì)。

在衡水湖周邊，小庫內(nèi)和冀州市的湖邊也設(shè)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)站。根據(jù)小庫、冀州站水質(zhì)檢測(cè)資料，采用同樣的計(jì)算方法，繪制出污染指數(shù)變化過程線，過程線趨勢(shì)同于衡水湖內(nèi)綜合污染指數(shù)變化過程線，多點(diǎn)水質(zhì)均呈現(xiàn)變好趨勢(shì)，說明衡水湖水質(zhì)受引蓄水影響，水質(zhì)情況改觀明顯。

5 結(jié)語

引黃調(diào)水保障了衡水湖的水源補(bǔ)給，在長年蓄水的條件下。因引水水質(zhì)逐年提高，衡水湖水質(zhì)狀態(tài)有較大改觀。

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第7篇：水文與水資源工程研究方向范文

關(guān)鍵詞生態(tài)環(huán)境需水量;計(jì)算;研究

中圖分類號(hào)x171.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a文章編號(hào) 1007-5739(2010)23-0254-02

1國外研究動(dòng)態(tài)

早期的研究是關(guān)于河道枯水流量(low-flow)的研究[1-2],這個(gè)時(shí)期主要是為了滿足河流的航運(yùn)功能對(duì)枯水流量進(jìn)行研究。隨后,由于河流污染問題的出現(xiàn),開始對(duì)最小可接受流量(minimum acceptable flows,mafls)進(jìn)行研究[3],其最小可接受流量除了滿足航運(yùn)功能外,還要滿足排水納污功能。隨著河流受人為因素影響和控制的加強(qiáng),河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞,生態(tài)可接受流量范圍(ecology acceptable flow regime,eafr)的研究逐漸展開[4],其主要是為了恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)功能,為滿足不同的環(huán)境要求而進(jìn)行生態(tài)可接受流量范圍的研究。

目前,國際上對(duì)河流的生態(tài)環(huán)境需水量使用較為廣泛、通用的概念是枯水流量。近10年來,為了促進(jìn)水文水資源研究,國際之間加強(qiáng)了合作,其中包括對(duì)河道枯水流量的研究[5],如frend(flow reg-imes from experimental and net data)行動(dòng)計(jì)劃,第一個(gè)行動(dòng)計(jì)劃由水文組織(institute of hydrology(uk))倡導(dǎo),并為1985—1988年的國際水文計(jì)劃方案ⅲ(uneso international hydrological programme-ⅲ)做了部分工作[6]。這個(gè)組織包括13個(gè)歐洲國家,主要是應(yīng)用國家水流量(水文)數(shù)據(jù)庫及不同的研究方法,預(yù)測(cè)河流的洪、枯水流量,分析和研究了歐洲西北部1 350條河流的的枯水流量狀況[7]。研究集中在應(yīng)用水力學(xué)參數(shù)研究枯水流量與流域河床組成特性之間的關(guān)系,以及研究不同頻率不同時(shí)段年均流量(mean)與最小流量(annual minima)和枯水流量(low-flow)之間的聯(lián)系等,第1個(gè)歐洲frend行動(dòng)計(jì)劃采用了西歐國家網(wǎng)絡(luò)提供的精確的日流量和相應(yīng)的流域資料數(shù)據(jù)庫。隨后,frend行動(dòng)計(jì)劃開始向橫向(包括東歐國家)和縱向(擴(kuò)大到大尺度問題、方法問題、枯水流量和洪水流量條件下流域土地利用的變化,水質(zhì)等問題的研究)的研究方向發(fā)展[8-9],其研究的深度和廣度不斷擴(kuò)大。

目前,frend組織很快擴(kuò)展到歐洲及世界其他許多地區(qū)和國家,如西非、中非、北非、地中海地區(qū)及中亞地區(qū),印度及南亞地區(qū)等,最近正在進(jìn)行的frend行動(dòng)計(jì)劃將其研究成果概括在frend報(bào)告中[10],最新成果有:北歐地區(qū)枯水流量和干旱研究;南非區(qū)域水資源和干旱評(píng)估方法研究;西非、中非地區(qū)雨量減少對(duì)枯水流量長期影響研究;枯水流量時(shí)間系列與斷流分析;地域性生態(tài)水文學(xué)理論和水資源統(tǒng)一管理的論述等?？傊?國際上在水資源領(lǐng)域的合作使得先進(jìn)的研究技術(shù)和手段應(yīng)用到更多的具有水文數(shù)據(jù)庫的國家和地區(qū),特別是在流域枯水流量的研究方面,顯得更為突出。

國外河流生態(tài)環(huán)境需水量的研究內(nèi)容概括為:河道流量與魚類生息環(huán)境關(guān)系的研究;河道流量、水生生物與do三者之間的關(guān)系的研究;水生生物指示物與流量之間的關(guān)系研究;水庫調(diào)度考慮生態(tài)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境水量的優(yōu)化分配的研究;生態(tài)環(huán)境用水與經(jīng)濟(jì)用水關(guān)系研究等[11-13]。

國外較為通用的研究方法可分為3類[14]:一是傳統(tǒng)的流量計(jì)算法(標(biāo)準(zhǔn)流量法);二是基于水力學(xué)基礎(chǔ)的水力學(xué)法;三是基于生物學(xué)基礎(chǔ)的棲息地法。

(1)標(biāo)準(zhǔn)流量法。一是7q10法[15]。采用90%保證率最枯連續(xù)7d的平均水量作為設(shè)計(jì)值。二是tennant法[16]。是美國目前使用確定河道生態(tài)環(huán)境需水量的一種方法,河道流量推薦值以預(yù)先確定的年平均流量的百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)。該法通常在優(yōu)先度不高的河段研究中作為河道流量推薦值使用,或作為其他方法的一種檢驗(yàn)。

