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地理环境对水资源体系效应的研讨

文章出处:#&#. 人气:发表时间:2019-05-07 20:10



  沈灿燊

  1 前语

  水资源体系研讨是现在世界上被注重研讨项目之一,因爲它联系到世界经济打开和人类日子的远景。近半世纪以来,因为工、农业的飞跃打开,人口敏捷添加,无方案地很多消耗水,并且污染水质,使水资源遭到不同程度的损坏。1965年,联合国教科文安排提出了世界水文十年(IHD)(1965~74)方案,估量因为世界人口添加和日子用水要求的进步,以及工、农业的不断打开,可用水资源必定削减,到本世纪末,人类日子福利状况与可用水资源的丰竭有极大联系,故对全世界水资源作合理的开发运用和妥善维护的研讨非常重要。另一方面,水资源的丰竭和改动与当地的天然地舆和人类活动有极亲近的联系。例如喀斯特区域雨水很多渗漏构成地下河及地下湖泊,沙漠边际区域过大的蒸腾使地表水极之干涸,特别是人类过份地采伐森林导致水土流失、洪水加大、枯季流量削减,使水资源时节分配会集而添加用水的困难;还有大的水库群兴修、都市化、耕耘方法和耕耘准则的改动,……等等,都会引起水资源的某些改动。世界水文方案(I.H.P)(1975~89)建立后,举行世界水文规划会议,在水文规划的新任务中,第一阶段有两项课题直接与水资源研讨有关,其间一项爲:“把环境条件作爲一个全体来点评人类活动对水循环的影响。包含各种人类活动对水资源影响的概括运用”。

  实际上,水资源的储存与改动和水分循环与水量平衡各个要素有极亲近联系。因此仅从水量与水质去研讨水资源是不全面的,有必要从水的构成进程、河川补给类型、水的时空分配、储存方法、旱涝週期、産流汇流区域特色、水汽运送、海气交流等方面进行体系的研讨,即水资源体系研讨,刚才完好。地舆学家对水资源的研讨,首要是讨论不同地舆环境对水资源的储存、改动、不合理的天然损耗、産生逕流的物理进程及效果以及对水量平衡各项要素改动的影响,并且研讨人类以各种不同方法很多运用水资源后,对天然环境産生的影响。研讨的方法是实地户外查询观测,研讨区域天然要素概括影响,再用物理成因进程方法拟就形式。这方面的研讨,有必要有天然地舆、地质、地貌、植被、土壤、水文、气候和经济地舆多学科的部队,这正是高校地舆系的有利之处。打开这方面的研讨对摸清我国水资源的储量、改动、避免不合理地滥用水,提出合理开发运用和维护水资源的主张,并作爲人与环境广泛联系的研讨,在理论方面和运用方面,都有现实意义。

  水资源研讨、国内外都打开得很快,在联合国,本部(UN)、粮农安排(FAO)、气候安排(WMO)、教科文安排(UNESCO)、工业打开安排(UNIDO)等10个安排中,都对水资源体系中某些部分进行研讨。1965年教科文安排建立了世界水文十年安排,120多个国家参与。面对人口的敏捷添加和日子水平的进步,应怎么合理开发运用水资源,是一个急切要处理的问题。十年中,对水量平衡、洪涝、乾旱、地下水、人类对水分循环的影响,水质、河川固体逕流、……等方面的研讨,在了解水圈中呈现的水文进程和现象,和对地表水与地下水资源的改动点评,并对世界水资源的合理运用和办理某些方面作出了奉献。世界水文规划委员会建立,第一个阶段中对水资源研讨有两大方面:(1)水量平衡与水资源的预算,包含每个国家、每个地域和全球水量平衡及其每一个重要环节(降水、蒸腾、水汽运送、逕流、土壤水和水的储存方法)以及其随时空改动的研讨;(2)人类活动对环境中的水文要素的影响,研讨的内容比较广泛,首要是人类活动导致水文状况及水资源状况的改动,如排灌打开的影响,城市化的影响,土地运用改动的影响,河流、地下水、湖泊、水库中污染的分散、稀释、自净进程、废热等方面的研讨。此外,新技能的运用渐被注重,如遥感技能、核技能的运用。水文时序列随机模仿的打开,逕流和整个水循环中数字模仿,水资源体系实时操控模型,水资源动态模型,融雪逕流模仿,散布体系模仿,水质模仿等等都连续打开。

