水文与水资源工程研究方向范文

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篇1

地理水文学（GeographicalHydrology）与水文地理学（Hydro-geography）均属水文研究的地理学方向，与直接服务于水利工程的工程水文学有所不同。但研究的对象是一致的。50年代受原苏联学术界的影响，促进了我国区域水文的研究，并且形成了水文地理学的主题。俄语中的水文地理（гидротафия）与英语中的Hydrography涵义相同。后者于16世纪在欧洲用于水道（河、海）测量制图的描述［1，2］，在中译书刊中有人译为“水象学”。水利工程专业人员把水文地理作为水利的自然条件来看待，例如，地质、地貌、气候、植被、土壤等等背景，实际上是自然地理因素的特征描述。这里看不出对于水文与水资源本身规律的研究，不能有效地利用地理学原理深入研究水文现象。为此，我们强调水文学的地理方向或地理方向的水文研究。近年来的实践表明，水的问题直接关系到工农业生产与人民的生活，广泛涉及生态与环境等的方方面面［3］。水文地理学已突破了单纯的水背景研究。实际上，从1978年以后，中国地理学会水文专业委员会的历届全国水文学术大会上都强调人与水关系的研究［4-6］。

适应水问题研究发展的需要，并与工程水文学相配合，深化水文研究的理论与实践，地理水文学更可拓宽水文地理学的研究方向，发展内涵，有利于学科研究发挥自己的特色；促进水文研究与地理科学其它分支科学的横向结合，如气候学、地貌学、土壤地理学等，尤其是与人文经济地理学的结合，形成新的边缘学科领域和产生新的学科生长点；通过水与资源、社会、经济、生态与环境的广泛联系，有利于综合性研究优势的发挥，改变水文地理研究的传统方法与手段，增加计算技术、遥感遥测与信息系统方法的应用，提高研究工作的水平。

地理水文学的提出是一种发展，而不是对水文地理学的否定。两者既属于地理科学也属于水文科学。为了简化叙述，它们的关系可以用图1来表示：

图1地理水文学与水文地理学示意

Fig.Relationshipbetweengeographicalhydrologyandhydrogeography

显然，地理水文学与水文地理学均是地理科学（G）与水文科学（H）的公共部分，即集合G与H的交，有共同的元素为X，则：

G∩B＝｛X／X∈G，X∈H｝

只是水文地理学靠近地理学，而地理水文学靠近水文学。从我国地理部门的水文研究来看，针对区域和流域的单纯水文地理研究已相对减少，而水文水资源本身的研究相对发展。地理水文学在研究领域、深度层次、实际应用等方面均领先于水文地理学。

2回顾与研究现状

从30年代后期到80年代中期的研究回顾，见参考文献［1－3。结合当前，简要概括如下：我国地理学中现代水文学研究始于30年代末，从吴尚时先生的译著“江河之水文”为起始。50年代初，谢家泽、郭敬辉、施成熙、罗开富等为推动我国水文研究作出巨大贡献，50年代中期以后，以河流水文为主的水文研究迅速发展，包括边远地区河流水文调查与全国水文区划的研究。60年以后，从河流水文（包括河口水文）逐渐扩大到其它陆地水体，包括冰川、湖泊与沼泽水文及水文过程（如泥石流、洪水与森林水文影响等）的研究。同时，水文实验，包括定位半定位试验相继发展。70年代，特别是80年代以来，水资源问题与环境水文研究得以迅速发展。80年代中期以后，“人与水”和涉及全球变化的水文研究开始兴起，方兴未艾。

至于研究现状的归纳，择其主要方面分述如下：

2.1水循环与水平衡

作为水文基本理论的水循环与水平衡研究，正在宏观与微观尺度上不断扩展与深化。在宏观上面向全球。国际地圈生物圈计划（IGBP）强调的界面过程研究，正力图把描述全球物理气候系统的总循环模型（GCMS）与全球水循环模型相耦合。这一研究将提供量化与描述全球水文过程与未来变化的可能，其中包含自然变化与人类活动的影响。IGBP计划特别注重植被变化的作用，以便把人与生物圈（MAB）计划的研究紧密联系起来，这是目前国际上正在开展的一项巨系统研究。在我国结合IHP－IV计划（大气、陆地和水系统间的界面过程，气候变化和水文系统的关系，湿润热带、干旱半干旱区水文研究与水资源管理战略等）已有初步研究，目前正加强我国地理水文学与地学及生物学各分支学科的跨学科研究。

水循环研究除在国内已发展的各类流域水文模型外，正深入到单元尺度的细微观测与计算模拟，尤其是田间水分运动与交换过程的实验与计算研究。相对于宏观尺度的研究，我国在这方面已有一定的工作基础，如土壤－植物－大气连续系统的研究，发展了多种水体之间多种形式耦合系统的探讨；结合中国科学院生态台站网络的建立，开展不同地理带的水循环过程的实验，致力于揭示界面过程中水分、热量交换规律，例如，地下／土壤水、植物根系吸收、植物冠层辐射平衡、温度、总气孔阻力、边界层阻力、土面蒸发、土壤热通量等等。水循环或水量平衡研究，既是发展水资源确切评价方法的基础，也是农田节水调控、农业合理用水的依据，具有重要的意义和广阔的应用前景［7］。水循环的微观与宏观的结合表征水文科学理论的逐步完善化和系统化。

2.2区域水文与水资源

2.2.1区域水文近年来的主要进展表现在：

①定量分析技术手段有所加强，如应用模糊数学进行区域水文类型的研究，已有黄河流域的水文区划工作；应用有序量最优分割法，进行河川径流变化的研究；利用遥感技术进行地区水文条件的判读，包括对多时相卫星遥感图像分析区域水文动态等。

②区域水平衡研究进一步深入，如：中国科学院地理研究所进行的全国水量平衡与华北水量平衡的研究；长江流域办公室与黄河水利委员会提出的长江流域水平衡三要素分布和黄河流域水文要素时空分布及水平衡分析；各省区的水平衡研究，全国已有一半的省市提出研究报告［5］。在这些研究水平衡的工作中，多采用六要素的平衡计算方法。

③全国水文区划已完成初稿，这项工作开始于1984年，成果即将发表。

④特殊区域的水文研究也取得许多成果。如喀斯特地区、干旱区与半干旱地区、山区、平原地区、高寒地区与小岛的水文研究均有相当的研究成果发表。

2.2.2水资源从70年代后期开始，我国的水资源问题一直对水文研究起着导向的作用，而且经久不衰。有人甚至认为一门新的学科——水资源水文学正在兴起。这说明水文与水资源不可分割的关系。作者认为水资源的研究可以作为水文学延伸与拓广。但水资源学并不与水文学等同。水资源学与社会、经济有更直接的密切关系。1986年在南宁召开的第4次全国水文学术会议以来，水资源的研讨非常热烈：

①针对水资源的涵义，杨戊与刘昌明等分别提出了水资源的定义［8，9］。

②在区域水资源的研究方面，提出了对农业生产至关重要的土壤水的资源评价与利用［10-12］及农业节水的途径。这方面的研究与原苏联学者李沃维奇曾经展望的“水文学的土壤趋势”相呼应。

③在区域水资源研究方面发表了大量的论著，特别是对边远地区（如新疆、等地区）的水资源提出了比较系统的研究成果［13］。

④结合城市水文研究的开展，南京大学与华东师范大学对城市水资源做了一系列的工作，水资源规划与管理的研究比较突出。

⑤南水北调工程是我国水资源重大战略性工程，对缓解我国地方水危机有重大作用。由于引水线横跨江、淮、河、海4大流域，水资源的配置与联合利用是亟待研究的问题。针对这一问题，应用水文地理的系统分析取得了进展［14］。

2.3冰川、湖沼水文

全国第一次水资源评价中的冰川与湖泊水量均由地理部门完成［15］。中科院冰川冻土研究所计算分析得出全国冰川间积为58651km2，冰川储量为51322×108m3，冰川融水年径流量为563×108m3。这部分水量构成了我国西部地区水源的重要成分；中科院地理与湖泊研究所估算了全国湖泊总面积为71787km2，年贮水量为7088×108m3。中国科学院长春地理研究所估算出我国沼泽的面积约为10×104km2。

冰川与湖沼水文的研究，在我国主要集中在地理研究单位。在学术上有举足轻重的地位。在施雅风先生的倡导下，我国冰川的研究，取得迅速的发展。除水文调查外，冰川水的研究已深入到冰川的水量平衡与融水径流形成过程的机制方面，并提出了我国冰川水文学的研究专著［16］。

我国湖泊水文研究，在西北与东南地区都取得了重大进展。中国科学院新疆地理研究所，提出了亚洲中部湖泊的近期变化［17］的研究成果，为中亚湖泊水资源利用提供了科学依据。中国科学院南京地理与湖泊研究所毛锐，在太湖蒸发的长期研究基础上，针对1991年太湖水灾时期湖水位日变化分析得出排浅阻碍论据，对于世界银行为治灾投入资金的决策起了很大作用，显示了研究论文的价值。此外，1992年中国科学院地理研究所在南四湖蒸发的系统研究成果也通过了科学鉴定，发展了水面蒸发的计算模型［18］。

沼泽水的研究以东北三江平原的沼泽水文研究为代表，已获得了多年的科学积累［19］。

2.4水文过程与环境水文

水文过程在自然地理过程与环境变化的研究中具有极其重要的意义与应用价值。在水文过程的驱动下，导致地貌演化，流水造成侵蚀、搬运与沉积，起着地形的塑造作用；携带地表层化学元素的迁移、沉淀，对化学地理景观起着重要作用；对于地球表面的主要热量（太阳能）进行调节与传输，影响到气候的形成与变化；蒸发过程包含着生物界的一个基本生理过程——蒸腾作用，涉及到植物生长发育。在这个过程中，水与二氧化碳一起是构成植物碳水化合物的主要物质；另一方面，水文地理或环境条件又对水文过程发生影响，成为环境变化研究的命题。水文过程的研究近年来非常活跃。

2.4.1水文过程模型结合各地水文计算的需要，对产流与汇流发展了不同的模型。中山大学、南京大学、贵阳师大与成都科技大学等单位分别研制了岩溶地区水文模型［20，21］。结合流域地貌水系结构，中科院地理研究所等单位发展了地貌单位线方法，用于径流过程的计算。考虑土地利用对水文过程的影响，刘昌明、于静洁提出了森林拦蓄降雨极限量模型①，用于森林拦蓄降雨的计算问题。

①北京林业大学，国际森林水文模型班讲义，81－87，1990。

2.4.2水量转化近期，在我国平原地区，开展了“三水”（降雨、地表水与地下水）转化的研究，考虑到土壤水，称为“四水转化”，再进一步联系到植物水分，称为“五水转化”，这是研究工作的一种循回渐进，从简单到复杂的过程。这方面的研究由于采用了系统的观点和演绎方法［22］，使水量转化过程的理论得到了进一步的发展。这些进展表现出对水文过程研究的全面概括和预见性，揭示出界面水文研究的前景，同时，也丰富了自然地理过程的理论。

2.4.3环境水文主要探讨环境变化（包括自然与人为变化）造成水量与水质过程的变化，这一研究是以水文过程的理论为基础，计算分析各种水文要素对环境条件改变的响应。在研究方法上，目前主要采用鉴定评价法、模拟法以及外推法等［23］。近几年，国内环境水文的研究大多结合各地的环境保护规划与实施进行，如华北地区的水环境与上海市的水环境［24］。在一些薄弱的领域，如：地下水的污染，也开展了研究［25］。1990年国际地理联合会（IGU）在北京举行区域大会后，IGU执委会批准在中国建立了区域水文对气候变化和全球变暖响应的二级学术研究组织并推选刘昌明为主席，使环境水文的研究由较小尺度的研究转向更加宏观的大尺度环境水文研究。1992与1993年分别在美国华盛顿与中国拉萨举行了国际会议，研讨了全球变暖对水文与水资源的影响和高寒地区水文水资源对气候与全球变暖的响应［26］。这些学术活动推动了我国大环境水文的研究。