(2)水力學(xué)法。一是r2cross法[17]。在計(jì)算河道流量推薦值時(shí),由河道幾何形態(tài)決定的水深、河寬、流速等因素必須加以考慮。有4項(xiàng)指標(biāo):濕周率、河流寬度、平均水深以及平均流速,具有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn),即枯水月、豐水月。r2cross法以曼寧公式為基礎(chǔ),由于必須對(duì)河流的斷面進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,才能確定有關(guān)的參數(shù),因此這種方法比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定法難以應(yīng)用。二是濕周法[18]。該法的依據(jù)是基于以下假定:即保護(hù)好臨界區(qū)域的水生生物棲息地的濕周,也將對(duì)非臨界區(qū)域的棲息地提供足夠的保護(hù)。利用濕周(指水面以下河床橫斷面的線性長度)作為棲息地的質(zhì)量指標(biāo)來估算河道內(nèi)流量值,通過在臨界的棲息地區(qū)域(通常大部分是淺灘)現(xiàn)場(chǎng)搜集河道的幾何尺寸、流量和數(shù)據(jù),并以臨界的棲息地類型作為河流的其余部分的棲息地指標(biāo)。河道的形狀影響分析結(jié)果。該法需要確定濕周與流量之間的關(guān)系。這種關(guān)系可從多個(gè)河道斷面的幾何尺寸—流量關(guān)系實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)推求,或從單一河道斷面一組幾何尺寸—流量數(shù)據(jù)中計(jì)算得出。推薦值依據(jù)濕周—流量關(guān)系曲線中的變化點(diǎn)的位置來確定。

(3)棲息地法。一是ifim(增加法)[19]。ifim(instream flow incremental methology)法是應(yīng)用比較廣泛的計(jì)算環(huán)境需水量的方法[20],ifim根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)如水深、河流基質(zhì)類型等,采用phabsim(physical habitat simulation)模型模擬流速變化和棲息地類型的關(guān)系,通過水力學(xué)數(shù)據(jù)和生物學(xué)信息的結(jié)合,適合于一定流量的主要的水生生物及棲息地。orth等[21]認(rèn)為由于ifim法所需要的定量化的生物資料的缺乏,使這種方法的應(yīng)用受到一定的限制。king等[22]指出,傳統(tǒng)的ifim法將其重點(diǎn)放在一些河流生物物種的保護(hù),而沒有考慮諸如河流規(guī)劃以及包括河流兩岸在內(nèi)的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng),由此計(jì)算出的推薦流量范圍值并不符合整個(gè)河流的管理要求。二是casimir法[23]。casimir(computer aided simulation model for instream flow requirements in diverted stream)法是基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)—流量在空間和時(shí)間上的變化,采用fst[24]建立水力模型、流量變化、被選定的生物類型之間的關(guān)系,估算主要水生生物的數(shù)量、規(guī)模,并可模擬水電站的經(jīng)濟(jì)損失。

2國內(nèi)研究動(dòng)態(tài)

在我國,系統(tǒng)研究生態(tài)需水量的工作尚處于起步階段,對(duì)生態(tài)環(huán)境需水的概念、內(nèi)涵與外延等沒有統(tǒng)一的定義,對(duì)其計(jì)算方法的研究也不夠深入、完善,基本停留在定性分析和宏觀定量分析階段。其研究大致可分為3個(gè)階段:一是20世紀(jì)70年代末開始探討河流最小流量問題。主要集中在河流最小流量確定方法的研究。長江水資源保護(hù)科學(xué)研究所的《環(huán)境用水初步探討》是其典型代表。二是20世紀(jì)80年代,針對(duì)水污染日益嚴(yán)重的問題,國務(wù)院環(huán)境保護(hù)委員會(huì)《關(guān)于防治水污染技術(shù)政策的規(guī)定》指出:在水資源規(guī)劃時(shí),要保證改善水質(zhì)所需的環(huán)境用水。主要集中在宏觀戰(zhàn)略方面的研究,對(duì)如何實(shí)施、如何管理處于探索階段。三是20世紀(jì)90年代以來,針對(duì)黃河斷流、水污染嚴(yán)重等問題,水利部提出在水資源配置中應(yīng)考慮生態(tài)環(huán)境用水。如在全國水功能區(qū)劃中考慮了生態(tài)與環(huán)境用水問題。劉昌明[25]提出了我國21世紀(jì)水資源供需的“生態(tài)水利”問題。與此同時(shí),與生態(tài)、環(huán)境需水相關(guān)的研究也逐漸展開。

主要的研究成果為:一是對(duì)非汛期最小流量、水土保持、沖沙水量等的河流系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境需水研究。如20世紀(jì)80年代趙業(yè)安、錢意穎總結(jié)了黃河三門峽水庫運(yùn)行對(duì)下游河道的影響規(guī)律,同時(shí)開展黃河上游大型水電工程對(duì)下游沖積河流影響的研究,采用實(shí)測(cè)資料分析的方法研究大型水庫對(duì)徑流泥沙的影響,對(duì)每年水庫蓄水與中游高含沙洪水遭遇情況進(jìn)行了深入研究,通過回歸分析建立了水庫調(diào)蓄與下游河道沖淤的相關(guān)關(guān)系[26-27]。二是對(duì)恢復(fù)濕地、城市河湖用水及地下水回補(bǔ)等生態(tài)和生態(tài)環(huán)境需水量的研究[28]。三是對(duì)西北干旱、半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水量及河道環(huán)境的討論與宏觀定量研究[29-30]。四是劉昌明根據(jù)水資源開發(fā)利用與生態(tài)用水量的關(guān)系,提出了“四大平衡”的原理[25],即水分能量平衡、水鹽平衡、水沙平衡與水量平衡(含水資源平衡),從而豐富了水資源合理開發(fā)利用的內(nèi)涵。五是錢正英等[31]從保護(hù)和恢復(fù)內(nèi)陸河下游的天然植被及生態(tài)環(huán)境、水土保持和水保范圍之外的林草植被建設(shè)、維持河流水沙平衡及濕地水域等生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)流量、回補(bǔ)黃淮海平原及其他地方的超采地下水等方面,分析并估算了全國的生態(tài)用水。