  近年来,美国、英国、苏联、日本等国家,水资源研讨的打开大致概括爲下列几个范畴:(1)水资源的储量核算及未来水在供需方面的预算,合理运用水和妥善办理水的研讨。研讨多目标水利体系最优开发方法;(2)从水量平衡的视点进行水资源构成进程的理论研讨,及各个环节水的核算方法;(3)水资源工程方法,并进行水资源合理开发运用研讨;(4)地舆环境对水资源体系影响的研讨;(5)大流域调水,大规划开发水资源对地舆环境所産生的效果和反响的研讨;(6)政治、经济方针对水资源合理开发运用及办理的影响;(7)水质污染的研讨;(8)开闢新水资源,如鹹水淡化,南极冰山的开发,冰川的开发,深层地下水的运用的研讨。

  不同的国家依据自己水资源状况和本国特色常偏重某几个范畴的研讨。例如苏联到1985年灌溉面积将达21×106公顷。因此加强了地表水与地下水平衡联系的研讨。美国因为水资源比较丰厚,则对水资源方针、城市供水、水资源工程等方面和水资源妥善办理加剧研讨。

  值得注意的是:这8个范畴中,一半左右是与地舆环境和人类活动有关,跟着人类活动能力不断加快加剧,对天然环境的影响必定愈来愈大,加以政治、经济方针愈来愈杂乱,因此,水资源的研讨有必要将这些影响要素归入作爲要点加以研讨。

  我国有明显的湿润区域、乾旱区域和半乾旱半湿润区域,有些区域常常旱涝替换,年内水量分配极不均一。喀斯特区域与其他区域,水稻田区与旱作区,森林区域和森林被很多采伐区域的水资源状况有明显差异,加上近年来我国工农业和各项经济缔造都飞跃打开,城市人口敏捷添加,许多区域都感到水资源匮缺和水质污染,以及大的工程缔造、耕耘准则的改动,人类日子水平的进步,都引起水资源改动。1982年广东、四川的大洪水与森林大面积被采伐的联系,有关方面曾打开剧烈争议,因此,各方面都希望能打开“地舆环境对水资源体系效应”的研讨。

  我国在60年代开端,便进行水资源方面的研讨,初始于我国科学院地舆所和各高等院校地舆系,接着我国科学地舆所安排有关高等院校进行“南水北调对地舆环境影响”方面的研讨。水利部分与所属安排则进行各区域水资源的开始核算,并作出了全国、各流域和各区域的降水、蒸腾、逕流等水文图。最近进行了全国水资源水量再一次的核算,和将来工农业日子需水量的估量以及两者盈缺的比照、科学院地舆所和全国高等院校地舆系近年来也进行了解各区域水资源水量及运用现状,提出点评和主张。并对水分循环和水量平衡中各个要素,如産流、蒸腾、下渗、降雨等方面进行了理论上和核算方法的研讨,并讨论地舆环境对水文进程及水资源体系的影响。最近,四川、广东有关部分安排专家进行森林大面积被采伐后与特大洪水联系的研讨,对防洪、农业方面有很大现实意义。高等院校师生在这些研讨作业中,作出了重要的奉献。在往后水资源研讨许多范畴中,“天然环境对水资源体系效应的研讨”。人类活动、天然地舆环境、水资源体系三者的彼此影响的进程和联系,和怎么使之到达水资源不竭,天然地舆环境优美,人类活动更夸姣的研讨,必会被注重和敏捷打开。

  2 地舆环境对水资源体系效应

  依据我国地舆环境的特色,经济缔造状况和科研体系,本专题可分以下三方面进行研讨:

  2.1 我国湿润区域地舆环境对水资源体系效应的研讨

  我国湿润区域包含淮河、秦岭以南,长江、珠江两大流域,东南滨海,海南岛,横断山脉和东北松花江等地。处在东亚季风区和西南季风区範围内热带、亚热带、温带,雨量充沛,温度较高,日照较长,河流与灌溉体系布满,适宜于农作物成长,爲我国首要农业基地。本区东部人口密布,乡镇树立,工业兴旺,水稻田面积广,用水较多。并且,本区域下垫面地舆状况非常杂乱,有大片喀斯特区域,陡峻的花岗岩山地,以及有平原、凹地、湖泊群,这些不同的地舆景象区内的水资源状况差异较大,逕流成流进程也不同。