2.5实验水文

水文学理论的深入发展必须借助于实验研究。目前，水文的定位观测遍及我国的主要陆地水体，包括冰川、湖泊、沼泽与小河流的降雨径流、土壤水与地下水。比较著名的台站可以山东禹城水循环与水平衡试验站、太湖试验站、东北三江平原沼泽试验站与西北天山冰川试验站为代表，这些实验站纳入了中国科学院生态系统网络，覆盖了我国主要的生态类型区，为我国地理水文的理论与应用研究提供了最有力的支撑。实验的内容不仅包含了所有的水文要素的试验观测，而且结合了能量与溶质等不同地理地带的生态与环境条件的研究。在实验技术与手段方面，除了引进国外的先进仪器（如普遍配置土壤水分中子仪，太阳辐射仪等）外，根据实验与模拟的需要还自行研制了室内与野外实验装置［27］。配合对土壤－植物－大气系统（SPAC）的观测，设计了多种仪器的综合装置，发展了新的研究课题。

2.6应用性研究

结合国家与地方的任务，适应市场经济与生产需要，在国土整治、区域发展、城乡规划、工矿交通建设、大型水利工程生态与环境保护等许多方面，进行了大量的研究工作。在缺水的华北与西北地区的工作如节水农业［29］等。有些研究突出地理学的特色，如在华北平原进行的古河道调查［30］，为区域的水量调蓄工作，提供了重要参考。

3、21世纪地理水文研究若干问题

展望未来，地理水文的研究，将有广阔的发展前景。密切结合社会各方面对水日益增长的需求，适应市场经济的发展，考虑国际学术的发展趋势，面临着严竣的挑战和众多的机遇，研究工作任重而道远。下面提出的若干方面仅供商榷。

3.1水资源仍为研究主题

随着社会经济的发展和人口的增长，今后应以地理水文与工程水文相结合，为水资源评价、开发、利用、管理和保护提供水资源水文的科学依据，深入水文规律的研究，创造新的水文分析方法。由于供水量的不断增长引起废弃水的增加，水质的研究和地下水及一些新水源利用，将会更加迅速地发展，不断扩大规模或尺度的人类活动对水资源的影响，包括三峡大坝与南水北调等超大型水资源工程的影响，将为地理水文研究提出新课题。

3.2全球变化与地理水文

埃里克·巴伦提出的通用循环模式（GENESIS）进一步发展了全球增暖的认识。对全球变暖引起的水文水资源变化的研究，是我们责无旁贷的任务。中国是世界大国，幅员辽阔，大约跨4°－53°N之间，水资源对气候变化的响应是非常复杂的。主要特点是：

①因纬度带而异；

②水文水资源量的响应属非线性（见图2）；

③水文的变异，包括极值，有随温度升高而俱增的特点。这些特点会影响到水资源开发利用的规划与管理。因此，必须开展全国不同地理区或纬度带的水文水资源对全球气候变化响应的研究，并为水资源未来情景作出预测。

图2年径流（R）对气温（T）与降水（P）的响应

Fig2AnnualRunoffResponsetoAnnualTemperatureandPrecipitation

3.3全球能量与水循环实验（GEWEX）

GEWEX是一个跨世纪的国际研究计划，它属于世界气象计划（WCP）的内容，横向与水文学的研究相结合。研究计划在1990年制定，1995年以前属准备阶段。我国早在50－60年代已由黄秉维先生提出了与其基本相同的课题，即“热水平衡”的研究。因此，在我国开展这一工作已具备了一定的基础。特别是目前正在建立的中国科学院生态台站网络，将为开展GEWEX的研究和国际间的合作提供良好的条件。由于GEWEX的研究需要解决大小尺度空间系统的耦合问题，今后的研究从我国的实验观测台站来看，存在着小尺度能量与水分运动的计算，如何在尺度上延伸或升级（Upscale），当然，全球大尺度的模型，也需要考虑尺度的降级（Downscale）。随着GEWEX研究向21世纪的迈进，水文与气候学在大尺度上的结合，将会产生出崭新的成果，发展新的前沿。

3.4水文循环的生物圈方面（BAHC）

在国际地圈、生物圈计划（IGBP）中，BAHC是核心计划之一。这与1966年澳大利亚著名土壤－水文学家菲利浦提出了土壤－植物－大气连续系统的研究一脉相承。1992年已在法国召开了国际学术讨论会，欧洲与北美及澳洲均在开展研究，加拿大国家气候中心立项作为专题项目。

BAHC作为IGBP的核心研究项目，将密切配合国际地圈、生物圈计划的研究，旨在通过植被对水循环实现调控。在我国地球与生命科学的一些研究单位也正从实验的途径开始工作。由于水循环控制关系到水资源调蓄利用，这项研究不仅具有重要的应用前景，而且结合IGBP计划将促进一门新的水文学科——宏观生态水文学的发展。

3.5过度或交错带（Ecotones）的水文问题

Ecotones原意为群落交错带。随着环境变化的深入研究，提出了生物多样性的问题，Ecotones是环境水文问题研究的延伸。根据人与生物圈（MAB）的活动计划，1993年7月，在法国里昂召开国际地下水与地表水交错带的国际学术研讨会，主要有以下三方面的议题：

①地下水与地表水界面的作用。

②地下水与地表水界面的障碍：原因与评价方法。

③地下水与地表水界面的管理与恢复。在我国Ecotones尚属一个新的研究领域，目前国内水文地理与化学地理工作者正在着手开展Ecotones的研究，除了地表水与地下水交错带外，河湖与陆地过渡带Ecotones也开始研究，预计未来其它交错带的研究也会逐渐发展，这一研究作为水文学与环境学的交叉研究课题需于重视。

3.6雨水资源化

雨水资源化顾名思义是雨水利用的问题，80年代以来热衷于这一研究的各国学者已举行了六届大会和多次区域性会议，1992年10月在日本东京都召开了国际雨水资源化区域会议。1993年8月初在肯尼亚内罗毕召开了第六届会议，说明雨水利用问题深受各国学术界的重视。

1989年8月初在菲律宾召开的第四届国际大会上，酝酿成立了“国际雨水收集系统协会”（IRCSA）并推选了美国夏威夷大学水文学家，美籍华人霍雨时为该协会的第一任主席，该协会的成立进一步推动着雨水利用的研究。

雨水利用的研究应用前景广阔，其内容也甚为广泛，特别是对我国广大农村农户的供水、对缺乏河川的渔岛、远离地表水源的山村等有很重要的意义，拓宽的雨水利用还包括雨云的研究（和人工增雨），屋顶雨水的收集技术以及水质保存的方法、雨洪的调蓄等等。对于我国缺水的北方与南方石灰岩山区。地表水缺乏的地区，雨水利用的研究可望缓解局部地区的缺水问题。在我国降雨分配不均的情况下，这一研究的意义不言而喻。1985年6月将由中国地理学会水文专业委员会与组织在我国召开第七届IRCSA大会，可望推动我国的雨水资源化研究。

参考文献

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3谢家泽，刘昌明，杨戍等.笔谈：2000年的地理水文学.地理学报，1985，40（1）：70－76.

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5杨戍，刘昌明，沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第四次全国水文学术会议论文集.北京：测绘出版社，1989.

6沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第五次全国水文学术会议论文集.北京：科学出版社，1992.

7中国地理学会水文专业委员会.笔谈：90年代水文研究的若干方面，水科学进展，1990，1（1）.

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9刘昌明，刘苏峡.关于水资源涵义的商榷.见：沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第五次全国水文学术会议论文集.北京：科学出版社，1992.1－7.

10由懋正，袁小良.土壤水资源评述.见：沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第五次全国水文学术会议论文集.北京：科学出版社，1992.19－23.

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12刘昌明.土壤水资源评价.见：水量转换实验与计算分析，北京：科学出版社，1987.

13汤奇成，周成虎.中国干旱地区水资源主要特点及其开发利用.见：杨戍，刘昌明，沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第四次全国水文学术会议文集.北京：测绘出版社，1989.124－127.

14刘昌明，杜伟.系统分析在东线引江水量平衡中的应用.地理研究，1985，4（4）.

15水利部.中国水资源评价.北京：水利电力出版社，1987.

16杨针良.中国冰川水文，北京：科学出版社，1992.

17杨川德，邵新媛编著.亚洲中部湖泊近期变化.北京：气象出版社，1993.

18洪嘉琏.水面蒸发的计算.见：沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第五次全国水文学术会议论文集.北京：科学出版社，1992.199－202.

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22刘昌明.自然地理界面过程与水文界面分析.见：中国科学院地理所编.自然地理综合研究——黄秉维学术思想探讨.北京：气象出版社，1993.

23张春岩.环境水文问题.见：杨戍，刘昌明，沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第四次全国水文学术会议文集.北京：测绘出版社，1989.181－185.

24杨凯，黄锡荃.上海嘉定县水资源水环境及对策的初步研究.见：沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第五次全国水文学术会议论文集.北京：科学出版社，1992.230－244.

25刘庆书等.大边地下水污染小区段差异分析.见：沈灿燊主编.中国地理学会水文专业委员会第五次全国水文学术会议论文集.北京：科学出版社，1992.269－273.

26牟海省.“气候变化与全球变暖对山地、寒地和其它地区水文水资源的影响”1993年拉萨国际学术讨论会圆满结束.地理学报，1994，49（1）.

27WuRai，LiuChangming.ThreeInstrumentsinRainfall-runoffSimulationlaboratory.HydrologicalProcesses，1988（2）.

28李宝庆，刘昌明等.零通量面方法的应用研究.见：谢贤群等主编.农田蒸发——测定计算.北京：气象出版社，1981.

篇2

关键词：GIS技术；水利水电；空间数据库

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）10-0068-02

1 GIS技术在水利水电领域的应用

GIS技术（地理信息系统）是当前水文和水利工作的重要基础性技术，由于GIS技术立依靠计算机的功能技术，这使得水利水电工作可以利用数字的新发展得到迅速的发展，实现水利水电科学的管理、水利水电政策合理的制定、防洪抗旱能力的提高，可见GIS技术对于水利水电工作的重要价值。应该从GIS技术的水利水电基础认知入手，分析水利水电工作应用GIS技术存在的问题，找到问题存在的深层次原因，以水利水电工作和GIS技术的特点出发，探寻水利水电领域GIS技术应用的要点，更好地实现GIS技术对于水利水电工作的价值，促进水文和水利领域的各项工作走向深入。

1.1 GIS技术在建立水文地理空间数据库中的应用

水文地理空间数据库是今后水利水电工作的重要基础，是GIS技术在水利水电领域中应用的核心，数据库要保障实时查询则要求保持服务器端数据库与实时报汛数据库之间的通信，创建并存储洪水预报相关数据，进行更新、插值计算后得到最新信息，以便在水利水电工作中得到有效地应用。

水资源数据库就是一个巨大的数据库集成体，可对现状数据进行整理、储存，利用GIS技术，对水资源分布进行分析，结合经济发展需求，确定区域水资源承载力，提出科学合理的水资源调度方案，为水资源综合规划的编制提供依据。

1.2 水资源规划中GIS技术的应用

水资源规划包括了水资源调查评价、节约用水规划、需水预测、供水预测、水资源保护规划、水资源配置、规划实施效果评价等内容。通过GIS技术辅助进行水资源评价，以便做出合理的水资源规划。

1.3 水资源管理中GIS技术的应用

水资源管理包括了对水文基本信息、水文地质条件、土壤植被、河流水系、地形地貌、水利工程等多种不同类型要素的管理，通过GIS技术可实现多元信息的叠加分析及空间数据和属性数据结合，为水资源管理提供基础信息的服务。