截至目前,國內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水研究方法主要集中在陸地和河流2個(gè)方面,而陸地生態(tài)需水主要指“保護(hù)和恢復(fù)內(nèi)陸河流下游的天然植被及生態(tài)環(huán)境、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設(shè)[31]所需水量。其研究方法主要針對(duì)西北干旱地區(qū)進(jìn)行,綜合分析這些研究,不論是天然系統(tǒng)還是人工系統(tǒng),不論是林地還是草地,計(jì)算方法大多為“面積定額法”或“植株定額法”[32],計(jì)算方法為傳統(tǒng)的水平衡計(jì)算理論,因此計(jì)算方法比較成熟,一般不存在爭議。從大的方面看,河流生態(tài)環(huán)境需水量主要包括3個(gè)方面:河道基本生態(tài)、環(huán)境需水、輸沙需水量和入海量。與之對(duì)應(yīng)的研究方法主要集中在第1個(gè)研究方面,如:為達(dá)到水環(huán)境保護(hù)目標(biāo),滿足河流納污功能的環(huán)境功能設(shè)定法;為滿足河流基本生態(tài)功能,保證不斷流的河流基本生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算法、最枯月平均流量法及假設(shè)法;為滿足河流水量蒸發(fā)和滲漏要求的水量補(bǔ)充法等。輸沙需水量的計(jì)算方法雖然較多,但主要是針對(duì)黃河,且大多是從水力學(xué)的角度出發(fā)進(jìn)行研究,不便于操作和應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)水沙平衡需用的水量究竟如何計(jì)算,至今尚未見到令人滿意的計(jì)算方法或計(jì)算結(jié)果。入海水量的計(jì)算方法基本上是宏觀估算,沒有定量計(jì)算方法。

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第8篇：水文與水資源工程研究方向范文

[關(guān)鍵詞]江蘇；南水北調(diào)；依價(jià)補(bǔ)本；機(jī)制建設(shè)；對(duì)策

[中圖分類號(hào)]F252 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-6432（2013）14-0015-04

1 引 言

南水北調(diào)東線江蘇境內(nèi)工程是在江蘇省原有江水北調(diào)工程體系基礎(chǔ)上，通過新建、改建、擴(kuò)建等工程措施完成的。江蘇南水北調(diào)工程地跨江、淮、沂3大水系，且處于流域下游地區(qū)，工程體系、水文條件較為復(fù)雜，水利工程功能多樣，沿線多數(shù)地區(qū)既是水源區(qū)，又是用水區(qū)，農(nóng)業(yè)用水比重大，季節(jié)性特征明顯，水資源管理體制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理層次縱橫結(jié)合，條塊分級(jí)，政經(jīng)合一。針對(duì)這些特點(diǎn)，國務(wù)院南水北調(diào)辦作出批復(fù)，將江蘇南水北調(diào)作為水源地建設(shè)項(xiàng)目，要求建立“依價(jià)補(bǔ)本”機(jī)制，獨(dú)立運(yùn)行，承擔(dān)貸款本息償還。江蘇南水北調(diào)一期工程2008年開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2013年一期工程全面建成，實(shí)現(xiàn)向山東境內(nèi)供水的目標(biāo)。江蘇如何建立“依價(jià)補(bǔ)本”運(yùn)行機(jī)制，不僅對(duì)國家南水北調(diào)全局管理具有借鑒作用，而且直接影響南水北調(diào)東線工程的有序運(yùn)行。本文立足江蘇南水北調(diào)工程體系、現(xiàn)行管理體制、成本與水價(jià)水平、管理制度與體制安排等因素，就江蘇南水北調(diào)“依價(jià)補(bǔ)本”機(jī)制建設(shè)和實(shí)施對(duì)策作一探討，與同行商榷。

2 江蘇南水北調(diào)供水區(qū)界定與供水能力分析

21 供水區(qū)界定

跨流域調(diào)水供水區(qū)界定一般依據(jù)4種方式：一是以工程控制范圍為依據(jù)，大體上體現(xiàn)了跨流域調(diào)水的水系特征；二是以取水水源受水區(qū)為依據(jù)，體現(xiàn)了供水的目標(biāo)性要求；三是以行政區(qū)域管轄為依據(jù)，強(qiáng)調(diào)供用水主體的責(zé)任與目標(biāo)；四是以續(xù)建工程規(guī)模為依據(jù)，則重視增量調(diào)水成本和負(fù)擔(dān)水平。

為便于調(diào)研和數(shù)據(jù)分析，本文根據(jù)江蘇南水北調(diào)的特點(diǎn)，立足供水水源地、工程控制系統(tǒng)和行政管轄3個(gè)因素，界定江蘇南水北調(diào)供水區(qū)如表1所示。

