发布时间：2023-04-18 17:48:29
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的水文与水资源工程样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
【关键词】3S技术；遥感技术；地理信息系统
前言
在水文水资源领域中有效的应用 3S 地理信息系统，可以为水资源的开发提供科学、可靠的依据。但是在具体的应用中，目前的3S系统还存在着很多不足，这就需要投入更多的人力物力进行研究，促进3S技术在水文水资源领域中发挥的作用。
1地理信息技术GIS概述
地理信息系统 GIS 全称为 Geographic InformationSystem，是在地理科学、计算机技术以及遥感技术快速发展下诞生的一个产物，能够实现对于空间数据采集和分析，然后通过计算机达到可视化输出的功能。GIS 的核心部分是对于空间数据的管理，它主要具有处理和分析空间数据的功能。通常所说的空间数据主要是针对专题地图、统计数据、实测数据以及遥感图像的数据而言。
2.1 3S技术在水文与水资源工程上的理论应用
2.1.1 水文的勘测
对研究区域的湖泊或者江河图形与图像等资料进行收集，按照光谱特性与样本特征，建立起解译的标志，完成遥感图判读。应用GPS完成野外实地的定点、定位校核，对勘测区域的校核点进行数据库的分类和建设，评价勘测的结果。通过数字高程模型的建立，对等高线、面积、体积进行计算，确定沿江的地形和地貌特征及植被的分布规律。
2.1.2 水文的模拟
DEM分布式的水文模型作为现代水文模拟的技术发展趋势，是水文模型重要的发展方向。现阶段，水文模拟技术的发展是把水文模型和GIS结合在一起，使GIS数据可以在数据管理和空间分析、可视性等功能得到充分的利用。DEM也是GIS重要的数据构成，提取流域重要水文参数，例如：流域坡度和坡向、汇流网络及流域界线等方面。水文模型的建立，可能使流域内土壤、植被和大气中水运动进行模拟，完成地表与地下水演算。
2.1.3 水文的预报
以RS完成卫星云图和气象信息资料的及时接收，再结合自动监测的相关设备与系统，通过GIS信息平台，完成动态电子地图在水文信息方面的查看，也可以通过模型库与人工神经网络及回归分析等理论与方法，完成水文要素的科学预测，例如：降水和洪峰流量、持续的时间等，帮助完成水量的调度与防汛、抗灾，提供十分科学、准确、及时的数据依据。
2.1.4 水环境的自动监测
水环境的自动监测包括数据库和计算机的通信网络作为基础，以自动化监测设备和3S技术结合在一起，保证水环境要素能够实时、高效而高精度的实现在线监测。既有监测信息获取和存储，也有监测信息的分析、管理和评价。对水浑浊程度和PH值等进行定量监测，再结合GPS完成污染位置的定性监测，实现地面沉降的监测。以GIS与RS技术完成水域分布、水体沼泽、水体富营养、泥沙污染及水土流失等变化的实时监控。
2.1.5 生态环境和生态用水的计算
对数据源进行选择与收集，按照土地覆被的分布情况和变化规律，处理遥感图像，对专题信息进行提取，例如：提取土地建设的情况、农作物的产量与水深等。应用系统完成数据的修正和检验。应用GIS完成生态环境的调查，获取其它数据源，实现生态环境的评价和调控、管理，为研究工作提供资料。应用生态用水量的计算模型，完成生态用水量的计算。
2.1.6 防洪和抗灾
在洪汛来临之前，要结合当地的DEM和水文、气象相关信息，根据洪水演进做出模拟预测，对洪水淹没的范围和损失进行预测，作为防洪指挥与调度的依据，更好的完成防洪和抗灾工作。当发生灾情后，可以应用卫星对相关信息进行收集，通过及时而准确的卫星图像，反映洪水灾情的实际情况。按照3S技术灾害的评估模型，对受灾的人口与面积进行评估，在紧急情况，也可以选择出灾民最佳的撤离路线。
2.2 3S技术在水文与水资源实践工程应用
2.2.1 断层富水分析
断层贮存了丰富的地下水，以集水的廓道和导水通道来分析断层富水的程度，这对于富水区分析来说，具有十分重要的意义，可以充分发挥出GIS数据分析的功能。对断层富水程度的分析，为了为工程水资源勘查提供充分的依据，更好的为工程服务。按照水文地质的相关理论，可以判断出断层富水程度和断层岩石类型及断层力学、规模、活动性等有直接的关系。根据断层力学的性质进行分析，张性与张扭性断层的结构十分疏松，而且多有空隙，具有很强的透水性与含水性，属于富水断层。由于不同程度动力变质，会使透水性与含水性变差，对可溶性与非可溶性的岩石判断，会影响带宽度，断层如果具备含水的条件，即为富水断层。根据断层活动性来分析，地质停止活动死断层，不论压性与张性，破碎带被填充产生胶结或固结，都可以判断为非富水断层。根据以上原则，应用GIS进行断层富水的分析，按照翻译的成果与地质构造，把断层根据力学性质分成张性与张扭性断层、压性和压扭性断层，判断是富水断层。构建压性和压扭性的断层，与性质不明的断层10m缓冲区，把断层线转变成区，和岩性遥感的解译图分析空间叠加，来获得断层10m岩性信息。把断层10m缓冲区岩性信息输出，根据判断原则来分析出断层富水性。判断原则为碳酸盐岩石是否大于断层10m的缓冲区一半，就可以判断出断层是否是富水断层，相反就是非富水断层，在GIS中要实现可视化。
2.2.2 碳酸盐岩含水岩富水程度的分析
设定本工程中研究对象为岩溶水资源，就要分析出碳酸盐岩含水岩组富水程度。按照水文地质的理论，分析含水地层富水程度和地层厚度、岩性及裂隙发育程度。一般以平水年泉流量进行划分，经过长期观测，通过GIS平台来实现。既要分析冲沟密集岩石的性质，还要分析地层厚度与裂隙发育的程度表现，根据冲沟密度划分碳酸盐含水岩组富水的程度。根据GIS空间分析，确定水系信息和地层岩性信息的空间分析，来计算出碳酸盐岩地层冲沟密度。按照已有水文资料，把富水分成富水强、中两级，根据数据，把冲沟密度大于冲沟密度平均层地层设定是富水强碳酸夺的含水岩，相反则为中等含水岩，以此研究该工程碳酸盐富水的程度。
2.2.3 3S技术在地形测量时的设备作用
水下地形的测量常使用横断面的方式来完成，按照要求于河道布置好若干的断面，再进行平面的定位与水深的测量，由此，进行水下地形图的绘编。通过现场实测，以RTK技术和测深仪形成测量系统对河道的相关信息进行提取，再通过GPS接收机来完成定位和测量，一般测深仪可以完成水深的测量，配合专业测绘的软件与绘图仪能够构成河道测量的自动化系统。通过对水下地形点平面和高程等数据的采集，完成检查和校核，再输入进专业数字地形图，以软件完成断面图的成图处理，最后得出具有高精度数字地形图与断面图。
3 结语
综上所述，我国传统水文与水资源信息收集与处理技术相对落后，随着计算机技术发展，已经开始数据库信息系统的建立，因为传统数据库的结构不具备空间性，无法完成空间信息管理和分析，应用3S技术，可以把GIS作为核心，完成水文与水资源的系统支持，通过可视化的空间信息处理，使数据更生动、更直观、更易于理解。3S技术在水文与水资源工程上的应用必将为我国水文环境与水资源管理提供更强技术支持，而内容得到极大的丰富。
参考文献：
[1]霍明远.地下水资源系统勘查技术与综合评价方法[M].北京：科学出版社，2012.
[2]李婧，张超，海，等.基于空间技术北京市地貌类型区划研究[J].中国农业科技导报，2012（2）.
关键词：南水北调 南阳 移民 探讨
Hydraulic engineering immigration question and policy
Abstract: Below the hydraulic engineering immigration has the basic characteristic: One is the passivity， the immigration scope decided in the engineering construction need， take does not immigrate itself will as the shift; Two， has the very strong time limit; Three is the majority of immigrations is suitable for nearby to place， has the regional characteristic; Four， should obtain the just compensation. In order to complete the immigration placement work， needs correctly to process following several aspects the relations: The immigration compensates with the immigration employment safeguard relations， the immigration placement and the ecological environment protection relations， the immigration rebuilds on a new site the relations， the immigration which develops with the economic society moves with the education development relations， the immigration and the advancement城镇化 relations and so on..