1.4 防洪抗旱中GIS技术的应用

通过GIS技术与GPS技术、RS技术的结合可以建立洪水预警和干旱预警的系统，对洪涝灾害和旱灾进行灾情评估、灾情预报和灾害风险分析，有利于控制灾害的风险，降低灾害的损失。

1.5 GIS技术与水文模型的融合

GIS技术的发展方向是与水文模型做到合理的契合，GIS技术应用于水文模型的数据处理过程，实现水利水电专业模型GIS技术的集成。

2 GIS测量技术在水利监测的贡献

测绘科学随着电子计算机和电磁科学的发展而发展，凭借GIS技术的优越性，在水利监测的贡献主要表现为高效率、高精度、便捷、科学、系统的反映河道水利信息。

2.1 遥感图像在水利信息方面的应用

GIS技术的除了拥有采集地理信息数据，并对水利数据进行存储和整理，并进行可视化之外，还能对水利的数据进行复杂的整合，能够提醒、预测预算等各种辅助决策功能。用遥感手段对取得的水利信息通过计算机进行专门的图像处理和转换，把遥感信息源传输到GIS上。遥感测量和实际测量之间是有误差的，而且在未转换前GIS是不能识别遥感图像的，为了减少保持遥感图像和实际测量地形图的误差和GIS的顺利识别，必须对遥感图像做必要的变换和图像处理。运用图形图像资料提取高程数据，以建立数字高程模型（DEM）。GIS利用数字高程模型数据统计出两冲淤监测断面间的冲淤量，冲淤分析是河道演变的主要工作，通过分析可以自动绘制出检测出冲淤累积图，既便捷又准确。

2.2 遥感动态监测水利状况

遥感动态的进行水利监测能及时细化的反映水利状况。通过对相同的水利监测点，从各个时相分析获得的图像，形成理想的遥感影像。动态监测技术是遥感技术应用的主要方面，可以对同一地区内的各个时相的图像进行识别记录，形成地区变化的遥感影像。不同类型的传感器同时作用于同一地区水利环境检测，从客观上把握水利状态。以遥感影像作为数据源并进行复杂的图像处理，提取了精确清晰的图像，为水环境研究提高辅助资料和决策依据。用数字遥感技术能动态的检测河道的各个时相的水况变化，对防洪防灾和调度水资源、河道建设等提供参考。

2.3 对河道冲淤变化的检测

从信息处理软件获取可见光的水体厚度信息获得水深的情况。原理就是利用水辐射的强度和水深、水体浑浊度的特定关系，测量水深。在实际测量中，遥感技术测量和实际测量是有精度偏差的。其原理是：遥感水深误差大多是受到多方面的的影响，两个或者多个时相之间的测量有误差，采用减少系统误差的方法，减少遥感信息源转换的信息误差，提高检测的准确性。实现了遥感测量地形和实际测量地形结果的一致性，测量数据满足河床变化分析和冲淤量分析的研究要求。

3 水利水电工作应用GIS技术存在的主要问题

3.1 缺乏统一的GIS技术平台

当前水利水电行业已经看到GIS技术的重要价值，由于各自为战，导致GIS技术的开发平台多种，数据格式多样，没有完整的标准和规范，这个水利水电信息交流和共享带来了极大的不便，影响GIS技术的进一步应用。

3.2 GIS技术与其他工作沟通不想

当前，GIS技术的应用工作多重视水利水电数据的采集，没有利用GIS技术的优点展现与其他工作和领域的合作与沟通，导致GIS技术的交互性出现不足，特别是GIS技术数据与现有的水文模型不能有效契合，出现GIS技术的深层次优势没有得到发挥的问题。

3.3 GIS技术的动态效果有待于提高

GIS技术对水文现在的表述多属于静态描述和简化处理，这会产生GIS技术与实际之间的较大差异，进而会影响GIS技术动态模拟效果的真实性和有效性，出现GIS技术的表达障碍。

4 GIS在水利水电中应用的具体事例分析――以云南省为例

云南省地处西南边陲，地理位置和气候条件特殊，位于我国第三级地貌台阶和暖温带向南亚热带的过渡地带，具有十分明显的过渡性征。

历史上，云南省是全国洪涝灾害发生较为频繁、灾害比较严重的省份之一。随着社会经济和科学技术的飞速发展，我省的防洪工作将逐步从“以洪水为敌”的控制洪水向体现水资源特性的洪水管理转变，全面建成覆盖全省的水利信网络，其中防洪减灾属于重点应用系统。

以云南省五万分之一数字高程模型（DEM）数据为基础，采用先进的数字化和3S技术，利用国际上先进的流域水文模拟系统（HEC-HMS），研究开发适合云南省广大山丘区和流域洪水预警预报系统，全面实现主要水文断面和中型水库、多座小型水库以及个山丘区小流域洪水预警预报，开展山洪灾害预警，达到以人文本、科学决策、全面减轻山丘区洪涝灾害。

GIS在这些系统中的作用主要有以下几个方面：空间数据处理、查询、检索、更新和维护；利用空间分析能力和可视化模拟显示为防汛指挥决策提供辅助支持；为各类应用模型提供实时数据；优化模型参数；预报预测和防汛信息及决策方案的可视化表达。

5 结语

GIS是实现水利测量工程的进步和发展的有力技术手段，GIS在参与水利工程测量的各项工作中，为河道、水利监管以及水利的情况的记录带来技术变革，准确的为河道水利勘测管理方面提供科学资料。所以，针对GIS在水利水电的应用进行深入的研究和探讨是有着十分重要的意义。

参考文献

[1] 庞嵘明.论水利工程施工管理[J].企业科技与发展，2011，（6）.

[2] 王光明，梁秀娟，肖长来，于景录.GIS技术在水利水电领域中的应用现状与发展趋势[J].吉林水利，2011，（6）.

[3] 赵小正.水利水电工程施工质量控制监理研究[J].魅力中国，2012.

[4] 刘佳，于福亮，李传哲，尹吉国.GIS在水利水电领域中的应用进展[J].水电能源科学，2013，（02）.

篇3

关键词：数字孪生流域；水利工程；水资源管理

数字孪生流域与数字孪生水网、数字孪生水利工程互联互通、信息共享、各有侧重，共同构成数字孪生水利系统核心，是推动新时代水利高质量发展的重要实施路径之一。当前水利部已编制完成《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》《数字孪生水利工程建设技术导则(试行)》《水利业务“四预”功能基本技术要求（试行）》《数字孪生水网建设技术导则（试行）》等一系列文件，为数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程建设提供了技术指南。在水利部统一部署下，长江水利委员会、黄河水利委员会等7大流域管理机构和三峡、小浪底等11家水利工程管理单位均完成了数字孪生流域或数字孪生水利工程建设先行先试实施方案编制工作，为流域防洪和水资源管理调配等业务系统建设提供了指南。本文调研梳理了数字孪生流域缘起、主要进展和未来研究方向，以期为数字孪生流域建设提供借鉴参考。一、缘起与发展

数字孪生流域构想可追溯到21世纪初提出的“数字黄河”，随着数字孪生技术发展，数字流域和数字孪生逐步融合嬗变，诞生“数字孪生流域”。

1.数字黄河

数字黄河的基础是数据，核心是模型，目标是应用。围绕模型这个核心，清华大学王光谦等主持研发了数字流域模型，数字流域理论和技术在水利信息化的推动下逐步深化拓展，为流域水循环及其伴生过程耦合模拟提供了关键支撑。

2.数字孪生技术

2002年美国密歇根大学MichaelGrieves教授首次明确提出“物理产品的数字等同体或数字孪生体”概念,2017年我国提出“数字中国”概念，数字孪生技术与流域及城市管理等行业逐步融合，形成了数字孪生技术下的数字孪生城市等一系列新概念。

3.数字孪生

流域2021年，水利部正式启动数字孪生流域建设工作，指出要按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，以算据、算法、算力建设为支撑，加快推进数字孪生流域建设，实现预报、预警、预演、预案功能。在现代人类活动影响下，流域物理空间实体既包括自然地貌、植被和水系，也包括水库、堤防、闸坝、泵站等水利工程体系，还包括流域和水利工程监测、管理及服务机构等，对象种类繁多、关系复杂、系统耦联，亟待研发一套技术实现上述实体与自然水系数字体、水利工程智能体和水利管理智慧体的全要素映射、多过程模拟和复杂场景推演。

二、主要进展

数字孪生流域建设及应用主要包括信息化基础设施、数字孪生平台、业务应用系统三大部分。在以往信息化建设基础上通过理念更新、数字赋能、奋发建设，数字孪生流域已经取得一系列重要进展和成果。

1.信息化基础设施

基于全国水文水资源监测站网，构建了天—空—地一体化水利监测感知网，实现了重要水信息及时掌握。全国各类水情站点达到12万处，5186条有防洪任务的中小河流实现水文监测全覆盖，11万座国家报汛站雨量水情监测信息收集传输时间由过去的小时级缩短到分钟级，在有防治任务的2076个县建设了山洪灾害监测预警平台，监测预报预警能力显著提升。水利信息网传输能力、安全性、可靠性大幅度提升。综合应用低功耗物联网、北斗卫星通信技术等实现了偏远、无公共网络覆盖地区的水文要素监测与数据传输。水利云服务设施随着业务系统的建设和升级稳步拓展，业务覆盖范围越来越广，智慧水利管理类App等“微应用”在水利业务管理中的应用日益广泛。

2.数字孪生平台

2022年4月水利部启动数字孪生流域建设先行先试项目，黄河、长江、淮河等主要江河流域的数字孪生平台建设陆续规划实施，在数据底板、模型和知识平台方面进展显著。全国规划在建主要流域L1级数据底板，蓄滞洪区等重点区域L2级数据底板，以及重点水利工程L3级工程模型，部分接入水文水资源监测基础设施获取的多要素实时监测数据，构建了流域及工程动态数据资源库。水利部汇聚完成全国水利一张图，覆盖55类1600万个水利对象，全国范围内规模以上江河湖泊、水利设施、水行政主管单位都实现了空间化管理，为水利高质量发展提供了坚实数据支撑。在模型和知识平台方面，基本建成洪水调度和水资源配置专业化模型和知识库等，水利部正在组织专业机构研发完善具有自主知识产权的流域产汇流及洪水预报模型、全国地下水通用模型和水土保持预报预警模型等。北京市、深圳市等依托市域智慧水务工程建设开展了数字孪生流域和数字孪生水利工程实践探索，流域、省级、市域的数字孪生平台建设稳步推进。

3.业务应用系统

按照需求牵引、应用至上原则，数字孪生流域和数字孪生水利工程建设特别强调业务化应用，尤其是预报、预警、预演、预案“四预”功能。水利业务应用主要包括流域防洪、水资源管理调配以及水利工程建设和运行管理等“N”项业务，目前已经探索建立水利业务数字孪生建模平台，强化大数据、人工智能等新一代信息技术与水利业务的深度融合，水旱灾害监测预报预警、水资源管理调配、水利工程建设和运行管理能力显著提升。

三、未来研究方向

数字孪生流域要通过全面感知、动态模拟、虚拟现实、增强现实等技术融合，建立流域物理空间实体在虚拟数字空间动态映射，未来需重点研究解决“感、存、仿、知、行”五方面技术难题，以获得科学认知、开展快速推演、实施精准操控。

1.“感”——流域透彻感知

研发“天—空—地—水”“车—船—站—网”全方位立体监测技术体系，突破关键设备技术瓶颈，开发数据采集端边缘计算和智能感知技术，支撑流域透彻感知，实现流域水循环物质—能量全要素、多过程、跨尺度实时动态监测。

2.“存”——数据融合存储

研究汇聚多来源涉水数据，突破数据噪声去除、多源数据融合协同等关键技术，构建水利数据模型和网络模型，创新发展流域大数据分析算法与应用体系，打通水利多领域知识关联，提升数据价值和信息、知识服务能力，为流域数字孪生平台建设提供数据处理技术支撑。

