全球变化水文学:陆地水循环与全球变化

正1引言全球变化水文学是全球变化研究与水文学交叉的一门新兴前沿学科.全球变化水文学综合水文学、气候学和地理学,研究不同时间和空间尺度上陆地水循环与全球变化相互作用,其核心目标是理解陆地水循环演变的自然和人为因素及其影响与反馈.随着地球演化进入人类主导的新地质时代——"人类世",在气候变化、土地利用/覆盖变化、人类用水活动等因素影响下,陆地水循环系统正在发生快速变化,水文过程呈现非稳态特征,对水文学的更新与发展提出了新需求(Abbott等, 2019).在此背景下,全球变化水文学(Global Change Hydrology)应运而生,试图厘清水循环变化的自然波动和人类"印记",以更好地理解水循环变化,为水资源可持续管理服务.     

干旱区流域可持续水资源管理量化研究方法及应用

针对干旱区流域的特点,提出了可持续水资源管理的量化研究框架,重点内容包括量化准则、指标体系、基础模型和量化方法;提出了基于模拟和发展综合指标测度的可持续水资源管理量化研究方法(M-D方法).该方法采用模糊隶属度描述技术和多准则集成技术,计算发展综合指标测度,以定量表达经济社会可持续发展程度;采用数学模拟技术,定量描述水资源与经济社会、生态系统之间的互动关系,为定量表达水资源管理带来的经济社会发展态势奠定基础;基于二者的有机结合,在量化准则和其他约束条件下,建立可持续水资源管理量化模型.并把M-D方法应用于新疆博斯腾湖流域,为该流域水资源管理提供科学方案.     

干旱区流域可持续水资源管理量化研究方法及应用

针对干旱区流域的特点,提出了可持续水资源管理的量化研究框架,重点内容包括量化准则、指标体系、基础模型和量化方法;提出了基于模拟和发展综合指标测度的可持续水资源管理量化研究方法(M-D方法).该方法采用模糊隶属度描述技术和多准则集成技术,计算发展综合指标测度,以定量表达经济社会可持续发展程度;采用数学模拟技术,定量描述水资源与经济社会、生态系统之间的互动关系,为定量表达水资源管理带来的经济社会发展态势奠定基础;基于二者的有机结合,在量化准则和其他约束条件下,建立可持续水资源管理量化模型.并把M-D方法应用于新疆博斯腾湖流域,为该流域水资源管理提供科学方案.     

格尔木河流域水资源开发利用规划预测分析

格尔木河流域属干旱区,干旱的自然环境决定了水资源在促进社会经济发展和生态环境保护方面起着十分重要的作用,水资源既是社会经济发展必需的宝贵资源,也是维持绿洲生态环境的重要因素。因此,合理开发利用水资源,制定中、远期流域用水规划,调整农业种植结构,发展节水农业,加强水资源统一管理,提高工业水资源重复利用率,是格尔木河流域今后发展的主要方向。探索适合于流域水资源可持续开发利用模式,确保水资源长期可持续开发利用,对格尔木河流域的社会效益、经济效益和环境效益可持续发展具有重要意义。     

我国湖泊水文学研究进展与展望

湖泊是地球表层水体的重要组成部分,在区域社会经济发展和生物多样性保护等方面发挥着不可替代的作用.气候变化和高强度的水资源开发利用等,导致湖泊物理、化学特性在时空格局上发生显著的变化,引起一系列的社会、环境、气候等响应.湖泊水文学研究湖泊水文要素及其时空变化特征、平衡关系与变化规律,在水文过程演变与归因解析、湖泊洪旱发生机理与调控、湖泊资源评估与可持续利用等方面,解决了众多理论和实践问题,为区域发展提供了强大支撑.本文评述了近50年来我国湖泊水文学的发展与研究进展,重点阐述湖泊水量平衡与水量变化、湖泊水动力与水文过程调蓄、湖泊极端水文事件成因、湖泊水文遥感反演等方面的研究进展,展望了湖泊水文学的未来发展趋势.     

气候变化对黄土高原黑河流域水资源影响的评估与调控

气候变化将对水资源产生重要影响, 评估其潜在影响可为区域可持续发展提供重要的依据. 本研究的目标是评估2010~2039年气候变化对黄土高原黑河流域水资源的可能影响并进而探讨适应性对策. 基于4种全球环流模式(CCSR/NIES, CGCM2, CSIRO-Mk2和HadCM3)的各3种排放情景(A2, B2和GGa), 使用比例法预估了降水、最高和最低温度的未来变化; 使用SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型模拟气候变化的水文响应; 基于元胞自动机-马尔可夫模型(CA-Markov)建立未来土地利用情景. 结果表明, 与目前气候相比, 全球环流模式预测年均降水变化-2.3%~7.8%, 年均最高和最低温度分别增长0.7~2.2和1.2~2.8℃. 不考虑土地利用变化时, SWAT预测2010~2039年的年均径流变化-19.8%~37.0%, 土壤水分含量变化-5.5%~17.2%, 蒸散量普遍增长0.1%~5.9%. 尽管水文气象变量的变化复杂, 但增长的概率较大; 且水文过程将发生变化, 如冬季径流减少等. 考虑土地利用变化时, 较2000年土地利用, 建立的2015土地利用情景将分别增加土壤水分和径流4.0%和5.7%而减少蒸散0.6%. 这表明调整土地利用模式可以有效调控水资源, 可被用来减缓气候变化的不利影响.     

