岩溶地区人类活动的水文效应研究现状及展望

在全球气候变化背景下,加之岩溶生态系统的脆弱性及敏感性,地表水与地下水交换迅速,岩溶水动力系统对人类活动及其造成的生态环境变化反馈敏感。岩溶地区人类活动导致的植被退化、石漠化等环境问题已对岩溶地区的水文水循环过程造成了严重影响,水资源问题已成为岩溶地区发展的重要限制因素。本文在对岩溶生态系统及水文环境特性分析的基础上,从土地利用变化的水文效应,人类活动对降水—径流的影响、岩溶水资源的开发利用、岩溶地下水污染及水文模型在岩溶地区的应用等方面,概述了岩溶地区人类活动水文效应的相关研究现状与不足,总结了未来岩溶地区人类活动水文效应的5个研究趋势,并探讨了研究中的重点及难点问题。     

社会水文学和城市水文学研究进展

进入人类纪尤其是近数十年来,人类活动对水文过程的影响愈来愈突出,愈来愈强烈,许多新的问题用传统水文学理论难以给出合理的分析和解释,因此,作为两个关注人类活动影响的水文学分支学科,社会水文学和城市水文学受到越来越多的关注。随着人水互动关系的增强,水文系统和人类系统逐渐演变为一个耦合系统,为研究其互馈关系和协同演化过程,社会水文学应运而生。城市是人类活动与自然系统相互影响最剧烈的部分之一,城市区域水循环问题日趋复杂,由此诞生了城市水文学。这两个学科的研究,对水资源和与其相关的经济社会发展的中长期规划和管理,指导城市规划建设、增强城市水安全和改善城市水环境具有重要意义。本文梳理了两个学科的发展规律,总结了研究特点。分析了两个学科的研究现状和发展趋势,包括社会水文学对社会因子的研究、典型流域的案例研究、不同案例的对比研究、模型模拟研究;以及城市水文学中城市化对降水和洪涝灾害的影响研究,城市化与生态环境响应关系的研究。本文探讨了两个学科的重点研究领域,如社会水文学中的本构关系研究、比较社会水文学研究、交叉学科研究等;城市水文学中的城市化对水文过程影响机理及模拟研究、城市暴雨洪水监测与预测预警技术研究、城市雨洪管理和资源化利用技术研究等。     

我国水循环的生物学过程研究进展

作为IGBP核心计划之一的水循环与生物圈相互作用(BAHC)研究一直是国际学术研究的前沿性热点课题。本文从森林水文生态、山坡水文学、防护林水土保持效益、水生生态系统净化作用等方面,综述了我国在水循环与生物圈相互作用研究方面的进展。并指出了从水循环的生物过程来分析我国的水资源安全、西部地区的生态环境建设和经济开发战略问题,探讨东西部协调发展模式和生态系统与水资源管理方略时必须解决的有关科学问题。     

干旱区水资源可持续有效利用探讨─—以新疆为例

水资源是干旱荒漠区资源组合中最稀缺的资源。水资源是绿洲形成、发展的物质基础,水资源利用与经济发展之间存在互动关系。本文在阐述水资源与绿洲经济发展关系的基础上,分析了新疆水资源利用现状及存在的问题,最后提出水资源持续有效利用对策。     

中亚地区水问题研究综述

中亚地区地处内陆干旱区,水资源匮乏,是国际上水问题十分严重的地区。本文收集了自2000年以来近15年的相关文献,从文献数量、研究机构、研究方法和主要水问题等方面,综述国内外中亚地区水问题研究成果。通过对文献分析得出以下认识：① 中亚地区水问题是地理学研究热点之一,中国、德国和美国等国家的研究机构开展了大量研究工作,主要集中在水循环过程对气候变化的响应和流域水环境两个方面,中国在跨界河流管理方面的研究成果相对丰富;② 气温升高与降水增加是中亚地区气候变化的基本特征,受气温升高影响,陆地水储量与河川径流减小趋势明显,水资源日趋短缺;③ 不合理的水资源利用方式,加剧了土壤盐渍化和土地退化,加重了水环境污染,加大了流域水环境的压力;④ 复杂的地缘政治使中亚地区跨界河流管理成为当前国际社会面临的重大难题。从已经获得的成果还可以看出,基础数据获取方法、人口—资源—环境相互关系分析、气候—水文—社会—政治相互作用机制等将是未来中亚地区水问题研究发展的重要方向。     

