水循环的定义范文
时间：2024-02-19 18:02:43
导语：如何才能写好一篇水循环的定义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
播放视频《地球上的水》
师：刚才这段视频为同学们提供了很多水的信息，水是生命之源，从本节课开始，我们就来认识一下地球上的水。
【新知学习】
第一节：自然界的水循环（板书）
【课标要求】
1.运用示意图，说出水循环的过程和主要环节
2.说明水循环的地理意义
师：下面，我们就带着这样一个目的，进入今天的学习。
设问：同学们都听过“井水不犯河水”这句话，对这句话，你们怎么看？觉得它有道理吗？
生：思考，回答。
过渡：自然界中，水的类型很多，其中就包括刚才提到的井水（地下水）和河水，那这些不同水体之间有没有联系呢？如果有，它们又是怎样联系的呢？
一、相互联系的水体（板书）
用一瓶农夫山泉矿泉水为例，提问并配合板图：
1.这瓶水在进入瓶子之前，是来自哪里？（千岛湖）
2.千岛湖水又是哪里来的呢？（降水、地下水、积雪融水等）
3.降水又是哪里来的呢？（大气水）
4.千岛湖的水最后又到哪里去了呢？（主要流到海洋）
5.老师现在将这瓶水喝掉，它又变成什么水了？（生物水）
师：地理上，通常将某种水的来源称为它的补给，从图中可以看出，各种水体之间是有补给关系的，例如，千岛湖水可以补给钱塘江。所以，井水是可以犯河水的。
提问：刚才讲的这些水体，如果按照空间位置的不同，将其分为三类，应该怎么分？
生：（思考回答）
师总结：海洋水、陆地水、大气水。
过渡：为帮助同学们理解这三类水体的补给关系，下面我们来做一个实验：
模拟水循环：
1.在一个平底大烧杯中加少量的水，盖满底部即可，把一个装有沙子的小烧杯放入水中。
2.用一块透明玻璃盖住大烧杯，并将大烧杯放在支架上准备加热。
3.点燃酒精灯，给大烧杯加热，观察烧杯内和玻璃片上的变化。
师：如果大、小烧杯分别表示海洋和陆地，请同学思考，如何用箭头来表示自然界中海洋水、陆地水、大气水的相互补给？
学生思考并请一名学生上黑板画图，其他同学补充。
师：（板图）
■
师：从图中我们可以看出，水在海洋、陆地、大气之间是可以循环往复运动的，我们将之称为水循环。
二、水循环的过程和环节（板书）
1.定义（板书）
师：板书补充水循环过程中的主要环节。
提问：所谓循环，就是有去有回，请同学们观察图中哪些过程可以构成一个循环？
学生思考回答：
教师总结并板书：
2.分类海陆间循环陆地内循环海上内循环
提问：1.淮河水参与哪种循环？
2.塔里木河水参与哪种循环？
3.海上暴风雨属于哪种循环？
过渡：刚才这个图是一个简化了的水循环示意图，下面我们来看一个完整的水循环过程演示。
师：动画演示水循环并提问。
1.海陆间循环有地球哪些外部圈层参与？（大气圈、水圈、岩石圈、生物圈）
2.陆地内循环有地球哪些外部圈层参与？（大气圈、水圈、岩石圈、生物圈）
3.海上内循环有地球哪些外部圈层参与？（大气圈、水圈、生物圈）
过渡：正是由于水循环能联系地球外部的四大圈层，所以水循环产生后，会对自然环境乃至人类活动产生深刻影响。
三、水循环的地理意义（板书）
师：蒸发从能量的角度看，是一个吸热的过程，通过水汽输送以后，到其他的地区产生降水，这又是一个放热的过程。通过全球的大气环流，水循环会将热量从一地带到另一地。
1.调节全球的热量平衡（板书）
师：演示黄河流域黄土高原和黄河三角洲图片，说明水循环的影响。
2.促进物质迁移，塑造地表（板书）
师：淮南工农业发展需要不断从淮河取水，淮河的水会用完吗？为什么？
3.促进水体更新（板书）
师：正如古希腊哲学家赫拉克利特说：“人不能两次踏进同一条河流”。
拓展延伸：
设问：水循环有着自身的规律，但是人类为了自身的发展，也在不断影响着水循环，你们觉得人类最可能影响水循环的哪些环节？（地表径流、蒸腾、下渗、降水）
师：人类对水循环的影响如果是合理的，那会造福人类。
案例展示：都江堰水利工程对成都平原的影响（配图片）
师：如果人类对水循环的影响不合理，也会危害人类。
案例展示：2011年鄱阳湖的干涸（配图片）
学生分组讨论：
1.鄱阳湖干涸与哪些自然因素有关？
2.鄱阳湖干涸与哪些人为因素有关？
3.人类可采取哪些措施避免这种情况发生呢？
过渡：水循环的异常已经影响到每个人的生活，包括生活在城市中的我们。
案例：南京、北京的内涝（配图片）
分析说明：南京、北京的内涝，除了降水异常外，人类对地表植被的破坏，导致下渗减少也是一个重要的原因。
师：淮南作为一座资源型城市，政府提出要把淮南建设成山水园林城市，所以我们感受到了我们家乡淮南的山更绿了，水更清了，我们的校园也因为花草树木变得更漂亮了。
教师总结：看来，要实现人与自然的和谐相处，人类一定要遵守自然本身的规律，否则就会危害人类自身的安全。
篇2
关键词：水安全 水资源承载力
1．前言
安全是危害或灾害的反义词，它与危害（或灾害）的风险紧密联系。危害（或灾害）的风险愈小，安全度就愈高，反之亦然。水安全问题通常指相对人类社会生存环境和经济发展过程中发生的水的危害问题。例如，水多了（发生洪水灾害，导致人的财产损失，人口死亡问题）、水少了（发生干旱、水资源短缺以及引起的生态环境退化、人类生存环境损失）和水脏了（水污染导致的病害健康问题、人口死亡问题）。
中国是降水时空分配非常不均匀、“水“的问题十分突出的发展中国家。水多了（洪涝灾害）、水少了（干旱、水资源短缺）和水脏了（水污染问题）业已成为制约中国可持续发展最为重要的限制因子，其紧急程度已经危及人类基本环境和生存问题和国家发展利益的安全问题。
在水安全问题研究中，水资源安全问题是最为重要的一个方面[1]。水资源安全通常指水的供需矛盾产生对社会经济发展、人类生存环境的危害问题。20世纪末，不满足可持续水资源利用的模式和环境问题导致严重的水资源安全问题，业已引起国际各国政府的高度重视。2000年3月，在荷兰海牙(Hague)召开了“第二届世界水论坛及部长级会议”。会议主题是：水的安全：从洞察到行动，全世界140多个国家首脑或部长，3000名科学家出席会议。21世纪水安全面临7个主要挑战[23]：
（1）满足基本需求（meeting basic needs）
（2）保护生态（protecting ecosystems）
（3）食品安全（securing the food supply）
（4）水资源共享（sharing water resources）
（5）处理灾害（dealing with hazards）
（6）水的价值(valuing water)
（7）科学管水(governing water wisely)
因此，水资源安全已经成为水资源研究的国家前沿热点，受到世界范围的注目。
水资源安全问题研究主要有：水资源安全的范畴，水资源安全的度量，水资源安全评价和水资源安全保障体系的建设等方面。从学术研究，水资源安全的度量最为关键。核心问题是：回答如何量度水资源安全程度和如何保证水资源安全？我们的观点是：水资源承载力是水资源安全的基本度量。因此，研究水资源承载力对于认识和建设水资源安全保障体系尤为重要。
“承载力” 一词，亦称 “承载能力”（Carrying Capacity），起源于生态学，用以衡量特定区域在某一环境条件下可维持某一物种个体的最大数量[1]。随着人类社会经济发展，全球资源环境问题日趋严重，人们逐渐认识到自然资源是支持地球上生命系统和人类生存发展的物质基础，其量和质是有限的，它们满足人类现在与未来发展需要的能力也是有限的。关于生态承载力的一个较早的概念，是由世界自然保护同盟（IUCN）联合国环境规划署（UNEP）及世界野生生物基金会WWF在其出版的《保护地球》一书中提出的。他们把承载能力定义为一个生态系统所能支持的健康有机体即在维持它的生产力、适应能力和再生能力的容量。后了“承载力”概念得到延伸发展，比较多地用于说明生态系统、环境系统、资源系统承受发展和特定活动能力的限度。因此，生态承载力、环境承载力、资源承载力等诸多概念也相继出现。
1974年，Bishop在《环境管理中的承载力》一书中指出“环境承载力表明在维持一个可以接受的生活水平的前提下，一个区域所能永久地承载的人类活动的强烈程度”[2]；高吉喜（2000）在其关于生态承载力的研究别指出：环境承载力是指在一定生活水平和环境质量要求下，在不超出生态系统弹性限度条件下环境子系统所能承纳的污染物数量以及可支撑的经济规模与相应人口数量[3]。此外，一些学者还从经济、社会、环境、发展等方面对全球承载力进行了探讨（Cohen，J.E.，1995；Sagoff，M，1995；Daly，H.E.，1995，1996）[4][5][6]。然而无论是生态承载力、环境承载力抑或全球（区域）承载力都是一个比较泛化的概念，如何描述和量化，实施和操作性不强，目前的研究还不深入。事实上，在对作为生态环境组成要素的各项自然资源的承载力问题还没有完全解决的时候，是无法对生态环境承载力做更深入的研究的。
相比之下，当前对资源承载力的研究则获得了更多学者的关注。对自然资源承载力的研究主要集中于土地、水和关键矿产资源方面。1949年美国的Allan将土地资源承载力定义为：“在维持一定水平并不引起土地退化的前提下，一个区域能永久地供养人口数量及人类活动水平”。50-70 年代，国外许多学者探讨了土地承载力的计算依据为：在确保不会对土地资源造成不可逆的负面影响的前提下，土地的生产潜力能容纳的最大人口数量。同时，对承载力的研究从静态转向动态，Millington等应用多目标决策分析方法，以各种资源（土地、水、气候、能源等）对人口数量的限制，计算了澳大利亚的土地资源承载力。1986年我国也开始了题为“中国土地资源生产力及人口承载量”的研究，研究者认为土地资源承载力通常是指：一个区域在一定的农业技术条件下，土地用于食物生产所能供养的人口数量；或在一定生产条件下，土地资源生产力所能承载一定生活水平下的人口限度。由此，关于土地和水资源承载力的研究在中国全面展开[7]。