3.“仿”——过程数字仿真

通过仿真技术与水利专业模型相结合，研发流域洪水快速演进模型、城市洪涝精细化模拟及风险评估模型、水工结构运行安全监控及风险预警模型、水电站智能运维关键技术模型等，采用GPU、CPU并行计算加速技术及分布式并行调度算法，实现流域自然—社会二元水循环流场实时、动态、精细化模拟，综合构建流域、区域/城市、工程不同尺度的智慧模拟平台，为数字孪生流域和数字孪生水利工程建设提供科技支撑。

4.“知”——业务智能决策

面向“2+N”典型业务应用需求，深入研究流域自然规律，创新升级现有水动力学、水资源配置、防洪决策、灌区需耗水预测和用水多过程调控等模型；研究典型水利应用场景“预报、预警、预演、预案”决策智慧推演技术；开发水旱灾害防御、水资源管理调配、城市水系统智慧调度、灌区高效用水调控等业务方面具有四预功能智慧决策系统。

5.“行”——工程安全运行

基于芯片级国产硬件设备、国产操作系统、国产数据库系统环境，开展安全可控的水利工程智能测控一体化平台研发，重点突破水工程堤—库—渠—闸—泵—阀等运行智能诊断、智能控制、智能处置等技术，同时强化水利控制网络安全防护能力，支撑水利工程智能体建设和业务智能管理能力升级。

四、结语与展望

篇4

［论文关键词］水利高职院校 水文化 教育途径

水乃生命之源、人类之母，润泽万物，孕育文明。中华文明发源于水资源丰富的江河流域，人们在用水与治水的活动中创造了灿烂的水文化，留下了卷帙浩繁的水文化遗产，这些都成为我们中华民族优秀文化的重要组成部分。作为服务于水利建设一线、为水利改革和发展提供智力支持和技术支撑的水利类高职院校，应责无旁贷地承担起水文化教育的重要使命。

一、水文化及水文化教育的内涵

水文化作为一种独立的文化形态加以研究，是1988年10月在蚌埠召开的淮河流域治淮宣传工作会议上提出来的。水文化是水与文化的联姻，有着丰富的内涵，研究者从不同的视角对其进行了诠释。文中的水文化主要是指广义上的水文化，即全社会以水为载体共同创造的与水有关的科学、艺术及制度、习俗等在内的物质产品和精神产品的总和。从文化形态上看，水文化表现为物质文化和精神文化两个方面。物质文化是文化建设的前提和载体；精神文化是全社会及水利行业长期创造形成的一种特定的精神环境和文化氛围，是水文化的核心和灵魂。

水文化教育即根据一定社会的要求，有目的、有计划、有组织地对受教育者的身心实施各种水文化方面（包括各种形态的水文化）影响的教育，以把其培养成为社会所需的专业人才。在水利高职院校开展的水文化教育，教育对象具有特定性，受教育环境有着天然的优越性，施教者具有相对的专业性。这为水利高职院校实施水文化教育提供了良好的条件，但水利高职院校水文化教育的现状却不容乐观。

二、水利高职院校开展水文化教育的必要性

已有研究表明，河海大学、华北水利水电学院、南昌工程学院是本科高校中水文化教育研究和实施的先行者，高职院校中浙江水电专科学校、安徽水利职业技术学院开展水文化教育的效果相对显著。但整体来说，水利高等院校能够卓有成效地实施水文化教育的并不多，多数院校尚未构建起完整的水文化教育体系。

（一）开展水文化教育，是教育内在规律的必然要求

学校是传授知识、传承文化的场所，优秀的文化也是培育人的重要手段之一。人类灿烂的水文化是我国传统文化和当今先进文化的重要组成部分。水利院校加强水文化教育与研究，培育高品位、高质量的校园文化，既是建设“人文校园”的重要内容，是建设校园和谐文化的组成部分，也是充分利用水文化资源培育人、塑造人、丰富人们的精神内容、提升人们的精神境界的重要形式。水利高职院校承担着为水利建设一线输送人才的重任，开展水文化教育对培养21世纪现代水利人才有着重要意义。

（二）开展丰富多彩的水文化教育，是水利专业学生素质提高的要求

大学生素质教育的一项重要内容就是文化传统和人文精神教育。在水利高职院校中，对学生实施水文化教育是素质教育的一项重要内容，有助于培养学生的水利情怀和“献身、求实、负责”的现代水利精神，培养学生“兴利除害，造福人民”的行业思想、“科教兴水”的行业职责。加强水文化教育与实践，实行文理科相互渗透、科学技术和人文精神相互交融，既可以拓宽水利水电类专业的学科领域，提高专业学习兴趣，又可以向人文社科的研究方向拓展。这有助于提高学生的综合素质，从而为水利工作发展提供全面的高素质人才。水文化教育的开展，能够进一步增强水利事业接班人的认同感、归属感，既能承接历史，又能面向未来，既能凝心聚力，又能居安思危，使广大学生始终以水利发展为己任，积极投身于全面小康社会和和谐社会的建设中。

（三）水文化教育的开展，是高职院校校园文化提升的需要

校园文化是一种氛围、一种精神，是学校发展的灵魂，是凝聚人心、展示学校形象、提高学校文明程度的重要体现。水文化教育是水利高职院校文化建设的重要组成部分，集中反映了水利高职院校的主流价值观和办学方向。加强校园水文化价值体系建设不仅有助于彰显学校的水利特色、提升校园的人文氛围，更是确立一种育人理念、营造一种育人环境。水朴实无华、平淡无奇，却因其自由而富于力量的秉性被看做是理想人格的象征，并被广泛地用于喻人、喻性、喻德、喻道。在先哲那里，水不再只是一个自然现象，而被赋予了人的精神意义，并上升为我们民族精神的象征。为政之道有“拯救黎民于水火”，交友之道有“君子之交淡如水”，修身之道有“流水不腐，户枢不蠹”，为人之道有“上善若水”“利万物而不争”“居善地，心善渊，与善仁，言善信，正善治，事善能，动善时”。水利院校的学生需要具备献身、求实、负责的水利精神，水的这些品质恰恰可以成为水利院校培养学生的目标，把水文化与水利学校文化结合是再恰当不过的。例如，重庆水利电力职业技术学院的校训“上善若水、学竞江河”，浙江水利水电专科学校校训“博于问学，笃于务实”、办学宗旨“弘扬水文化，培育水利人”，黄河水利职业技术学院校训“守诚、求新、创业、修能”，南昌工程学院校训“自强不息、格物致知”，无不蕴涵着水利精神。

（四）水文化教育的开展，有助于科学利用水资源

人与水的和谐相处，是水文化概念提出的初衷，所以说人水和谐是水文化的核心。只有深入了解水，人们才能亲近水、保护水、爱惜水，从而实现人水和谐。水利院校学生是水利行业的后备人才，通过水文化教育要让他们懂得科学治水原理和人水和谐理念。例如，都江堰布置无坝引水枢纽，调节水流的“鱼嘴”分流工程。通过水文化教育，要让他们了解我国水资源的现状。我国是一个严重缺水的国家，人均淡水占有量仅为世界平均值的1/4，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。研究表明，全国669座城市中有400座供水不足，其中严重缺水的城市有110座。在32个百万人口以上的特大城市中，有30个长期受水困扰。通过水文化教育，要培养学生“爱水、惜水”的情怀和“亲水、乐水”的情操，提升其环保意识，促使其科学地利用水资源。

三、水利高职院校水文化教育的内容

开展水文化教育是水利高职院校校园文化建设的一个重要组成部分。校园文化的结构具有三个层次，“物质文化是基础，制度文化是纽带，精神文化是灵魂”。水文化教育则主要是围绕物态水文化、精神水文化和行为水文化而开展的。

（一）物态水文化使文化显于形

物态文化是一种以物质形态存在的比较直观的水文化，大致包括水形态、水环境、水工程、水工具等。水的不同相态寄托了人类的各种情感，古代的诗人词匠常常临水而歌、临渊赋诗；水环境与人的生活息息相关，人们的耕作需要水的灌溉，人们的饮食需要水的调和；水工程和水工具则凝聚着人类的智慧和创造力，反映了人们改造自然世界的成就。水利高职院校要充分运用天然的水以及水利人创造的水工程、水工具等，将其作为水文化教育的重要内容，让学生把所学的文化理论知识与物态的水文化有机结合起来，加深其思想认识，鼓励他们为成为新一代水利人而努力。另外，水利高职院校还要充分利用自身的优势，把水利工程搬进校园，建设仿真水工建筑群。例如，黄河水利电力职业技术学院水利水电技术实训基地建造了一座人工堆砌的瀑布，飞流直下，甚为壮观；浙江水利水电高等专科学校则四面环水，校园内有河道，图书楼是水电站造型，体育馆是流水型设计。这些有形的水文化足以让学生耳濡目染，幻化于行。

（二）精神水文化使文化化于心

精神水文化是水文化的核心，是人们在长期的水务活动中形成的一种心理积淀和一笔精神财富，具有历史的继承性和相对的稳定性。精神水文化主要包括水哲学、水精神、水文艺、水著作、水风俗等，是水利人在长期亲水、管水、治水等实践活动过程中悟出水的启示而形成的作品，并在艰苦卓绝的环境中积淀为水利人的精神，演变为现代水利精神，即“献身、求实、负责”。这些著作抑或是水利精神在无形中激励着代代水利人，使他们义无反顾地投身于水利事业。因此，精神水文化尤其是水著作、水文艺应该成为水利高职院校水文化教育的重要内容，激励学生为现代水利事业而努力，使学生能够内化于心，形成一种向上的力量。

（三）行为水文化使文化融于性

行为水文化是人们在从事水事活动的社会实践活动中形成的水文化，是人们在日常的饮水、治水、管水、用水、亲水等方面营造起来的的文化。例如，学校进行的水利教育，水利工程建设和水资源、水工程管理中的治水文化行为、管水文化行为，人们在日常生活中的爱水、亲水、惜水及人水和谐的文化行为等。水利高职院校教师要对学生进行深刻的水文化教育，培养他们水利工程行业治水、管水的技能，使他们在日常行为生活中养成亲水、爱水、惜水的习惯。通过行为水文化教育，培养学生上善若水的性情，使他们无论是在日常生活中还是在工作岗位上，都能以水文化为指导并且贯彻始终。

四、水利高职院校实施水文化教育的途径

（一）充分利用学校独具水利特色的校园环境

水利高职院校在学校建筑和校园景观上要充分体现水文化，既展现出水文化的历史，又充分体现现代水利技术，并且充分利用校园已有水利设施建筑实训场和水利模型，使学生在优美的校园环境中、在专业文化知识的学习中耳濡目染水文化的历史变迁，沐浴古代和现代水利人的丰功伟绩，从而受到潜移默化的影响。另外，将水文化作为水利高职院校校园文化建设的主旋律，开展爱校爱水的活动以及与水相关的文化文艺活动，在校风校训中融入水文化。通过水利先哲的传世作品和伟大形象、校园内有特色的水文化符号等隐性教育，使学生在无形中受到水利精神的熏陶。

（二）发挥教育科研对水文化教育的主力作用

高职院校学生的课内外文化活动丰富多彩，要坚持将水文化教育作为校园文化的主旋律进行宣传，高度重视水文化宣传推广活动。校园文化主要包括对学生进行的正式的知识文化传承教育以及丰富多彩的课余文化生活，即课内文化教育与课外文化教育。对于学生来说，它有着内化于心的行为上的约束力，注重学生品质的提升。