近50 a来黑河流域水资源问题与流域集成管理

 基于黑河流域器测水文等资料,分析了近50 a来黑河流域水资源形成区——上游山区水资源变化的历史背景和趋势、平原绿洲-荒漠耗水区3个循环带水资源时空变化及区域耗水特征,以及水资源管理政策变化下的流域中下游水环境问题和社会经济系统水循环过程中的水问题,探讨了解决内陆河流域水问题的水资源集成管理和区域可持续发展对策。     

初论流域水空间研究

流域水空间是与径流密切相关、直接受洪水波及的地表以及此范围内地下含水层系统所共同占据的空间。恢复和保护土地水文功能,实现流域水和土的联合管理已成为流域管理的重要内容。在水空间研究的基础上,结合流域特征,提出流域水空间概念,对流域水空间内涵、分类、边界、度量、结构和特征进行探讨,并建立流域水空间研究框架,包括流域水空间功能识别、流域水空间特征分析、流域水空间安全预警、流域水空间规划以及流域水空间维护和管理等内容。     

Quantification of human and climate contributions to multi-dimensional hydrological alterations: A case study in the Upper Minjiang River,China

Dual factors of climate and human on the hydrological process are reflected not only in changes in the spatiotemporal distribution of water resource amounts but also in the various characteristics of river flow regimes. Isolating and quantifying their contributions to these hydrological alterations helps us to comprehensively understand the response mechanism and patterns of hydrological process to the two kinds of factors. Here we develop a general framework using hydrological model and 33 indicators to describe hydrological process and quantify the impact from climate and human. And we select the Upper Minjiang River(UMR) as a case to explore its feasibility. The results indicate that our approach successfully recognizes the characteristics of river flow regimes in different scenarios and quantitatively separates the climate and human contributions to multi-dimensional hydrological alterations. Among these indicators, 26 of 33 indicators decrease over the past half-century(1961–2012) in the UMR, with change rates ranging from 1.3% to 33.2%, and the human impacts are the dominant factor affecting hydrological processes, with an average relative contribution rate of 58.6%. Climate change causes an increase in most indicators, with an average relative contribution rate of 41.4%. Specifically, changes in precipitation and reservoir operation may play a considerable role in inducing these alterations. The findings in this study help us better understand the response mechanism of hydrological process under changing environment and is conducive to climate change adaptation, water resource planning and ecological construction.     

黑河流域莺落峡站河道内生态需水研究

生态需水是当前水问题研究中的一个热点问题, 对于生态环境急剧恶化的内陆干旱区来说, 这一研究尤为紧迫。气候变化及人类活动导致水文变异, 进而改变了当地生态系统的水文及生态平衡状况。文章采用黑河流域莺落峡站1947-2006 年月径流序列资料, 运用差积曲线-秩检验联合法来识别水文过程变异点并分析变异成因, 然后对各月平均流量序列用线性矩法推求GEV分布参数, 求出概率密度最大流量, 将其视为相应月河道内生态流量, 可以得到黑河莺落峡站河道内生态需水情况。结果表明, 基于水文变异情况分析河道内生态需水的计算方法在黑河上游是可行的;水文变异前后, 站点满足生态需水频率会发生显著变化, 因气候原因而导致的径流量变化是很难避免的, 科学合理计算生态需水对干旱区河流生态管理和经济社会可持续发展有重要作用和意义。     