流域综合管理方法与技术

流域作为一个具有明确边界的地理单元,流域以水为纽带,将上、中、下游组成一个普遍具有因果联系的复合生态系统,是实现资源和环境管理的最佳单元.流域综合管理已经被认为是实现资源利用和环境保护相协调的最佳途径.然而,由于流域综合管理涉及多学科,多部门,内容非常广泛.近年的流域管理还主要停留在一个目标.本文在流域模拟管理研究及实践的相关经验基础上,系统地讨论了流域综合管理实施方法、关键技术以及主要技术问题.     

流域管理若干问题的研究

流域管理是以水资源的自然流域特性和多功能属性为基础的管理制度,它的目标是使有限的水资源实现优化配置和发挥最大效益.流域管理的问题直接关系到以水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展的大局.通过分析我国流域管理存在的问题,借鉴国外成功的流域管理经验,提出要进一步明确流域管理和行政区域管理的事权,加快流域管理相应的法律法规建设,加大流域管理的支撑保障能力建设,充分发挥流域管理机构科学规划决策、有效配置调控和有力监督控制的作用,进一步探索适合不同流域的管理模式,加大构建公共参与和民主协商机制力度,探索建立流域水资源管理可持续利用的市场机制.     

流域生态学与太湖流域防洪、治污及可持续发展

在评述流域生态学中的水文、湖沼、生态系统、景观、生态经济和生态管理等主要研究内容和复合生态系统、河流连续统、生态交错带、等级系统、格局－尺度－过程、信息系统等概念理论以及流域自然过程、生物功能、系统结构、生态环境、流域生态管理等流域生态学热点问题的基础上,总结分析了太湖流域防洪、治污及可持续发展与流域生态学的关系,指出流域生态学在太湖流域的流域开发、环境治理、区域可持续发展等实践方面起着越来越重要的指导作用,有必要开发深入研究。     

流域综合管理发展的历程、经验启示与展望

探索流域管理的理论与实践,不仅有助于理解流域演变的客观规律、提高管理效能,而且能为流域综合管理科学的逐步形成与完善以及流域综合管理实践提供有益参考.文章在总结回顾流域管理发展历程的基础上,着重分析流域管理发展的现状与问题,认为流域资源、环境与经济发展的综合协调与管理,建立行之有效的新型流域综合管理体制和管理机制,流域问题的跨学科综合研究与先进技术的应用等四个方面将是流域综合管理未来研究的主要趋势.     

鄱阳湖洪泛区碟形湖湿地系统地表—地下水交互作用

洪泛系统具有复杂动态的水文环境,在季节性洪水脉冲影响下,地表—地下水交互转化对洪泛区水循环和生态环境保护等方面具有重要意义.本文采用野外试验、统计分析和达西定律等研究方法,开展了鄱阳湖洪泛区碟形湖湿地系统(河流—洲滩湿地—碟形湖)地表—地下水文学特征、相互作用和交换通量研究.数据资料显示,在地形地貌影响下,研究区洲滩地...     

珠江三角洲2030年海平面上升幅度预测及防御方略

综合考虑理论海平面、海平面异常波动、洪潮水位升幅、地形变等因素,预测珠江三角洲２０３０年相对海平面上升幅度为２２～３３ ｃｍ．按升幅３０ ｃｍ计,由水力学和水文学计算,划分海平面上升的影响范围,讨论洪潮水位的重现期、堤围防御能力。工程设计参数变更、治涝、盐水入侵、滩涂资源量以及综合防御措施．     

流域管理基本法则研究——以长江流域系统管理为例

流域是自然形成的水动力系统,流域管理是以水资源为中心的科学管理管理"是用法律、规范、条例、办法等来实现的,而流域是复杂的系统,具有整体性、动态性、耗散性, 同时它是人类赖以生存的资源环境.因此流域管理就应该顺应河流流水的动态变化.长江流域的管理是一项系统工程,应坚持以综合管理为根本、以科学预测为基础、以降低熵值为目标、以环境安全为核心.即在坚持整体综合全面统筹的前提下,其治理和开发必须以科学预测为基础,尤其是洪涝灾害的治理应该有中长期的灾害预测作为启动治理工程的根据;同时管理的目标是降低系统熵值以加大系统稳定性和有序性;还有长江流域管理的核心任务是流域环境安全,以保证流域经济、社会和生态的可持续发展.     