要落实水文化教育，首先，要充分发挥教育科研的作用，在课堂中开设水文化系列选修课程。例如，《水与艺术》《水与人类文明》《水与社会》《水与地域文化》等。在传授学生专业知识、技能的同时，要结合中国几千年的治水实践，在学生心中播下扎根水利、发展水利的种子，培养他们的人文情怀，使他们养成良好的水文化行为习惯。另外，水利高职院校应组织力量编写相关的内部实用型教材，加强教材建设；建立水科学研究所，组织科研团队，深入开展水文化研究，构建水文化教育研究的师资队伍。全院师生齐心协力，将水文化教育落实在行动上。

其次，要高度重视水文化教育的宣传，积极发挥课外教育的作用。每年新生入学时，举办以水文化为主题的新生入学教育，以水利知识趣味问答等形式，生动、形象地向大一新生灌输学校博大、深厚的水文化特色教育，为学生开启大学生涯意义重大的第一课。在每年的“世界水日”和“中国水周”活动中，策划规模较大的水利百科知识竞赛，使学生切身体会开展水文化教育的重要意义。开展丰富多彩的第二课堂活动，使学生通过切身体验，在学习的基础上将“献身、负责、求实”升华为自身的精神境界。为促进学生对水文化的深刻认识并付诸行动，还应鼓励学生自己创办水文化创意研究室，由学生亲自动手设计大量极具特色的水文化产品并向社会宣传。

（三）注重培养学生献身水利的精神

水利高职院校要充分重视榜样的示范作用，培养学生对水利事业的热情和无私奉献精神。一方面，可以邀请一线水利专家和优秀的校友现身说法，使学生了解水利行业的艰苦和伟大，使作为未来水利人的他们对“水”有一个深入的了解和认识；另一方面，组织学生参观水景观、考察各流域水利工程、采访杰出水利人，增强他们对水利工程的感性认识。另外，还要经常组织、开展各种以水文化为主题的研讨会，让学生参与水资源调研、水土流失重点防治区及水土保持小流域治理等一些实践考察活动，让他们切身感悟水利工程的重要性以及水利事业的责任重大，培养学生知水、乐水、爱水的博大情怀。

篇5

【关键词】云雾山隧道;地质环境;调查

0 工程概况

重庆至遂宁高速公路（重庆市境）云雾山隧道，东起壁山县大路镇深沟村，西止铜梁县蒲吕镇斑竹村，为全线控制性工程。隧道左线长3585m，右线长3580m，为上、下分离的双向四车道，洞宽10.5m，高7.4m。隧道于2005年开工建设，2007年5月全线贯通。

1 工程地质条件

隧址区地貌类型属构造溶蚀侵蚀中低山地貌，山脉走向与构造线方向一致，受构造及岩性受构造及岩性差异的影响，形成“一山二岭一槽”的地貌景观。地质构造位于扬子准地台四川台坳的川东南弧形构造华莹山帚状褶皱束之沥鼻峡背斜南段，背斜呈北北东方向展布，背斜轴部附近常伴生断裂，走向与褶皱轴向近于一致。区内以构造裂隙为主，并见少量风化裂隙、卸载裂隙。隧道区出露地层主要为第四系全新统（Q4）、侏罗系中统下沙溪庙组（J2xs）、侏罗系中统新田沟组（J2x）、侏罗系下统自流井组（J1-2z）、侏罗纪下统珍珠冲组（J1z）、三叠系上统须家河组（T3xj）、三叠系中统雷口坡组（T2l）、三叠系下统嘉陵江组（T1j）。地震基本烈度为Ⅵ度。

2 水文地质条件

云雾山隧道横穿沥鼻峡背斜轴部及两翼，穿越岩性主要有碳酸盐岩和碎屑岩，少量块碎石类。由于隧址区特殊的地貌形态，“一山两岭一槽”，形成一个相对独立的水文地质单元。区内气候湿热，植被发育，雨量充沛，既是地表径流丰富，也是地下水可以不断获得必要的补充的有利条件，形成区内较丰富的地下水。地下水类型主要由碳酸岩岩溶水和碎屑岩孔隙裂隙水两类组成，少量松散岩类孔隙水。由于特有的隔挡式构造条件和嘉陵江水系的切割，在槽谷内形成封闭的贮水单元，出露多处溶洞水，在槽谷南端，由于碳酸盐岩在背斜没端被须家河组覆盖，而呈埋藏型岩溶水，在南端出露三处温泉。在背斜两翼由于煤矿开采，碎屑岩孔隙裂隙水沿煤洞坑道排出，形成多处煤洞水。

3 地质环境调查

野外调查以地质环境问题为导向，以隧道延伸范围及两侧0～5000m范围为重点调查区，以1：10000地形图和1：50000地质图作为野外工作用图，采用踏勘，拍照、简易水文地质测绘、咨询访问等调查方法。主要针对隧道周边的河流、水库、池塘、井泉的分布量及其在近年来的水位水量变化，周边群众的饮用水及农田灌溉用水情况，此外还包括岩溶发育、地质灾害点（如崩塌、滑坡、地面塌陷等）的分布、发育和发展情况。野外共完成调查点45个，其中地下水文点13个，地表水文点16个，地面塌陷点7个，土地利用变化点5个，房屋开裂点2个，地面裂缝点2个。

通过野外调查发现，云雾山隧道的修建引发的地质环境问题主要为水资源漏失、地面塌陷、地表裂缝、房屋开裂等，其主要主要分布于隧道上方及两侧0～3000m的岩溶槽谷区，地质环境影响程总体上由隧道顶部向两侧逐渐减弱，其强弱程度与岩溶发育程度、覆盖层厚度、水文地质条件等因素有关。

根据地下水疏降程度以及地质灾害点的分布情况将隧址区地质环境影响程度划分为三个区，分别为严重影响区、中等影响区和一般影响区。严重影响区主要表现为井泉干枯、地表水干涸、地面塌陷和房屋开裂等，其主要分布于隧道穿越的沥鼻峡背斜槽谷地带的隧道顶部及两侧0～1000m的范围，由隧道顶部向北延伸至白沙河，向南延伸至陈家湾;中等影响区主要表现为地表水体和井泉等地下水露头减少过半或者当地农民饮用水点的水源减少过半，其主要分布于隧道两侧1000～1800m的槽谷区和隧道两侧0～500m的砂岩地层区;一般影响区表现为地表水和井泉等地下水露头基本无变化或部分减少或者当地农民饮用水点的水源有一定量的减少，主要分布于隧道两侧1800～3000m的槽谷区、隧道两侧500～1000m的砂岩地层区和隧道两侧0～500m的泥岩地层区。

4 结论及建议

云雾山隧道的修建引发为水资源漏失、地面塌陷、地表裂缝、房屋开裂等地质环境问题，破坏了隧址区的地质环境，影响了周边居民的生产生活。针对以上问题现提出如下建议：

（1）在新建隧道建设之前及建设过程中，应充分考虑工程建设可能带来的水环境影响，充分进行可行性研究和方案比选，尽量避开水环境敏感点及地质特殊的地带，避免施工上难度加大和对水环境的不良扰动。确实无法避开，应充分进行地质钻探、超前地质预报等工作，以便采取科学、合理的工程方案和技术措施，保证工程建设和水环境保护的协调发展。

（2）新建隧道工程水环境影响评估范围应规定为隧道轴两侧各1000～3000m为宜，其长岩溶隧道可根据需要适当扩大评估范围。

（3）尽快建立重庆市地质工程水环境保护技术规范体系，加强对地下工程勘察、设计、施工、监测、验收等各环节的水环境保护技术指导和监督工作，促进地下工程建设与水环境保护协调发展。

【参考文献】

[1]王石春，陈光宗.隧道水文地质环境变化及其对生态环境影响的评估[J].世界隧道，1998，5：8-13.

篇6

措施。

关键词：水库调度；运行管理要求；应对措施；水利工程；科学调洪 文献标识码：A

中图分类号：TV697 文章编号：1009-2374（2017）06-0161-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.06.081

1 水库调度运行管理对水库科学调度的重要作用

1.1 实现水库的科学调洪

水库调度运行管理制度在水库实现科学调度中已经被广泛使用，它应用已有的管理技术和方法对水库调度运行管理进行科学的管理，并应用先进的监测技术来监测水库的水位情况，将水位较高的地方尽可能降低，而水位较低的地方尽量调控水位使其达到平衡，对水位的洪峰流量、最高水位以及最大的泄洪量等进行全方位的监测，使水库达到最佳的库容适度，以确保水位汛期的最佳状态，确保水库最大的经济效益，这不仅可以实现水库的安全科学调洪，而且可以确保水库周边的农村和田地不受灾害影响，为整个流域错开高峰水位，对城市的河流进行错峰调洪。

1.2 创造较好的社会效益和经济效益

我国应用了水库调度运行管理制度，可以科学准确地估算出水库的精准数据，可以极大地降低水库洪峰给水库和周边地区带来的灾难，可以成功地错开水库防洪的高峰期，使得我们在水库的科学调度中起到非常积极的主动权。使用科学的调度方法，不仅可以给水库防洪减灾带来巨大的经济效益和社会效益，并且还可以发挥其自身巨大的作用，可以从根本上保证水库的科学调度。由于采用了科W的水库调洪办法，因此可以从根本上解决预留库容较大、泄量过多的问题，从而可以最大限度地发挥防洪、发电、灌溉和养殖等综合经济效益。

2 水库调度运行管理中出现的问题

随着我国经济的不断发展，水利工程在国民经济中发挥着越来越重要的作用。我国幅员辽阔，水资源分布较广，在建设水利和水库工程方面有得天独厚的优势，但是由于我国水资源分布不均匀，南北差异分布较大，因此需要建设大量的水利水库工程来保障水资源的有效利用和均匀分配。这就需要在水库调度过程中进行科学地管理和应用，因而要想真正地让这些水利水库工程实现科学有效地调度，那么对水库调度的科学管理运行分析是必不可少的。

我国是个水患频繁的国家，而且我国绝大多数地域是处在季风区，有较为分明的雨季和旱季，每当我国大多数地区进步雨季的时候，各大江河湖泊的降雨量便会急剧增加，造成我国河流水位的急剧上涨，那么防汛抗洪便成为我国在这时的头等大事，因为水利水库工程关系着我国的国计民生，因此在水库调度运行管理和技术应用上提出更高的要求，这就要求我们对水库科学调度有着较高的要求。

早在20世纪80年代，一些发达国家，如美国、英国、日本、加拿大等国家都有比较先进的水库调度运行管理方面的方法和规范，并形成一套比较完善的水库调度运行管理制度和方法，并逐渐向较大规模发展，随着互联网技术的不断发展和进步，互联网在水库调度运行管理中发挥着不可替代的作用。我国在近几年的发展中，不断借鉴发达国家的水库调度运行管理方面的优点为自身所用，这对我国在水库科学调度运行管理应对中具有一定的借鉴意义。但我国的水库调度运行管理和应用由于技术上和方法上运用得不合理，在水库科学调度运行管理中仍然存在很多的问题：

2.1 水库调度运行中心管理人员仍未引起足够的重视

现阶段，由于科学技术的不断发展和完善，并逐渐加大对水库调度运行管理的力度，很多程序都已经实现科技自动化，人工从中解放出来，但是很多水库调度运行中心检测人员放松了对水库调度运行进行科学管理，都是出现问题才针对问题进行解决，并没有做到防患于未然，没有主动去关心水库调度运行是否处在正常的运行状态下，水利工程系统的各项数据是否都合理，而且据统计，绝大多数的问题都是由水库调度监测中心人员发现的，但是水库调度中心的监测人员并没有引起足够的重视，而如若这种情况长期持续下去，必将会影响整个水库科学调度运行管理作用的发挥，会出现相当大的安全隐患，会对我国的社会和人们的生活带来无法避免的麻烦。