承载力概念的演化与发展是对发展中出现问题的反应与变化结果。在不同的发展阶段，产生了不同的承载力概念和相应的承载力理论。如针对环境问题，人们提出了环境承载力的概念与理论，针对土地资源短缺问题，人们提出了土地资源承载力的概念与理论。而“水资源承载力”一词，则是随着水问题的日益突出由我国学者在80年代末提出来的。水资源承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分，且往往是水资源紧短和贫水地区支持人口与发展的“瓶颈”，它对一个国家或地区综合发展和发展规模有至关重要的影响。进入90年代以来，在地区和国家社会经济发展中坚持走可持续发展道路已是普遍的共识，而水资源短缺与“水资源安全”问题也已成为影响可持续发展的重要制约因素，作为可持续发展研究和水资源安全战略研究中的一个基础课题，水资源承载力研究已引起学术界的高度关注并成为当前水资源科学中的一个重点和热点研究问题。
转贴于 2． 水资源承载力的定义
水资源承载力最早是源自生态学中的“承载能力”（Carrying Capacity）一词，是自然资源承载力的一部分。近年来，我国不少学者在资源承载力、环境承载力等概念的基础上对水资源承载力的定义进行了更深入的探讨，兹选取几个有代表性的例子列举如下：
（1）在某一历史发展阶段的技术、经济和社会发展水平条件下，水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力[8]。（刘燕华，1999）
（2）某一历史发展阶段，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态良性循环发展为条件，在水资源得到合理开发利用下，该地区人口增长与经济发展的最大容量[9]。（李令跃，2000）
（3）一个流域、一个地区、一个国家，在不同阶段的社会经济和技术条件下，在水资源合理开发利用的前提下，当地水资源能够维系和支撑的人口、经济和环境规模总量[10]（何希吾，2000）。
（4）一定的区域内，在一定的生活水平和生态环境质量下，天然水资源的可供水量能够支持人口、环境与经济协调发展的能力或限度[2]。（冯尚友，2000）
（5）可理解为某一区域的水资源条件在“自然-人工”二元模式影响下，以可预见的技术、经济、社会发展水平及水资源的动态变化为依据，以可持续发展为原则，以维护生态良性循环发展为条件，经过合理优化配置，对该地区社会经济发展所能提供的最大支撑能力。（惠泱河，2001）
总之，尽管已有的水资源承载力定义在表述上各有不同，但其思路并无本质上的差异，都强调了支撑能力的概念。但是，对水资源 “承载力” 本身的内涵，表达比较宏观。
结合中国科学院知识创新工程有关项目初步研究，作者的观点是：水资源承载力可定义为“在一定的水资源开发利用阶段，满足生态需水的可利用水量能够维系有限发展目标的最大的社会-经济规模”。因此，水资源承载力是一个度量区域社会经济发展受水资源制约的阈值，它通常用满足生态需水的可利用水量与社会经济可持续发展有限目标需求水量的供需平衡退化到临界状态所对应的单位水资源量的人口规模和经济发展规模（如GDP）等指标体系表达。
显然，水资源承载力受水的供、需矛盾双方影响， 它需要从受自然变化和人类活动影响的水循环系统出发，通过“自然生态-社会经济”系统对水的需求和流域能够提供的多少可利用水资源量的“支撑能力”方面加以量度。一种概化的水循环与水资源供需关系如图1所示意。
图1 量化水资源承载力的系统关系示意
核心问题是：在一定的水资源开发利用阶段和生态环境保护目标下，一个流域/区域的可再生利用的水资源量究竟能够支撑多大规模的社会经济系统发展？如何合理管理有限的水资源（开源与节流），维持和改善陆地系统水资源承载能力？
考虑到水资源承载力研究的现实与长远意义，对它的理解和界定，要遵循下列的事实：
·变化环境下（即自然变化和人类活动影响）的水循环是水资源演变和水资源承载力研究的基础。因为一个流域和区域的水资源承载能力大小，直接与该流域和区域的可利用水资源量与质有本质的联系。而区域可利用水资源量又决定于在不但变化的自然环境（包括全球气候变化）和人类活动影响下水文循环规律及其控制的水资源形成规律。
·需要把把它置于水资源的可持续利用概念的框架，建立在生态系统完整、水资源持续供给和水环境长期有容纳量的基础上。生态系统需水是水资源承载力必须要考虑的重要、方面。
·需要从“水循环-自然生态-社会经济”系统耦合机理上综合考虑水资源对地区人口、资源、环境和经济协调发展的支撑能力；
·水资源承载能力度量除了水循环和水资源变化的自然属性影响外，还取决与社会经济持续发展的有限目标。社会经济发展的要求目标不同，相应的承载能力也不一样。
因此，水资源承载能力的大小是随水资源开发阶段、目标和条件不同而变化，是一个动态、变化的概念。它不仅是水文循环、水资源研究的重要方面，而且与社会经济发展、环境系统的耦合研究密切相联，是可持续发展重大的国家需求研究的问题。
3．水资源承载力的度量与计算方法
由图1的系统关系和水资源承载力的定义，可以导出水资源承载力的度量与计算方法。主要过程概述如下：
（1）水资源总量（W）： 它指流域水循环过程中可更新恢复的地表水与地下水资源总量（WL）。流域水循环受自然变化(包括气候变化)和人类活动的影响，可更新恢复的地表水与地下水资源量也在不断变化。另外，除了本地产生的水资源量外，人工跨流域调水（WT）可以增加本流域（或地区）的水资源总量。由于流域水循环降水和径流形成的不确定性，对应不同保证率的水资源量，有流域水资源总量关系
W= WL + WT
（2）生态需水量（We）：生态系统是流域水循环和流域环境系统的基本部分，满足一定环境要求的最小生态需水量（We）首先应该加以估算。它们通常由河道外的生态需水的估算（如天然生态需水、人工生态需水等），和河道内的生态需水估算（如防止河道断流所需的最小径流量等）构成。
（3）可利用水资源量（WS）：流域可利用水资源量是指在经济合理、技术可行和生态环境容许的前提下，通过技术措施可以利用的不重复的一次性水资源量。在概念上，维系生态环境最小的需水量需要扣除，以保证生态环境容许的前提条件。因此，原则上讲，可利用水资源量可以通过流域可更新恢复的地表水与地下水资源总量加上境外调水扣除生态需水量加以估算，即：
WS = aWL + WT – We
式中：a为反映工程技术措施的开发利用系数。
（4）水资源需求总量（WD）: 流域社会经济发展规模水平可以表达为人口数量(P)，国民生产总值(GDP)或净福利(H)等指标。因此，它们对水资源需求包括：人口需水(Wp)，工业需水 (WI)，农业需水(WA) ，环境和其它需水(WM)等。因此，社会经济发展对水资源需求总量（WD）可表达为：
WD = Wp + WI + WA + WM
（5）流域水资源承载力的平衡指数（IWSD）：为了描述水资源的承载力，首先需要定义流域水资源承载力的供需平衡指数（IWSD）即：
很显然，当流域可利用水量小于流域社会经济系统的需水量，即，有，这说明流域可供的水资源量不具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力。流域水资源对应的人口及经济规模是不可承载。但是，通过调水增加WS和通过节水减少 WD可提高IWSD。 反过来，当流域可供水量大于等于流域社会经济系统的需水量，即，这说明流域可供的水资源量具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力，流域水资源对应的人口及经济规模是可承载，供需为良好状态。
（6）水资源承载力的分量测度：如何量度流域水资源的承载力呢？由定义和上述水资源承载力的供需指数可知，首先需要建立研究对象的“水-社会经济-环境”系统关系。它们的作用是将水资源量支撑的环境、社会经济系统规模（如人口数或人口密度、人均GDP工业产值、农业产值、水环境污染级别等）联系起来。然后，通过一定的水资源开发利用阶段与有限发展目标，分析识别出由供大于需，即 IWSD > 0 可行域退化到IWSD＝0，即系统供需平衡达临界状态的水资源WS=WD所对应的流域人口数（P）和社会经济规模（GDP）等等指标参数。记水资源供需平衡达到临界状态的可供水资源量为， 进一步，可以定义水资源承载力的各个分量，即：
意义是：λ1表明维系现状/目标水平的人口规模所需要最少水资源量WS；λ2维系现状/目标水平的经济规模所需要的最少水资源量WS。
流域的综合水资源承载力（F） 是其分量的集成， 例如，
λ = 人均GDP / WS = (GDP/p )/Ws
（7）单位水资源量承载力的度量：为了达到水资源承载力分量和总量可比性的目的，可以进一步转化水资源承载力分量为某单位水资源量的承载指标参数。例如，当统一转化W0为亿m3的可比单位水资源量，有对应的水资源承载力的各个分量，即：
上述公式中的就是流域系统第i个水资源承载力分量。例如，F1的单位量纲是每亿m3的人口数目，说明该流域每亿m3可利用水资源量能够承载的最大人口数。同理，F2的单位量纲是每亿m3的GDP，它说明该流域每亿m3可供水资源量能够承载的经济发展最大规模的GDP。
同理， 流域的综合水资源承载力（F）是其分量的集成。例如：
F= 人均GDP /亿m3 = (GDP/p )/W0
4．西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题
广义上的西北地区包括新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西和内蒙古的西北部，总土地面积为374万km2，占全国的39%，总人口约1亿，占全国的8%。涉及西北内陆河流域（包括新疆的部分外流河流域）、黄河流域、长江流域和澜沧江流域。本文讨论的范围，界定在西北内陆河干旱地区。
西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题有：变化环境的流域水循环模拟研究，生态需水研究，社会经济可持续发展的水资源需求研究，流域水资源承载力的计量，西北干旱区水资源承载力综合。下面重点讨论水循环模拟，生态需水和指标体系问题。
（1）变化环境的流域水循环模拟研究
水文循环是联系地球系统地圈~生物圈~大气圈的纽带，是全球变化三大主题碳循环、水资源和食物纤维中的核心问题之一，它受自然变化和人类活动的影响，决定水资源形成与演变的规律。因此，人类活动经济开发和影响剧烈地区的水循环与水资源安全研究，是21世纪资源环境学科领域一个十分重要的方向性问题。
