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。     

水文学研究进展与展望

水文学是研究地球上水的起源、存在、分布、循环运动等变化规律,并运用这些规律为人类服务的知识体系。水文学研究经历了由经验到理论、由简单过程到复杂系统、由定性描述到定量模拟的发展历程,其学科体系演进与科学技术进步及社会发展需求紧密联系,并由此衍生出诸如生态水文学、气象水文学、冰冻圈水文学、遥感水文学、同位素水文学、城市水文学、社会水文学等多种交叉研究领域与分支学科。当今水文学研究在水文多尺度观测、陆面—水文—社会耦合模拟及多源观测—模型同化技术等领域取得显著进展,水文学研究的广度和深度不断拓展。未来水文学研究将面向陆地水文循环的变化规律及其效应,重点关注水文循环变化特征和机理、水文循环变化趋势预估及水文循环变化的自然和社会影响等前沿课题;从原有就水论水研究思路转向在自然地理综合分析框架下以水循环为纽带开展的多尺度、多过程集成研究。     

基于生态水文调控的流域综合管理研究综述

在全球气候变化与人类活动的双重影响下,流域水与生态等问题将更加突出、相互交织,是当前亟需解决的影响和制约世界各国可持续发展的瓶颈问题。基于对流域综合管理概念内涵的理解,以生态水文学理论和基于自然的水资源解决方案的理念为指导,提出了基于生态水文调控的流域综合管理概念与内涵,着重阐述了其核心内容：① 理论方法——流域生态水文调控原理与方法;② 应用实践——面向生态-社会协调可持续的流域水资源综合管理。将丰富和发展流域综合管理理论方法与技术体系,提升流域综合管理的实效性和整体水平。     

城镇化与生态环境耦合动态模拟理论及方法的研究进展

城镇化与生态环境耦合是当前研究热点,而其动态模拟将是未来的重要方向。基于系统科学与跨尺度耦合理论揭示城镇化与生态环境耦合系统的本质,即一个非线性的、具有高低阶多重反馈的开放的复杂巨系统。通过综述城镇化与生态环境耦合动态模拟的理论、方法与应用的研究进展,可知：① 动态模拟成为趋势,相关理论与机理解析不断完善;② 动态模拟技术趋向多元化、精细化、智能化和集成化;③ 应用研究基于多类型案例区、多要素以及近远程与跨区域3个方面。当前研究不足包括：① 理论发展与整合不足;② 方法集成与数据共享力度滞后;③ 耦合关系链条和主控要素的动态特征未被完整揭示,远程耦合模拟缺乏定量表达、系统性整合以及与区域联动层面的应用衔接。今后,应以理论为根基,推动多科学交叉融合;以方法为支撑,推动动态模拟技术整合与数据共享;以应用为导向,揭示城市群等重点地区的近远程关系链条与主控要素的动态演化模式,为区域可持续城镇化提供决策支持。     

新时代自然地理学发展的思考

自然地理学是地理学的基础学科,也是地理学综合研究的基石。本文在梳理自然地理学主要研究进展的基础上,思考了新时代自然地理学的发展方向。在全球环境变化驱动下,自然地理学及其分支学科在传承中得到新的发展。自然地理学近年来的研究进展主要表现为自然地理过程综合与深化、陆地表层系统集成、陆海相互作用和区域生态环境管理应用等方面。自然地理学及其分支学科的发展需要面向全球环境变化和人类需求,探索应用新技术新方法,开展多要素多过程集成研究,发展并完善地理模型,模拟和预测环境变化与可持续发展,服务于国家重大需求和政府决策。在发展过程中,亟待关注以下前沿领域与方向：①地貌学需要重点加强地貌学与全球环境变化及人类活动关系研究;②生物地理学有待深化属性地理学、全球变化生物地理学等前沿领域的探索,连接变化背景下的生物地理空间分布与人类需求;③水文学需要开展多要素、多过程、多尺度的综合集成研究,发展生态水文学、社会水文学、水文形态学等新兴学科领域;④自然地理学有待全方位介入气候变化研究,在气候变化国际重大研究计划、气候变化框架公约等方面发挥更加积极的支撑功能;⑤综合自然地理需要面向国家重大需求,聚焦人地系统耦合研究,在资源环境承载力评估、生态安全格局与生态文明建设等领域作出积极贡献;⑥自然地理学需深化耦合自然与人文要素及过程研究,建立发展复杂系统模拟模型,分析和模拟变化环境下的自然、人文要素耦合机制和陆地表层系统动态变化规律。     