2.2 运行管理与维护工作相当繁重

就我国现阶段对水库科学调度运行管理方法的掌握情况来讲，还有很多方面并没有得到足够的重视和应用，在这个庞大的系统运行和维护中，需要相当大的人力和物力，而且因此水库科学调度运行管理的工作量就随之增大，导致运行和维护系统的人员的工作与任务相当重，工作压力相当大。长期处于这种超负荷的工作状态下，会对检测人员的身体和心理造成极大的压力，长期以来，不利于水库科学调度运行管理真正作用的应用和发挥。

2.3 部分建设系统水平有待提高

在水库调度运行管理制度这个庞大的系统运行过程中，不同的部门有着不同的权限和职责，水库科学调度运行过程中，往往会出现部分部门权利和职责间的相互交织和重叠，因此在有些任务较重的工作和工作强度较大的任务中，部门之间缺乏合作与配合，所以在水库调度运行管理方面存在明显的不足和漏洞。这就需要我们在进行部门分配的时候，要明确相关部门的职责，要有专门人员负责水库调度的运行管理工作。但是在一般情况下，在水库科学调度运行过程中，往往会出现一些人员缺乏相关的专业知识与经验，对水库调度运行管理工作了解不够深入，不了解其工作的特点，没有整体去考虑水库调度运行管理工作的运行规律，从而导致水库调度运行工作一直都没有办法进行创新与应用，一旦其中的运行管理工作发生意外时，无形中会影响水库科学调度运行作用的发挥，不利于水库调度运行管理技术水平的提高。

3 水库调度运行管理要求和相关措施方法

3.1 加大对水库调度运行管理方面的力度

针对我国水库调度运行管理中出现的问题，我国政府将进行针对性的解决，针对我国水库监测人员对水库调度运行管理方面的疏忽，我国将进一步加大对水库调度运行管理方面的力度，将水库调度运行管理的责任和权限责任到人，这不仅可以使得水库调度运行管理系统内部实现有效管理，而且更重要的是可以对水库调度运行管理系统进行有效的实施和应用，实现我国水库的科学调度。

3.2 建立防洪调洪的系统模型

由于我国大部分地方属于季风气候区，因此每年都会存在一定的汛期，那么水库在水文汛期时就要发挥其巨大的调洪作用，然而要想实现科学调洪，就要采集大量的水文数据，建立防洪抗洪的系统模型加以指导，并要做好前期的防洪准备工作，这是科学调洪的重要依据，这将极大地提高水库科学调度的时效性和精准度，从而更好地防洪调洪。

3.3 实现科学调洪

建立水库调度运行管理系统后，可以兼顾多方面的关系和利益，实现水库的科学调度，可以起到防洪调洪的效果，实现最大的经济效益和社会效益，从而确保水利工程质量的安全性和可靠性。

3.4 大量采集水文数据

由于我国大部分地方属于季风气候区，因此每年都会存在一定的汛期，那么水库在水文汛期时就要发挥其巨大的调洪作用，然而要想实现科学调洪，就要采集大量的水文数据，做好前期的防洪准备工作，这是科学调洪的重要数据依据，它是通过所掌握的具体数据来科学实现水库调度的，并快速将信息传递给水文遥测系统控制中心，以备其在水库调洪中提供一定参考，这将极大地提高水库科学调度应用中的时效性和精准度，从而更好地防洪调洪。

3.5 建立防洪调洪的计算机模型

当计算机模型准确地掌握了水库中的全部信息之后，要对这些数据进行防洪调洪的计算机模型的设计和建立，要将其大部分信息都科学准确地编入到计算机模型中来供今后水库调度运行管理的使用。

3.6 建设水文监测系统

建立水文监测系统之后，就可以准确地将水库中水位的最大高度和水库的最大进水量和出水量掌握得非常清楚，可以兼顾多方面的关系和利益，当水文监测系统监测出水库水位发生变化时，可以适时将水库水位加以调整，使其回到水库的正常水位，从而发挥水文监测系统对水库调度中的科学作用，可以起到防洪调洪的作用，实现最大的经济效益和社会效益，从而确保水文工程质量的安全性和可靠性，维护水库杀甙傩盏纳产和生活，将人们的经济损失降到最低。

4 结语

我国的水库调度运行管理系统具有广阔的发展潜力，并在水库科学调度中得到完善，朝着专业化、集中化的方向发展，这对我国水库科学调度具有非常重要的意义。

参考文献

[1] 江兴稳.水电能源系统优化问题中的数据挖掘、群智求解和综合决策[D].华中科技大学，2014.

[2] 张曼，周建军，黄国鲜.长江中游防洪问题与对策[J].水资源保护，2016，7（20）.

[3] 崔建.南水北调西线一期工程雅砻江流域引水枢纽的供水风险及可靠性分析[D].天津大学，2013.

[4] 傅菁菁，李嘉，芮建良，汤优敏.叠梁门分层取水对下泄水温的改善效果[J].天津大学学报，2014，7（15）.

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关键词：水利经济；科学发展；水利建设；水利基础产业；水利基础设施

中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）10-0115-02

1 概述

近几年来，我国水利行业在发展的同时，也带动了水利经济科学的发展，由此大大拓宽了水利经济科学的研究范围，在科学发展观念的指导作用下，水利经济发展取得了事半功倍的效果。然而，和国外学科发展前沿相比，我国的水利经济科学在某些领域上明显比较落后，且存在着一些亟待解决的问题，需要引起我们的重视，并根据实际情况，采取合理的解决方法，促进水利经济科学的进一步发展。

2 水利经济的概念

事实上，经济本身就是一个泛指的概念，一方面，它指的是各种社会生产关系的总和，且政治的思想意识等上层建筑均是在经济的基础之上得以树立起来的。另一方面，经济又系指一个国家的国民经济总称，而且负责指派至分指的包括工业经济、水利经济、农业经济和电力经济等相关部门经济。而水利经济作为位于国民经济基础的一种行业经济，涵盖了水资源的勘探、开发、保护、利用、经营、管理及在水旱灾害防治过程中的全部社会关系，此外，水利经济包括水利基础产业和水利基础设施这两个主体。从水利经济的实体门类组成来看，水利工程是它的主体，当然还包括围绕兴办水利工程而形成的水利勘测、水资产、技术、水利设计等各种实体经济，从而组成了水利经济的总和。

3 我国水利经济科学发展和国外的比较

3.1 走在世界发展前列的研究领域

在水文预测预报、水资源评价、分析计算技术以及水资源配置的理论与方法、泥沙运动的基础理论、农田节水技术等研究领域上，我国已经走在了世界发展的前列。

3.2 我国水利经济科学发展和国际先进水平存在的主要差距

经过综合对比并加以分析之后，关于水利经济科学的各个分支学科的发展，与国外相比之下，我国在发展中存在着不平衡的现象，在创新方面取得的成果较少，而且在重大科技和关键技术方面存在着一些需要立即得到解决的问题，需要普及并推广大量的先进实用技术，具体表现在以下五个方面：

（1）水力学。在复杂条件下的消能技术、基于对各种污染物在复杂水动力条件下的输移扩散规律的研究的模拟技术、水力控制仿真技术等方面，还比较落后。

（2）水文与水资源。针对水文预报结果的不确定性估算理论与方法进行的研究还比较薄弱。

（3）水环境和水生态。在生态修复这方面，我国目前还处于示范阶段，而且针对湖泊和水库富营养化问题的控制措施缺乏切实有效的手段。

（4）水、旱灾害。对水、旱灾害管理的相关基础研究比较薄弱，且管理技术落后于国外一些先进国家，在管理过程中，必须制定的相关法律法规体系还需要改善。

（5）河流泥沙。将流域和河流作为一个完整系统并对其进行研究和管理，这样一个理念在我国起步比较晚。

4 我国水利经济科学发展中存在的问题

虽然水利经济能够依靠其自身的资源优势，带来一定的经济效益和社会效益，但是，随着日益激烈的水利经济市场竞争，水利经济面临着一系列的问题，主要表现在以下四个方面：

（1）在选择并开发水利经营项目的过程中，水利企业倾向于依托业主，从而限制了水利经济的可持续发展，而且只注重眼前却忽略了水利经济可持续发展的特点。

（2）由于许多水利企业的规模较小且数量多，重复交叉的现象总是出现在主营业务中，不仅造成经济结构不合理，而且使企业之间的竞争杂乱无序。

（3）由于原有事业单位是许多水利企业得以建立和发展的基础，因此，企业法人在治理结构上难以完善，而且出现出资人不到位、产权模糊的现象。

（4）一直以来，水利经管部门在财政收入方面基本上入不敷出，严重阻碍了水利经济的良好循环。

5 促进水利经济科学发展的对策

5.1 促进水利经济科学在思想上得到解放

众所周知，水利经济在作为资源经济的同时也代表着市场经济，因此，对水利经济发展在思想上的解放具有极其重要的意义，而且还必须争取到有关水利部门的支持以及重视，使其在思想上深刻认识到水利经济科学的发展的重要性和紧迫性。水利作为水利工程的重要组成部分，是经济社会的命脉，因此和防汛抗旱以及水利建设一样，水利经济的建设势在必行而且非常重要。

5.2 采用统筹兼顾法

由于水利工程的监管部门大小不一，甚至根本就不存在，因此，在进行水利建设时，必须运用统筹兼顾的方法，在满足我国经济发展需求的同时，有意识地加强财务收入不同的各个部门之间的配合和共同建设，这样一方面，依靠水利经济获得了一定的社会效益，另一方面，使财务收益分配合理化，从而促进了水利经济科学的发展。不仅如此，为了实现水利经济统筹兼顾的目标，还要采取一定的措施改进水利管理机制，例如建立并完善激励机制、竞争机制以及融资机制等，这样不仅为国家带来了一定的经济利益，而且使水资源得到充分合理的利用，对水利经济科学地发展起到了促进作用。

5.3 采取合理政策

在水利经济中，由于不同部门的财务收入各不相同，因此要根据不同部门的具体情况，实施相应的政策，并且给予各个部门不同的政策扶持，例如可以采用将政策补贴和有偿服务相结合的方式。此外，还需要对各个部门的社会效益和经济效益进行评估，然后确定不同的经济扶持政策，考虑到各地不同的实际经济情况以及所受益对象的承受能力的差距，采用分批次的方式将政策落实下去，并根据经济发展的程度，慢慢降低政府的财政补贴，而对于那些比较困难的地区，则应当相应地加大政府财政补贴。

5.4 加强技术人才和管理人才的培养

对水利经济科学的人力资源进行整合，加大对科技人员的技术培养和道德教育力度，提高科技人员的综合素质水平，必要的时候，可以专门组建一支科研攻关团队；此外，管理人才在水利经济科学发展中也占有相当重要的地位，因此，应当结合实际情况，选择性地引进一部分管理人才，对其进行工程、旅游、会计、经济、外语以及法律等各个方面的培养，与此同时，还要制定合理的激励措施，将人才留住，共同致力于水利经济的科学发展。

6 结语

总而言之，不论是从自身角度出发，还是与国外先进发展水平相比较，我国的水利工程中存在着不少需要引起重视的问题，这些问题不仅阻碍了我国水利经济的科学发展，而且对我国国民经济的发展也产生了不利的影响，鉴于这种情况，我们必须针对水利经济科学发展中的问题进行分析和研究，从思想、方式和政策等多方面采取一定的措施，促进水利经济科学发展，逐渐改变我国水利经济落后的局面。

参考文献

[1] 杨正富.强化水资源管理促进经济大发展[J].河南水利与南水北调，2012，（15）.

[2] 李清林.充分发挥引领作用促进水利跨越发展[J].河北水利，2011，（4）.

[3] 常新洛.关于促进水利经济科学发展的几点思考[J].现代经济信息，2011，（4）.