目前水科学发展的前沿问题突出反映在：水文循环的生物圈方面，自然变化和人类活动影响下的水资源演变规律，水与土地利用土地覆被等社会经济相互作用影响等。因此，水文循环需要考虑地球生物圈、全球变化以及人类活动等方面的影响。国际地圈生物圈计划（IGBP）代表国际地球学科发展前沿，水文循环的生物圈方面 (Biosphere Aspects of Hydrological Cycle，简称BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陆面生态-水文过程与空间格局的变化规律和受人类活动影响的关键问题。进入90年代末，变化环境（即全球变化与人类活动影响）下的水文循环研究成为热点。
人类活动对水文过程的影响，集中表现在对下垫面的改变上，改变流域下垫面的地形、地貌、土壤、植被等条件，可概括为土地利用和土地覆被的变化。下垫面条件发生变化了，水文过程的各环节也相应发生变化，如蒸发、入渗、产流的量会加大或减小，水循环的路径和速率也会发生变化，也就是说，利用原来的降水-径流关系不能反映土地利用/土地覆被变化后的流域降水径流形成规律和水文循环过程，分析人类活动（土地利用/土地覆被变化）对流域径流形成规律的影响成为当水资源承载力研究的基础问题。
以河西走廊的黑河流域为例，由于中游引水等人类活动的剧烈影响，已经完全改变了流域中下游水循环关系，造成下游流量减少和断流，产生严重的生态环境问题。为了说明黑河干流的水资源变化，我们将黑河干流上游出流控制水文站（莺落峡站）及下游输水控制水文站（正义峡站）1959年以来的实测流量资料进行了分析比较。根据1959-1998年实测资料统计，黑河莺落峡多年平均流量49.83m3/s，相当于年径流量15.71×108m3，正义峡多年平均流量31.05 m3/s，相当于径流量9.80×108m3，莺落峡流量高于正义峡流量18.78 m3/s，相当于区间多年平均每年损耗水量5.92×108m3。
从两站流量多年变化趋势看，莺落峡站水量历年变化平稳，年际变化不大，甚至还稍有上升。正义峡站水量不仅远远小于莺落峡站，且水量在逐年减少（图2），两站水量年均差值越来越大（图3）。
图2 黑河莺落峡及正义峡历年径流量变化图
图3 莺落峡-正义峡年均流量差值图
造成下游水资源量减少的原因：中游张掖地区人口持续增长，工农业生产迅速发展，用水量急剧增加，导致黑河干流水资源大量损耗，水资源的变化与人类活动的关系密不可分。
因此，深入研究自然变化和人类活动影响下的黑河流域水循环规律，是建立黑河流域水资源承载力模型的重要基础。
（2）生态需水研究
中国西北地区气候干旱、水资源短缺，水已经成为中国西北地区环境与发展最大的限制因子。实际观测与实验研究表明，水对生态环境质量有明显的限制作用，生态系统对水的需求也存在胁迫响应的机制。生态环境需水量是维系生态系统平衡最基本的需用水量，是生态系统安全的一种基本阈值。因此，生态环境需水估算问题成为生态环境建设依据的重要基础。确定不同生态类型的生态需水量，是生态环境建设区域配置的重要内容，是建设生态环境系统的关键。这也是中国工程院咨询项目“西北地区水资源合理配置、生态环境建设和可持续发展问题”中第2课题中的关键问题之一。
20世纪90年代后，随着国际地圈生物圈计划（IGBP）等大的科学计划推动，如水文循环的生物圈方面（BAHC）实施，国际国内对生态环境需水问题十分重视并且已有了一些研究。国家“九五”科技攻关项目有关课题，如“西北地区生态环境保护对策研究”等，利用土地利用/覆被变化的遥感信息对区域生态需水进行初步的估算。中国工程院一期咨询项目《中国可持续发展水资源战略研究》，取得了一批重要的研究成果，所完成9个专题报告中对生态环境用水也做出初步的测算，取得一些进展。但是，目前有关生态需水的研究仍处在初级发展阶段，人们对“生态需水”问题理解还不尽相同。目前，与生态需水有关的概念和定义有多个方面，如“生态需水”、“生态用水”、“生态环境耗水”等。不同人从不同角度看问题有不同的理解与解释。总之，生态环境与水文水资源以及人类生存环境的交叉研究，面临许多挑战，也存在不同的学术观点与看法。
由于目前对“生态需（用）水量”一词，还没有确切的或者得到公认的定义，因此在对它的理解与计算上还存在这样那样的问题。总的来看，多数认为：生态需水量是指在水资源短缺地区为了维系生态系统生物群落基本生存和一定生态环境质量（或生态建设要求）的最小水资源需求量。它包括天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。其内涵：以可持续发展为前提的天然生态保护与人工生态建设的需水，其外延包括地带性植被所用降水和非地带性植被所用的径流。因此，生态需水量可以理解为维系一定生态系统功能所不能被占用的最小水资源需求量，包括天然生态和人工生态，其计算有河道内和河道外之分。基础是自然变化和人类活动影响下的流域水循环规律的认识与模拟。
·河道外的流域上的生态需水的计算
根据补给来源，生态需水首先可以分为降水性生态需水和径流性生态需水。降雨形成径流以及径流运动过程中，地带性植被所在的天然生态系统完全消耗降水量，非地带性植被所在的天然生态系统消耗径流量为主、降水为补充，处于地带性与非地带性的交错过渡带以消耗降水为主、径流为补充。
从生态系统形成的原动力又进一步分为天然生态需水和人工生态需水两大类。从植物生理角度分析生态需水，可以得到天然植被或农作物正常生长时的总腾发量ET。其水分来源有两部分：直接利用的有效降水，以及通过水利工程直接或间接利用的供水。
区域生态需水计算应该以流域为单元，建立变化环境下的流域水循环模型，如图1所示意。然后，充分利用高分辨率的土地利用遥感信息，结合陆面水文生态实验站的校核分析识别确定。对于每个流域，结合其生态特点和水循环特点，确定一级分区为山区、平原绿洲、过度区、荒漠无流区。为了突出人类活动影响，在山区和平原绿洲中进一步区分天然生态系统和人工生态系统，作为二级计算分区。二级计算单元内在以土地利用单元作为三级计算分区， 由遥感信息土地利用图上读取各类生态面积单元。对三级分区的每一项，单独计算其生态需水或经济需水。在计算中考虑了天然植被或人工植被对径流性水资源和降水性水资源的同时利用。国家“85”科技攻关项目中的一种基于水循环概念的流域生态需水计算框图如图6所示意（细节略）。
·河道内的生态需水的计算
河道内的生态需水的计算主要考虑的问题是维系河流湖泊水系的生态平衡的最小水量。主要考虑的方面有：
维持河湖水生生物生存的最小需水量；
维系城市人工生态环境景观的最小需水量；
防止河流泥沙淤积所需最小径流量；
防止河流水污染的最小水量；
防止海水入侵所需维持的河道最小流量；
防止河道断流、湖泊萎缩所需维持的最小径流量
通常需要通过流域水循环模拟、枯水分析后，在给出一定生态环境标准（或要求）下确定上述多个的最小流量组合的阈值（具体方法讨论略）。
（3）水资源承载力评价指标及计算方法
水资源承载力评价指标的建立是水资源承载力研究中的另一个关键问题。核心是用什么指标体系反映“社会-经济-环境”系统的发展规模与质量？目前，借鉴土地资源承载力的概念，采用在水资源可供给量所能维持生产的粮食产量的基础上计算水资源承载力的方法显然将问题过于简化了[10]。
从目前的认识，水资源承载力评价指标的选取有不同的做法。例如，有人从定义出发直接选取可支持人口数量、工农业发展规模等人口和社会经济发展指标作为衡量水资源承载力大小的依据[14]。也有人从水资源可供水量、需水量，可承载人口、社会、经济技术发展水平和规模，水环境容量等方面综合考虑建立水资源承载力评价指标体系，采用层次分析方法进行评价[15]。
本文建议，从水资源承载力的基本概念出发，通过水循环系统模拟，水资源评价、生态需水估算和社会经济对水的需求分析，选取计算参数，主要有：对应不同保证率的水资源量，最小生态需水量，可利用水资源量，水资源需求量（包括人口需水，工业需水，农业需水，环境和其它需水等）；通过流域“社会-经济-环境”系统的实际分析，确定水资源承载力评价指标体系，如水资源承载力的平衡指数（IWSD）等。运用本文提出的量化方法，获得比较具体和实在的水资源承载力的度量结果，如维系现状/目标水平的人口规模所需要最少水资源量，维系现状/目标水平的经济规模所需要的最少水资源量等。
总之，希望概念清楚，基础扎实、评价方法简单、可比性好。这方面研究工作需要在实际中发展和完善。
4．结语
水资源承载力的研究在我国虽然已有诸多研究课题和论述，但总的来说，已有的研究重点主要集中在对水资源承载力的评价与计算等方面，还没有形成水资源承载力研究的成熟的理论和方法。笔者“抛砖引玉”。希望在其概念、新的理论与方法研究方面开展研讨。几点建议如下：
（1）加强学科交叉融合的研究
水资源承载力研究涵盖了从理论到实证，从“水-生态-社会经济”多学科基础问题和可持续发展问题。从变化环境下的水文循环水资源演变规律到流域水文生态、植被耗水机理等微观领域，从水文水资源科学到社会经济科学、规划科学等不同层次、不同学科的研究范围，并以多目标决策分析方法、系统动力学方法、遥感与地理信息系统方法等作为技术手段，因此，迫切需要加强学科交叉融合的研究。
（2）技术方法的创新
目前制约水资源承载力研究的一个重要因素就是数据的获取与分析处理。GIS在支持与水文和水环境有关的地理空间数据的获取、管理、分析、模拟和显示，以解决复杂的水资源、水环境规划和管理问题方面显示了其强大的功能[17]。水资源承载力研究必须突破陈旧的数据获取与分析手段，充分利用现代先进技术，将地面水文观测与空中遥感信息相结合，利用地理信息系统进行数值计算和模拟，并将现有水资源承载力数学模型方法与GIS集成，这是水资源承载力研究取得突破性进展的一个关键所在。
（3）研究领域的拓展
地域分异和空间格局历来是地理学最重要的优势研究领域，水土资源与社会经济活动的空间配置状况对水资源承载力有着极为重要的影响。因此，如何加强水资源承载力密切相关的区域合理配置研究，尤其是区域可持续发展是21世纪地理科学新的挑战。它包括水土资源配置，上、中、下游的城市与产业合理布局，水源保护区区域范围内的人口、产业布局等。将其纳入水资源承载力研究的范畴，不但是水资源承载力研究的一个重要方面-水资源承载力区域差异研究的需要，也必将使水资源承载力研究成果对社会实践具有更明确的指导作用，这是当前水资源承载力研究中极具潜力的一个研究领域。