干旱区生态-水文过程研究的回顾与展望（英文）

Ecohydrology, aiming to study the interactions between terrestrial ecological systems and hydrological cycles as well as their impacts on water management, has been an emerging interdisciplinary research field since the 20 th century. It hosts both natural and human regulated processes that are potentially coupled in complex ways. Understanding the ecological-hydrological processes, the fundamental mechanisms and the connections between them is critical since these processes are not isolated but integrated to impact basin-scale hydrological and biogeochemical functioning of a larger river system, especially in arid environment where water resources are considered to be the source of life. Thus, research on ecological-hydrological processes in arid environment is not only a scientific focus area but also important to sustainable development. Research projects and initiatives involved in observation, measurement, modeling and data assimilation have been well-developed for those purposes over the past 20 years. This review summarizes the historical development of ecohydrology science in China and the state-of-the-art tools available in the research framework. Five grand scientific challenges are listed as prospects and exciting opportunities for the scientific community. To advance the current ecological-hydrological processes research, scientists from multidisciplinary backgrounds(such as geography, geology, geomorphology, hydrology, geochemistry and ecology), need to unite to tackle the many open problems in new dimensions.     

Ecological-hydrological processes in arid environment: Past,present and future

Ecohydrology, aiming to study the interactions between terrestrial ecological systems and hydrological cycles as well as their impacts on water management, has been an emerging interdisciplinary research field since the 20th century. It hosts both natural and human regulated processes that are potentially coupled in complex ways. Understanding the ecological-hydrological processes, the fundamental mechanisms and the connections between them is critical since these processes are not isolated but integrated to impact basin- scale hydrological and biogeochemical functioning of a larger river system, especially in arid environment where water resources are considered to be the source of life. Thus, research on ecological-hydrological processes in arid environment is not only a scientific focus area but also important to sustainable development. Research projects and initiatives involved in observation, measurement, modeling and data assimilation have been well-developed for those purposes over the past 20 years. This review summarizes the historical development of ecohydrology science in China and the state-of-the-art tools available in the research framework. Five grand scientific challenges are listed as prospects and exciting opportunities for the scientific community. To advance the current ecological-hydrological processes research, scientists from multidisciplinary backgrounds (such as geography, geology, geomorphology, hydrology, geochemistry and ecology), need to unite to tackle the many open problems in new dimensions.     

An ecosystem approach for determining environmental water allocations in Australian dryland river systems: the role of geomorphology

The allocation of water for environmental purposes is a key management issue in many dryland regions. Many different methods have been developed for determining environmental water requirements but these are not directly applicable to dryland rivers because of inherent flow and habitat variability. An ecosystem approach for determining environmental water allocations in dryland regions is presented in this paper. This four-step process involves (1) a hierarchical characterisation of the river system, to assess what mesohabitats are present and where they are located; (2) the determination of flows that would inundate these habitats and perform other key ecological processes; (3) hydrological analyses in which the key hydrological signatures of the river are identified and the impact of water resource development on these is determined; and (4) the derivation of a water management decision tree that enables managers to allocate water to consumptive users during individual flood pulses (events). It is recommended that the flood pulse should be the focus for environmental flow management in dryland regions. If rivers are indeed nested hierarchies, then a change in hydrological behaviour at the scale of a flood pulse will, with time, extend throughout the hydrological hierarchy. Current environmental flow management strategies in dryland river systems are essentially focused at the flow regime and history scale; this is inappropriate given the inherent flow variability of these systems. The ecosystem approach is outlined for the Condamine-Balonne River, a large dryland system in Australia.     

扎龙河滨湿地水系统脆弱性特征及影响因素分析

在总结分析国内外水资源脆弱性研究成果的基础上，提出了湿地水系统脆弱性概念，湿地水系统脆弱性表征了在湿地水文-生态系统耦合演化背景下水系统的生态水文功能满足程度，并以著名湿地-扎龙湿地为靶区，分析了湿地水系统脆弱性内涵和特征，详细讨论了降水量、气温、土地开发、水利工程建设及工农业污染对扎龙河滨湿地水系统脆弱性的影响，相应提出了减轻脆弱性程度的扎龙湿地水系统恢复措施和管理建议。     