Key word: Northward rerouting of southern river; Nanyang; Immigration; Discussion
1 前言
中国政府为了支持三峡库区移民迁建，采取开发性移民的方针，通过制订实施规划、财政金融支持、税费政策优惠、促进产业结构调整、鼓励其他地区对口支援、政府协调移民远迁等多项措施，探索移民稳定安置并获得发展的新途径，取得较好效果。
移民是重要的人口地理及社会现象，随着人类文明进步，移民的广度和频度不断增强，并不断促进人类文明的传播及人种、民族的融合，推动社会经济文化的快速发展。社会移民按其迁移的起始动因可分为自愿移民和非自愿移民两大类。工程建设占地移民，尤其是水利工程建设移民，在非自愿移民中所占比例较高，影响面广，往往具有很强的政府行为性，稳定安置和促进发展难度最大。本文以长江三峡水利工程建设移民为例，研讨水利工程移民迁建有关政策问题。
长江三峡水利枢纽工程是中国政府于1992年决定修建的。计划用17年时间，在长江干流地处西部山区与中东部丘陵平原地区连接段的重庆市、湖北省相邻区域，建设当今世界上最大的水利枢纽工程。中国政府对三峡库区移民工程采取“开发性移民”的战略方针，经过近10年的实践，已经取得了初步成果，使处于三峡库区的百余万民众，经济收入和生活质量不断提高，区域经济与各项社会事业得到较常规更为迅速的发展。
2 水利工程与移民问题的基本特征
水利工程建设一般修建于山区，在其形成水库所淹没区域范围内的居民，都需要迁移，易地安置。三峡水利工程的库区范围影响长江干流近600公里及相应支流区域，水库面积1084平方公里，其中淹没陆域面积632平方公里，涉及湖北省、重庆市共20个县（区），全部或部分淹没县级以上城镇（城市、县城）13座，集镇116座。兴建三峡水库的受淹人口之多、淹没损失之大，相应移民迁建安置任务之重在世界各国中首屈一指。这些工程性移民，表现以下基本特征。
2.1 被动性
三峡库区的移民，是由三峡水利工程建设所决定的，在确定该水库蓄水高程为175米，建设时间为1993～2009年后，相应需要移民的范围和对象就已经确定，不以移民本身的意志为转移；这些移民不能事先筹划自己的迁移目标和从业去向，不能自由决定自己的去留，移民搬迁处于被动地位，表现为被动性特征。水利工程一般规模较大，涉及面广，常由政府组织，往往带有很强的政府行为色彩，无法与靠市场调节的主动移民相比，该特征反映出这类移民存在着依赖性。
2.1 时限性
根据三峡水利工程的建设规划和实施计划，在1994年开工建设后，1997年第一次大江截流，2003年开始蓄水至135米水位，2006年蓄水至156米水位，2009年全部建成，三峡水库正常蓄水至175米水位。在以上不同时限以前，对应水位库区范围内的移民，必须在这一时限以前撤离原居住地，搬往新区，具有很强的时限性特征，需要按计划组织实施。移民迁建工程建设进度必须与水利工程建设同步或者适当提前。
2.3 区域性
三峡水库蓄水涉及的20个县（区），总面积5.8万平方公里，人口1937万人，其中农业人口1479万人。这一地区同中国其他大多数山区一样，由于交通不便，长期处于较为封闭的自然经济状态，当地居民以农业生产为主，文化素质不高，经济相对落后，部分地区靠国家财政补贴。受水库蓄水影响，当地居民要迁出原居住地，从文化传统、生活习惯和社会群体关系等考虑，大部分人员适于就近安置，分布于库区的一定范围之内。由于淹没区涉及人口聚集的13座城镇、116座集镇，这些移民的搬迁，具有很高的密度和强度，因而，移民工程量大，难度高，情况复杂，对一定区域范围内的经济社会具有重大影响，要注意其区域社会、经济与环境背景的研究。
2.4 补偿性
无论是国家的公共行为，还是企业行为，工程建设造成当地居民的生产、生活条件丧失和固定资产损失，需要迁移，这些移民为大局利益做出了牺牲，理应得到相应补偿，并在移民中得到发展。这种补偿往往是按原值或恢复原功能给予补偿，一些私有财产少、居住条件差的弱势群体，得到的补偿亦较少，要维持或超过其原有生活水平，非常不容易，更需要政府和社会的关心与帮助。三峡库区移民补偿投资总计为400亿元（1993年5月不变价），包括农村移民安置、城集镇迁建、工矿企业复建、专业项目复改建、环境保护等分项补偿内容。三峡库区移民实行开发性移民的方针，国家对移民除按“原标准、原规模、恢复原功能”的原则补偿受淹受损设施和生产生活资料外，还采取多种措施，保证移民的稳定安置与发展。
3 需要正确处理的若干重大关系
兴修水利工程，根本目标是为了促进社会进步，发展经济。三峡水利工程建设，对于我国长江中下游地区的社会稳定与经济发展具有重要意义。而对于三峡库区的移民，他们为了支持工程建设，部分或全部丧失已有的生产、生活条件和交通通讯等基础设施，家园需搬迁到异地重新建设。在这类特殊的家园重建工程中，具有很强的政策性、经济性、社会性和群众性，要着力处理好若干重大关系。
3.1 移民补偿与就业保障
三峡库区移民工程建设的首要任务是保障移民群体的劳动就业，维持和发展生产。在移民迁建过程中，需要在详细调查、测算、合理确定补偿标准和规模的基础上，根据社会进步和经济发展，统筹规划，稳步实施，并根据实际情况的变化不断调整，以维护和保障移民工程建设的顺利进行。长江三峡库区移民的淹没实物指标，经过有关专业部门全面系统的调查、核实，以1993年初为基数，淹没线下居住人口84.75万人，淹没涉及129个城集镇（其中县级以上城镇13座）及各类专业设施；淹没耕园林地共3.1万公顷。据此，规划用17年时间，实际迁移安置人口约113万人，需要全部或部分迁建县级以上城镇12座，规划迁建集镇114座。规划采取就地安置与异地安置、集中安置与分散安置、政府安置与移民自找门路安置相结合的方式，以多种途径安置移民；实行国家扶持、各方支援与自力更生相结合，前期补偿、补助与后期生产扶持相结合的方针，以保障移民的安置稳定与发展。
3.2 移民安置与生态环境保护
三峡库区地处峡谷地带，山丘地居多，土地利用容量有限。据统计，库区人均土地资源不足全国平均水平的三分之一，耕地人均水平更低，可供开发利用的后备耕地资源有限；有一半以上土地存在不同程度的水土流失。城镇建设用地条件不佳，稳定性差，滑坡、崩塌等地质灾害严重，特别是奉节、巫山、巴东新县城等地区地基岩层破碎，承载力弱，边坡陡峻，城镇建筑及基础、交通设施等建设困难，本身自然环境较差，生态环境较为脆弱。原有各类工矿企业生产工艺普遍落后，城镇、农村的生活污水多数未经处理，就地排放，环境污染较严重。在移民迁建安置过程中，必须妥善处理好与生态环境保护的关系。在移民迁建新区，应当建设符合时代要求的、具有环境保护设施、卫生的、生态的新型城集镇；新复建的工矿企业，既要生产有市场需求的产品，同时必须达到相应环境保护要求；在农村，土地开发利用要与生态环境保护结合，发展生态农业，严禁毁林垦荒，陡坡种植。这些要求是实行可持续发展战略的客观要求，也为移民安置提出了更高、更新的要求。
3.3 移民迁建与经济社会发展
中国自1978年实施以经济建设为中心，坚持改革开放的政策以来，社会经济一直保持快速发展的势头。三峡库区地处内地，在三峡工程建设和实施西部大开发战略的新的历史机遇条件下，当地政府和移民群众都希望求得较其他地区有更快的发展。“在移民中发展，在发展中移民”不仅是三峡库区理想的发展模式，也是实际行动。为此，在三峡库区移民迁建安置过程中，必须妥善处理好移民迁建与发展的关系，城镇基础设施建设、居民住房复建要考虑发展的需要；工矿企业在复建时，必须以市场为导向，以经济效益为目标，以环境保护为条件，结合本单位实际情况，通过技术嫁接、改组改造、结构调整、兼并重组、关闭破产等多种形式，逐步建设三峡库区适应社会主义市场经济体制要求的新型工业体系；农业发展必须在有限的土地上，发挥优势和特色，建设优质、高效、生态型农业。
3.4 移民与教育
三峡工程建设移民，要求在短期内使113万人迁离故土，改变祖祖辈辈的传统生活方式，在新的环境中生存、发展，加强教育至关重要，包括移民的思想观念、道德修养、法制教育、文化科技、职业培训等多个方面。在思想道德方面，通过教育和学习，让移民自觉地理解和认识大局，服从国家利益，舍小家，顾大家，提高迁移重建家园的自觉性和主动性；在法制观念方面，通过宣传教育，让移民更好地理解政府的方针政策，增强法制意识，遵纪守法，在依法移民的同时，维护移民自身的合法权益；在文化知识与工作技能方面，通过普及教育、学习和培训，让移民更多地掌握文化科技知识，较快地学会和掌握新的工作技能和生活手段，适应新的变化，提高自立、自强的能力。
3.5 移民与城镇化