篇3
【关键词】 景观用水治理 循环利用 问题
1. 景观用水总论
1.1生态景观用水定义
生态景观用水，意思就是用于生态景观并符合生态景观用水的水。生态景观用水一般要求清澈、无臭味、无污染。生态景观用水可以是来自大自然的符合生态景观用水的水资源，也可以是通过现代科技及设施处理的符合生态景观用水的水资源，还可以是应用于现代景观中的通过现代生物技术等使保持生态标准的水资源。
现代城市景观园林规划建设中，尤其现在越来越多的水景楼盘，小区内的人工湖、人工河内的水都需要有系统处理的。一般是用生物膜，想生物栅，生态浮岛等，人工湿地技术现在也已经很大程度上的用到景观水处理上来了。这些用水在使用过中都要尽量的接近生态标准。
1.2生态景观用水延伸
通过现代科技及设施处理的符合生态景观用水的水资源。如人工湖的用水，在水中养殖一些水生植物和动物使水体自净。而用于草坪的灌溉水中有没有有害物质，尤其是一些开放的绿地,要考虑在草地尤其是土壤中的有害物的残留，防止二次污染。需要统筹考虑生产生活用水和生态用水的关系 在景观环境中，建造生态水系，为人们营造一个亲水的环境，也让这座城市因水更加美丽、更有灵气，得民心、顺民意。只是，这么多水从哪里来呢？城市水系对于改善地区生态环境、减轻城市热岛效应、净化空气、提升城市品位、排洪防涝等作用巨大。不过，建设城市水系首先要解决城市水源问题。而且，对水源的可行性一定要有长远评估，现在水源能满足需求并不代表将来也能满足。在缺水的环境下，要统筹考虑生产生活用水和生态用水的关系，不能顾此失彼。中水雨水帮忙解决景观用水 ，该怎样平衡生活生产用水和生态用水的关系呢？充分利用中水，是解决水源问题的有效途径。
水循环利用均是以中水为主的人工循环利用系统，未见在构建地表涵养水库的半天然循环利用的报道。水、地下水、污水作为水资源，创造性地开发了水循环利用系统，从根本上解决了缺水的问题。
2. 水循环利用系统
自来水是市政提供的城市公共用水水源，利用水循环往复的原理，深层次发掘水可循环利用的特性，创立景观水循环利用系统。包括中水人工循环利用系统、地表涵养水半自然循环利用系统和地下水自然循环利用系统。
2.1中水人工循环利用系统
2.1.1系统构成 中水循环利用系统是人工系统，污水经过再生处理、水库天然处理和二次处理，达到使用水标准，一部分回用，其余的中水进入地表涵养水循环系统，实现了水量基本平衡的使用循环。
2.1.2再生处理 再生处理是中水循环系统的主体
出水目标达到中水设施管理办法中的中水标准和地面水环境质量标准的V类水体标准。再生处理是复合工艺。该工艺流程，实现了多种有效工艺的有机复合运行。分流取水器和综合池是新技术。分流取水器是针对污水量大于取水量的情况设计的中水取水专用技术，不需要动力和清渣。综合池在传统的调节池中实现了调节、水解酸化、厌氧脱氮、初次沉淀等功能。综合池中设兼氧段，第一氧化池为厌氧池，第二、三、四氧化池为好氧池，第四氧化池硝化混合液回流至综合池。达到同样的反硝化效果，低温效果更为明显。加填料的反硝化停留时间为不加填料的反硝化停留时间的11.8％, 解磷后的污泥回流到第三氧化池前端，清液经化学除磷后回流到综合池，剩余污泥进人排出系统。这部分工艺是典型的除磷工艺。解磷池需要提供碳源作为解磷和增殖的能源。因聚磷菌容易吸收小分子有机物，尤其容易吸收低级脂肪酸类物质，而亚硝酸盐，特别是硝酸盐对聚磷菌解磷和增殖有较大的抑制作用。在综合池中首先设水解酸化段，既可以向解磷池中的聚磷菌提供含有大量低级脂肪酸类物质，又避免了大量亚硝酸盐和硝酸盐的产生。为了增加聚磷菌的含量，第三、四氧化池不填加填料，按活性污泥法运行。沉淀池出水加混凝剂和石灰消解液，进行絮凝反应和Ca，(PO ) 沉淀反应，进一步去除悬浮物和Ca，(PO )：沉淀物。
2.2地表涵养水半自然循环利用系统地表涵养循环指水在地面、地表土壤层和植物的循环过程，是半自然循环系统，是连接使用循环和地下循环的纽带，在水的循环过程中起到非常重要的作用。在水循环利用系统中。储水部位具有处理和储存两大功能，是安全可靠供水的重要保证。
2.2.1中水补水途径之一，中水一绿化一渗透一地表涵养储水部位；
途径之二，中水一水景一渗透一地表涵养储水部位；
途径之三，设置人工控制的地下补水支脉，形成中水一人工补水支脉一渗透一地表涵养水库，冬季补水源不足时开通本途径；
途径之四，中水一水库一人工河一渗透一地表涵养储水部位。
2.2.2循环补水地表循环是地表涵养水库的重要补水水源，循环越大，补水越多。循环之一直接绿化，即渗渠一绿化一渗透一径流一渗渠；循环之二直接使用，即渗渠—使用一中水系统一水景绿化一渗透一径流一渗渠；循环之三人工河，即渗渠一人工河一渗透一渗渠；循环之四人工循环，即渗渠一人工补水渠一渗透一渗渠。
2.2.3雨水补水雨水是雨季地表涵养储水部位的重要补水水源，包括空山水、屋面雨水、绿地雨水、道路雨水和流域雨水。
2.3地下自然循环利用系统
地下水的循环利用主要指区域内深水井的利用。深层地下水的循环过程是一个大区域的循环过程，属自然循环，地表水在自然循环过程中通过岩层裂缝和其他途径渗透，向深层地下水线和地下水源聚集地径流，到达地下储水结构，通过深井取水实现循环。深层地下水主要用于公建饮用水和直饮水。
结语
水在自然界不断往复循环，这是自然规律。利用水的循环规律，修复、强化、提升水的循环，深层次地开发利用水的循环，是解决城市用水供需矛盾的根本途径。自来水不是城市的惟一水源，利用污水、雨水、地表涵养水、地下水作为水资源，开发生态景观水循环利用系统，将成为一条更符合自然规律的、崭新的水综合利用模式，大大推动生态的发展，为水务事业做出积极的贡献。
参考文献：
[1] 全球水循环与水资源 程磊 气象出版社.
篇4
关键词：南方 水循环异常应对措施
中图分类号：TV21文献标识码： A 文章编号：
1南方三年旱灾和水灾回顾及水循环异常
1.1南方三年旱灾回顾
2010年中国西南大旱是2010年发生于中国西南五省市云南、贵州、广西、四川及重庆的百年一遇的特大旱灾。云南、贵州、广西、重庆、四川等西南受旱五省（区、市）累计投入抗旱资金41.1亿元，投入劳力2526万人，投入抗旱机动设备114万台套、运水车38万辆次。
2011年4月份以来，我国长江中下游地区遭遇严重旱情。据资料显示年初以来，长江中下游地区降水与多年同期相比偏少4-6成，为1961年以来同期最少年份。其中安徽、江苏、湖北、湖南、江西、浙江、上海平均降水量为1954年以来同期最少，此次旱灾主要呈现以下特点：一是持续时间长；二是农作物、养殖业损失严重；三是人畜饮水受到严重影响。
2012年4月有“千湖之省”美誉的湖北省由于降雨严重偏少，大江大河来水持续偏枯，湖泊面积急剧缩小，用水短缺的矛盾日益突出。4月长江中游水库、湖泊水体大幅减少。洞庭湖水体面积为456.18平方公里，为10年来最少。丹江口水库为320.03平方公里，逼近历史最少。洪湖、梁子湖、斧头湖等比历史同期少20%。
1.2南方三年水灾回顾
2010年7月开始，受持续强降雨影响，中国第一大河流——长江流域多处发生超警戒洪水，中下游干流不同地点水位上涨。流域面积180万平方公里、占中国陆地面积18.8%的长江全面进入汛期，沿江各地区进入全力备战洪水状态，长江流域面临着20年来的最高水位。
2011年6月3日到6月20日，大约两周的持续强降雨造成了不少地区的严重内涝，典型的代表是武汉市。据统计：自6月3日到20日，两星期时间，全国有江苏、江西、湖南、湖北、云南等十三个省区、86个市（州）、510个县（市、区）、3657万人受灾，直接损失350.2亿元人民币。
2012年7月进入强降雨集中期、雨势强劲，长江中下游水位持续上涨，江西、湖南、湖北、广东、广西等地相继受到水灾影响。
1.3南方水循环异常
在水文学中认为，水资源时刻处于降水、径流、蒸发、水汽输送四个环节中并不断循环，整个过程称为水循环，在水循环中，对于任一地区（或任一水体），在给定的时段内，输入的水量与输出的水量之差额等于蓄水量的变化量，这定义为水量平衡。
根据水文统计原理，多年的某一区域蓄水量一般不会变化很大，但是当某时段输入水量增大或输出水量减少，都会引起蓄水量的变化，对于某一区域来说，年输入水量、年输出水量，蓄水变化量总是接近正常值，如果三者与正常值偏差过大，我们称之为水循环异常，水循环异常表现为时段降水量增大和时段蒸发量减小，二者在水循环具体过程中又间接表现为洪灾和旱灾。
水循环异常引发的洪灾和旱灾，给人类的生产生活带来了巨大的危害，洪灾往往冲毁公路、铁路等交通设施，毁坏农田，造成农业减产甚至绝收，毁坏水利工程设施、淹没城镇，厂矿、破坏地表形态，造成严重的水土流失；而旱灾则直接威胁到人类的生产生活用水，农业缺水，作物欠收，直接威胁粮食安全，工业缺水不得不减产停产，影响经济发展，总之，近三年来南方频发的洪灾旱灾给我们的生产和生活带来了严重的损失。
2.南方水循环异常成因分析
2.1气候因素引起的水循环异常
降水是水汽以液态或固态形式从空中降落到地面的现象，是水循环过程中最基本的环节和水量平衡最基本的要素，也是陆地上各种水体直接或间接的补给水源和人类用水的根本来源，由于大区域范围内的水汽输送发生异常，导致降水时空分布的不均匀性和不稳定性，直接导致水循环异常。
通常情况下，年降水量分布较均匀，不会出现过大的暴雨，均匀的降水量保证了降水区域内各个流域的水量补给，使得各个流域能够保证年平均流量，也能够保证沿岸工农业和生活用水，不会出现过大的旱情，相反，如果气候出现异常，降水量偏少，流域内流量低于平均流量则不能保障沿岸取水的需求，造成缺水，超过一定限度就造成严重大的旱灾。虽然目前有人工影响天气措施，但是对于大区域、大面积，人工影响天气无法改变气候异常造成的水循环异常。
2.2水污染引起的水循环异常
随着经济、技术和城市化的发展、排放到环境中的污水量日益增多。据统计，目前全世界每年约有420km3污水排入江河湖海，污染了5500 km3的淡水，就我国当前的环境形势来看，水污染形势更严重，特别是中小企业分散在各个小流域内，一方面对环境保护的认识不足引起环保投入与设施缺乏，工业、生活废水直接排放，另一方面环境保护执法力度不够造成的无序排放更加严重，使得我国的许多中小流域遭受严重的污染。