流域水环境过程综合模拟研究进展

以流域为单元开展水环境多要素、多尺度过程的综合模拟已成为了自然地理学重要研究方向。水环境过程综合模拟模型可定量解析流域系统水环境变化,是流域水环境研究与管理的重要工具。论文围绕流域水环境过程模拟的发展历程和最新进展,梳理总结了流域非点源污染过程和河湖等受纳水体水环境过程模拟的理论方法和模型软件;面向模拟不确定性问题讨论了模型选择、开发与集成、率定验证等流域水环境过程综合模拟建模的关键环节;结合最新的研究进展及相关学科新方法新技术的发展,建议后续研究关注流域自然和人文多过程综合集成模拟(包括流域系统人与水环境耦合模拟、多过程综合集成模拟)以及新方法新技术应用(包括数据同化理论方法创新与应用、高性能计算技术和人工智能技术)。     

我国水价的变化过程及其区域特征的研究

随着资源危机的加剧，水价及其相关问题受到了广泛的关注，回顾了建国以来我国水价及其相关水利政策的演变，探讨了我国水价特征的空间分布，地区间的差异及其与社会经济，水资源与水环境之间的关系，研究了20世纪90年代后期以来我国水价改革，分析了我国水价的现状和发展前景，提出了近期水价增长的理论依据，讨论了不价承受能力和调水的水价等相关问题。     

流域城市化对湿地生态系统的影响研究进展

城市化是人类社会发展的必然趋势和现代化的必经阶段,同时城市化也对区域湿地生态系统产生重要影响。从城市化的水文效应、城市化对水环境的影响和城市化产生的气候变化对湿地生态系统影响3方面综述了城市化对湿地生态系统结构和功能影响的研究进展。城市化引起流域内人口增加,通常伴随商业和工业活动的增加,这些活动需要更多的城市土地,从而导致流域内不透性增加,这给流域内湿地生态系统造成了重要的影响,表现为:①城市化所及地区的产汇流过程发生显著变化,导致湿地径流的调节作用和维持生态系统生产力的作用发生退化;②城市地表径流中含有大量的污染物质,致使对湿地水环境、水生生物、野生动物栖息地都产生了重要的影响,并污染城市饮用水水源,危及人类健康;③城市化导致流域气候变化,影响湿地水文、生物地球化学过程、植物群落及湿地生态功能等。最后,指出了国内外城市化对湿地生态系统影响研究的不足之处,对国内外的研究趋势进行展望,并对国内的研究提出了几点建议。     

城镇化与地方性中的水资源：可持续视角的水环境保护利用与水空间规划设计

近年来,由于水资源不合理利用引发的水资源污染、短缺以及自然灾害的加剧,制约着城镇、区域和国家的社会经济发展,对生态环境安全及人类的可持续发展造成威胁。如何保证在环境演变、城镇发展的过程中,水资源得到可持续开发利用,水文化的地方性得以保持和丰富,成为当下生态环境保护、城市规划设计的一大挑战。2018年9月25-29日在北京召开的中德双边研讨会聚焦环境变化,以“可持续视角的水环境保护利用与水空间规划设计”为主题,在规划、地理、景观、建筑、旅游、生态、水利、历史等多学科领域,就中德双方在不同的城镇化发展阶段面临的水资源保护与可持续开发问题及其相关经验和解决对策。中德两国的29位专家学者,就城镇化过程中水环境保护与利用的挑战、水资源的可持续利用、水空间的规划设计策略等三个主题展开交流与讨论,并就双边学术研究、人才培养和成果交流方面的合作渠道和模式进行探讨。     