工业化、城镇化是社会进步的必然趋势。三峡移民工程建设为加速本地区的经济社会发展提供了难得的历史机遇。在移民迁建过程中，通过科学规划、政策引导和市场调节，城镇化的发展快速提高。据调查，在农村，三峡移民户的人均收入水平较非移民户高出一倍以上，成为相对较为富裕的群体；在移民群体中，有进城务工、经商的主观愿望，在三峡库区又存在农业安置容量有限的客观背景条件下，积极引导移民自谋出路，进入城镇经商办企业，从事非农业的生产经营活动，对于调整地区产业结构，优化劳动力配置，加快城镇化进程，促进库区的经济繁荣和社会稳定具有重要意义。
4 政府的扶持与政策支持
三峡水利枢纽工程建设是一项功在当代、造福子孙的千秋伟业，是中国政府为了保障长江中下游地区的长治久安，促进社会稳定和经济繁荣的重大决策，得到了全国人民的衷心拥护。三峡库区人民从国家大局出发，做出了巨大的牺牲，他们的生产生活条件的恢复与发展，理应得到政府的扶持和全国人民的支援。为此，中国政府实行开发性移民的方针，要求移民群体“搬得出、稳得住，逐步能致富”。中央及地方各级政府通过资金补偿、政策支持、产业扶持、对口支援等多种方式，使三峡库区移民在迁建过程中，得到了较常规更为快速的发展，探索了一条工程建设移民发展的新路子。
4.1 制订实施规划
为了做好三峡移民工程建设工作，国务院于1993年了《长江三峡工程建设移民条例》，明确规定：三峡工程建设移民安置，应当编制移民安置规划；经批准的移民安置规划应当严格执行，不得随意调整或者修改。移民安置规划编制工作历时7年，于1998年全面完成并实施，包括《长江三峡工程水库淹没处理及移民安置规划大纲》及相应规划报告，湖北省、重庆市的规划总报告和移民迁建进度及分年投资计划专题报告，按县（区）的20个分县规划报告。在分县规划报告中，按类别一般包括规划总报告、淹没实物指标调查报告、农村移民安置规划报告、城镇迁建修建性详细规划报告、集镇迁建规划报告、县城集镇迁建新址地质详勘报告、工矿企业迁建及补偿投资核算报告、专业项目迁建规划报告、补偿投资概算报告、移民安置区环境保护规划报告等。以上规划作为实施移民安置工程建设的重要依据，为三峡移民工程的有序建设提供了基本保障。
4.2 财政金融支持
三峡移民迁建工程建设共计需要投资400亿元人民币（1993年5月不变价）。以中国三峡工程建设总公司为法人作为投资和经营管理主体，负责资金的借贷、安排使用。为了保证按规划进度实施工程建设，中国政府从多渠道筹集资金，以满足需要，包括每年从国家财政安排部分资金，建立三峡电力发展基金，筹集部分资金，通过发行特种债券，筹措部分资金。在中央政府的大力支持下，基本保证了三峡移民工程建设的投资需要。为了加强三峡库区的地质灾害防治、生态环境保护和污染治理工作，中央政府还安排了专项资金，支持建设，成效显著。在推进企业结构调整方面，中国人民银行从1997年至2001年，连续5年每年安排专项用于重庆市三峡库区企业技术改造和流动资金贷款15亿元；对国有工矿企业实施关闭破产后职工安置的资金缺口，由中央财政、地方财政、移民资金分摊解决。在支持农村移民安置方面，国家设立了三峡水利专项资金，用于发展高效生态农业所必需的水利基础设施项目建设。
4.3税费政策优惠
为了支持三峡移民工程建设，促进企业结构调整和产业的优化，国家制定了一系列优惠政策，鼓励和扶持当地的经济发展与劳动就业。三峡库区农村移民建房占用耕地，免征耕地占用税；三峡工程坝区和淹没区建设占用耕地，按照应纳税额的40%征收耕地占用税；国家对专门为安置农村移民开发的土地和新办的企业，依法减免农业税、农业特产税、企业所得税。为了加快企业结构调整，促进组合搬迁和企业关停政策的实施，外地区企业兼并亏损的三峡库区国有、集体企业，在落实还款计划的前提下，以搬迁企业1998年底贷款余额为限，经债权银行同意，免除以前的全部利息，并在其后3～5年的还款期内继续免收利息。国家从三峡电站的电价收入中提取一定资金建立专项基金，用于三峡移民的后期扶持；三峡电站投产后缴纳的税款依法留给地方的部分，用于支持三峡库区建设和生态环境保护。国家在三峡库区和三峡工程受益地区安排的建设项目，要求优先吸收符合条件的移民就业。
4.4 促进产业结构调整
三峡库区淹没工矿企业1599家，属于大中型企业仅有32家，并且99%的企业为国有和集体所有。在国内宏观经济形势从买方市场向卖方市场过渡，整体工业生产能力过剩的新背景下，这些企业的大多数规模小、效益差、污染较严重，产品销路不好，资不抵债。对于这部分企业，要在政府的引导下，有步骤地实施破产或关闭解体，并妥善安置下岗职工，实行最低生活保障制度，创造条件促进其再就业；而对那些效益较好、规模较大、产品有特色、有市场的企业结合产业结构调整和对口支援建设，走技术改造和组合搬迁的道路，从而使三峡库区在移民企业搬迁建设过程中，实现产品结构、产业结构、企业所有制结构和组织结构的全面调整，努力创建经济结构互补、协调性好、资源利用充分、市场竞争力强的工业经济健康发展新格局。
4.5 对口支援建设
“对口支援”是中国社会主义制度优越性的重要体现，在中央政府的倡导下，按照“优势互补、互惠互利、长期合作、共同发展”的总原则，全国各地，特别是东部沿海地区和大中城市到三峡库区开展了广泛的技术经济合作，将三峡库区资源丰富、劳动力充裕等优势与东部沿海地区的区位、资金、技术、人才、信息及名优品牌等优势有机结合，使得三峡库区在顺利完成移民安置任务的同时，带动库区经济的持续、稳定、协调发展。至今，全国22个省（市、自治区）、10个计划单列市及国内外部分名优企业，为三峡库区的经济和社会发展给予了极大的支持和援助，使不少移民迁建企业获得了新的发展，促进了产业结构调整和优化、升级，加快了基础设施建设，推进了科技、教育、卫生和各项社会事业的发展。据统计，已经实施经济合作类对口支援项目2600余个，为三峡库区引入资金超过110亿元。大批国内外知名企业落户三峡，既有力地支援了三峡移民工程建设，也为企业开辟了新市场，释放了名牌效应。
【摘要】：近年来，全球经济社会都得到了快速发展，人类活动的增多对自然环境产生了较大的影响。在全球气候变化的大背景下，全球水文与水资源也出现了变化。基于此，研究全球气候变化对水文与水资源的影响，对维护生态平衡与水资源保护，都具有至关重要的作用。本文立足全球气候变化实际，探析水文与水资源的发展变化趋势，并提出行之有效的保护策略。
【关键词】：气候变化；水文；水资源；气象研究
自从工业革命以来，人类活动对于自然环境产生了深刻的影响。以全球气候变暖为最主要特征，全球气候呈现出深刻的变化，并突破了传统的地域性限制，演化为全球共同的问题[1]。全球气候变化对水文和水资源产生了巨大的影响，在不同地域，水文和水资源分布受到全球气候变化的巨大影响，进而影响到人类经济社会的发展。在全球气候变化背景下，水文和水资源问题是重要的科研问题，同时也是重要的社会问题，探寻有效的保护路径，是现代环保领域的重要课题。
1、全球气候变化对水文和水资源的影响
1.1对水循环产生的影响
水是地球生命诞生的基础，也是人类赖以生存的基础。在全球生态系统中，水资源系统是最为重要的组成部分，对全球气候和人类活动都产生直接的影响。水资源是一个体系性的系统，对气温、大气环境等都会产生直接的影响。随着全球气候变化的深入，水资源变化也反作用于人类，并直接影响到水循环系统。基于此，全球气候变化对水文和水资源产生了深刻影响，并制约了人类水资源的利用情况。
1.2对水资源的影响
作为一种循环资源，水资源是一种重要的生存资源。在资源分布上，水资源分布具有不平衡性，全球气候变化的深入推进，更是加剧了这种不平衡性[2]。从人类利用角度来看，水资源具有循环性特征，但是全球气候变化可能打破这种循环平衡，当水资源平衡遭到破坏以后，对于人类生产、生活都将产生重要的影响。水资源通过蒸发、降水等方式，实现水资源的平衡与再利用，但是全球气候变化却打乱了这种平衡，对水资源的管理与开发产生深刻的影响。
2.3对供水的影响
全球气候变化对于供水产生深刻的影响。举例来说，随着全球气候变暖的加剧，全球降水分布会发生变化，导致洪涝灾害产生，同时干旱地区将更加炎热缺水，造成水资源的不平衡性，进而对于供水也将产生更强烈的影响。在这样的背景下，探寻全球气候变化对于供水的影响，是现代环保领域研究的重要课题，也是关系到人类生存和发展的重要课题。探寻全球气候变化对供水的影响，并探索其中的规律，可以总结出科学策略，指导水库、水电、水质等工作，提升水资源利用水平。
2、减小全球气候变化对水文和水资源的影响策略
2.1强化水资源供需与管理
在全球气候变化的大背景下，强化水资源的利用与管理水平，对于维护生态平衡具有至关重要的意义。随着全球气候的不断变化，水文和水资源特征也产生了较大变化，在这样的情况下，有针对性的分析水文和水资源分布特征，并根据不同地区气候变化特点，总结出相应的管理和利用方式，对于维护全球水平衡具有十分重要的意义[3]。强化水Y源的利用与管理，要建立水资源利用与管理体系，通过全球化的制度构建，提升水资源的利用效率，保护水资源在全球范围内的稳定，避免水文和水资源的系统性风险，进而应对全球气候变化对于水文和水资源产生的不利影响，适应当代环境和经济社会的发展需求。