这些污废水不经处理排入地表水体，造成全世界的水质恶化，水污染造成的“水质性缺水”，加剧了水资源短缺的矛盾和居民生活用水的紧张和不安全性。特别是遇到干旱的时候，这些污染的水体不能用于生活和农业取水，使得本来就紧缺的水资源更加珍贵。
2.3水利工程引起的水循环异常
在自然界中，水体处于自然状态，在通常情况下，水循环是处于平衡状态的，随着人类活动对水资源的利用，直接或间接地破坏了水循环平衡。
其一是围湖造田，湖泊在当地起着调节气候，为蒸发提供足够的水域面积，补充降水需要的水汽，还有调节地下水水位的功能，在地下水水位较高的地方还要地下水与地表水相互转化的功能，围湖造田，缩小了水域面积，减小了蒸发量，蒸发量的减小直接导致降水量减少，引起水循环异常。
还有在河流的上中游的山区地段，有的河段为了开发水电资源修建的引水式电站，将主河道改道，河水经引水、输水隧洞从山体或两岸穿过，这直接影响了水体的有效蒸发面积，减小了蒸发量，同样破坏了水汽循环的平衡，造成降水量少，直接引发旱灾。
篇5
关键词：水土保持；概念；方案编制；水体损失；土地保育
中图分类号：S15 文献标识码：A
1 水土保持的概念
水土保持现行定义是：指防治水土流失、保护、改良与合理利用山区、丘陵区和风沙区水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好生态环境的综合性科学技术。
1.1 水土保持的含义
近几年水土保持与其他学科互相渗透，互相吸收，其内涵也在不断的扩充，不断充实，水土保持涉及的内容除了防治水土资源的流失外，还赋予了利用水土资源、绿化美化环境等。水土保持是一项综合治理性质的建设工程，它以保水保土为中心，综合采取合理利用土地、生物措施、工程措施和农业技术措施等手段，来达到改善生态环境和区域社会经济可持续发展的目标，水土保持的内容已不只是防治水土流失，而是维护和提高土地生产力，建立良好生态环境，它能为国民经济的可持续发展提供安全保证，能促进社会进步。
1.2 水土流失和土壤侵蚀
水土流失和水土保持是两个相对的概念，虽然未在国际经典辞书上找到专门简明释意条目，但根据一些国际学术专著，它们的意义也是比较明确的：是指土壤侵蚀（包括水、风、重力、人为活动等营力）造成陆地表面水土资源和土地生产力的破坏和损失。土壤侵蚀是国际通用的土壤学学术用语，国际上有代表性的学术专著和机构对此定义大致相同，即水、风、重力等作用下土壤的流失。
1.3 水土保持的作用
水土保持的综合治理对生态环境的作用和影响是不可估量的。水土保持综合治理能有效改善治理区的生态环境，降低土壤侵蚀模数，增加林草覆盖率，提高空气质量，还能有效拦蓄降水，拦截泥沙入河。同时，对于缓解山丘区，农村人、畜饮水困难，减少洪涝灾害和抵御旱灾都有着积极的作用，并且能为治理区域的农、林、牧业创造良好条件，为增加群众收入，使群众尽快走致富道路提供有力的支撑。
1.4 水土流失与水土流失
防治水土流失涉及了防治土地荒漠化、防旱保水等内容，维护和提高土地生产力涉及了植物侵蚀、化学侵蚀、慎重考虑工程措施等内容，绿化美化环境则涉及了植树造林、慎重使用复垦措施等内容。总之，水土保持已不是最初的水土流失防治，即采取措施简简单单地把水土资源固定在某一个区域。
2 水土保持问题根源的解析
随着人们认识的发展，土壤侵蚀与水土保持学的概念在不断完善、深化，水土保持学正在逐步演变成一个综合学科。我们要逐步改变把水土保持单纯地理解为水土保护，而没有意识到水土保护的根本目的。保持含义不仅限于保护，而是保护、改良与合理利用。因此，在方案设计的时候，仅着眼于防治土体的损失，进行机械地“固定”处理，夸大甚至是盲目使用工程措施，从字面上理解植物措施。
2.1 对绿化、美化环境认识肤浅
同时，由于没有意识到绿化、美化环境，一部分人没有考虑植物措施、或是乱用植物措施、或是没有把植物措施设计到相应深度等。总的说来，是对绿化、美化环境的认识没有深入。没有考虑植物措施的人完全没有考虑水土保持的绿化、美化这一部分内容。在方案设计中，不再乎植物措施，认为在工程措施的防护下，已经能够达到防治目标，采用植物措施纯属多余。
2.2 仅从定义上理解，没有注意到事物的发展
水同土地资源一样，是限制农业发展的重要因素之一。中国地下水资源有限，地面水分配不均，事实上只有20%的水分布在64%的耕地上。估计到2050年，将缺水4，000亿立方米，水资源方面形势严峻。如国内有人把入渗作为一种水体保护措施；但有人认为，入渗到地层深处的水体已经变得难以利用。个人认为，水资源的保持要从水资源的利用、便于利用出发，做好库存，同时进行防污染处理。所以，在方案编制中少了很多内容，让编制方案的根本目的落了空。没有了那“维护和提高土地生产力”这一内容，好多东西也就空荡起来，更别说水土资源的可持续发展了。
3 法律意义的水土保持功能概念
3.1 如何定义水土保持功能
水土保持是指陆地上的一些生态系统在地表对水资源的蕴藏以及发挥的有利于蕴藏水土资源的能力，同时这样的能力也对土地的生产力有着促进的作用。这里做个假设，若是定义里没有水土保持设施这一概念，这是为了避免循环的论证理论而做出的假设。在定义中，生态系统是广泛的概念，可以适用于任何的等级范围。所以，池塘、农田、森林都可以被说成是生态系统，生物圈也是一个生态系统。定义中的土地生产力则是对水土保持功能进行评判的重要标准，这里的生产力不是经济学也不是政治学上的生产力定义，而是生态学上的。
3.2 表现形式
这里的涵养作用是指，植被在地表覆盖地面，可以对降水进行截持，并且能够有效的对地面径流进行调节以及吸收，对土壤进行改良，并保持突然的固持性，对下渗的水分可以起到滞留储蓄的作用并且还能抑制地表水分的蒸发，水分的蒸腾是水循环的一种，对于森林以及水资源本质上需要发挥涵养作用，于山蓄水，于林蓄水是现代需要注意的。所以对于滥砍滥伐现象，以及肆意毁坏植被的现象，在陡坡开荒的行为都会破坏水源的涵养，也就是降低了水土的保持功能。
3.3 指标
生产力的大小排序上，森林最大其次是农田以及疏林然后则是灌丛和草原，荒漠的生产力最小。在同等的光照水分和温度的自然环境下，植物的分布数量以及密度决定了生产力，植物的生产力总数的高低就决定了土地的生产能力，也就是说水土保持功能低。直接性的说明了，认为的一些挖掘以及破坏活动会产生压塌破坏植被。
土壤是有机无机物的混合物，水分是其重要的物质组成，不仅仅影响了其物理性质，同时，也会对突然中的微生物活动以及溶解和转移养分的含量造成影响，这是土壤肥力大小的重要影响因素，并且更是植物生长的重要条件，地表水以及地下水都会为根系说吸收，这也是土壤水分被利用的过程。
结语
我们一定要认清形势，利用水土保持改善生态环境，促进经济可持续发展，统筹规划，求真务实，做好水土保持工作，使我国早日呈现出河流清澈、山川秀美的大好景象。
参考文献
[1]王飞.人类活动对区域水土流失影响的定量评价[D].西安：西北农林科技大学，2004.
篇6
[关键词]气候变化 水文水资源 影响
中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0035-01
1.气候变化对水文水资源影响的研究进展与方法
1.1 研究进展
针对气候变化影响的研究最早是由世界气象组织（WHO）、联合国教科文组织（UNESCO）、联合国环境计划署（UNEP）等多个国际组织于上世纪70年代末发起并开展的，研究计划包括世界气候计划（WCP）、全球能量水循环试验（GEWEX）等。美国是较早组织气候变化与水之间关系讨论会的国家。随后多项研究和报告出台，其中影响力较大的项目是WHO与UNEP共同组建的IPCC，其专门就全球范围的气候变化进行评估，旨在为政府决策者提供适应气候变化决策的科学依据，目前IPCC已4次非常重要的评估报告（分别为1991年、1995年、2001年和2007年）。气候变暖及其对水资源、农业、生态和人体健康所造成的影响虽已得到全球公认，但气候变化问题涉及国际环境、政治、经济、能源、贸易等诸多问题，在落实《里约公约》、《京都议定书》和巴厘路线图温室气体减排方面，如何体现“共同但有区别的责任”方面，各国分歧仍然严重。
1.2 研究方法
气候变化对水文水资源影响的研究，目前都是基于气候变化而引起流域气温、降水、蒸发的变化，预测径流流量变化趋势以及对区域供水的影响。由于气候变化的复杂性及不确定性，评价气候变化时无法得到未来气候变化的准确预测值，只能得到一种可能出现的结果，这种气候变化模式就称作“情景”――种基于假设基础上获得的气候变化时空分布的描述。进行气候变化影响研究时先定义未来气候变化的情景，再建立水文水资源模型，将气候变化情景作为条件输入到水文水资源模型中，经过模拟运算得到区域水文循环的过程及水文分量，以此评价气候变化对水文水资源的影响，并提出相应的措施与对策。气候变化情景可采用任意设置情景、长系列历史资料分析、大气环流模式3种方法生成。水文水资源模型可依据经验统计、概念分析、流域水文分布等方式建模。已公布的气候变化情景与水文水资源模型数量众多，但多属孤立、静态模型，存在气候模型与水文模型耦合性不足问题，且集中于气候变化对径流平均变化影响上，故应改进水文模型，建立大尺度分布式水循环模型，研究方向上加强对供用水系统、土壤水分、农业灌溉用水、水环境、航运等方面影响的研究。
2.气候变化对水文水资源径流的影响
2.1 对年径流量变化的影响
在我国，水文水资源主要分为七个流域，随着气候变化的影响，南北方的径流量会随之发生改变，一般情况下，南方径流量的增加与减少与北方径流量的增加与减少交替进行，但是，整体趋势还是以减少为主。针对我国的气候条件，气候变化对水文水资源径流量影响最大的是淮北地区，径流量的增幅最大的是辽河一带，在黄河地区，其径流量本来就小，在气候变化的影响下，降水量将减少，那么，其水文水资源的年径流量势必随着减少。
2.2 对西北山川径流量的影响
在我国，西北地区地形高且地势复杂，其河流的水源主要来自冰川消融水源的补给，随着气候的变化，在全球气温不断变暖的趋势下，冰川的消融速度加快，在夏季，流域的径流量会急剧增加，而到枯水季，河流的变干速度也在加快，这对靠水源迁徙生存的动物是极其不利的。在气候变化的影响下，我国的水文水资源流域都发生显著的变化，加大了水文水资源的敏感性。