31 供水成本分?jǐn)?/p>

江蘇南水北調(diào)總成本費(fèi)用包括新增工程成本和為南水北調(diào)增供水量服務(wù)的現(xiàn)有工程成本兩部分，包括水資源費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)、工程維護(hù)費(fèi)、管理人員工資福利費(fèi)、工程管理費(fèi)、貸款年利息支出、抽水電費(fèi)和其他費(fèi)用等8個(gè)部分組成。由于各供水區(qū)段實(shí)際發(fā)生的供水總成本費(fèi)用，除最下游區(qū)段只為本區(qū)段供水目標(biāo)服務(wù)外，其余區(qū)段都要同時(shí)為本區(qū)段和下游區(qū)段供水目標(biāo)服務(wù)。依據(jù)收益區(qū)段折算水量的比例分?jǐn)偡?，?jì)算各區(qū)段總成本費(fèi)用，得出江蘇南水北調(diào)供水區(qū)總成本費(fèi)用構(gòu)成與分?jǐn)偡治霰砣绫?所示。從表3中得出，江蘇南水北調(diào)分?jǐn)偤蟮哪赀\(yùn)行成本為55億元。

5 江蘇南水北調(diào)“依價(jià)補(bǔ)本”差距分析

51 農(nóng)業(yè)水費(fèi)“依價(jià)補(bǔ)本”差距分析

江蘇省內(nèi)農(nóng)業(yè)水費(fèi)依據(jù)省物價(jià)局、省水利廳蘇價(jià)工〔2000〕142文的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)算，形成的農(nóng)業(yè)水費(fèi)總量為29195萬元，占農(nóng)業(yè)供水成本的791%，從表5可以看出，實(shí)際收繳量僅為11007萬元，占指標(biāo)量的377%，占農(nóng)業(yè)供水成本的298%。顯然，農(nóng)業(yè)水費(fèi)存在收取率低和成本補(bǔ)償不到位兩個(gè)方向的問題。另外，由于實(shí)收的農(nóng)業(yè)水費(fèi)80%用于市、縣兩級(jí)水利部門行政事業(yè)性經(jīng)費(fèi)支出，江蘇省級(jí)南水北調(diào)管理機(jī)構(gòu)要統(tǒng)籌已收的農(nóng)業(yè)水費(fèi)難度很大。

52 工業(yè)水費(fèi)“依價(jià)補(bǔ)本”差距分析

江蘇省內(nèi)工業(yè)水費(fèi)依據(jù)省物價(jià)局、省水利廳蘇價(jià)工〔2000〕142文的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)算，形成的工業(yè)水費(fèi)總量為10135萬元，占工業(yè)供水成本的826%，從表5可以看出，實(shí)際收繳量僅為6757萬元，占指標(biāo)量的667%，占工業(yè)供水成本的551%。顯然，工業(yè)水價(jià)存在補(bǔ)本不到位和收取率較低兩方面問題。

53 省外取水“依價(jià)補(bǔ)本”差距分析

省外取水（指安徽、山東部分地區(qū)從江蘇境內(nèi)取水）產(chǎn)生的實(shí)際分?jǐn)偝杀緸?0419萬元，從表5可以看出，省外以水資源費(fèi)的形式實(shí)際補(bǔ)償為2675萬元，僅占供水成本的257%，存在較大的補(bǔ)本差距。

6 江蘇南水北調(diào)“依價(jià)補(bǔ)本”對(duì)策與措施

61 調(diào)高工業(yè)水價(jià)和提高水費(fèi)實(shí)收率

由于工業(yè)用水效率高于農(nóng)業(yè)，據(jù)有關(guān)資料估算，用水效率是農(nóng)業(yè)用水的6～8倍，為此，工業(yè)用水應(yīng)按供水成本全額補(bǔ)償定價(jià)，形成的工業(yè)水費(fèi)增量可達(dá)1763萬元。如果工業(yè)水費(fèi)實(shí)收率提高20%，按全額成本計(jì)算形成的工業(yè)水費(fèi)增量可達(dá)2380萬元。農(nóng)業(yè)水費(fèi)實(shí)收率提高10%，按現(xiàn)行農(nóng)業(yè)水價(jià)計(jì)算形成的工業(yè)水費(fèi)增量可達(dá)2920萬元。通過調(diào)高水價(jià)和提高水費(fèi)實(shí)收率兩項(xiàng)措施，形成的“依價(jià)補(bǔ)本”總規(guī)模為7063萬元。

62 規(guī)范農(nóng)業(yè)水費(fèi)使用分配

國家發(fā)改委、水利部2004年施行的《水利工程供水價(jià)格管理辦法》第四條明確規(guī)定了水利工程供水生產(chǎn)成本包括固定資產(chǎn)折舊費(fèi)、修理費(fèi)、水資源費(fèi)等制造費(fèi)用，第十三條還規(guī)定了基本水價(jià)按補(bǔ)償供水直接工資、管理費(fèi)用和50%的折舊費(fèi)、修理費(fèi)的原則核定。根據(jù)以上規(guī)定，農(nóng)業(yè)水費(fèi)使用分配方向不僅包括工資性支出、銷售費(fèi)用、管理費(fèi)用和財(cái)務(wù)費(fèi)用，而且還包括應(yīng)由供水工程分?jǐn)偟木S修費(fèi)用和各級(jí)運(yùn)行支出。結(jié)合江蘇南水北調(diào)供水區(qū)省內(nèi)供水的實(shí)際，如果將農(nóng)業(yè)水費(fèi)用于工程性維護(hù)支出的比例由現(xiàn)狀的16%提高到26%，可以形成1847萬元的增量補(bǔ)償，用于江蘇南水北調(diào)的“依價(jià)補(bǔ)本”支出。