2.2加强节水高效利用
在全球气候变化背景下，要应对全球气候变化带来的不利影响，必须加强节水工作，通过水资源的高效利用，保护水资源，提升水资源的利用水平和效率，实现水资源保护目标。保护水资源主要由于两条路径，一是保护并提升水资源的利用率，主要是通过节约用水、采用节水型用水方式等方式实现；二是减小污染物排放，加强污水处理及排放的监管，特别是对水资源污染严重的能源行业，减小水资源的污染。强化提升水资源利用效率，寻求有效的水资源保护方式，对于人类的可持续发展，具有至关重要的作用[4]。相关水文和水资源保护部门，要加大宣传力度，鼓励全社会参与到水资源保护工作中来，让社会公众养成环保意识，通过深入的宣传教育，提升水资源保护的科学性和规范性，实现水资源保护目标。
2.3完善相应的法律法规
在全球气候背景下，强化水文和水资源保护水平，要完善相应的法律法规，建立相应的制度保护体系，提升水文和水资源保护的总体水平，提升水资源保护效率。随着全球气候变化的深入，水文和水资源保护问题已经成为重要的社会问题，要不断加强体制改革，提升水资源管理的规范化和科学化，推动水资源保护工作不断提档升级，通过制度的有效约束，形成相应的保护体系，进而减小全球气候变化对于水文与水资源的影响，并为相应保护工作提供法律依据和法律武器[5]。
2.4践行环境保护理念
人类活动的加剧，造成了全球气候变化的局面，在这样的背景下，要强化水文和水资源的保护利用水平，必须践行环境保护理念，对于自然环境心存敬畏，通过自身的实际行动，提升环境保护水平。在实践工作中，要注重日常环保工作，提升防灾减灾能力，科学应对水文和水资源问题。水文和水资源系统具有体系性特征，发挥着“牵一发而动全身”的作用。因此，要形成全局化的环保理念，提升水文和水资源保护工作总体水平。
结语：
综上所述，在全球气候变化的大背景下，水文状况与水资源分布也发生了变化，探寻水文和水资源变化的规律，对于环境保护、水资源开发利用乃至社会经济的发展，具有至关重要的意义。在全球气候变化的大背景下，寻找并落实保护水资源的有效方式，是当代水文水资源工作长期面临的重要课题，需要政府部门、水文与水资源专家和社会公众的长期共同努力。
【参考文献】：
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【关键词】GIS技术；水文水资源；资源管理；资源政策；防洪抗旱
前言
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技术立足于计算机技术，这使得水文水资源工作可以利用数字、通信领域的新发展得到迅速的发展，实现水文水资源科学的管理、水文资源政策合理的制定、防洪抗旱能力的提高，可见GIS技术对于水文水资源工作的重要价值。应该从GIS技术的水文水资源基础认知入手，分析水文水资源工作应用GIS技术存在的问题，找到问题存在的深层次原因，以水文水资源工作和GIS技术的特点出发，探寻水文水资源领域GIS技术应用的要点，把握GIS技术应用于水文水资源领域的方向，更好地实现GIS技术对于水文水资源工作的价值，促进水文和水利领域的各项工作走向深入。
1 GIS技术的概述
GIS技术是立足于计算机技术和地理信息处理技术的信息加工和处理系统，GIS技术具备地理信息的收集、存储、加工、分析、管理、应用功能，是地理分布、空间信息加工的重要技术，是水文工作重要的基础性技术。GIS技术为水文工作提供了一个崭新的平台，形成了不同于传统水文工作的思路和方法，特别在水资源管理、水资源监测、水资源保护、资源政策指导、防洪抗旱工作中GIS技术具有较好的适应性，是现代水文工作中不可替代的基础性技术。
2 水文水资源工作应用GIS技术存在的主要问题
2.1 缺乏统一的GIS技术平台
当前水文水资源行业已经看到GIS技术的重要价值，并展开了GIS技术的应用工作，但是由于各自为战，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，这个水文水资源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。
2.2 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文水资源数据的采集，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。
2.3 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。
3 GIS技术在水文水资源领域的应用
3.1 水资源规划中应用GIS技术
水资源规划包括：水资源调查评价、需水预测、节约用水规划、水资源保护规划、供水预测、水资源配置、规划实施效果评价等内容。可通过GIS技术可以建立水资源计算与评价模型，根据具体实际情况进行评价，辅助进行水资源评价，以便做出水资源合理的规划。
3.2 水资源管理中应用GIS技术
水资源管理包括对水文基本信息、地形地貌、水文地质条件、河流水系、土壤植被、水利工程等多种不同类型要素的管理，GIS技术可以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。
3.3 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。
3.4 水资源政策制定中GIS技术的应用
GIS技术的应用可以丰富水资源政策制定中的数据基础和理论基础，有利于缩小理论和实践的差别，形成科学的决策支持系统，以大量的数据及相应的模型作为基础作为水资源政策的支撑，在数据的基础上通过GIS相关空间分析功能得到相应的结果，为水文水资源规划、评价及工程实施服务。
4 GIS技术在水文水资源应用的展望
4.1 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文水资源工作的重要基础，是GIS技术在水文水资源领域中应用的核心，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，以便在水文水资源工作中得到有效地应用。
4.2 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，通过单指标空间分析和多图层加权叠加，模拟地下水运移规律和转化过程，实现水文水资源专业模型GIS技术的集成。
4.3 GIS技术的二次开发
水文水资源领域要重视GIS技术的二次开发，优化增加空间决策支持系统的功能，加强对水文动态变化过程进行模拟，为决策规划工作提供必要的服务。
5 结语
综上所述，GIS技术具有系统性和基础性的优点，在水文水环境领域有着重点的应用，在水资源管理、水资源保护、抗旱防涝、资源决策等方面，GIS技术可以提供重要的支持，应对GIS技术的基本概念和功能熟练掌握，立足于水文水环境的实际，解决GIS技术应用方面的难题，在把握GIS技术应用重点的同时，提高水利水环境工作的质量。此外，作为技术人员和从业者，应该对GIS技术的发展有所展望，要明确GIS技术与水文工作结合的关键，以期更好地促进水文水利工作取得新发展。
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水是生命之源，水是支撑地球社会经济系统发展不可替代的资源。但是，由于全球变化、人类活动的负面影响，地球上水的循环在发生变化，许多地区正在发生严重的水的问题与危机，如洪水、干旱和江河水体污染，而成为限制国家河区域可持续发展的关键性因子，水科学问题也成为国际地球科学发展中的一个重要方面。
2001年7月在世界知名海岸水利工程建设的荷兰王国连续举办了两个直接与水科学有关的大型国际科学大会。一个是7月10-13日在荷兰阿姆斯特丹（Amsterdam）由国际地圈生物圈计划（IGBP）、国际人文计划（IHDP）和世界气候研究计划（WCRP）联合举办的“全球变化科学大会(GlobalChangeOpenScienceConference)”。国际地圈生物圈计划（IGBP）是国际著名的全球变化科学研究计划，受到国际地球科学届广泛的关注和参与。在跨入2000后的IGBP首次重要国际学术活动-“全球变化科学大会”云集来自国际的100多个国家的全球变化研究的专家学者、管理者约1600多人。大会主题是：一个变化的地球的挑战（ChallengesofaChangingEarth）。中国派出以科学院为主体的约60多人的代表团，进行学术交流和讨论，其中除了碳循环和土地覆被变化是大会主要议题外，水循环及水资源是大会重要内容之一。