2.3 对径流量系数的影响
水文水资源的径流量对区域的湿润与干旱情况有着重要的影响因素，由于各地不同的气候环境，以及气候的不断变化，水文水资源径流量的系数也会随之不断发生相应的变化。若某一地区的径流量系数提高，那么该地区的气候湿润指数也随之增加，则该地的水文状况将会更加湿润。反之，如果某地的径流量系数降低时，那么该地区的干旱指数将会增大，水文情况则会边干。所以，在气候的变化下，水文水资源的径流系数也随着改变。
3.气候逐渐变暖对水文水资源系统的影响
气候的变化不仅受自然规律的制约，人为因素也会对气候变化产生一定的影响。随着二氧化碳排放量的逐渐增多以及相关气体的排放，使得全球气候变暖，气候变暖对生态环境造成了一些列的影响，同时对水文水资源系统也产生了严重的影响。
3.1 对水文水资源质量的影响
环境问题与人们的生产生活息息相关，越来越获得人们的普遍关注，在全球气候变暖的情况下，全球气温普遍升高，研究表明，干旱、半干旱会增加降水量，增加了空气湿润度，也提高了农业的产量，但对我国大部分地区来说，会使我国旱涝灾害的发生率大大提高，同时，全球气候变暖，空气温度随之提高，大大的降低了河水对污染物的分解能力，降低了水文水资源的质量，为人们的生产生活带到不利的影响。气候变暖对人们生产生活的影响是方方面面，因此，要加强对环境的保护，恢复原有的生态系统。
3.2 对用水供求的影响
在全球气候变化的影响下，大气环流也发生了显著的变化，这样，会对区域的降水量产生严重的影响。在经济发达的地区，农业、工业都对水资源具有极大的需求量，在全球气候变暖的情况系，区域降水量不平衡且相对减少，同时，水资源的蒸发量也提高，大大减少了水资源的供给量，这样，水资源的减少不仅对人们正常的生活带来不利的影响，同时，对经济的发展产生了严重的阻碍作用。在降水量本身较少的地区，这种情况的发生将会更严重。由此可见，气候变化对用水供给的影响在一定程度上大于对降水的影响，所以，在经济快速发展的同时，我们要注意环境的保护，走可持续发展的道路，保护人类赖以生存的环境。
3.3 对区域敏感性的影响
气候变化不仅对水文水资源的径流量产生影响，同时，对各区域的干湿程度也会造成影响，在湿润地区，径流量对气候变化具有较强的敏感性，在干旱地区，敏感性较弱。在全球气温变暖的情况下，我国七个流域的径流量发生变化，其敏感性也会发生影响。
3.4 气候变化对水资源管理的影响
气候变化对水资源的开发、利用和管理产生明显的影响。随着海平面上升、冰川退缩、径流减小及降水分布不均，供水需求在人口增加的条件下仍在增长，水资源供需紧张的矛盾将进一步加剧。我国水资源总量能排到世界第6位，但人均只有世界平均水平的1/4，居世界128位，同时我国水资源分布极为不均，北方人口接近全国的一半，耕地近2/3，GDP占45%，但水资源不到全国的20%，经常干旱缺水，而南方长江中下游地区由于降水量增加，频发洪涝灾害。这个特点决定了我国水资源管理的难度较大，所以应加强水资源的分析和预测，研究合理分配和利用水资源。
4.结语
气候变化对我国的水文水资源通过水循环系统产生影响，气候变化导致降水量、温度、日照等在区域的变化，会对区域的径流量、生活生产用水供给量等产生影响。所以，要积极保护我国的生态环境，让气候的变化遵循自然的规律，不能人为的改变气候环境，这会对人类的生产生活造成难以改变的破坏。
参考文献
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同课异构，是新课程改革推进过程中形成的一种教学及备课模式。“同”是指相同的“课程标准”，“异”是指教师的教学风格、教学设计与教学策略的差异。同课异构，是同在目标，异在过程，异在实现课堂教学目标的内容与方法的个性化、特色化。针对不同班级、不同学情，在具体教学过程中，每位教师可以根据自己的教学理念、教学风格设计不同的教学思路，展示迥异的教学个性，表征“教学有法，教无定法”创造性要求，凸显课堂教学“构思”与“结构”的差异。
一、课程标准的差异性解读与教学设计的个性化构思
由于对课程标准的理解不同，不同教师对整节课的设计思路也各不相同，尤其是对教材内容的取舍、案例的选取及呈现的方式、时机及教学的侧重点等方面不尽相同。湘教版地理必修Ⅰ教材中《自然灾害对人类的危害》这一节内容的课程标准要求是：“以某一自然灾害为例，分析其成因与危害”。笔者认为，本节课的重点是探讨自然灾害的“成因及危害”，因此对于教材中自然灾害的定义及分类应该弱化处理；自然灾害类型多样，教学中不可能一一列举，选取哪一种自然灾害，需要考虑学生现有的经验或体验，并且尽可能接近学生的最近发展区。因此，在不同地区，可以结合当地的环境特点，选择不同的案例，如有的地区可以重点讲干旱，有的地区可以重点讲地震……笔者在设计这节课时，选择的是当地学生（启东中学）感受最深刻的一种自然灾害——台风，让学生利用已经具备的相关知识及生活体验，尝试分析台风的成因及危害，并以此为基础，进一步归纳自然灾害形成的共性的成因和危害。
由于教学理念的差异，不同的教师对学生能力培养的侧重点也各不相同。传统教学注重应试能力的培养，有不少老师在课堂上着重培养学生的答题技巧；而现代教学模式则注重培养学生发现地理问题、分析探究其成因并提出解决问题的对策和措施的能力，并且要求学生能够将理论与实际相联系。地理学科知识来源于生活，高于生活，最终又应用于生活。学习对生活、对个人的成长有帮助的地理知识，不仅能够激发学生学习地理的兴趣，同时也赋予地理学科新的发展动力。本节内容具有明显的地理学科特色，同时也最能体现地理学科的价值。面对自然灾害造成的各种危害，尤其是对生命造成的各种伤害，学生应该如何保护自己，免受伤害，除了要具备一定的理论知识，更重要的是要学会一些必备的逃生自救的技能，这一点应该是本节课要达成的重要能力目标。
二、课改理念的差异性认知与课堂流程的个性化处理
教学过程的差异，直接体现教师教学思路的差别。从课堂的导入，到知识点之间的过渡，到重点难点的突破，再到课堂的总结，各个环节都能展示教师的教学特色、教学风格、教学理念、驾驭和管理课堂能力。本节课的导入，首先展示的是百度贴吧出现的在台风“菲特”影响期间当地的相关留言及图片，从学生身边发生的事情展开，引导学生回顾当时的经历、感受、所见所闻，进而总结台风造成的危害，除了强风、暴雨、风暴潮之外，还对生活、生产、生命及财产造成危害，然后在此基础上探求台风的成因。在台风造成的各种危害中，城市内涝是当地学生感触最深的次生灾害，学生在分析成因时，直接就能想到强台风带来的暴雨是内涝产生的自然原因。关于内涝的成因，教师还要引导学生从“人祸”的角度来分析：结合水循环的相关知识，从水循环的环节入手，分析城市建设过程中天然河道的填埋、植被的破坏以及混凝土地面的广泛覆盖对下渗及地表径流的影响，在此基础上，找到治理城市内涝的一般方法。关于洪涝的成因，可以引导学生结合自然地理环境整体性的相关知识，从气候、地形地貌、水文水系特征、植被、土壤以及人类活动等方面展开，最终让学生掌握分析洪涝灾害问题的一般思路。
传统课堂往往按部就班，整堂课以教师讲授为主，学生被动地接受新知识。同课异构模式就是要求教师能够打破常规，采取各种方式展开课堂教学：可以分组讨论，可以就某个话题展开辩论，可以自问自答……用不同的方式展开教学，正是同课“异构”的一种表现和追求。
板书设计是容易被很多老师忽视的环节，也是最能直观体现“同课异构”功能的环节。大多数老师都是流水账似的平铺直叙，尽管也能够体现课堂教学的主要内容，但是却不能反映知识点之间的逻辑关系，学生头脑中的知识比较零散、混乱。如果教师能够以知识框图的形式帮助学生构建知识体系，学生就能更好地把握重点、更好地理解和掌握相关的知识。
三、教学素养的差异性养成与教学境界的个性化达成
教师的教学素养差异，直接关系到教师对于课堂教学内容所要达成的情感、态度、价值观目标的把控能力。本节课的素材最适合对学生进行环境教育及生命安全教育，同时也能帮助学生培养辩证思维的能力和科学的人地关系观。
通过本节课的学习，一方面要让学生认识到，自然灾害是地球发展过程中的正常现象、自然的力量不可抗拒、人类在“天灾”面前显得非常渺小，但这类天灾可以“防”；另一方面，又要认识到有些自然灾害由于“人祸”加剧了成灾的频率、强度和影响范围，这类自然灾害可以“控”；只要合理利用和改造自然，自然环境就能造福于人类，反之也可能对人类造成巨大的伤害，由此帮助学生树立科学的人地关系观，这一点应该是本节课最终的升华所在。
本节课是进行生命安全教育的重要素材，教师应该通过这一节课让学生更加懂得珍惜生命、树立安全意识和防范意识。在有的老师看来，生命安全教育似乎“偏离”了主题。其实，我们研究自然灾害的最终目的，就是要趋利避害，尽可能减少自然灾害对人类的危害尤其是对生命的伤害。因此在本节课中，笔者刻意利用如皋中学优秀学子赵晓婷的事迹，结合视频资料，对学生进行自我防护及逃生技能的相关教育，这也是“异”于其他老师构思之一。
自然灾害对人类而言，常常会造成巨大的危害，但同时我们又要看到其有利的一面，例如洪水泛滥带来肥沃的泥沙，促进农业发展甚至孕育了古代的文明；再如火山、地震、泥石流等，对人类而言是灾害，但是站在自然界的角度，破坏的同时却是一个建设的过程。培养学生的辩证思维能力，同样体现出对同一节教学内容的不同处理。
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关键词：后工业景观公园；工业废弃地；景观改造
Abstract: facing the city more and more derelict industrial land, after the industrial landscape design is to solve the associated environmental and social problems effective means. This paper focus on industrial landscape park after the representative works of summary commonly used gimmick landscape change.