63 降低貸款比例

江蘇南水北調(diào)總貸款規(guī)模為146億元，占總投資比例的485%，還貸期限為18年，按6%平均利息計(jì)算，年均本息支出為7920萬元。如果將還貸期限延長為30年，并盡可能適當(dāng)安排外國低息貸款和軟貸款，按3%平均利息計(jì)算，年均本息支出為4955萬元，年均供水成本將會(huì)降低2965萬元。如果考慮江蘇江水北調(diào)的前期投入和南水北調(diào)江蘇為安徽用水支付的3億元投資，將貸款比例降低為30%，初步估算，年均供水成本將會(huì)降低4231萬元。綜合以上兩種措施，取其平均數(shù)，可以形成3598萬元的增量補(bǔ)償，用于江蘇南水北調(diào)的“依價(jià)補(bǔ)本”支出。

64 實(shí)施財(cái)政補(bǔ)償

江蘇省政府辦公廳2006年出臺(tái)了“南水北調(diào)工程基金籌集和使用管理實(shí)施辦法”，該辦法規(guī)定，通過適當(dāng)提高水資源費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)籌集南水北調(diào)工程基金，省財(cái)政在9年征收期內(nèi)每年安排10000萬元，共計(jì)90000萬元用于江蘇南水北調(diào)工程建設(shè)，至2014年。如果此政策延長，每年將會(huì)形成“依價(jià)補(bǔ)本”10000萬元的增量補(bǔ)償。

綜合以上4個(gè)方向的措施，江蘇南水北調(diào)省內(nèi)“依價(jià)補(bǔ)本”年均規(guī)模為22508萬元，年均尚有32492萬元缺口。解決的辦法只有靠向省外跨境供水進(jìn)行“依價(jià)補(bǔ)本”。如果按年均省外供水135億m3計(jì)算，綜合水價(jià)為024元/m3，相當(dāng)于跨境成本水價(jià)（037元/m3）的649%，這依靠南水北調(diào)東線工程管理作出制度安排。

7 結(jié) 論

江蘇南水北調(diào)實(shí)行“依價(jià)補(bǔ)本”的能力并不強(qiáng)，一些研究成果強(qiáng)調(diào)我國南水北調(diào)應(yīng)實(shí)行市場(chǎng)機(jī)制，實(shí)行自負(fù)盈虧的管理體制是不現(xiàn)實(shí)的。除農(nóng)業(yè)政策和農(nóng)戶的實(shí)際承受能力不支持這一結(jié)論外，工業(yè)用水由于比重較小，提價(jià)空間和補(bǔ)本規(guī)模也并不支持供水市場(chǎng)化這一運(yùn)行模式，更客觀地分析，由于南水北調(diào)（包括江蘇）工程的特殊性，依靠公共財(cái)政實(shí)現(xiàn)“降本補(bǔ)償”仍然必須，“降本補(bǔ)償”是“依價(jià)補(bǔ)本”的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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第9篇：水文與水資源工程研究方向范文

摘要：介紹了河流生態(tài)需水量基本概念的衍生過程、河流生態(tài)需水量的計(jì)算方法以及最新國內(nèi)外的應(yīng)用研究進(jìn)展，討論了幾種常用計(jì)算方法如Tennant法、Texas法、生境模擬法以及整體分析法的適應(yīng)性，總結(jié)了目前存在的主要研究問題。由于計(jì)算方法種類繁多，計(jì)算結(jié)果還需要一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可其有效性。最后結(jié)合我國水資源合理優(yōu)化配置問題對(duì)今后河流生態(tài)需水量的主要研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：河流生態(tài)需水量；基本概念；計(jì)算方法；現(xiàn)狀；水文學(xué)法；水力學(xué)法；生態(tài)

中圖分類號(hào)：TV213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1683（2012）01-0112-04

Review of Research on River Ecological Water Demand

SUN Jia-lan1,2,LEI Xiao-hui2,JIANG Yun-zhong2,WANG Hao2

(1.School of Civil Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;

2.China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100038，China)

Abstract: In recent years,the development and utilization of water resources may result in the destruction of water ecological system,thus protecting the water ecological system with sustainable development has received more and more attention.In order to coordinate the relationship between the development and utilization of water resources and the protection of the ecological environment,the river ecological water demand has become a hot spot.This paper introduces the basic concepts,the calculation methods,and the current research status of river ecological water demand,and discusses the applicability of several common calculation methods such as the Tennant method,the Texas method,the habitat simulation method,and the overall analysis method.Due to the variety of different calculation methods,the results obtained from these methods need the evaluation standards to assess their validities.Furthermore,this paper proposes the future research aspects on river ecological water demand based on the reasonable water resources optimal allocation in China.

Key words:river ecological water demand;basic concepts;calculation methods;current status;hydrologic method;hydraulic method;ecology

隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的不斷深入，合理開發(fā)利用水資源的同時(shí)注重水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)成為新的研究熱點(diǎn)，“生態(tài)水利”越來越受到廣泛的認(rèn)同和重視，河流生態(tài)需水量的計(jì)算方法及應(yīng)用研究逐漸開展起來。

1 基本概念

國外對(duì)河流生態(tài)需水量的研究比較早，美國漁業(yè)與野生動(dòng)物保護(hù)組織在20世紀(jì)40年代就規(guī)定河流需保持其最小的生態(tài)流量，其目的主要是為了避免河流生態(tài)系統(tǒng)退化。隨后轉(zhuǎn)變成對(duì)河流最小可接受流量(Minimum Acceptable Flows(MAFs))的研究，其目的是為了滿足排水納污的需求［1］。MAFs研究大多從水生生物，如魚類、無脊椎動(dòng)物等對(duì)生長環(huán)境的最低需求出發(fā)，確定出河流的最小流量。Petts等［2］認(rèn)為在河流管理中，應(yīng)該將生態(tài)對(duì)流量的需要與河流流量變化特征聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)水量的平衡分配。