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)。     

长江经济带建设与发展的体制机制探索

长江经济带建设上升为国家战略,健全的体制机制是这一地域广阔、内部差异巨大的大河经济带建设与发展的重要保障。按照“国外经验—国内实践—存在问题—政策建议”的思路,本文从流域综合研究和规划、区域协调机制、管理体制、法律法规等方面探讨长江经济带建设的体制机制保障问题。从国外经验来看,大河流域经济带的建设管理强调深入的系统综合研究,建立多层次的协调机制,设置综合性的政府管理机构,建设流域开发综合法律法规体系。国内在长江开发与保护管理体制机制方面进行了多年的实践探索,也建立了一些长江流域开发管理机构,出台了一些相关的法律法规,并在跨江发展、飞地经济、港口整合、通关一体化等区域合作机制方面有所突破,总体上仍存在缺乏综合性的国家管理机构与系统性的政策支撑、区域与部门之间尚未建立有效的协调机制、区域市场一体化受到行政壁垒制约、流域开发管理缺乏综合性法律法规保障等问题。为有效落实长江经济带发展战略,应尽快理顺长江经济带建设和发展管理的体制机制,包括成立长江经济带开发管理委员会,建立多层次协调平台与机构,促进市场一体化发展,实行多样化的生态补偿模式以及制定和出台《长江法》等。     

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。     

人口-经济-住房租赁市场耦合协调研究——以中国35个大中城市为例

城镇化推进过程中,人口流入经济发达的大中城市,而高房价使住房租赁需求日益增加。人口、经济与住房租赁市场相互影响,三系统的协调发展是城市可持续发展的必然要求。在构建人口-经济-住房租赁市场系统评价指标体系的基础上,采用耦合协调及空间误差模型,探讨2018—2019年中国35个大中城市人口-经济-住房租赁市场三系统的耦合协调水平及其影响因素。研究发现：1）人口、经济和住房租赁市场作为3个社会系统,彼此相互影响。在城市可持续发展视角下,三系统之间的协调发展应是人口合理流动、经济运行良好与住房租赁市场平稳运行,三系统共赢共荣。2）35个大中城市人口与经济综合水平整体有所上升,但住房租赁市场综合水平稍有下降。3）35个大中城市人口-经济-住房租赁市场系统的耦合协调度有所上升,但各城市间耦合协调水平差异变大,其中划入住房租赁试点城市的耦合协调度相对较高。同时,东部城市耦合协调度普遍较高,其中上海市和北京市已达到良好协调水平,其他城市基本为初级协调水平;中部和东北部城市大多为勉强协调水平;西部城市大多处于濒临失调水平。4）经济结构、人口规模、房地产市场发展水平与教育资源是提高人口-经济-住房租赁市场系统协调水平的重要因素。     

FACILITATING REGIONAL SUSTAINABLE DEVELOPMENT THROUGH INTEGRATED MULTI-OBJECTIVE UTILIZATION, MANAGEMENT OF WATER RESOURCES IN THE LANCANG-MEKONG RIVER BASIN

Ｉ.ＨｙｄｒｏｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＴｈｅＬａｎｃａｎｇＭｅｋｏｎｇＲｉｖｅｒｏｒｉｇｉｎａｔｅｓｆｒｏｍａｓｍａｌｌｇｌａｃｉｅｒｏｆ0.4ｋｍ2ｉｎａｒｅａａｔａｎｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｆ5167ｍｉｎＬａｓａｉｇｏｎｇｍａＭｏｕｎｔａｉｎ(ａｌｓｏｃａｌｌｅｄＺｈａｉｃｕｏＭｏｕｎｔａｉｎ)ａｔｎｏｒｔｈｅｒｎｆｏｏｔｏｆＴａｎｇｇｕｌａＭｏｕｎｔａｉｎＲａｎｇｅｗｉｔｈｉｎＺａｄｕｏＣｏｕｎｔｙ,ＹｕｓｈｕＴｉｂｅｔａｎＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＰｒｅｆｅｃｔｕｒｅ,Ｑｉｎｇ…     

半干旱区流域水文的景观生态研究与设计:地理信息系统辅助的过程模拟

人类正在面临严重的社会危机和环境危机,而这些危机均与人口的无节制增长及人类过分消耗能量有关。为了缓解或扭转这种危机,除了减缓人口的增长外,必须提高能量使用和土地空间使用的有效性。实现这个目标的根本在于掌握好经济的可计量价值与生态的不可计量价值的平衡。掌握这个平衡的有效手段便是景观生态规划。景观生态规划的关键在于:各类相互冲突的土地利用要在空间上做合理的安排,以致于各利用单元之间的负作用得以避免,生态系统的基本功能得以保存。景观生态规划的目的是寻求最佳土地管理措施。流域土地管理的核心是:保护生态景观,保护生物食物链的健康有序,增加土壤的储水和渗水能力,增加地表水的分散性分布和地下水的有效补给。为了达到这些目标,流域土地的管理和生态价值的恢复必须对人文与自然因子进行细致的调查和统筹地考虑。为了具体地实现这些目标,我们计划对兰州市及其潜在的生态依赖——马衔山/兴隆山进行整体的景观生态调查。建立一个适合于半干旱区的景观生态模式。     