Keywords: post-industrial landscape park; Derelict industrial land; Landscape transformation
中图分类号：[TU242.7]文献标识码：A文章编号：
一、背景及定义
随着后工业时代的到来，世界各国的经济结构发生巨大的变化，产业布局调整，传统工业逐渐衰落，在城市中留下了大量的工业废弃地，带来一系列的环境和社会问题。后工业景观是用景观设计的方法对工业废弃地进行改造、重组与再生，使之成为具有全新功能和场所精神的新景观，在促进资源可持续性合理利用、延续城市记忆与文化方面具有重要意义。
依托后工业景观，将场地上的各种自然和人工环境要素统一进行规划设计，组织整理成能够为公众提供工业文化体验以及体闲、娱乐、体育运动、科教等多种功能的城市公共活动空间，即为后工业景观公园。后工业景观公园发端于20世纪60年代～70年代欧美发达国家，成熟于20世纪90年代的德国。
二、经典作品
在德国杜伊斯堡市北部的北杜伊斯堡风景公园里，你会看到人们自由融合在充满后现代工业痕迹的场景之中：在绿色成荫和原有钢铁厂设备的背景中，摇滚乐队在炉渣堆上的露天剧场中高歌，游客在高炉上眺望，登山爱好者在混凝土墙体上攀登，市民在庞大的煤气罐改造成的游泳馆内锻炼娱乐，儿童在铁架与墙体间游戏，夜晚五光十色的灯光将巨大的工业设备映照得如同节日的游乐场。
这个场所原是一座钢铁厂，是1989年纳入到德国鲁尔工业区改造“国际建筑展埃姆舍公园”计划“绿色框架”主题下的景观公园系统竞赛中。设计师彼得•拉茨赢得国际竞赛一等奖，承担设计任务。
三、设计手法
1、功能组织
在后工业公园景观设计中，设计师遵循开放设计的理念，运用现代艺术新思路，充分利用工业符号和工业建筑自身的特点，合理搭建改造目标与原有建筑物间共通的桥梁，视情形采取完全保留、部分保留或构筑物保留的手法，加以功能、形势、形态改造，适当大胆运用鲜明色彩，表达特定主题。
空间上，厂房等大空间可以改造成音乐厅、剧场，储料仓改造成花园、儿童活动区，设备用房改造成餐饮、服务空间，办公楼改造成旅馆。
表1 工业设施公园化改造设计途径
2、生态治理
后工业景观公园设计蕴涵着生态学的思想，尽可能地循环利用场地上的物质和能量，这也贴切场地的历史氛围。
（1）废料处理。场地上的废料如果对环境没有污染，可以采取就地取材、就地消化的原则进行使用或加工。例如钢板熔化后铸造其他设施或广场铺装，砖或石头磨碎后当作红色混凝土骨料，焦炭、矿渣加工后作为植物生长的介质等。如果是污染环境的，这样的废料要经过技术处理后再利用。污染严重时，要对污染源进行清理，污染物外运。
（2）利用绿色能源。在北杜伊斯堡景观公园中，彼得•拉兹将工业水渠改造成自然河道，利用冷却槽、沉淀池构建水循环系统，在水渠岸边相应设置风塔，利用风能构建水循环的竖向流动环节。而通过生态技术手段，利用植物、动物或微生物的活动来处理污水、污染土壤也是重要措施之一。
3、保留植被，打造生态景观
废弃地上的野生植被是适应污染土壤顽强生存下来的，对废弃地生态恢复有着重要意义，应加以保护。北杜伊斯堡景观公园的野生植被有450多种，在厂区与周围环境的边缘地带，有大面积的原生生境，成为多种植物生长和鸟类栖息的场所，同时形成了乡趣浓郁的植物景观视觉。
后工业公园景观设计和营造包含了生态演化进程，是展现长期的循序渐进的自然演化过程，例如北杜伊斯堡景观公园金属广场铁板的持续腐蚀、受污染土壤上植被的生长等问题，伴随着项目的逐步实施，彼得•拉兹一直在充满激情地持续地优化他的设计。
4、艺术生成
后工业景观设计作品具有一种特殊语言的力量，设计师从形式和构图上将现代艺术设计思想运用到工业废弃地这种粗狂、充满力量和历史遗韵和生活回忆的载体上，使得工业废弃地甚至城市的文脉有着美好延续。
构成主义认为，工程技术建造所应用的材料、所造就的场地肌理、所塑造的结构形式，与如画的风景一样打动人心。达达艺术认为任何存在的即使丑陋的也是艺术，生锈的高炉、废弃的厂房、停产的设备、荒芜的土地都可以提升为艺术。极简主义追求抽象、简化、几何秩序，采用现代机器生产中的技术和加工过程来制造作品，崇尚工业化的结构，具有工业文明的时代感。大地艺术作为一种大尺度的艺术形式，对后工业景观设计影响最为深远，在一些艺术家和设计师看来，废弃地上的工业遗迹就如同大地艺术，是工业生产在大地上留下的艺术品。
四、小结
长期以来，在国家、政府的政策引导下，或引进社会投资，集规划、环保、建筑、景观等多专业合力研究探索解决城市工业废弃地问题，已获得一定成效。在当前面临高速发展的城市化进程而对土地资源利用提出了更高要求的形势下，如何采取合适的改造途径，恢复生态平衡、实现社会及经济效益的可持续性增长，还需进一步探索。
参考文献：
[1]王向荣，任京燕：从工业废弃地到绿色公园——景观设计与工业废弃地的更新，中国园林，2003(3).
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关键词：地铁；运营荷载；动三轴实验；沉降
Abstract: the subway tunnel completed and put in operation, the load caused by the vibration of foundation soil vibration, the foundation soil vibration appear soil dynamic response, may directly affect the tunnel later settlement, thus it is necessary to study the tunnel the dynamic response of the foundation soil, this paper from that starting point, through to the station of nanjing subway yuan at the bottom of the original state the muddy silty clay into action triaxial test, using different dynamic stress than metro operation process of different depth and dynamic loads of soil under different confining pressure dynamic strain, move the variation of pore pressure rule, which then calculated the subway vibration load cause long-term ground settlement. The results show that the soil caused by the dynamic loads due to dissipate the pore pressure produced consolidation settlement is operation load of the main causes of the settlement, to train operation's later, sedimentation value basic tend to be stable, the train vibration load role in soil deformation of a little effect.
Keywords: the subway; Operation load; Dynamic triaxial test; settlement
中图分类号：U231+.3文献标识码：A 文章编号：
0引言
运营荷载振动引起轨道系统下的地基土受振，地基土振动出现土动力反应，有可能直接影响到隧道的安全与稳定，因而有必要研究隧道地基土的动力响应。
随着地铁和轻轨建设的日益增多，对于类似地铁列车振动荷载之类的具有作用时间长、并有一定作用周期的循环荷载可能产生的破坏，也正在引起人们的高度重视，国内已有多个由于行车振动荷载作用而导致基础破坏的实例。例如，上海地铁建成投付使用以后，发现隧道中行驶列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大影响(隧道轴线的沉降明显)，而且这种影响与地铁列车运行状态有很大的相关性[1]。
南京地铁一号线迈皋桥-小行段于2005年5月开始观光试运营。目前，西延线地铁正面临着较大的沉降威胁，不仅形势严峻，而且原因十分复杂。第31期监测数据表明：西延线隧道在运营3年多的时间内已形成4个明显的沉降槽，最大沉降量达114mm，差异沉降为99mm（见图1）。同时，西延线隧道目前沉降仍以较大速率发展，其中近2.2％的区段底板沉降速率超过0.1mm/d；部分监测点的沉降速率甚至达到0.16mm/d。西延线沉降原因包括自身因素（地质因素、施工因素）和外部因素（周边道路施工和车辆荷载的影响、周边建筑工程的影响、运营荷载的影响和隧道渗漏的影响）。例如地质因素、施工因素是前期就对沉降起作用的，而运营荷载的影响和隧道渗漏等的影响是开始运营后才显现出来的。
现有研究表明：南京地铁西延线沉降很大程度上在施工期形成，但地铁运营期间，列车振动荷载长期循环的作用下，基底下的饱和砂土及饱和粘性土层却有液化和振陷的可能，其带来的后果对隧道的纵向不均匀变形会产生较大的影响。
图1 西延线沉降槽范围内底板沉降历时曲线和地铁运营关系
为了定量地讨论地铁运营荷载对隧道沉降的影响，因此必须对西延线列车荷载作用下基底下淤泥质粉质粘土土层在循环荷载作用下的动力特性进一步的量化研究。
1研究现状和模型选取
地铁荷载作用下引起的长期沉降分为两部分，即不排水循环荷载作用下土体中的累积塑性变形引起的沉降以及土体中由于动荷载引起的孔压消散产生的固结沉降。
目前国内外学者对交通荷载下的土体变形一般采用两种方法进行研究：一类为基于复杂弹塑性本构模型的动力固结有限元分析方法，该方法涉及参数较多，且获取困难，同时计算量非常大，离工程应用还有相当距离；另一类为基于经验拟合公式的简化计算方法，该方法是在试验或者实测资料的基础上建立土体长期变形与主要影响因素的经验拟合曲线，物理意义明确，简单实用[2,3]。本文选用第二种方法，累积塑性变形与孔压均采用经验拟合计算模型与经验拟合计算公式相结合进行求解，孔压消散采用一维Terzaghi固结方程求解，最后采用分层总和法计算出地基土体的长期沉降。
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关键词：环境流量；水质水量平衡模型；Tennant法；湿周法；清溟河
中图分类号：O647.3；X783 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）02-0109-07