另一个是7月18-27日在荷兰的马丝特里特（Masstricht）举行的第6届国际水文科学大会。(The6thScientificAssemblyoftheInternationalAssociationofHydrologicalScience)。这是一次专门针对国际水文科学进展的回顾和研讨大会，来自国际60多个国家的500名代表出席了大会。第6届国际水文科学大会的主题是：一个干旱地球新的水文学（ANewHydrologyforaThirstyPlanet）。
受国家自然科学基金委员会地球科学部的部分资助，笔者应邀参加这两个大会，并担任第6届国际水文科学大会第二学术研讨会的分会主席。本文是对这两个国际会议中关于水科学研究进展的综述，希望介绍水科学方面一些新的进展，提出我国对国际水科学的贡献和存在的问题与挑战。
二.全球变化与水文科学问题
全球环境变化（简称全球变化）是目前和未来人类和社会发展面临的共同问题。全球变化既包涵全球气候变化又包括了人类活动造成环境变化的影响。了解自然变化和人类活动的影响是国际地球科学发展最为关系的问题。
7月10-13日在荷兰阿姆斯特丹举办的“全球变化科学大会”，内容十分丰富。但都围绕有两大主专题，即：（1）一个不断变化的地球的挑战：对全球变化的科学理解。（2）展望未来：地球系统科学与全球可持续性。大会邀请若干专家学者做报告，在大会研讨中设立一系列专题研讨会和招贴展示论文。
大会专题报告内容有：
·一个不断变化的地球的挑战：对全球变化的科学理解（BerrienMoore）
·土地变化的集中性与复杂性：虚构与现实（B.L.Turner）
·气候变化与海洋生态系统动力学：可持续资源利用的内涵（MichaelJ.Fogarty）
·21世纪中的粮食：全球气候的差异性（MachendraShah）
·人类时期的大气化学（PaulJ.Crutzen）
·火与薄雾：东南亚空气质量的社会与政治因素上的不均性（SimonS.C.）
·海洋和陆地碳动力学（IanR.Noble）
·碳与科学政策的联系：京都的挑战（RobertT.Watson）
·对CO2挑战的工业响应（CharlesNicholson）
2．水与全球变化的关联：世纪资源的挑战？（LeenaSrivaatava）。
·我们会有足够的高质量的水吗？（HartmutGrassl）
·水会满足人们的需要吗？（PeterD.Tyson）
·大坝对渔业的影响：三峡大坝实例研究。Chen-TungArthurChen教授，台湾，国家SunYat-Sen大学，海洋地理和化学学院。
·澳大利亚大陆上的水，碳和氮：气候和土地利用变化的影响（MichaelRaupach）
3．全球生物地球化学：星球新陈代谢系统的理解（PamelaMatson）
·海洋生物地球化学：变化的海洋（DavidM.Karl）
·陆地上碳的过去、现在和未来（RobertJ）
·大气酸雨、臭氧损耗和气候变化的案例分析（OranR.Young）
4．陆地—海洋的交互作用：区域与全球的联系。（RogerHarris）
·生物地球化学的交互作用与反馈（TimJickells）
·沿海地区的全球变化：东南亚的实例研究（LianaTalaue-McManus）
5．气候系统：预报、变化和可变性
·以前和以后的气候变化：我们究竟去何处（ThomasF.Pedersen）
·气候变化的1000年（RaymondS.Bradley）
·正在变化的寒区：高纬区全球变暖的影响（OlegAnisimov）
·耦合气候系统：可变性和可预测性（AntonioJ.Busalacchi）
6．土地利用变化的热点地区和地球系统：区域和全球的联系
·陆地表面与气候有联系吗？北非：撒哈拉沙漠；
·东南亚1：理解变化的亚洲季风系统：大规模植被和土地利用在水循环和气候中的作用
·东南亚2：人类引导的陆地覆盖的变化能对亚洲季风有多大的改变？
·亚马逊河流域和土地利用的变化：未来能平衡吗？
·陆地表面与气候有联系吗？一种综合。
7．模拟和观测地球系统（DavidCarson）
·处理地球系统的复杂性和不确定性（H.J.Schellnhuber）
·监视地球系统的短期不稳定性和长期的趋势：一个空间的挑战（JoseAchache）
·虚拟现实的过去、现在和未来（JohnMitchell）
8．地球系统需要生物多样性吗？（AnneLarigauderie）
·为什么地球系统科学需要海洋生物多样性？（KatherineRichardson）
·生物多样性是如何影响陆地生态系统的过程与功能（SandraDiaz）
9．科技能够补偿星球吗？（MikeBrklacich）
·自然的回归：为什么和怎样进行（JesseH.Ausubel）
·工业变革：生产与消费中的探测系统变化（PierVellinga）
10．面向全球可持续性（HansOpschoor）
·区域和全球可持续性的挑战和障碍（JuliaCarabias）
·转向可持续性的研究系统（WilliamC.Clark）
·可持续性科学起源讨论：什么是可持续性科学？为什么要可持续性科学？（JaneLubcheno）
·可持续科学和气候变化（BertBolin）
·重新概念化自然-社会的交互作用：将环境和发展结合起来理解（RobertW.Kates）
·雅基盆地资源的可利用性、脆弱性和持续性：环境与社会交互作用中不可持续的发展趋势（P.A.Matson）
·人与环境相互作用的脆弱性：尤卡坦南部事例（B.L.Turner）
·各学科间的可持续性科学（RobertW.Corell）
大会专题讨论内容十分丰富，有：A1-全球碳循环；A2-大城市与全球变化；A3-南厄尔尼诺的摆动同过去、未来气候变化的联系；A4-地球系统的演化；A5-生物多样性的全球变化；A6-全球变化与火；A7-海岸区人类活动；B1-食品生产和环境间的平衡；B2-理解土地利用的变化，以致重建、描述或预测土壤覆盖度；B3-冰雪层和全球变化：制度和指标；B4-地球系统分析；B5-陆地生物圈与全球变化；B6-社会转化过程；B7-海洋与气候变化；C1-水资源对环境变化的脆弱性：一种系统方法；C2-把人放入地球系统中：受害者或是破坏者，扰乱者或是解决者?C3-大气和全球变化;C4-全球变化非线性变化和惊讶;C5-生态系统管理可持续发展的展望;C6-科学和政策过程：IPCC;C7-全球变化与山地区。
大会报告集中在水科学问题的主题有：全球变化中的水问题-21世纪资源的挑战，尤其值得提到的是7月12日下午，大会专门针对水循环水资源问题，举行了“环境变化的水资源脆弱性系统分析”学术研讨会。WCRP/GEWEX北美主席、美国地理学会水文专业委员会主席、亚利桑那大学水文水资源系的SorooshSorooshian教授介绍“WCRP/GEWEX和SAHRA计划中水问题的研究：半干旱区流域水文循环与可持续性”。德国的CharlesVorosmarty教授报告了“地球系统科学对全球水评估的贡献”。WolframMauser教授研讨欧洲GLOWA项目的核心“完整的流域管理”经验。JosephAlcamo教授指出全球“水危机区与脆弱性”。JimWallace教授强调“防洪安全与水资源问题”。ClaudiaPahl-Wostl教授研讨“面向社会经济可持续性：水管理部门职能的转变过程挑战”。
三.水文科学与水资源安全
7月18-27日第6届国际水文科学大会在荷兰的马丝特里特（Masstricht）举行。大会对过去水文水资源研究进行总结，对未来水文科学的发展进行展望。会议由4个专题学术大会（Symposium，简写为S）和6个学术研讨会(Workshop，简写为W)组成。会议主要集中在水文科学基础研究和社会经济发展与水资源研究两个方面：
1.水文学基础研究
S4.土壤-植被-大气转化方式和大尺度水文模拟
WS4.高山地区水文过程与冰圈作用
WS2.水文长期变化与气候影响
S3.人类活动对地下水动态的影响
WS6.海岸湿地水文的演化
2.社会经济发展与水资源研究
S1.社会经济发展与水危机
S2.区域水资源管理
WS1.全球变化与洪水预报
WS3.信息技术在可持续水管理的作用
WS5.GIS&RS在土壤侵蚀和水质变化的应用
特别需要指出，由于全球变化、社会经济发展，水资源问题愈来愈突出，给水文科学研究提出新的课题，即变化环境下的水资源形成与演化规律问题。IAHS会议的S1-S2，主要研讨这些国际国家和区域尺度急迫的问题。关于S1和S2的研讨内容题目摘录如下：
S1：水胁迫下的社会经济发展（E.Servat）
水源丰富，资金缺乏，水工业能否继续生存尚未可知。
·健康部门希望从水文学家那儿得到什么?