  本区的水资源特色是:水量丰厚,年际改动相对安稳,Cv、Cs都不算大。但年内逕流过分会集于洪水时节,暴雨逕流较多,难以在天然状况下充沛运用。且常呈现旱涝。加以人口密布,人类活动频频,大片森林采伐,部分当地水土流失较严峻,水稻田灌溉很多需水,巨细乡镇鼓起,日子用水和工业用水日渐增多。工农业打开很多排污,污染了河水,对水资源状况有极大影响。因此打开本区合理开发运用和妥善维护水资源具有现实意义。

  我国湿润区域地舆环境(包含人类活动)对水资源体系效应研讨的课题首要有:

  2.1.1 天然地舆要素对水资源体系的效应

  即就是天然地舆要素对年水量平衡(年逕流总量、年逕流年内分配、洪峰流量、枯季逕流量、多年逕流改动特色)的效应。首要内容包含不同森林及植被类型和掩盖度、地质条件(石灰岩区域作爲要点研讨、其他如花岗岩山地、玄武岩台地等也作研讨)、降水类型和蒸腾状况(台风雨、锋面雨等)、湖泊沼地(如江汉平原及三江平原)、和土壤(沙土,红黄壤等),以及这些天然地舆要素对一次洪水(産流)的效应。

  2.1.2 人类活动对水资源体系的效应

  研讨的首要内容有:人类活动对年降水量平衡的效应、很多采伐森林及栽培不同类型的再生林、不同地舆环境下水利工程的兴修(水库群、各种大水利工程)、不同类型都市化、不同地舆环境下耕耘方法和耕耘准则及灌溉方法、河口区大水利工程(堵海工程、联围筑闸、围垦……)不同的土地运用方法、南水北调长江水资源体系的效应。(包含洪水、潮汐、水量分配、枯水流量、水质等的改动),以及上述状况下人类活动对一次産流的效应。

  2.1.3 天然地舆要素及人类活动对水量平衡概括影响效应的研讨

  (1)各类不同地舆环境的代表性流域的水量平衡类型、形式与特色,以石灰岩区域爲要点。(包含几十年地舆环境改动对水量平衡的阶段效应)

  (2)各类不同地舆景象的代表性流域的産流类型、産流形式及産流进程的特色,以石灰岩区域爲要点。(包含几十年地舆环境改动对産流改动的阶段效应)

  (3)人类活动很少(纯原始天然状况)与人类活动激烈(开发程度大)的流域水量平衡状况的比照。

  2.1.4 水质的研讨

  可分爲:(1)天然地舆要素对水质影响。例如,滨海地带不同地舆条件下鹹水侵略的研讨(东海滨海,海南岛)、河口伸延及泥沙堆积对河口鹹水散布及时节改动影响的研讨(长江河口、珠江河口);(2)人类活动对水质污染的影响。例如河口区大水利工程与工农业排污彼此效果,对水质污染状况及河口生态平衡的影响(珠江、长江两河口)、轮作准则及灌溉方法对水质污染的影响。

  2.1.5 不同开发运用水资源方法

  对地舆环境産生的影响(水库群的用水、城市很多用水、很多引水截留排灌、很多挖掘地下水等)。

  2.1.6 各种规划

  (水利规划、农业规划……等)及国家各种法制(森林法……等)与水资源合理开发运用、办理维护的联系的研讨

  2.2 半湿润半乾旱区域地舆环境对水资源体系的影响研讨(本节由南京大学地舆系杨戊教授执笔)

  本区域在气候上属半湿润、半乾旱区域,相当于落叶阔叶林和森林草原天然带的範围,包含黄、淮、海平原、东北一部、山陕大部、甘肃南部、四川北部和西藏南部区域。这个区域是我国小麦、棉花、及其他旱作的首要産区,在农业生産上佔有很重要的位置。该区年逕流深在80-300mm,经济系数在0.1-0.3之间,水资源比较匮乏,土地资源却非常丰厚,水土组合极不平衡。如海河、滦河、淮河流域犁地上积占全国犁地上积的27%,而水资源只占全国水资源的4%,人口亦占全国总人口的27%,地多水少,缺水非常严峻,按人均匀每人每年仅500立方米。首要用于灌溉,基本上无水可用于工业生産和城市用水。