流量作为河流最重要的因子之一，是保证河流环境功能和生态功能正常发挥的必备条件。世界自然保护联盟将环境流量定义为“在用水矛盾突出、且用水量可以进行调度的河流、湿地和沿海区域，为维持其正常生态系统及功能所拥有的水量”。国外其他学者针对环境流量也进行了定义，也为维持河流生态健康所需的流量。近10年来，我国学者结合我国河流面临流量短缺和水质污染的双重威胁的实际情况，界定了适用于我国河流的h境流量内涵及组成。其中王西琴等对环境流量的概念界定的较早，其认为环境流量具有更广的内涵：如满足白净功能需求的水量一环境需水，满足河道水沙平衡的水量―输沙需水，满足生态系统最低需求的水量―基本生态需水等。围绕环境流量的计算，近年来也有许多研究成果，主要分为两大类别，一类是基于水质水量平衡模型计算为改善河流水质所需的环境流量，一类是生态需水量相关计算研究。水质水量平衡模型主要通过模型的构建，可定量评价生态补水或不同调水情景对水质的变化。国内生态需水量计算常采用方法有水文学法（如改进Tennant法、月保证率法）、水力学法（湿周法和生态水力学法）、栖息地模拟法、整体法等。不同河流环境流量需求不同其适合的计算方法也不同。
本文在分析北方河流环境流量概念和内涵的基础上，探讨不同功能目标下环境流量的组成；结合北方河流缺水的特征，充分考虑二元水循环条件下，建立水质水量平衡模型，开展为改善河流水质所需环境流量的计算；同时以清溟河为例，采用不同计算方法计算河流生态系统所需环境流量，初步确定清溟河环境流量阈值。
1环境流量概念与组成界定
1.1环境流量概念与内涵
国内外目前对于环境流量概念与内涵没有统一认知，国外主要是指为维持河流生态系统健康所需的流量，而国内存在水质污染严重与生态系统亟需恢复的双重问题，多指维持河流生态环境功能正常发挥的流量。
本文认为环境流量是指在特定的区域、流域内，在相应的生态保护、恢复或建设目标下，某一时段能够满足河流系统生态环境功能所需流量。一方面，河流环境流量可以随时间和空间变化，表现出动态变化的特征；另一方面，河流环境流量具有协调河流各项基本功能的内涵，表现出在特定时空单元内最大限度地满足河流主要功能的优先选择性。
1.2环境流量组成界定
环境流量组成界定需以河流功能分析为基础，其中水环境功能区划和水功能区划中均涉及对河流功能的界定。水环境功能区划管理目标中只考虑了水质标准，并以水质标准来界定该水质控制区的水域功能，与河流实际使用功能存在一定偏差，而水功能区划是按相应水域的主导功能来划定，并考虑了水资源的合理开发和有效保护，因此本文以河南省辖河流为对象，主要依据《河南省水环境功能区划》和《河南省水功能区划》来分析河流功能。
结合河流功能界定结果及广义环境流量的概念及内涵，不考虑河流社会功能所对应的水利流量，河南省辖河流环境流量主要由维持水生生物栖息、稀释自净、景观娱乐、防止泥沙淤积、地下水位和蒸发6项流量组成。
2环境流量计算模型构建
2.1水质水量平衡模型的构建
基于二元水循环的思想，将工业/生活排水等回归水作为河道内流量一部分的前提下，建立了测算环境流量的水质水量平衡模型。
（1）模型具体构建思路。
水箱模型：在研究河段入河节点的实测径流的基础上，统计分析该河流或河段的降雨径流、排水、取水和调水等水量的输入、输出，建立水量平衡；
一维水质模型：在水量平衡基础上，考虑输入、输出污染物的衰减与降解，并采用一维水质模型模拟计算污染源变化引起的水质变化结果，并建立污染物通量平衡。
根据河流或河段不同阶段水质目标要求，基于通过。建立水量水质平衡模型，测算分析保障河流水质达标所需的水量。河段水质水量平衡模型示意图见图1。
其中图1中Q为输入输出水量，P为输入输出污染物总量。
（2）模型计算参数的确定。
主要针对该模型中的降雨径流Q6和自净削减量P净中的综合衰减系数k进行说明。其他参数可根据掌握的2014年的流量及水质数据进行确定。
降雨径流Q6
河道径流量的计算方法主要有等值线图法、水位比拟法、径流系数法、水文勘察法和经验公式法本文中河段内的径流量的推算采用径流系数法。
径流系数法是指当小流域或附近有年降雨量资料时，且降雨与径流产生密切关系时，可利用多年平均降雨量与径流量之间的关系计算径流量即利用年降雨量的平均值与径流系数推求多年平均径流量，计算公式为：
W=1000×C×P×F （1）式中：W为年径流量（m3）；C为该地区径流系数，与研究区域植被、地形、地质、主河道长度等因素有关，可通过公式C=R/P计算径流系数；P为多年平均降雨量（1982年-2012水文站点数据）（mm）；R为多年平均径流深（1982年-2012水文站点数据）（mm）；F为控制河段流域面积（km2）。
综合削减系数k
针对区段内水量不平衡，需要首先进行水量平筑在水量平衡中以断面实测值为准可增加平衡水量（Q），其值等于上断面流量与区段内汇入水量和下断面流量之差。因此，本文确定的k值的综合削减系数为计算公式为：
（2）
2.2Tennant法计算模型
Tennant法属于水文学方法的一种，其所需数据为某断面在人工干扰较少时期，自然状态下近40年左右的逐月实测流量数据。特殊情况下，若河道长期人工干扰严重，自然状态下的流量数据年份不足，此时可采用自然状态下近10年左右的流量数据。
根据我国的北方河流的实际需水特点，对于Tennant方法的水期划分要进行改进。在我国北方内陆河流中4月-6月为河流鱼类产卵和各类植物复苏生长的高峰期；7月-10月为传统意义上的雨季，降水丰沛，河道水量明显增加，流量变大；11月一次年3月降水较少，河道水量较小，受温度影响，有些河段甚至出现结冰现象，河流的水生动植物进入冬眠期，生态需水量相对较小。因此，将河流生态需水按季节划分为三个时段能更好地反映河流实际的来水过程。依据Tennant法的环境流量标准确定三个用水期的环境流量标准见表1。
2.3湿周法计算模型
湿周法是以湿周作为衡量栖息地质量的指标，来估算河道内流量最小值的方法。它根据河道的水力特性参数，如湿周、水力半径、平均水深等，由实测的河道断面湿周与断面流量之间的对应关系，绘制湿周流量关系曲线，该曲线上的突变点对应的流量值即为河道最小生态流量。本文采用湿周法中的斜率法对清溟河环境流量进行计算。
（1）建立湿周-流量关系。
依据典型性、稳定性和实用性的原则选择河道断面，结合断面的形态依据表2来建立湿周-流量关系，并进行曲线拟合。
（2）确定临界点。
取湿周-流量关系曲线上斜率为1的点为临界点，对函数p（q）求导，使dp/dp=1成立，即可算出最小生态流量q。
3清溟河环境流量计算结果分析
清溟河属淮河流域沙颍河水系，发源于新郑市，流经长葛市、许昌县、魏都区（许昌市区）、临颍县、鄢陵等县（市、区），至鄢陵县陶城闸下汇入颍河，全长149 km，流域面积2 362 km2。流域水系图见图2。
3.1基于水质水量平衡模型计算结果分析
清溟河省控临颍高村桥断面的“十二五”省政府责任目标、消除劣V类水体目标和水环境功能区划水质目标具体目标值见表3。
结合上述水质目标要求，以2014年水质及流量数据为基准，不同的水质要求设定不同的计算条件，开展环境流量计算，具体计算条件如下：
（1）“十二五”省政府责任目标测算条件：考虑2014年流域规划、碧水工程计划中相关治污工程已建成、碧水工程计划中相关治污工程已建成，上述工程2015年正常运行。
（21消除劣V类水体目标：入河工业点源、集中污水处理厂有地方流域标准的按标准要求的排放浓度达标排放计算，无流域标准的工业点源按《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准（COD≤100mg/L、氨氮≤15 mg/L）达标排放计算，集中污水处理厂按《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准（COD≤50 mg/L、氨氮≤5mg/L、生活污水处理率≥85%）达标排放计算。
（3）水环境功能区划水质目标：入河工业点源执行COD≤50 mg/L、氨氮≤5 mg/L，集中污水处理厂执行COD≤40 mg，L、氨氮≤3 mg/L。
依据上述计算条件，2014年清溟河现状年平均流量为2 03 m3/s，为实现不同水质目标，清溟河高村桥断面处所需新增环境流量见表4。
由于实现三种水质目标所需环境流量的计算条件与目标值均不同，所以计算结果不能相互比较，但可以看出通过工业点源和集中污水处理厂的进一步提标，可以减少为实现水质目标所需的新增流量。
3.2基于Tennant模型计算结果分析
依据清溟河三里桥水文站1958年-1970年的流量数据，采用Tennant法计算清溟河生态系统所需的环境流量见表5。
Tennant法计算所得清溟河生态系统所需的环境流量适宜范围采用“好”级别的流量范围，为0.16-1.67 m3/s，其中丰水期适宜流量范围为0.75-1.67 m3/s、平水期0.16～0.37 m3/s、枯水期0.16-0.49 m3/s。适宜的流量过程见图3，从枯水期到丰水期所需的流量有呈骤然增加的变化趋势，平水期和枯水期则变化不大。
3.3基于湿周模型计算结果分析
（1）典型年的选取。
根据清溟河三里桥站1958年-1970年历年流量数据进行水文频率计算，选取频率P=25%、P=50%和P=75%所对应的年份作为丰水年、平水年和枯水年的典型年。三里桥站水文频率和典型年计算结果见表6。
（2）断面特征。
因清溟河三里桥水文站o实测断面资料，使用2009年清溟河河道治理工程设计断面图作为研究断面（图4），断面为梯形的硬质化河道，底宽6=15m，边坡系数m=0.833。
（3）计算结果。
根据梯形断面流量和湿周关系公式（表2），计算各典型年各月平均流量对应的湿周，并进行曲线拟合，不同水平年的流量湿周关系曲线见图5。
采用斜率法确定临界点，得出各典型年环境流量为：Q（P=25%）=q，Qm=1.05 m3/s，Q（P=25%）=0.03 m3/s，Q（P=25%）=0.01 m3/s。为了验证该方法计算结果是否符合实际情况，将湿周法计算结果与Tennant法计算结果进行对比分析，见表7。
由表7可知，湿周法计算清溟河三里桥断面P=25%丰水年河道内环境流量超出Tennant法所设定鱼类产卵育幼期和一般用水期中适宜环境流量，而P=50%平水年和P=75%枯水年环境流量远远小于Tennant法所设定鱼类产卵育幼期和一般用水期中最小环境流量，其中S水年（1963年）生态水力学法计算环境流量结果为Tennant法设定的鱼类产卵育幼期适宜环境流量的129.6%，得到了Tennant法的验证，而平水年和枯水年的环境流量计算结果不能采用。造成这一结果的原因可能为清溟河三里桥水文站流量数据序列只有14年，且其中枯水年比例较高，导致经验频率计算结果不能很好地反映三里桥站真实的水文频率。本文采用丰水年计算结果即环境流量为1.05m3/s。
3.4环境流量计算结果整体分析
（1）河道应保障的常态环境流量。
湿周法计算得出的结果为1.05 m3/s，是全年的平均流量，没有分不同水期和月份计算，而Ten-nant法计算所得为每个月份的较适宜的流量，由Tennant法计算的“好”级别的流量值可以看出，只有7月、8月的流量大于湿周法所计算流量，其他月份均小于湿周法计算流量。为最大程度地保障河流生态系统所需流量，7月、8月份采用Tennant法计算值，其他月份均采用湿周法计算值，则清溟河河道应保障的常态环境流量计算结果见表8。
（2）河道改善水质所需应急补水。
根据实现不同水质目标所需环境流量计算结果，实现“十二五”省政府责任目标是最为迫切的，需新增环境流量为1.5 m3/s；而消除劣V类水体目标和水环境功能区划水质目标是假设进一步提标排污条件下，远期才能实现。因此，近期清溟河河道改善水质所需的环境流量为1.5 m3/s。
4结论
（1）环境流量是能够满足河流系统生态环境功能所需流量，应结合河流功能特点界定环境流量的组成并选择适用的计算方法。
（2）本研究考虑“取、用、耗、排”社会水循环及降雨、蒸发等自然水循环建立水质水量平衡模型，清溟河为实现“十二五”省政府责任目标、消除劣V类水体目标和水环境功能区划水质目标分别需要的环境流量为1.5 m3/s、0.6 m3/s、0.42 m3/s，作为应急补水时环境流量调控的参考值。