山地流域水文模拟研究进展与展望

山地水文循环是全球水循环的重要组成部分,山地独特的地形特征、日趋变化的社会经济与新技术(遥感观测和信息科学)发展使得山地水文循环研究成为当前乃至未来水文学关注的热点。山地较大的垂直梯度浓缩了水平自然带的自然地理和生态学特征,具有多样的环境敏感性,因此山地水文过程对土地利用变化和气候变化的响应比平坦地区更为剧烈。明晰山地水文过程对区域防洪减灾、制定全球变化背景下区域水资源可持续利用策略、促进经济社会发展具有重要意义。水文模型是研究水循环的重要工具,但山地产汇流机制的复杂性以及实测水文资料匮乏等一系列问题极大限制了山地水文模拟与预测工作。本文首先系统地从数据获取、参数计算、模型结构、建模理论四个方面介绍了国内外山地水文模拟的研究进展,并总结了经验模型、概念模型及基于物理机制的分布式水文模型在我国山地水文模拟中的应用进展,之后从山地水文要素的空间变异性与垂直变异性、驱动力、数据不确定性、强烈的人为扰动等方面对当前山地水文模拟中面临的挑战与难点进行了论述。通过对国内外相关研究前沿的归纳,从多过程耦合机理研究、山地自然—社会二元水循环理论、大数据背景下多源数据获取与同化研究等方面对我国未来山地水文模拟的工作方向进行了展望。     

长江大通-河口段枯季的径流量变化

通过实地调查和收集长江下游1950－2000年水文、水利工程资料，建立了长江大通以下枯季径流量变化地理信息系统，分析了影响长江大通水文站以下径流量变化的水文过程，探索了这一区间枯季径流量变化的成因与过程。调查研究表明，截止2000年大通以下各类抽引水工程的总数已达64个，抽引水能力达到了4626m^3/s（潮周期内平均轴引水流量）。实际抽引水量呈现很大的年、季波动，这与本区气候干旱情况、农作物生长期、跨流域调水量等多种因素有关。研究表明：大通－河口段沿江两岸大量的抽引水已成为影响长江大通以下枯季入海流量变化的最重要的因素。本文在过去实际抽引江水资料的基础上，估算了过去不同水文、气候背景下长江大通以下枯季径流量的变化幅度及其对入海流量的影响，并利用实际数据进行了验证。在此基础上，探讨了未来长江大通以下枯季的径流量变化趋势。     

石羊河流域绿洲城市水土资源利用生态风险评价——以武威市为例

石羊河流域是西北内陆典型缺水区,水土资源是相互制约相互影响的有机整体,其供需状况成为决定该流域社会、经济与环境协调发展的生命主线。以武威市为例,基于各区县1987和2010年土地利用数据以及2003-2009年石羊河水资源公报基础数据,选取水土资源利用效应相关指数,根据各指标所反映的风险内涵,将计算结果加权或分级组合,独立构建水、土资源利用生态风险评估及对策体系,分析研究各区县水土资源生态风险动态及空间变化,最后依据流域位置对评价结果进行综合等级划分。研究结果表明：（1）研究期内武威市各区县土地利用综合风险指数均有所增加,土地利用格局的变化产生了一定的生态风险;（2）2003-2009年武威市水资源利用生态风险等级明显增加,不同地区需要结合自身条件,采取相应措施,应对水资源生态风险的变化;（3）武威市各区县水土组合生态风险在空间上表现出一定差异性：中下游地区综合生态风险总体大于上游地区。     

Asking the right questions: environmental conflict in the case of Azerbaijan

This paper contributes an empirical test of key themes of the literature on natural resource conflict. Survey and interview data from an ongoing project in Azerbaijan provide insights into an unexpected lack of conflict in Azerbaijan related to the environment, resources and energy despite the predictions of resource conflict literature. We contend that questions about public perceptions about the environment and other daily concerns are critical if we are to understand who is likely (or unlikely) to be involved in conflict and why. The data presented in this paper demonstrate that Azerbaijani citizens rank environmental and resource issues among their immediate concerns and their top concerns for the country. However, compared to other day-to-day concerns such as the Nagorno-Karabakh conflict and economic concerns, environment-related concerns do not appear to be sufficient to motivate widespread violent conflict or citizen dissent related to environmental or natural resource conditions.     