  黄、淮、海三大流域,逕流量只占全国的6.6%,而犁地上积却占全国的40%,每亩犁地上积佔有的水量只要全国均匀的16%。可见该区域地多、人多、水少、水土资源极不平衡,是这一区域水资源严重的首要原因。因为地表水源缺乏,地下水超採日趋严峻,除産生地下水位下降,引起地上下沉外,有些区域已面对地下水资源干涸的风险。因为水资源严重,构成工农业之间、区域之间、各用水部分之间一系列对立,迫使许多概括运用的水库改动方向转爲专供城市工业用水爲主,如北京的官厅、密云、河北的津家口,……。因为改动了本来爲农业生産出资的性质,降低了农业生産条件,对当地农业生産的打开搆成很大的要挟。该区域河流是受污染较重的,还因为水质的变坏更加剧了水资源缺乏。

  爲处理该区域水土资源不平衡问题,从根本上处理的方法是跨流域引水进行水量分配。这必定要改动原有的地舆环境,因为地舆环境的改动对水资源的运用也将会构成有利和晦气的影响。因此,对整个区域或流域进行天然环境对水资源体系研讨则更爲杰出。

  国外,在50年代将决策论(Decision  theory)引进描述性学科而诞生了水资源工程学(Water  resources  engineering),作爲水资源工程最优化技能之一的动态规划法,剖析越来越杂乱的水资源体系。水资源的开发运用和维护问题,简直是对一个区域的经济添加和全面打开生産有明显的影响,也能够説不管什麽经济打开规划,水资源体系规划一般都作爲该规划的中心。也能够看出水资源体系的重要。

  爲到达该区域的天然资源与水资源体系的研讨,到达合理运用水资源的意图,到达最优开发水资源的意图,有必要对地舆环境(包含人类活动)的影响进行研讨。大体可分爲两种类型,一种是人类爲经济缔造而进行的经济调理,或直接引水所引起的影响,如水库的修建与运用,分洪工程大型灌排工程等;别的是改动了逕流构成条件及其他河川流域的水量平衡要素,对水资源産生了影响,如农业方法,森林的垦殖,都市化,沼地、区域排水等。在人口密布的大流域,以上两种状况都有存在,对水文气候天然地舆及下垫面有着亲近的联系,尤其是人爲要素,往往直接逾越天然地舆要素变迁速度,所以除了进行水资源体系工程的剖析研讨外,对因受人类影响而産生的天然环境的改动也要进行猜测。从生态平衡上来合理运用水资源。

  针对本区特色拟进行如下研讨:

  (1)对水资源运用现状要进一步澄清,研讨用水、管水、节水、调水的状况,总结这方面的经历,爲进一步开发运用、办理、维护供给依据。

  (2)研讨水土平衡,供给合理的耕耘准则,划定农、林、牧区域。

  (3)依据水资源的实际状况,合理核算城市打开规划,调整约束某些工业的布局。

  (4)研讨跨流域引水的可能性,和调水后对流域天然环境影响的猜测研讨。总之在国民经济打开规划中,农业打开和国民经济缔造都应当充沛考虑到水资源条件的限制。

  2.3 我国乾旱区域地舆环境对水资源体系效应的研讨

  我国乾旱区域包含新疆、青海、内蒙、宁夏和甘肃、陕西的一部分。它的水资源体系的特色是,大陆性气候乾燥少雨,区域散布极不均匀且降雨时刻会集而时刻短,特别是平原区雨量更少、蒸腾强,简直不能或很少産生逕流,有些当地年雨量在10毫米以下。但乾燥区四周高山,有丰厚的冰川、永久积雪以及时节性积雪。河川絶大部分是内陆河,尾间潴水成湖泊或沼地,大部分靠冰雪融水补给,故逕流的多少除与冰雪储量有关外,还与气温有亲近联系。因此时节分配不均匀,但多年改动安稳,Cv、Cs值较小。枯季呈现时刻各地极不共同,枯季流量差异也极大。逕流从山区流出后,灌溉山前冲积扇和平原犁地后,余量较小,下流常常乾涸。解放后,大规划开垦,缔造各式灌溉体系、水库和水利工程,使河川水量水质都起了较大改动。跟着灌溉面积扩展,用水添加,下流流量鋭减,使尾间的湖沼缩小或消除;途径很多运用地下水,地下水动储量削减,平水期补给水量鋭减;水库调蓄水量,但蒸腾极大,损耗了很多水资源;灌区以下引起了土地沼地化和盐渍化,天然回归水与灌溉回归水使河水矿化度添加。至于坎儿井,引证泉眼等的灌溉方法对水资源的联系怎么,正在不断探究。乾旱区下垫面景象差异较大,地表水源缺乏,地表水很多渗漏,许多地表水下进入地下,而自身埋藏的地下水量也非常丰厚,故地下水是首要水资源之一,地下水和地表水流彼此补给的联系杂乱。在这种杂乱地舆环境下,农业不断打开,人口不断添加,用水量不断增大,探究天然地舆条件和人类活动对水资源体系的影响,爲合理开发、运用和维护水资源供给可行的科学效果,是非常急需而有重大意义的。