國內(nèi)對(duì)河流生態(tài)需水的研究起步比較晚，但近幾年發(fā)展迅速。湯奇成在1989年首次提出了“生態(tài)環(huán)境用水”的概念，他認(rèn)為保護(hù)綠洲生態(tài)環(huán)境的用水為生態(tài)環(huán)境用水，包括綠洲周圍植樹造林種草所需的水量和保持一定的湖泊水面所需的水量［3］。許新宜等［4］認(rèn)為盡管生態(tài)需水與環(huán)境需水兩者之間存在著交叉和重合的部分，但從概念上來講是兩個(gè)不同的概念，應(yīng)該區(qū)別對(duì)待。生態(tài)需水的出發(fā)點(diǎn)主要以生物為主體，側(cè)重能夠維持其自身發(fā)展并能對(duì)生物多樣性起到保護(hù)作用，環(huán)境需水則主要從改善環(huán)境的角度考慮需水量。

隨著對(duì)生態(tài)需水概念的不斷認(rèn)識(shí)和總結(jié)，倪晉仁等［5］指出面對(duì)不同的系統(tǒng)和不同的功能需求，生態(tài)需水量可以不同的形式出現(xiàn)。譬如流域生態(tài)需水量、河流生態(tài)需水量、濕地生態(tài)需水量、河口海灣和三角洲生態(tài)需水量等。并給出河流生態(tài)需水量的定義，即在特定的時(shí)間和空間為滿足特定服務(wù)目標(biāo)的變量，是能夠在給定目標(biāo)下滿足河流系統(tǒng)各類功能所需的水量總稱。李麗娟等［6］通過對(duì)海灤河流域河流的生態(tài)需水量的計(jì)算，并針對(duì)我國北方流域開發(fā)利用程度高這一問題指出河流生態(tài)需水量需要應(yīng)至少是能維持河流生態(tài)系統(tǒng)基本功能的那部分水量。嚴(yán)登華等［7］認(rèn)為河流系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境需水應(yīng)該包括對(duì)水質(zhì)和水量兩個(gè)方面的要求，或者說是在一定水質(zhì)要求下的合理水量，根據(jù)河流系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)，又可分為維持河流物理構(gòu)造需水、水面蒸發(fā)需水以及洪泛地生態(tài)需水。

綜上，河流生態(tài)需水量的概念是在生態(tài)需水量的基礎(chǔ)上根據(jù)研究對(duì)象的側(cè)重不同而有所不同，由于眾多學(xué)者研究的出發(fā)點(diǎn)不同其概念和內(nèi)涵也就沒有得到統(tǒng)一。廣義上講，河流生態(tài)需水量不僅包括滿足水生生物需要的最小水量還包含維持環(huán)境現(xiàn)狀所需的一定水質(zhì)的水量。狹義上，河流生態(tài)需水量指河流最小或適宜的生態(tài)需水量。無論是廣義還是狹義，研究河流生態(tài)需水量的目的就是針對(duì)具體的某一條河流提出保護(hù)其可持續(xù)發(fā)展所需的水量或一定水質(zhì)的水量要求。

2 計(jì)算方法

國外對(duì)河流生態(tài)需水計(jì)算的方法有很多，從類型上看主要有：水文學(xué)法；水力學(xué)法；生境模擬法；整體分析法。

2.1 水文學(xué)法

水文學(xué)法主要包括Tennant法、枯水頻率法（7Q10）、Texas法、流量歷時(shí)曲線等。

Tennant［8］法是美國中西部為了保護(hù)河流的健康環(huán)境而規(guī)定的最小流量方法，該方法將年天然徑流量的百分比流量作為河流生態(tài)環(huán)境需水量，不同的百分比代表可以達(dá)到不同的河道生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，如在美國維吉尼亞地區(qū)，10%的年平均流量表示退化或貧瘠的棲息地狀態(tài)；20%的年平均流量可以適當(dāng)保護(hù)水生生物棲息地；30%的年平均流量在小河流中才可以接近最佳生物棲息地標(biāo)準(zhǔn)。通常在研究優(yōu)先度不高的河段流量時(shí)使用，由于它是超脫于特定用途的綜合型算法所以經(jīng)常作為其它方法的一種檢驗(yàn)。

7Q10法［9］是美國考慮水質(zhì)因素確定的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水的方法，它從控制污染源的角度出發(fā)，采用90%保證率最枯連續(xù)7 d的平均水量作為河道生態(tài)需水最小流量值。

Texas法［10］是在Tennant法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了水文季節(jié)變化因素，通過對(duì)各月的流量頻率曲線進(jìn)行計(jì)算后，取50%保證率的月流量的特定百分率作為河道生態(tài)所需最小流量。其定百分率的設(shè)定以研究區(qū)典型植物以及魚類的水量需求為依據(jù)。但該法具有地域性，比較適用于流量變化主要受融雪影響的河流。

流量歷時(shí)曲線法是在了解各月流量歷時(shí)曲線的基礎(chǔ)上，以某個(gè)保證率相應(yīng)的流量作為河道內(nèi)生態(tài)需水流量。這種方法需要至少20 d的日流量數(shù)據(jù),并且每個(gè)月都有一個(gè)推薦流量［11］。