皖南国际文化旅游示范区旅游经济与交通耦合协调发展的时空特征

构建旅游经济和交通系统综合发展评价体系,利用耦合协调模型分析皖南国际文化旅游示范区旅游经济-交通系统耦合协调发展的时空特征。结果发现：① 综合发展水平时序变化上,旅游经济与交通系统综合发展水平均稳步提升,发展速度与水平基本同步,两者较为均衡。② 耦合协调时序变化上,耦合度保持较高水平且波动不明显,说明交通发展有效促进了旅游经济的发展;旅游经济-交通系统协同程度不高,整体处于中度失调阶段。③ 耦合协调发展空间演变上,各地级市的耦合协调度稳步提升且同一年份处于同一水平,旅游经济与交通系统发展水平由交替波动向交通发展滞后于旅游经济发展的态势转变,交通系统发展逐渐落后于旅游经济发展。最后,从旅游空间结构、内外交通网络、全域旅游、智慧旅游4个方面提出旅游经济-交通系统耦合协调发展的对策建议。     

中国人地关系及人地关系地域系统研究方法述评

人地关系及人地关系地域系统是地理学基础理论研究的本质所在,其研究方法的发展和完善不仅能促进人地关系研究的不断深化,而且可以更有效地解决经济社会发展中出现的复杂资源环境问题。在梳理人地关系及人地关系地域系统的内涵及研究脉络基础上,从哲学和环境史、可持续发展、人地关系地域系统研究方法、人地关系综合表征方法等四方面评述了中国人地关系及人地关系地域系统的研究方法,并提出了未来的发展趋势。① 伴随着人地关系及人地关系地域系统内涵的不断演变,人地关系地域系统的研究方法也不断发展,丰富了人地关系的理论内涵和方法体系。② 人地关系地域系统的不同研究方法各具特点,并且各有其适用性和局限性,总体上是往综合集成方向发展,如生态足迹和资源环境承载力等,是人地关系综合集成研究的有益探索。③ 提出人地关系地域系统研究方法未来的发展趋势包括发展自然要素和人文要素耦合的综合集成研究方法,加强新技术手段和新研究方法的运用,完善资源环境基础和资源环境承载力等综合研究的理论体系。     

石门台自然保护区水资源及其利用保护

介绍了广东英德市北部山区石门台自然保护区的自然地理条件、水文效应、水资源特点及其开发利用现状 ,提出对水资源的保护管理措施 ,促进自然环境良性循环 ,促进水资源可持续利用和社会经济发展。     

水资源约束下的河西走廊城市经济脆弱性时空演变及其影响因素

城市经济脆弱性作为当前脆弱性研究中的重要领域,为人-地系统耦合研究提供了新的视角,并为城市可持续健康发展提供有益的决策支持和管理方法。依据城市经济脆弱性内涵,基于暴露度、敏感性、适应能力构建了城市经济脆弱性评价指标体系,运用熵权TOPSIS法评价河西走廊地区及区域内五市的城市经济脆弱性,并采用障碍度模型识别影响区域城市经济脆弱性变化的因素。结果显示：（1）2006—2015年,河西走廊地区城市经济脆弱性呈现出先曲折下降（2006—2011年）再波动上升趋势（2012—2015年）;（2）河西走廊地区的城市经济脆弱性具有明显的空间特征,经历了东西高、中部低到整体较高的演变过程;（3）阻碍河西走廊地区城市经济脆弱性降低的障碍因子由适应能力逐步转变为暴露度。针对河西走廊地区各市主要障碍因子,提出针对性优化措施。     

区域资源环境综合承载力研究进展与展望

区域资源环境综合承载力是人地关系和谐和可持续发展的重要基础,也是自然地理综合研究的前沿及热点内容。近年来,区域资源环境综合承载力研究取得了长足进展,体现在：①建立了综合、广泛的评价指标体系;②资源环境综合承载力与人地关系的调适;③综合研究方法的应用;④对资源环境综合承载力的时空动态研究的关注及尝试。目前,资源环境综合承载力研究应用于国土空间开发、产业规划、灾后重建、资源环境监测及预警等领域。未来仍需在完善指标体系的构建、研究尺度及动态变化等方面加强研究,以此深化综合自然地理理论及实践研究,为区域资源、社会和生态环境可持续性研究提供支撑。