湿地水文学研究进展及科学前沿问题

湿地水文过程控制湿地的形成与演化,湿地水文情势制约着湿地环境的生物、物理和化学特征,从而影响到湿地类型分异、湿地结构与功能,湿地水文研究是认识湿地生态系统的结构、过程与功能的主要内容。湿地水文情势分析涉及湿地的降雨-径流、湿地蒸散发、湿地地下水运移等主要过程。湿地水循环及水量平衡是湿地水文情势和过程研究的综合,关系到湿地水文循环过程的各个方面。湿地水文过程、边际效应和参数特征及对不同尺度水周期的响应与功能差异等是现代湿地水文研究的重要科学问题。     

哈萨克斯坦水环境与水资源现状及问题分析

水是最重要的自然资源之一,水资源的可利用量取决于自然条件和人为因素两个方面。亚洲中部干旱区水资源有限,近年来河湖萎缩、生态环境系统退化,已成为区域社会经济持续发展的瓶颈。以丝绸之路经济带沿线国家之一哈萨克斯坦内按照水资源需求程度划分的八大流域作为研究区,在进行各个流域水质及水资源现状特征分析的基础上,通过径流占比、人为影响程度以及水资源需求程度等3项指标分别对八大流域水资源进行综合评估,并采用可变模糊优选模型评价哈萨克斯坦境内不同流域人类活动对水资源的影响程度,对八大流域进行轻微、中等和显著等3个影响程度的等级划分。结果表明：人类活动对锡尔河-咸海及伊希姆河流域水资源以及水环境的影响程度处于显著水平,而且前者流域水质污染问题较为严重;乌拉尔河-里海流域的地表径流占比最高,但该区域因大量油气资源开发对水资源需求量非常高,处于危险等级。巴尔喀什湖-阿拉湖流域的用水需求处于临界程度,属于第三类（处于危重程度）。额尔齐斯河流域水储量最为丰富,但流域中游哈萨克斯坦境内矿产开发引起的水质污染严重。另外,近几十年来哈萨克斯坦地表径流变化分析表明,1965年以来年总径流量减少39.4 km³,其中跨境径流量减少23 km³,境内径流减少16.5 km³。近年虽然灌溉面积和工业活动减少,年均耗水量也有所减少,但是人口增长导致公共服务和生活等方面耗水量增加2.58 km³,区域水资源供需矛盾日益凸显。因此,需要综合考虑各国利益和整个区域社会经济与生态环境的和谐可持续发展,共同商定水资源开发利用及保护的措施。     

黑河流域不同类型土地沙漠化驱动力分析

在分析黑河流域土地沙漠化历史和现状的基础上得出造成黑河流域土地沙漠化发生、发展的原因,除了该区脆弱的生态环境:蒸发量大,干旱多风,降水极少,地表组成物质疏松等自然因素外,主要是人类不合理的经济活动,导致流域内有限的水资源不能合理利用,从而使得中上游用水量大幅度增加,造成下游水资源的枯竭,致使地表植被因缺水、过度樵采和放牧而大量死亡,引起土地沙漠化的发生。同时,干旱区绿洲的地形地貌条件对于绿洲的兴衰和发展有重要影响,自然灾害是由于某种作用超出了人类所能承受的能力,对人类的生存与发展造成巨大的威胁和损害。河流改道是绿洲废弃的最直接原因之一。战争导致的农牧业更替也是绿洲演变的一个因素,同时战争对农田水利设施的破坏性也是巨大的。政策导向可以影响到绿洲人口的迁入和迁出,绿洲规模的扩大与缩小,绿洲内部结构、功能、性质的变化,以及对整个流域资源的管理和利用,对于绿洲的影响具有显著的时效性。总之,黑河沙漠化土地形成是在气候暖干化条件下,不合理的人为活动同脆弱的环境、贫乏的水、土、生物资源之间不相协调的产物,是涉及自然、社会、经济等多因子共同作用的综合过程。过度的人为活动是沙漠化的主导驱动因素。