·河流生态系统的研究和管理中对水文数据的需求。
·多学科综合研究—对水危机的响应。
·食物保障中的水资源及管理。
·洪水控制与城市排水系统管理。
·全球水协作计划
S2区域水资源管理
S2-1过去水管理的经验与教训（A.SchumannM.C.Acreman，M.Marino）：
·可持续发展的度量及其在实际水管理计划中的实现。
·可持续水库发展—津巴布韦实例研究。
·Yamuna河流域的可持续区域水管理：Delhi区域的实例研究。
·Limpopo河：逐步走向可持续发展和一体化的水资源管理。
·中国新疆博斯腾湖流域的水资源可持续性发展管理经验的启示。
·印度干旱地区过去管理实践经验总结。
·水坝功能新探——一个不应忽略的问题。
·Dehli区域水资源管理的一体化进程：问题与展望。
·北尼日利亚半干旱区域的Hadejia河上建坝的影响：对未来管理的建议。
·可持续发展的特征及供水管理模型。
·澳大利亚富营养化进程的现阶段研究。
·城市水计划书——印度班加罗尔的实例研究。
·水资源系统中相对可持续发展实现的框架。
S2-2可持续发展与水资源管理（夏军，D.Rosbjerg，G.Schultz)
·为保护水生态系统的整合水质与水量的数学生态模型的发展。
·欧洲地下水可持续发展管理的指导方针。
·清除河岸异生植被是否为一种有效的水资源管理策略。
·地表水和地下水的联合管理。
·河流管理可视化中的变换系统边界。
·改善环境中被忽视的因子——监控。
·加入风险基金平衡流域经济、社会、环境压力之间的冲突。
·使用风险分析提高水资源系统模型的效率和精度。
·整合水资源管理中的角色分配。
·Volta流域的水资源竞争。
·复杂水环境管理中的空间适应方法。
S2-3水资源管理的方法（R.Davis，S.Walker）
·流域水平上的水资源管理整合模型。
·提高以决策支持系统为基础的模型的精度——水管理中的一种好的建模实践。
·持续性水系统的水力学标准。
·人工神经网络系统实现的河流洪水预报。
·气候变化影响评估中的不确定因子的概率特征。
·研究城市化对区域水资源影响的一种流域水文模型。
·水、氮循环的一种大尺度评估模型——在Elbe河流域的基础研究。
·基于地形学和土壤水文学的湿地重建计划方法的发展。
·英格兰西南部Dartmour地区放牧对水文的影响。
四.21世纪水文科学的发展机遇与展望
传统的水文学研究只考虑水量的自然变化，现代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(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle，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，以科学地解释：植被是如何与水文循环的物理过程相互作用的？改变陆面生态过程的直接原因是什么？是大尺度人类活动改变了陆面覆盖？还是大气中二氧化碳浓度增加的缘故？这些影响变化的水文后果如何？通过这些研究，为认识自然变化和人类活动影响下的土地利用/土地覆被变化与陆地表层生命物质过程，评估人类对生物圈的影响，保护环境和资源可持续利用提供科学的基础依据。
通过7月在荷兰举行的IGBP和IAHS国际学术大会可以清楚看出，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21世纪水科学研究的热点。根据二十一世纪IGBP发展方向，国际上的BAHC研究重点也相应地进行了调整，主要有以下8个方面：
·小尺度水、热、碳通量研究；
·地下过程作用的评价；
·陆地-大气相互作用的参数化；
·区域尺度土地利用与气候的相互作用；
·全球尺度植被与气候的相互作用；
·气候变化和人类活动对流域系统稳定与传输的影响；
·山区水文学与生态学；
·开发全球数据集；
此外，还有两个交叉研究问题：
·设计、优选和实施综合的陆地系统实验；
·情景发展与风险/脆弱性分析。
变化环境下的水文循环及其时空演化规律研究，是国际国内地学领域积极鼓励的创新研究课题。结合土地利用/土地覆被变化与陆地碳循环过程的水循环研究，是一个新的交叉方向。研究的热点问题有：
问题1：全球变化与水文循环问题
它需要研究回答：全球变化对区域水循环规律？过去对气圈-水圈-生物圈的相互联系/作用是如何认识？现在又是如何认识水资源的演变？其规律是什么？
值得指出的是，过去在气候系统与陆地水文循环之间存在一个误区，即长期以来,水文学者把气候看作是静态:一个地区的气候是指某种统计的平衡,WMO规定系列30年的平均作为准平均,用极差/标准差描述气候变异。对陆地水文过程研究方面，认为长序列水文均值是稳定不变的，年径流出现的丰、枯现象，被看作围绕均值的周期变化。水利（水资源）工程设计：要求的水文计算都是以几十年-几百年时间尺度的水文过程稳定不变为前提。未来被看作是过去的重复或外延。例如，水资源的保证率有W75%，W50%等；设计洪水有千年设计和万年校核等。另一方面，在气候/天气过程研究中，长期以来气候学者把陆地水文看作是静态，气候/天气过程研究仅仅到降水为止，较少研究流域水文循环动力机制与反馈作用。例如，天气模式研究中仅设置若干参数代替水文过程变化和空间分布，认为陆面水文-生态的作用也是稳定不变的。例如，许多GCMs对水文循环作用过程考虑相当粗糙,平面无径流联系与循环过程。但是，现在人们业已认识：一个地区的气候/水文循环过程并不处在统计的平衡状态，而是以不同尺度变化（年际、十年际、百年际-千/万年际变化）。决定气候变化因子不仅仅是大气内部的过程，还有大气上边界（太阳行星系统）和下边界（陆地水文-生态、海洋系统）的各种物理化学过程。20世纪科学研究与进展显示：陆面生态系统对大尺度水文循环有十分重要的反馈作用。因此，全球变化对水文水资源的影响是21世纪水文科学研究的前沿问题之一。因此，特别需要大力加强水文学家与大气物理学家的联系与合作，积极开展“全球-陆地-区域-流域尺度水文循环”科学基础的研究。
问题2人类活动对水循环水资源的影响
人类活动对水循环及水资源有那些主要影响？人类活动如何对水的变化规律产生影响？有什么地区、区域特征规律？如何量化人类活动对水循环水资源的变化及影响？这是近代水科学面临的主要科学问题。在IGBP科学大会上，特别强调土地利用/覆被变化与水循环、碳循环的关系。需要研究从“点”-“典型流域“的水循环机理、水文循环与生态系统的相互作用、地表水与地下水交换的相互作用，“大气-土壤-植被”界面过程中的物质与能量转化规律；开拓流域水文循环过程中的非线性机制研究；创新“分布式流域水文循环模型”，量化区域水文循环演化与土地利用/土地覆被影响关系，为认识陆地表层生命物质过程的提供重要的基础科学支撑。
结合中国的实际背景，人类活动影响是惊人的。例如，在中国南方的长江流域，建国后洞庭湖围垦1700余平方公里；鄱阳湖围垦1400余平方公里；荆北所有通江湖泊被堵闭，减少调蓄长江洪水面积约5700余平方公里。建国后，长江中下游地区约有1/3以上湖泊面积被垦殖；损失湖泊面积13000余平方公里，相当于五大淡水湖泊面积总和的1.3倍；损失湖泊容积500亿立方米左右，相当于三峡水库调蓄库容的5.8倍，淮河年径流1.1倍。建国后，中游长江干流河道内的江洲河滩几乎全部被围垦。据不完全统计，围垦面积约1213平方公里；城陵矶至螺山江段河床变迁剧烈，泥沙淤积问题严重。98洪水后，国家提出治理长江32字方针：“封山育林、退耕还林、移民建镇、以工代赈、退田还湖、平垸行洪、加固干堤、疏浚河道”。但是，如何退田还湖？如何平垸行洪？认识人类活动（湖区开发、三峡工程）对水循环关系影响水科学基础问题，都是十分重要又十分现实的问题。
在中国北方，人类活动剧烈。例如，在华北地区，水文循环机理比较复杂，它不仅与陆地表层系统中各种自然地理要素时空分布密切相关，而且与农业开发、都市化等土地利用/土地覆被直接相联。由于社会经济发展，人类活动改变了水循环自然变化的空间格局和过程，加剧了水资源形成与变化的复杂性。过去有关部门在华北水资源方面做了相当的工作。但是，在华北地区究竟缺多少水等基础方面仍分歧较大。有人认为在华北通过自身的节水和提高用水效率可以解决水资源的需求问题；有人认为即使南水北调也不能从根本上解决北方缺水问题。争论问题的科学问题焦点是：在自然变化和人类活动的综合影响下华北地区水循环演化规律是什么？如何科学测算华北地区可供水资源量？华北地区节水的潜力究竟有多大？如何保障华北地区的水资源安全？争论的原因是：自然变化和人类活动加剧情况下的华北地区水循环演变格局与过程机理，有待重新认识；受人类活动影响等变化环境下的华北地区水资源可利用量的测算科学依据不很充分；水资源安全与生态需水、节水潜力、国民经济发展之间的量化关系需要研究。因此，开展自然变化和人类活动影响下的水循环及水资源安全研究，具有十分重要的科学意义和研究价值。
总之，21世纪水科学的挑战问题是：迫切需要回答的科学问题是陆地水循环演化格局、过程与机理，即：
·如何对水、碳和能量在土壤~植被~大气界面交换中的变化进行认识？