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关键词:水工环地质；岩土工程理论；应用；发展

中图分类号：O434文献标识码： A

引言

近年来，随着我国生产技术的不断发展与日益成熟，水工环地质与岩土工程的理论也得到了很大的发展，并且相关的理论技术也越来越成熟，逐渐形成了相对完善的水工环地质与岩土工程的理论体系，在岩土工程施工与建设中发挥着巨大指导性作用和意义。根据目前已经形成的水工环地质与岩土工程理论体系来看，完整的水工环地质与岩土工程理论体系形成过程中所包含的理论内容主要有，水文与工程地质理论、环境水文与环境工程地质理论、岩土工程地质理论、生态水文与工程地质理论、生态岩土工程地质理论等，水工环地质与岩土工程理论体系中的各种理论技术，在岩土工程施工建设中具有相对广泛的应用实现，并且各理论技术的相互结合应用现象也比较突出。

一、水工环地质核心理论的形成分析

对于水工环地质核心理论的形成分析，要从世界性的水工环地质核心理论形成和我国水工环地质核心理论形成两个方面，分别进行分析概述。而世界性和我国的水工环地质核心理论包括水文地质核心理论、工程地质核心理论、环境地质核心理论。首先，世界上水文地质理论的出现和形成，是以19世纪50年代中期达西定律的建立为标志，发展至今，水文地质理论的形成建立已经有100多年的悠久历史。而在我国水文地质核心理论的形成，在解放之前水文地质与工程地质方面都是空白，后来随着解放后20世纪50年代初期北京地质学院的成立，水文地质与工程地质系别才在我国首次进行建立和实现，并且在水文地质与工程地质系建立初期使用的教材是前苏联教材，直到20世纪60年代以后才有了自己的水文地质与工程地质教材，并逐渐的发展成熟起来。其中，在20世纪70年代，我国水文地质的核心理论是科学技术找水理论，到80年代逐渐转移到地下水开采上，后来随着地下水开采技术的不断发展提高，在面临国家经济发展与地下水资源消耗过大的情况下，伴随着社会经济发展中环境问题的产生，我国水文地质的核心理论正式进入到了生态环境水文地质阶段中。

二、水工环地质理论体系的应用与发展

水工环地质理论体系是我国的地质学理论研究的重点内容，也是目前地质勘探工作中不可缺少的重要理论依据。为了能够使其为社会发展做出更多贡献，我国很多地质高校都将水工环地质理论课程作为重要的必修课，并培养了大批优秀地质勘探人才，同时也做出了很多科学研究，以进一步丰富水工环地质理论体系。具体来讲，水工环地质理论体系在社会发展中的应用和自身的发展方向主要如下所示：

（一）水工环地质理论体系的发展

由于新时期下社会发展对水工环地质工作提出了不同于以往的要求，为了适应这种要求，水工环地质理论体系的研究方向逐渐开始转变，向着更加有利于促进人与自然和谐共处的方向不断发展。并且随着信息科技等先进科学技术的不断发展，水工环地质的工作技术的科技含量大大提升，这在促进水工环地质工作发展的同时，也极大的丰富了现代水工环地质理论体系，为其注入了一些新的科技理论，促使水工环地质理论体系迈入了新的发展阶段。

在当前的水工环地质理论体系的发展中，其重点发展内容依然是地质勘探，并且发展方向逐渐体现在三个阶段上，即初测阶段、初步设计阶段和技术设计阶段。水工环地质理论发展在初测阶段中的发展主要表现在勘测位置准确度的提升、覆盖地区范围的扩大和水下测量精度的提升。水工环地质理论在初步设计阶段中的发展主要体现在设计技术与应用水平的提升如磁性勘测技术的应用等。水工环地质理论在技术设计阶段中的发展主要体现在矿体及围岩稳定性的确定、地下水的补给、排泄及径流情况，地下水渗透活动对矿床开采的影响程度及提出解决方案等。这三个阶段促进并完善了水工环地质理论的发展，对于相关技术勘查的进行、综合测试结果精准度的提升、勘测误差的减小的重要意义都可以很好地体现出来。

（二）水工环地质理论体系的应用

近年来，人们逐渐认识到加强环境保护和资源节约的重要性，开始走可持续发展道路。这就对水工环地质工作的开展提出了新的要求。水工环地质工作开始由早期无节制的开发各种资源，开始逐渐转变为节能环保的重要基础工作环节。现如今的水工环地质工作更多的是注重在经济发展中存在的各种生态问题的解决以及环境的保护与合理利用，尤其是在城市环境污染监测、土地规划设计等领域中具有发挥重要作用。当然，尽管当前水工环地质工作逐渐转移了工作重心，但是其在地质勘探与基础设施工程建设中的应用并未受到影响。从整体来看，当前水工环地质理论体系应用最多的领域仍然是地质勘探领域和工程建设领域中。例如矿藏探明、采矿技术条件分析、工程水文地质评价、水利工程建设等多个方面。

三、当代水工环地质及岩土工程理论体系发展

水工环地质理论和岩土工程理论在当代的应用为相关的地质勘探和工程建设提供了重要的理论基础。但是也应当看到，在新形势下为了更好地促进相关工作的顺利开展，水工环地质及岩土工程理论的研究者还应当对其理论体系进行进一步的发展与完善。以下从几个方面出发，对当代水工环地质及岩土工程理论体系的发展进行了分析。

（一）当代岩土工程理论发展

岩土工程施工水平的不断进步离不开岩土工程理论发展的支持。在学科设定上岩土工程是土木工程的分支，因此在土木工程的施工过程中也能得到很好的应用与发展。岩土工程理论发展的主要途径是通过与工程地质学、土力学、岩石力学等相关学科进行有效融合，在完善理论基础的前提下促进学科适用性的不断提升，并且在岩石、土木工程的相关技术上得到进一步的发展。根据相关资料统计，岩土工程理论发展主要可以使岩土工程的勘察、设计、施工和监测等环节得到很大收益，其提升范围涉及土木工程施工的整个过程。与此同时，当代岩土工程理论的发展对于房屋、市政、能源、水利、道路、航运、矿山等基础设施的高效建设也具有十分重要的意义。

（二）当代水工环地质理论发展

随着我国地质学整体水平的不断进步，当代水工环地质理论也得到了极大的发展。通常而言，地质矿产勘探是当代水工环地质理论发展的主要应用方向。水工环地质理论在地质勘探中的发展主要体现在初测、初步设计、技术设计等三个环节上。水工环地质理论发展在初测环境上的发展主要表现在勘测位置准确度的提升、覆盖地区范围的扩大和水下测量精度的提升。水工环地质理论在初步设计上的发展主要体现在设计技术与应用水平的提升如磁性勘测技术的应用等。水工环地质理论在技术设计环节的发展主要体现在矿体及围岩稳定性的确定、地下水的补给、排泄及迳流情况，地下水渗透活动对矿床开采的影响程度及提出解决方案等。通过对以上三个环节完善水工环地质理论的发展，对于相关技术勘查的进行、综合测试结果精准度的提升、勘测误差的减小的重要意义都可以很好地体现出来。

结束语

综上所述，水工环地质及岩土工程作为地质勘探的重要组成部分，在很多与地质勘探相关的社会发展行业领域都发挥了关键作用。为了使水工环地质与岩土工程能够为社会发展做出更大贡献，就需要我们不断的研究并丰富其理论体系，将一些新兴科技理论融入到现有的地质研究理论体系中，在提高地质勘探技术水平的同时，促进其理论体系的进一步发展。

参考文献：

[1]张海楷. 水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[J]. 硅谷,2013,21:113+116.

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[关键词] 广东省 水资源 水安全

[中图分类号] F205 [文献标识码] A [文章编号] 1004-6623（2017）03-0033-04

[作者简介] 周余义（1986 ― ），湖南永州人，综合开发研究院（中国 . 深圳）可持续发展与海洋经济研究所助理研究员，研究方向：区域经济，人文地理；张静超（1986 ― ），湖北襄阳人，综合开发研究院（中国 . 深圳）可持续发展与海洋经济研究所助理研究员，研究方向：产业经济。

水安全问题通常指人类在社会生存和经济发展过程中，改变了水文循环平衡，降低了水质，从而引发水危害的问题。广东水资源丰富，但受时空分布不均、环境污染以及气象灾害等多重因素影响，也面临着多方面的水安全威胁。尤其是在人口、经济不断向城市密集区集聚，水资源空间失衡加剧，城市水安全愈发脆弱的背景下，建立系统化的水安全应对策略具有重要意义。

一、广东水资源及用水概况

1. 水资源概况

广东河流众多，降水充沛，水资源总量丰富，常年值约为1830亿立方米，是我国东部地区水资源总量最大的省份。2015年，广东水资源总量为1933.4亿立方米，约占全国水资源总量的7%，仅次于、广西、四川和江西，居全国第五。人均水资源量为1792立方米，处于全国中等水平。

2. 用水变化情况

近10年来，由于用水效率大幅提升和用水结构的优化，广东用水总量总体呈现先升后降态势，用水总量控制取得了显著成效，为缓解水资源供应压力发挥了积极作用。2015年，广东用水总量为443.1亿立方米，相比2006年减少16.3亿立方米，相比2010年的最高值减少26亿立方米，相当于深圳2015年用水量的1.3倍。

从用水效率来看，2015年，广东人均综合用水量、万元GDP用水量和万元工业增加值用水量分e为411立方米、61立方米和37立方米，相比2006年分别下降了16.8%、65.1%和65.7%，与全国同期相比分别低7.6%、32.2%和36.5%。受此影响，广东用水结构也发生了较大调整，突出表现在工业用水量的快速下降。2006～2015年，广东工业增加值由12518.6亿元增长到30259.5亿元，增长了142%，但工业用水量由135.6亿立方米下降至112.5亿立方米，减少23.1亿立方米，占全省用水总量的比重由29.5%下降至25.4%。

二、广东水安全面临

“两大失衡”和“三大风险”

（一）两大失衡

广东是我国东部地区水资源最丰富的省份，但受自然地理环境和气候条件的影响，水资源的开发和利用长期存在两大失衡。

1. 空间分布失衡

水资源空间分布失衡，突出表现在资源分布重心与城市社会经济重心偏离和区域内部供需差异显著两方面。一方面，珠三角作为广东城市社会经济发展的重心所在，集聚了全省54%的人口和79%的经济总量，但水资源总量仅占不到全省的1/3，而山区、西翼及东翼①则占有全省69%的水资源，资源分布重心与城市社会经济重心严重偏离。

另一方面，区域内部供需差异显著。2015年，全省21个地级市中，水资源总量最大的为清远，达284.6亿立方米，是用水量15倍；而深圳水资源总量为18.5亿立方米，用水量达19.9亿立方米，需要依靠大量的境外引水来满足城市发展需求。

2. 降水时间失衡

降水是广东水资源的主要来源。广东的降水量主要集中在汛期（4～9月），导致大多数降水以洪水形式出现并流入大海，无法调蓄成为可利用的水资源而浪费，水资源开发利用率难以提升。从多年统计的平均值来看，广东水资源开发利用率为24.7%，若包括上游入境水量，则为10.8%。其中，东江（含珠江三角洲）28.6%，粤西诸河22.0%，粤东诸河21.7%，韩江21.4%，西江20.4%，北江10.2%。

（二） 三大风险

受区域经济发展、水环境污染及气候条件等多重因素影响，广东水安全面临三大风险。

1. 水质性缺水风险

随着经济发展和人口增长，在用水量大幅增长的同时，入河废污水排放量也在大幅增长。2006～2016年的10年中，全省入河废污水排放总量达930亿吨，年均排放量达93亿吨，使全省大部分河、湖、库均受到不同程度的污染，特别是珠三角城市周边的河涌、河段，大部分已被严重污染，水环境面临严峻的挑战，部分地区面临严重的水质性缺水危机。2015年，全省各流域水功能区中，东江的达标率最高，为62%，其余均在50%以下，最低的为粤西诸河，仅为27.4%。水质性缺水已成为广东最重要的水安全问题。