评价水文与地化异常

第27届国际地质会议于1984年8月4—14日在莫斯科召开,正像近年来许多其他地球科学会议一样把地震预报也列为一项专题。提交这次会议的论文中有5篇是苏联科学家基于水文学和地球化学的研究,提供了苏联在这一比较新的研究领域内某些当前见解。某些科学家认为水文学和地球化学方法对短期预报非常有效,而另一些学者则持怀疑态度。约在20年前,苏联、日本、中国和美国就开始实际的努力尝试,以适当的精度来预报地震的时间、地点和震级。苏联的研究是由1949     

太湖流域水问题及对策探讨

系统回顾了太湖流域自古以来的治水历史和经验教训,详细介绍了新中国成立后太湖治理进展和取得成就,分析 了当前流域存在的主要水问题,指出流域仍存在防洪减灾能力偏低、水资源调控能力不足、水污染严重、水资源和水环境 承载能力偏低等问题．这些问题如不能得到及时解决,将成为今后流域经济社会可持续发展的严重制约因素．在此基础 上,提出了要加快构建流域防洪减灾体系、流域水资源调控体系、流域水生态环境保护体系、流域现代化管理和调度体系 等四大体系的对策,实现太湖流域水资源“引得进、蓄得住、排得出、可调控”的目标,以太湖流域水资源可持续利用支撑 和保障流域经济社会的可持续发展．     

流域管理与权力产权外部性

流域资源具有公共池塘资源的属性,私人在流域资源的开发过程中可能会产生外部性问题,因而要求政府对流域开发、利用进行管理.但由于实际上政府并不是只有单一目标的统一的组织,在分权体制下,不同区域、部门的政府单元掌握着实际权力.由于权力也存在外部性,各管理区域、部门之间存在利益冲突,导致政府的管理失效.解决政府权力外部性的办法一是要转变政府职能,改变政府的激励机制,二是严格界定各政府单元的权力界限,对流域进行统_管理.     

鄱阳湖流域综合管理的实践与探索

由于人口过速增长和不合理的传统发展模式等种种原因,江西历史上也出现过山区毁林种粮、湖区盲目围垦和酷渔滥捕等短期行为,造成了水土流失严重,旱涝灾害频繁,生态环境恶化,资源利用效率低,经济发展缓慢等区域性的环境与发展不协调问题,对江西的社会经济发展构成了日益严重的威胁.始于20世纪80年代初的江西省山江湖工程,应用流域综合管理理念和生态经济理论,以流域为单元,按照流域水土等自然资源的发育与退化规律,流域的物质循环、能量流动、信息传递和价值增殖规律,系统考虑流域内人口、资源与环境间的相互关系,在全面规划的基础上,合理安排农、林、牧副各业用地和组织布局生产力,因地制宜地布设综合治理措施,对水土及其他自然资源进行保护、改良与合理利用,寻求恢复和保持鄱阳湖流域生态系统良性循环,为实现流域内经济、社会与环境协调发展而进行的_次探索与实践.本文总结了江西省山江湖工程过去近二十年来在鄱阳湖流域综合管理方面所取得的成功经验和方法,以供其他类似地区参考和借鉴.     

鄱阳湖流域可持续发展综合模型框架

本文以鄱阳湖流域为例,所描述的流域可持续发展框架是一个基于流域系统理论和实践的生态系统模型.包括了三个主要的部分:(1)环境政策与规划;(2)地球空间信息系统;(3)社区发展与区域网络.框架将多个学科,如:流域生态学,环境规划,可持续发展与资源管理汇集一起,形成了一套综合的流域制图、模拟和监测的流域管理方法.     

华北型煤田排-供-生态环保三位一体优化结合研究

提出了排、供、生态环保三位一体优化结合的新思路 ,较好地解决了结合系统中因排水子系统排水量变化而引起供水子系统供水不稳的难题 .同时 ,三位一体化结合系统不仅考虑了水力技术方面的管理 ,而且也注意了经济、社会、生态、环境和产业结构调整等多方面可持续性发展的约束要求 .这套新思路突破了排 供 生态环保三个不同部门传统的固步自封、各立门户的封闭局面 ,使矿坑排水预测、供水资源管理、生态环境质量评价等工作同步进行 ,避免了大量重复的勘探和专门评价管理工作与资金投入 ,并大大提高了整体评价计算精度 .     

后记

1985年美国《理论与应用地球物理》杂志出版了一期专辑(Vol.122 N0.2—41984/85),刊载了一些多震国家有关地震水文学和地震化学方面的研究论文计32篇。这些论文一部份选自1983年12月在旧金山召开的美国地球物理学会秋季会议上有关地震水文学和地震化学专门会议上提出的论文;一部份选自1984年8月在莫斯科召开的第27届国际地质大会上提出的论文;还有一些文章是作者专门为专辑撰写的。该专辑的文章主要有三方面内容:有20篇文章是关于苏联、日本、中国和美国现场