·变化环境下的水文循环时空演化有哪些特征规律？如何识别和量化？
·水循环物理过程在不同尺度（宏观/中观/微观）是如何联系、影响与作用的？
·如何评价那些由于土地利用及土地覆被变化而导致的陆面性质的改变，这些变化又影响陆地水循环过程变化和空间格局的变化？
回答上述问题，迫切需要建立认识陆地水循环演化格局的空间信息支撑系统、陆地水循环过程变化的实验研究支撑系统和可定量描述自然变化/人类活动影响的分布式水循环模型等。这需要在充分利用现代科学技术，开展国家水平/国际间的水文科学实验、变化环境下的水文水资源理论创新研究。这是21世纪水科学发展面临的新的机遇与挑战！
致谢：本文系国家自然科学基金委资助项目（49971017）和科学院2000年“百人计划”中有关的国际前沿研究与展望研究内容，得到国家自然科学基金委员会和科学院地理科学与资源所的资助，对此表示衷心的感谢！
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关键词：水土保持；水资源；水环境；水文分析；非点源污染中图分类号：S157 文献标识码：A
水土保持的水资源效应和水环境效应概述
（一）水土保持的水资源效应
水土保持的水资源效应，简称为水土保持的水量效应，是指水土保持措施对流域或区域水资源数量变化的影响。水土保持措施能够有效地减少小流域的径流、产沙模数，消减洪峰流量、降低径流含沙量，滞后洪峰出现时间，改变洪水历时，改变降水产流、产沙关系，从而对流域或区域的水循环和水资源量造成影响。
（二）水土保持的水环境效应
水土保持的水环境效应是指水土保持措施吸收、过滤、迁移和转化土壤与水体中的一些有害物质，防治流域或区域非点源污染，改善地表水和地下水水质的作用。根据污染物的来源和产生原因，非点源污染可以划分为如下类型：
在农业生产中产生的农业型非点源污染；
由于有水土流失而产生的水土流失型非点源污染；
由于农村居民生活产生的农村生活型非点源污染；
随着径流进入水体而产生的城市径流型非点源污染；
大气中的污染物质随着降水下落而造成的降水降尘型非点源污染。
非点源污染具有随机性大、潜伏性强以及来源复杂、分布广泛、形成机理模糊、发生相对滞后、研究和控制难度大等特点。水土保持生物措施、工程措施及农业措施等三大措施对水环境的影响主要表现为对非点源污染的控制。
水资源和水环境效应的分析方法
（一）水文分析措施研究
水文分析措施，是利用水文泥沙观测资料分析水土保持蓄水拦沙作用的一种方法。水文法的基本原理是基于对降雨产流产沙基本规律的分析，建立有一定精度的治理前流域产流产沙模型，然后将治理后的降雨条件代入，还原计算得到相当于治理前的产流产沙量，再与治理后的实测水沙量比较，从而求得水土保持措施对水沙的影响量。
“水文法”主要有经验公式法、双累积曲线法、不同系列对比法、单位毫米有效降雨产流产沙量对比分析法和径流系数还原法等五种水文分析方法。水文法的优点是建立的模型比较直观、简单，计算也较方便，在目前水文资料精度的情况下，对于大面积水沙变化计算不失为一种有效方法。
水文分析法能够计算水保措施的减水减沙总量，但不能区分各单项措施的减水减沙量。该措施考虑了年内不同时期降雨对径流输沙影响的差异，将汛期和非汛期降雨对产流的影响分开处理，概念明确，应用的降雨资料易于获得，此措施也便于推广。
（二）成因分析措施研究
成因分析措施是根据各项水土保持措施减水减沙作用实测成果，并考虑产沙在河道中的输移及冲淤变化，以及人类活动新增水土流失数量等，计算水土保持减水减沙效益的一种方法。其关键是水土保持措施数量的统计和蓄水保土定额的确定。该方法的主要优点包括：
一是能直观了解在实施各项措施的土地上土壤侵蚀减轻的程度；
二是能在一定范围内检验水文法计算结果的合理性；
三是不仅能分析计算现状治理措施的蓄水拦沙效益，而且能预测规划治理措施的蓄水拦沙效益。它是计算水保效益、分析当前治理现状、预测未来水沙变化的一种重要分析方法。
三、以川西高原为例分析水土保持对水资源和水环境的作用
（一）川西高原的水资源与水环境特点
降雨量偏小，年内分配不均
川西高原位于青藏高原东侧，海拔高差大，气候立体变化明显，全年干湿季节明显，降雨量总体偏少。干季（11月至次年4月）主要受大陆内部干冷气团控制及北方冷空气南下的影响，气候干燥寒冷，多大风、风沙、浮尘；湿季（5月至10月）主要受印度洋东北上的西南暖气流和西太平洋副热带高压影响，气候凉爽，光照较强，空气湿润，降水量可占全年的85%以上。
降雨量的年内分配不均，加上地处高原，属于生态脆弱地区，造成水保林木成活率低，林草恢复困难。
2、降水变率大，早涝灾害严重
青藏高原的降水环境总的概括起来就是量小、变率大、雨量集中，它对水土保持措施的影响归纳起来就是：生物水土保持措施的建造困难；工程措施易于毁坏。因此实施水土保持措施费用增大。
水土流失严重，泥沙问题突出
虽然水资源不足是青藏高原工农业生产面临的主要问题，但由于青藏高原特殊的地理环境，短时强烈的降雨又使青藏高原成为世界上水土流失最为严重的地区之一。青藏高原5至10月份的降雨主要以暴雨形式出现，土壤侵蚀强烈，使该区域于、支流的输沙量大幅度增加，年产沙量主要是由一、二次暴雨所形成。
水资源污染严重
水资源的污染包括点源污染和非点源污染。点源污染主要是由于工业和生活污水的排放所引起。而非点源污染与土地的使用密切相关，例如，它可以来自区域的水土流失，农业和林业施用的肥料和其他化学物质，城镇、矿区、林区的地表径流和区域的大气沉降等。
（二）水土保持对水资源和水环境的作用
1、总体作用
水土保持措施包括工程措施、林草措施和农业技术措施。这三个措施可以有效地减少地表径流，减少入黄泥沙，拦截降水，增强土壤肥力。
其中水土保持工程措施与水土保持生物措施及其他措施同等重要，是水土保持措施体系的主要组成部分，它通过改变一定范围内小地形增加土壤降雨入渗，建立良性生态环境，减少或防止土壤侵蚀。
生物林草措施主要是通过林冠截流、林下草灌和枯枝落叶层的拦蓄。指在水土流失区植树造林种草，保护地表土壤免遭雨滴直接打击，增加土壤抵抗水流冲刷的能力，改善生态环境。
农业技术措施是以保水保土保肥为主要目的，提高水分入渗时间，达到涵养水源、减少水土流失的作用。
2、对非点源污染控制和饮用水源地保护具有现实意义
水土保持科研工作因为水土流失治理具有长期性、复杂性和艰巨性，因此始终面临着挑战。在同等降雨条件下，水土保持生态环境建设通过改变下垫面条件、导致降雨径流关系和各类非点源产污使得坡面和河川径流量、非点源污染物产生量比以前有所减少，增强了流域或区域水资源的利用效率，有效地改善了水环境。开展水土保持对水资源与水环境的研究工作，是我国及各级水土保持管理部门水土保持规划和决策水平的提高的实际要求，对非点源污染控制和饮用水源地保护具有现实意义。
3、低洪峰流量，拦蓄径流、泥沙
水土保持措施可以有效地降低洪峰流量、减少径流泥沙量，具有较好的拦蓄径流、泥沙的作用，从而对流域水资源产生重要的影响。不同类型措施拦减水沙的机理不同，根据水土保持措施的特征可以包括滞蓄型即造林、种草和作物轮种等措施，对土壤有良好的改造作用，增大了流域的滞蓄量和径流调节能力，直接影响径流量和径流含沙量。另外还有拦蓄型，它包括淤地坝和水库等工程措施，通过修建水利工程，形成一定的容量空间，可以削减洪峰，减少下游冲刷，是解决水土流失的有效措施。
4、防治水土流失
水土保持措施可以防治水土流失，能够有效控制土壤的侵蚀和搬运，减少污染汇系统的污染物通量。水土保持中的生物措施通过改善土壤质地、提高植物覆盖度、增加土壤团粒结构、改善土壤水分条件等功能，并可以明显改善区域地表水、地下水水质，防治流域内非点源污染。
5、水土保持措施对水资源和水环境的负面影响
水土保持措施改变了区域的下垫面条件，对流域产流机制、水循环过程都造成了一定的影响。其负面影响主要有以下三点：
（1）减少径流量
拦蓄洪水是水土保持的一项重要作用，但同时也减少了地表径流。研究表明，黄土高原林草面积的增加只有利于拦蓄径流，而无增雨作用或通过入渗量增加地下水补给的功能，当人工植被林扩大和土地生产力提高后，蒸腾蒸发增加，促进土层干燥，从而阻断地下水补给，减少地下径流量。水保工程措施如淤地坝、梯田等拦蓄地表径流，多被小流域内人畜和农田利用，从而导致流域径流总量减少，对下游断流造成一定的影响。
（2）对流域生态环境造成影响
任何在自然系统中主要是人为而引起的变化，对那个系统都可能是有害的。目前，淤地坝的长期生态效应还不太清楚，有待于进一步研究。
（3）有可能导致局部水资源短缺问题加重
在青藏高原年降水量500～800mm、半干旱半湿润条件下，多年生林草植被蒸发蒸腾量多于或等于年降水量。其亏缺部分靠吸取土壤深层水分来补充，影响结果是形成下伏干层，多年累计土壤水分亏缺量较大。这种现状直接导致林草成活率低，据统计分析，青藏高原植物的总成活率较低，而存活下来的树也因条件恶劣生长质量不高。因此由于水资源短缺，林草措施往往达不到水土保持的预期效果。
参考文献
[1]李雪松，伍新木.我国水资源循环经济发展与创新体系构建[J].长江流域资源与环境，2007.3.