2.2 水力學(xué)法

水力學(xué)法主要包括濕周法、R2CROSS法。

濕周法［12］的假設(shè)是：保護(hù)好臨界區(qū)域的水生物棲息地的濕周，同時(shí)也對(duì)非臨界區(qū)域的棲息地提供足夠的保護(hù)。該方法需要在臨界的棲息地區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)搜集河道的幾何尺寸和流量數(shù)據(jù)，并以臨界的棲息地類型作為河流其余部分的棲息地指標(biāo)。該方法適用于寬淺型河流，河道的形狀是影響其分析結(jié)果的因素。

R2CROSS法［13］基于曼寧公式，根據(jù)棲息地要求的水深、河寬和流速等計(jì)算出河流生態(tài)環(huán)境需水量，其中計(jì)算參數(shù)需要通過實(shí)地調(diào)查，適用于一般淺灘式的河流棲息地類型。

2.3 生境模擬法(棲息地法)

生境模擬法(棲息地法)主要包括IFIM /PHABSIM法和CASIMIR模型。

IFIM法［14］是應(yīng)用比較廣泛的生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算方法，它根據(jù)水深、河流基質(zhì)類型、流速等現(xiàn)場(chǎng)資料，采用PHABSIM( Physical Habitat Simulation)模型模擬流速變化和棲息地類型的關(guān)系,通過水力學(xué)資料和生物學(xué)信息的結(jié)合,判定一定流量條件下的水生生物種類及棲息地分布。CASIMIR 法［15］是通過建立水力學(xué)模型、流量變化與被選定的生物類型之間的關(guān)系估測(cè)河流所需水量,同樣需要實(shí)測(cè)資料。

2.4 整體分析法

整體分析法是從研究區(qū)生態(tài)環(huán)境整體出發(fā)，將河流作為一個(gè)綜合的系統(tǒng)來考慮。該方法考慮包括發(fā)源地、河道、河岸地帶、洪積平原、地下水、沼澤和河口在內(nèi)的各類需水量。最有代表性的是南非的BBM法［16］。在整體分析法中，河流的天然特征用逐月流量來描述。河道內(nèi)流量的重要成分包括枯季流量、泛濫流量和中小洪水。整體分析法克服了棲息地法只針對(duì)一兩種生物的缺點(diǎn)，從生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā)，根據(jù)專家意見綜合研究流量、泥沙運(yùn)輸、河床形狀與河岸帶群落之間的關(guān)系，使推薦的河道流量能夠同時(shí)滿足生物保護(hù)、棲息地功能維持、泥沙不沉積、污染控制和景觀維護(hù)等不同功能。

國內(nèi)研究對(duì)國外計(jì)算方法借鑒的較少,大多依賴于河流的水文數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù),偏重于宏觀尺度的描述,很多計(jì)算方法具有一定的局限性［17］。國內(nèi)關(guān)于河流生態(tài)環(huán)境需水量的計(jì)算方法主要有以下幾種方法。

① 10年最枯月平均流量法［18］,即采用近10年最枯月平均流量或90%保證率河流最枯月平均流量作為河流環(huán)境用水，在7Q10法的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)后重點(diǎn)用于計(jì)算污染物允許排放量；

② 河流基本生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算法,即以河流最小月平均實(shí)測(cè)徑流量的多年平均值作為河流的基本生態(tài)環(huán)境需水量，其計(jì)算公式為：

wb=Tn∑ni=1Qimin

式中：Wb-河流基本生態(tài)需水量(108m3)；Qimin-第i年實(shí)測(cè)最小月平均流量(m3/s)；T-換算系數(shù),其值為31536×10-2；n-統(tǒng)計(jì)年數(shù)。

③ 逐月頻率計(jì)算法［19］，在考慮生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水量要求的同時(shí)，還考慮了不同時(shí)期生態(tài)環(huán)境的不同要求，將河流生態(tài)環(huán)境需水量看作一個(gè)與自然徑流過程相適應(yīng)的有豐有枯的年內(nèi)變化過程。首先對(duì)天然月徑流量長系列進(jìn)行頻率計(jì)算，然后根據(jù)實(shí)際情況對(duì)各個(gè)季節(jié)取不同保證率的月徑流量值作為河流的生態(tài)環(huán)境需水量。此方法把河流的生態(tài)需水量看成一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，比較符合實(shí)際情況，因此較其它方法更為合理。

④ 以水質(zhì)目標(biāo)為約束的生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算方法,它主要計(jì)算污染水質(zhì)稀釋自凈的需水量,作為滿足環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)約束的城市河段最小流量；用于河流水面蒸發(fā)和滲漏需求的水量補(bǔ)充法、河流輸沙水量計(jì)算法；環(huán)境功能設(shè)定法；計(jì)算湖泊生態(tài)環(huán)境需水量的功能法,以及基于水量平衡原理計(jì)算濕地生態(tài)環(huán)境需水量的計(jì)算及公式。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀

美國、法國、澳大利亞等國家都相繼開展了許多關(guān)于魚類生長繁殖和產(chǎn)量與河流流量關(guān)系的研究。此外，許多國家在研究過程中采用立法的形式來加強(qiáng)對(duì)河流生態(tài)需水量的保護(hù)：法國1992 年頒布的水法中規(guī)定10%的實(shí)測(cè)徑流量作為保證河道內(nèi)最小生物基流的底限。在加拿大的大西洋四省( Atlantic Canada,包括新伯倫瑞克、新斯科細(xì)亞、紐芬蘭和愛德華王子島),25%的平均流量作為保護(hù)水生生物的最小流量。1998年南非也頒布了新的《水法》并指出為了保證未來水資源的可持續(xù)利用，對(duì)于河流要確保其生態(tài)功能的河流生態(tài)需水量［20］，隨后南非的學(xué)者開始積極的用水文學(xué)法或其他方法開展河流生態(tài)需水量的計(jì)算研究，BBM法就是在此過程中產(chǎn)生的。近年來，澳大利亞開始研究濕地、地球植被等以地下水為依賴的系統(tǒng)的生態(tài)需水量，主要是以控制地下水水位降低的范圍作為確定生態(tài)需水量的依據(jù)［21］。