  本区的研讨课题首要是:

  2.3.1 我国乾旱区域地舆环境(包含人类活动)对水资源体系效应的研讨

  (1)天然地舆要素对水资源体系的效应,首要是指:

  1)天然地舆要素对水量平衡的效应(包含逕流年总量、年内时节分配、枯水流量、流量日改动、洪水、冰情、流量多年改动等),包含河流不同补给来历、(不同类型冰川与永久积雪、时节积雪、降雨、以及其他类型的补给)。气候要素(热量条件、不同下垫面状况下的蒸腾、风沙),地貌条件(山地和高原及不同坡向、山前冲积扇、平原及盆地、湖泊及沼地)、地上掩盖物质和土壤、以及植被对水量平衡的效应,特别是天然地舆要素概括影响随水量平衡的效应。

  2)天然地舆要素对産流的效应,包含洪水産流形式和洪水进程。

  (2)人类活动对水量平衡的效应。例如不同的灌溉方法(首要是灌溉加快河流乾涸)、各类水库(首要是增大蒸腾,很多削减可用水资源)、不同类型的引水体系和水利工程、人工消融冰川和永久积雪、开发运用沼地、人工植林、人类活动概括影响对水量平衡的效应。

  (3)水质的研讨。包含:天然地舆要素对水质的影响、人类活动对水质的影响。

  (4)各种不同开发运用水资源方法对天然环境産生的影响(各类型水库、很多消融冰川和永久积雪。不同灌溉方法,引水工程体系。很多挖掘地下水等)。

  (5)各种规划(农业规划,……等)及国家各种法制(森林法等)与水资源合理开发运用,办理维护联系的研讨。

  3 施行的过程、具体方法和要求

  爲了确保本专题研讨课题的完结,提出以下施行的过程、具体方法和要求:

  3.1 安排领导

  由教育部部下高校地学规划作业组领导,在全国建立了三个水资源研讨中心。(1)湿润区域水资源研讨中心;(2)半湿润、半乾旱区域水资源研讨中心;(3)乾旱区域水资源研讨中心。三个中心担任三个专题总的研讨作业,然后安排区有关地舆系承当各个课题并了解作业打开、进行状况,共同研讨,处理学术上的问题。

  3.2 施行过程

  由三个中心安排课题协作作业,执行承当课题的单位,由承当单位拟好具体课题作业方案及进度表,今后由中心担任督促检查,每2~3年举行一次专题作业总结会议,再向教育部地学规划作业组陈述。

  3.3 培育人才

  (1)有关院校接收水资源研讨生,结合专题培育高级人才;

  (2)年青教师参与范畴科研作业,培育进步;

  (3)开设水文或水资源专业,培育水资源大学毕业生。

  3.4 与世界合作可能性

  (1)争夺参与联合国世界水文委员会有关课题研讨,将本规划列入其规划内,打开研讨;

  (2)与美国、日本、英国、澳大利亚等国家水资源研讨安排联繫,协作研讨专题内某些课题。

  3.5 要求

  (1)第一个五年方案内,完结方案各课题的研讨作业,并写出有关陈述及论文。开始能将部分效果供给有关单位参阅运用,能显现出有必定经济效益;

  (2)后十年方案,要求写出较高水平、有体系的科研专着及理论,并有我国特色。能将大部分效果供给有关方面参阅运用,有较好的经济效益。

  (原载:教育部下高校1986-2000年基础研讨规划,地舆学科重要范畴专题陈述,1986。)

此文关键字:地理环境,对