2. 资源性缺水风险

受水资源时空分布失衡和区域经济与人口规模分化的双重影响，广东部分区域正面临着日益加剧的资源性缺水风险。从水资源总量与用水量的变化关系来看，目前全省面临资源性缺水风险的区域大概可以分为三个层级，第一层级是用水量已经超过或十分接近水资源总量的区域，包括深圳和中山两市；第二层级为随着用水量的增加，在将来一段时间内有可能会超过水资源总量的区域，包括佛山、东莞和广州3市；第三层级为水资源总量相比用水量盈余较大，难以遭受资源性缺水风险的区域，包括汕头、珠海、湛江、揭阳、云浮、潮州、茂名、江门、汕尾、惠州、梅州、阳江、肇庆、河源、韶关和清远16个市。

3. 洪涝灾害风险

广东濒临南海，是西太平洋台风登陆中国的主要地区，台风、暴雨、风暴潮等灾害发生频繁，受洪涝灾害风险较大。近年来沿海市积极推动滨海新区建设，进一步加速了城市社会经济发展重心沿海布局的趋势，使沿海地区洪涝灾害的风险不断加剧。2015年，全省共遭遇了26场次强降雨和3个台风、1个热带低压正面登陆或严重影响。其中，5月，全省强降水天气异常频繁，出现了该年以来强度最强、范围最广、持续时间最长的降水过程，降水量达474毫米，较常年同期显著偏多84%，粤北、珠三角和粤东均出现不同程度的洪涝灾害，直接经济损失约18.7亿元。

三、提升广东水安全保障水平的五大对策

一是强化全省域的水资源统筹调配。立足全省水资源分布情况及用水区域差异，建立城市水资源管理计算机模型，对城市水资源进行信息化管理，以应对复杂多变的水资源变化情况，为城市水资源管理提供信息支持。加强对重点缺水城市的水资源供应保障，以深圳、中山等资源性缺水风险较高的城市为重点，积极推进跨流域、跨区域的引水工程建设，完善以流域和区域为单元的蓄、引、提、排、灌、供、用协调统一的水资源配置网络体系，将水资源丰富而用水相对较少地区的富余水量充分利用起来，增强城市供水保障能力和应急能力，缓解区域内资源性缺水压力。

二是加大水资源保护力度。创新水资源保护思路，建立系统化的水环境保护体系。制定和完善水功能区划，分区分级加强水功能保护，强化对流域水功能区分区、分段治理，坚持“边控制、边改善”，稳步改善各流域水功能区达标状况。加强对严重污染河流和城市河段的综合整治，积极推进“源头控制，末端治理”相结合的水污染治理方式，逐步减少入河废污水排放量，实现“水量”和“水质”的双重提升。

三是建立雨洪资源化利用体系。大力推进城市雨洪资源化利用工程，选择试点城市，积极推进“用户―支管―干管”一体的雨洪资源化利用体系建设，逐渐在全省范围内建成路径完整、接驳顺畅、运转高效的雨洪水收集输送系统。加快推进新建城区和旧城改造区的污水管网建设，推动污水管网与片区开发同步规划、同步建设，从系统上考虑片区上下游排水配套设施的建设与完善，严格实行雨污分流，提升雨洪资源化利用水平。

四是推广完善再生水利用体系。制定再生水利用实施计划，实施再生水利用示范工程，将建设污水再生回用设施和铺设再生水管道纳入城市建设和发展的总体规划，以六河流域为重点，坚持厂网配套、管网优先、建管并重的原则，完善再生水利用设施。将再生水生产企业纳入再生资源回收行业，给予相应的政策支持和鼓励，鼓励再生水技术的自主创新。科学制订企业使用自来水、再生水、河网水和地下水的价格标准，形成有利于节约用水、分类用水的价格体系。

五是积极推动海绵城市建设。完善海绵城市建设标准规范，积极引导新老城区开展海绵城市建设，全面增强城市排水防涝能力。对全省范围的易涝点进行全面普查，有效结合城市更新，有计划地实行海绵化改造，逐步实现小雨不积水，大雨不内涝。城市新区应坚持高标准，落实严要求，加强海绵城市的整体设计，实现与周边地形、水系、道路、市政设施的衔接，打造一批海绵城市示范工程。

[参考文献]

[1]彭建，赵会娟等.区域水安全格局构建：研究进展及概念框架[J].生态学报，2016，36（11）：3137-3145.

[2]廖永丰，聂承静，杨林生，李海蓉.洪涝灾害风险监测预警评估综述[J].地理科学进展，2012，31（3）：361-367.

[3]李慧.广东省经济增长与水资源关系的实证研究[D].华南理工大学，2010.

[4]黄红明.广东省水资源开发利用前景分析研究[D].武汉大学，2004.

[5]张翔，夏军，贾绍凤.水安全定义及其评价指数的应用[J].资源科学，2005，27（3）：145-149.

Abstract：Water resources are both basic natural resources and strategic socio-economic resources. Guangdong Province is the most economically developed province in China. Water safety is a major strategic issue related to the sustainable development of Guangdong Province. According to the analysis， it is found that the total amount of water resources in Guangdong Province is abundant， and there is a large surplus relative to the limited water consumption. However， due to the superposition of multiple factors， water security is facing a double Challenge such as “two imbalances” and “three risks”， on this basis， the paper puts forward five countermeasures to improve water security in Guangdong Province.

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[关键词]GIS；矿井水文地质；信息系统开发

中图分类号：TD1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0385-01

0、前言

矿井水文地质工作直接影响到煤矿的安全。我国有些煤矿开采已有100多年的历史，矿井水文地质信息量非常大而复杂，对这些资料进行高效的管理和二次开发分析，对指导矿井生产和矿井灾害的防治具有十分重要的意义。处理信息的方法多种多样，随着计算机技术的不断发展及其在实际工作中的广泛应用，处理矿井水文地质信息的思路和方法也在不断更新和提高。其中研制开发水文地质信息集成化处理系统是目前国内外的前沿课题，也是研究的热点。

1、GIS系统简介

矿井水文地质信息处理系统的建立将使矿井水文地质信息管理和处理工作更加科学化、系统化、规范化。一方面可以实现地图资料管理的现代化，另一方面为生产单位和管理部门对矿井水文信息的查询、检索及分析使用提供一条新的更加快捷有效的途径。就资料的管理、处理和二次开发技术方法而言，目前对矿井水文地质资料的管理、处理和分析，最新颖、最高效、最先进的方法为地理信息系统。地理信息系统作为一个新的学科分支，在各个领域正在迅猛发展，得到了广泛的应用。它服务于煤炭行业，必将为煤炭企业建立现代企业制度起到积极的作用。但是作为一门新兴技术，GIS在我国矿区的应用还没有取得突破，尤其矿山现场的领导和技术人员对它的了解和认识还很少。作者利用先进的GIS技术将图纸和空间属性有效地结合在一起，利用当前流行的面向对象的快速应用开发工具语言Microsoft Visual BASIC6.0，以MAPGIS为工作平台，开发出一套Window全汉化图形用户界面并具有人机交互功能且主要针对矿井水文地质信息的系统软件―――矿井水文地质信息系统，它将传统的手工、单一、静态为主的分析技术推进到多时相、多源数据、时空相结合的综合分析技术的高度。开发出的系统具有较强的生产实践指导意义。

2、系统各模块功能

2.1 水文地质数据管理子系统的具体功能

（1）数据输入。初始化数据库、矿井水文地质原始资料的输入与编辑、系统外部其它格式数据的导入。

（2）数据查询。矿井水文地质资料的复合条件查询、显示和输出。

（3）数值计算。进行含水层厚度、主采煤层与含水层间距等参数的计算。

（4）数据输出。备份数据库数据、输出成word表格、打印数据库数据。

2.2 水文地质图形管理子系统的具体功能

（1）图形管理。图形数据的输入、输出、分层分类管理，动态更新图层，能够对图形进行放大、缩小和平移等操作；对图形数据进行编辑，包括点、线、面、文字标注等的增加、修改、删除；以及图形数据的查询和分析，例如：距离量测、面积量测、最短路径分析等。

（2）属性管理。图形属性数据的输入、输出，属性数据的单向、交互、条件查询，按图层显示、控制查询，查询的结果可生成报表或者专题图。

（3）专题制作。根据用户需要分层或叠加输出各种专题图，包括制作统计专题图、单值专题图、范围分段专题图等，满足不同层次的需求。

（4）分析评价。对空间数据进行水文分析、三维建模、网络分析、缓冲区分析及叠加分析，借助图形和属性数据资料，对水文地质条件进行评价，并得出预测数据。

（5）符号库。对每类点符号、线型、填充进行符号定制、增加、修改、删除。

2.3 水害评价预测子系统的具体功能

（1）模型开发。通过专题制作与分析评价等模块，对水文地质数据管理子系统中的有关数据进行可视化，分析它们的空间关系，同时综合考虑与灾害发生有关的各种因素，得出与水害的关系，在此基础上运用地理信息系统的多源地学信息复合叠加方法，建立多因素致灾的水害预测模型。

（2）模型管理。目前该领域现有水害评价预测模型的导入，根据现场实际情况对这些模型进行编辑、完善。

（3）知识库。用以存放该领域专家提供的知识，包括典型水害案例、专家经验和研究成果及防治水害有关的专业知识和规程。利用这些知识对矿井各种水害进行防治。

3、系统设计

3.1 系统总体结构设计

根据水文地质特点及区域水文地质数据管理、分析、评价的需要，水文地质空间信息系统由空间数据管理、应用模型管理、空间分析、数据转换、空间数据查询与检索、系统管理等模块组成。

3.2 数据库结构设计

根据影响地下水形成、赋存、运移的因素以及地下水及其环境分析、评价的需要，将空间数据按性质分为自然地理、社会经济、基础地质、水文地质、环境地质5大类。各大类按数据的内容和特征可分为若干子类，每个子类再按数据所描述的空间实体的类型及其属性特征分为不同的图层，并对各图层、各图层要素及其属性数据进行标准化O计和编码。

水文地质空间数据库是实现水文地质空间分析的基础。数据库子系统将为信息查询、模型分析、制图输出等提供信息源，并接受模型分析所获得的结果数据。它不仅能直接服务于不同层次用户，而且可直接服务于模型，支持模型对水文地质实体进行分析。

3.3 模型库模型体系结构设计

依据水文地质空间分析的特殊要求，结合分析模型的功能与任务，模型库模型体系结构包括4大类模型23个模型元，即统计分析类模型、地下水量计算与评价模型、地下水流数值模拟模型和综合评价与分析模型。

空间统计分析类模型包括常规统计分析、相关分析、聚类分析、灰色关联分析和频谱分析等，可对影响地下水的因素进行相关分析、关联分析、分类和频谱分析等。地下水量计算与评价模型包括地下水量计算模型、地下水资源量计算模型和开采潜力分析模型，其中地下水量计算模型主要用于计算各计算域上补给量、排泄量、储存量以及对所选择的计算域进行水均衡分析；地下水资源量计算包括地下水补给资源量、地下水可采储存资源量、地下水可采资源量计算3部分，这些资源量是在区域地下水量计算基础上，减去重复计算量而得到的。地下水流数值模拟模型由两部分构成：一是GIS环境中开发的地下水流数值模拟模型，即将地下水流数值模拟模型嵌入ARC彻软件中，实现GIS与地下水流数值模拟模型无缝集成；二是标准ARC删软件与用户已开发的地下水流数值模拟软件之间，通过接口程序实现连接，属于松散连接方式。综合评价与分析模型主要用于对水文和地质生态环境及其相关问题进行评价。

4、结语

GIS作为一门科学和技术，并且能更直观的和详细的显示空间信息，为水文地质学的发展带来新的动力。系统在很大程度上改善了水文地质数据的管理，但在地层的三维显示和虚拟环境模拟方面有待于以后的深入学习和研究。