國內(nèi)近幾年對(duì)河流需水量的量化研究有了很大進(jìn)展，其中水文學(xué)法是最廣泛應(yīng)用的。許多學(xué)者還采用水文學(xué)法、水力學(xué)法等多種方法進(jìn)行對(duì)比計(jì)算研究，一般選用Tennant法進(jìn)行驗(yàn)證。

呂文麗，張旭［22］針對(duì)南方河流面臨的水資源緊缺與水環(huán)境惡化問題,在漢江中下游分別建立了基于水文學(xué)與水力學(xué)的河流生態(tài)需水量計(jì)算模型,提出了水文-水力學(xué)耦合的生態(tài)需水量計(jì)算方法，得出了該河流分段生態(tài)控制流量。

石維等［23］，針對(duì)海河流域不同類型河流特點(diǎn)和生態(tài)目標(biāo)，分別用植被需水定額法、75％保證率最枯月平均流量法、生物空間最小需求法和槽蓄法計(jì)算了河流生態(tài)需水量。

王偉等［24］為量化水庫下游河道生態(tài)修復(fù)所需水量,以灤河下游潘家口水庫―灤河口為研究樣區(qū),采用逐月頻率法和生態(tài)水力學(xué)法估算河道生態(tài)需水量,在應(yīng)用水文學(xué)方法的同時(shí)考慮了生物學(xué)特性，強(qiáng)調(diào)了水文-生態(tài)的聯(lián)系。

吳春華等［25］采用水文學(xué)和水力學(xué)方法,分析計(jì)算了西線調(diào)水工程的河道生態(tài)需水量,并考慮了兩岸主要保護(hù)的植被及河道內(nèi)的水生生物,有目的性的分析與計(jì)算了河流生態(tài)需水量。

然而河流生態(tài)需水量往往不是一個(gè)固定的值，隨著時(shí)間、河段的不同而變化，但也會(huì)在一定的范圍內(nèi)，即存在一個(gè)最?。ɑ蜃畲螅┑呐R界值，在閾值范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)可以維持自身的現(xiàn)狀。因此一些學(xué)者也從河流最小生態(tài)流量、適宜生態(tài)流量等出發(fā)計(jì)算河流生態(tài)需水量。

康玲等［26］針對(duì)漢江中下游的主要生態(tài)問題，采用水文學(xué)方法分析計(jì)算了漢江的最小生態(tài)流量、適宜生態(tài)流量并以丹江口為例建立了基于河流生態(tài)需水量的水庫生態(tài)調(diào)度模型。

馮夏清等［27］ 以太子河為例，實(shí)地調(diào)查研究了太子河的有關(guān)參數(shù)，采用月保證率法和魚類生境法估算了河道內(nèi)生態(tài)需水量，確定了太子河各段最小、適宜和理想等級(jí)的河流生態(tài)需水量，選用Tennant法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,2種方法計(jì)算結(jié)果是合理的。

蔡濤,李瓊芳［28］為以淮河上游為例，分別采用不同時(shí)期不同保證率下的流量作為淮河上游適宜生態(tài)徑流的確定方法,并運(yùn)用Tennant 法進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,最小生態(tài)徑流在很大程度上有損于河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與健康。

4 展望

通過廣泛查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，河流生態(tài)環(huán)境需水量的量化研究已經(jīng)形成了比較成熟的體系，尤其是在水文學(xué)法和水力學(xué)法的應(yīng)用研究上，計(jì)算出的河流生態(tài)需水量已經(jīng)開始為水利工程實(shí)施和管理過程提供依據(jù)。但仍存在一些問題:沒有成熟的理論體系規(guī)范研究內(nèi)容，國內(nèi)學(xué)者在量化研究河流生態(tài)需水量時(shí)往往根據(jù)研究的側(cè)重不同而縮小概念進(jìn)而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏小。這使得河流生態(tài)需水量的數(shù)據(jù)在一定程度上得不到廣泛的認(rèn)可；國內(nèi)的諸多研究與生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科結(jié)合的仍不夠緊密，局限于地區(qū)資料的不足；由于區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)類型的不同，缺少一個(gè)初步的區(qū)域評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)方法來管理河流生態(tài)需水的研究；對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段還需加強(qiáng)，以便于及時(shí)反饋研究數(shù)據(jù)的可靠性、合理性，這樣也可為今后全國范圍的“生態(tài)用水安全”工作提供科學(xué)的依據(jù)和支撐。

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，在今后的河流需水量計(jì)算研究中可以考慮利用3S等技術(shù)提高計(jì)算結(jié)果的精度，改進(jìn)已有的計(jì)算方法。此外，河流生態(tài)需水量的研究應(yīng)與“生態(tài)水利”緊密結(jié)合，不僅在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，更要在水資源優(yōu)化配置領(lǐng)域發(fā)揮作用，使得水資源真正成為一種清潔能源；對(duì)于大江大河的水質(zhì)、水量聯(lián)合調(diào)度問題，河流生態(tài)需水量也應(yīng)作為目標(biāo)函數(shù)約束條件的一部分從而擴(kuò)展約束條件的范圍，在枯水期適當(dāng)進(jìn)行調(diào)度滿足河流生態(tài)需水量的要求，研究基于生態(tài)需水的人工-自然復(fù)雜系統(tǒng)的水資源優(yōu)化配置與調(diào)度的準(zhǔn)則、模式。

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