关键词：生态水文学西部地区生态需水
1、生态水文学的发展
水文学(hydrology)是地球科学的一个重要分支，它研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律，并运用这些规律为人类服务的知识体系[1]。自从科学界公认水圈、岩石圈和大气圈都从地圈中分离出来，并作为地球的独立圈存在后，水文科学的形成就有了其基础和地位[23]。
人类进入20世纪末，由于社会经济发展，人与自然的冲突加大，生态环境问题愈来愈突出，如湿地的退化、河道断流、入海水量减少、水体污染加剧等等。近20年来，生态学家们愈来愈意识到水文过程对生态系统功能的重要影响。但是，缺乏了解水文过程与生态系统植物群落变化与相互制约的内在联系。同样，过去水文学家关心最多的是洪水与干旱的成因、工程水文的实际的设计应用等。但是，随着生态与环境问题的重视与提出，愈来愈多的水文学家开始关注与水相关的生态问题，例如流速如何影响河道内的植物生长？河川径流的情势与滨岸生境生态过程之间是如何相互作用与联系的？由于水文循环联系地球系统地圈~生物圈~大气圈的纽带作用，水文循环过程的变化与其相关的生态环境的变化交叉研究与社会需求，产生了新的学科生长点，即生态水文学(eco-hydrology)。
生态水文学是20世纪80年代以后逐步发展的一门新兴交叉学科[1-20]。它重点研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理，揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系，回答与水循环过程相关的生态环境变化的成因与调控。利用生态水文学原理可以积极地用来保护和改善自然景观，正确指导生态环境脆弱地区的生态环境建设与水资源管理。
生态水文学的提出与发展大致在20世纪70年代以后。早期的生态水文学主要定义在生态湿地系统范畴。例如，1996年wassen等学者专门撰文[44]，认为“生态水文学是一门应用性的交叉学科，旨在更好地了解水文因素如何决定湿地生态系统的自然发育，特别在自然保护和更新方面有重要价值”。
1971年，联合国教科文组织（unesco）正式启动人类生物圈（mab）计划，水生生态系统研究成为该计划中的一个重要项目。第一阶段的会议于1986年在法国图卢兹召开，主要讨论了土地利用对水生生态系统的影响。会议期间，确定了一个具有决定性意义的主题：陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡带，对生物化学循环和景观镶嵌体具有重要的调控作用。因此，过渡带的研究被推荐为unesco未来生态系统工作的重点。它是生态水文学发展的雏形阶段。
1988年，unesco组织了过渡带研究的国际专题研讨会。期间，国际应用系统分析协会和匈牙利科学研究院筹划了水陆过渡带功能方面的合作研究项目，试图通过对生态过程的充分理解，确定过渡带恢复或重建的管理思想。
1996年9月在法国召开了“小流域生态水文学过程”研讨会。会议共收到30篇论文，研究集中在小尺度上，内容主要包括土壤和大气相互作用的模拟，径流产生过程和水流路径、水量和水文生物地球化学行为等。在这次会议中，还讨论了分区和尺度的影响问题，分析了气候变化对水文行为和数量的影响。1997联合国教科文组织出版了“小流域生态水文学过程”会议文集。
联合国教科文组织（unesco）国际水文计划（ihp）是由世界各个国家政府组织参加、在国际上有重要影响的水科学及其相关的水资源和环境科学的大型国际研究计划。从1965-1974联合国科教文组织实施国际水文十年（ihd）计划后，ihp已经执行了五个阶段，其中：第一阶段（ihp-i，1976-1980）着重人类活动影响，水资源与自然环境之间关系的研究；第二阶段（ihp-ii，1981-1985）着重于把研究领域扩大到各个特定的地理、气候区域，并向着综合利用水资源的水问题方向发展；第三阶段（ihp-iii，1986-1990）定名为“为经济、社会发展合理管理水资源的水文学和科学基础”，除继续把水文科学作为重点外，把计划内容扩大到合理管理水资源；第四阶段（ihp-iv，1991-1995）研究计划重点是“大气-土壤-植被”之间的水循环关系，全球气候变化对陆地水文过程的影响。
ihp第五阶段（ihp-v，1996-2001）方向是“脆弱环境中的水文水资源开发”，由三个模块、八个主题和31个计划项目组成。模块1的资源过程与管理研究中主题2是“地表生态过程”。生态水文学是ihp计划的核心内容[14-19]。之后，生态水文学得到了迅速发展。从1996年到2002年，联合国教科文组织国际水文计划召开了一系列生态水文学研讨会。
1997年国际水文计划出版了专集：生态水文学—水生资源可持续利用的新范例。文集指出生态水文学主要是为了研究水循环过程、机制与生物、非生物之间的相互关系。水生环境的水量、水质和某些过程，不仅受气候因素的控制，而且在很大程度上受生物因素的影响。因此，生态学和水文学知识的综合，被认为是一个研究水和生物关系的合适的新工具。这本书首次提出了新的、具有挑战性的概念——生态水文学，建立淡水资源可持续发展的基础。图1表明了生态水文学与以往生态学和水文学思维的不同方式：
1998年5月在波兰召开了unescoihp-v2.3-2.4工作组会议。同年，出版了会议文集，主要包括以下4个方面的内容：1）介绍了生态水文学的框架和研究领域；2）提出了当前存在的缺点和未来发展路线；3）宣传生态水文学的概念，认为河流生态系统是受水文过程控制的“超有机体”。确定生态水文学研究的目标为：（a）比较和评价现有的水文和生态过程相互关系的信息；（b）评论预测的潜力、确定未来研究最重要的方向；（c）识别与水文过程相关联的环境问题层次；（d）定量生物因素、非生物因素之间的联系以及它们在水中的沉积物质、营养物质和污染物质运输、转化中的作用，以确定从区域到流域尺度上的转移路径；（e）以可持续发展为目标，建立可操作性的程序交互平台以及科学家、政策制定者和决策者之间新的思维方式。这一出版物为生态水文学的研究提供了指导作用。
1999年9月8日至22日，ihp-v组织了生态水文学研究进展方面的会议，在不同科学团体之间交流了生态水文学的研究成果。会议为来自24国家的不同领域的年轻科学家提供了辩论的机会。在生态水文学和水资源管理方面，科学家交换了基础性研究和应用研究的最新观点。基于研究过程中得到的数据和知识，科学家讨论和提议了生态水文解决环境问题的潜在办法。2000年出版了生态水文学研究进展文集。
需要指出，ihp-v中生态水文计划的核心目标旨在从流域观点、从河流系统与自然社会经济的联系中，理解生物和物理过程的整体性，以提高水资源的管理水平。专家们认为，当今世界范围的水资源问题已经受到来自全球气候变化和人类自身经济开发活动的巨大影响与挑战。在面对不断变化环境的水资源管理中，生态水文学的研究方法和思想将是最好的、可持续的方法。这一范例认为，流域就好像一个超有机体，它具有反抗压力的抗性和弹性特征，是面对变化环境下水资源可持续管理的最有效的一个工具。
1999年，为倡导生态水文学方面的科学研究，国际知名的英国水文研究所正式改名为“生态水文学研究中心”。
同年，英国谢菲尔德大学（sheffielduniversity）自然地理系andrewj．baird博士和德比大学（derbyuniversity）自然地理系高级讲师、美国国家大气研究中心项目科学家robertl．wilby博士共同编著出版了《生态水文学》。它是综述有关陆生环境和水生环境植物与水分关系问题方面的第一本书，阐述和探讨了各种环境植物与水分相互作用问题。该书对于水文学家、生态学家、自然保护学家以及研究生态系统、植物生活和水文过程的其他学者有很大的参考价值。中国科学院寒区旱区环境工程研究所赵文智和王根绪博士翻译出版了该书的中文全文[44]。
目前，在生态水文学或水文生态学的研究领域，活跃着一大批科学团体，使得这一领域的研究有了很大的发展。在联合国教科文组织国际水文计划（unescoihp）-v(2.3/2.4)的支持下，由maciejzalewski组织出版了一系列“生态水文学”专集，是一个里程碑。以后“生态工程杂志（eej）”杂志、“水文科学杂志（hsj）”都出版了“生态水文学”专刊。以zalewski为特约主编致力于生态水文学研究的新期刊。国际水文科学协会（iahs）也专门由acreman博士主编了“水文生态学”有关专集。
进入21世纪后，国际水文计划（ihp）实施2002-2007年新的第六阶段计划，方向确定为“水的相互作用：来自风险和社会挑战的体系”。主要的不同点是需要考虑下面若干方面新的研究与挑战的问题，即：地表水与地下水、水文循环的大气与陆地部分、淡水与咸水、全球化的流域与河流尺度、质与量、水体和生态系统、科学与政治、水与文化。它由五个主题组成：主题1、全球变化与水资源；主题2、流域地表水与地下水动力学集成；主题3、陆地生境水文学；主题4、水与社会；主题5、水教育与培训。其中主题3的陆地生境水文学仍然是生态水文学核心内容。
总之，生态水文学是现代水文科学与生态科学交叉中发展的一个亮点，它以生态过程和生态格局的水文学机制为研究核心，以植物与水分关系为基础理论，将尺度问题贯穿于整个研究之中，研究对象涉及旱地、湿地、森林、草地、山地、湖泊、河流等。因此，生态水文学的发展对我国生态环境建设，将会有重要的促进和推动作用。
2.国内外生态需水研究的问题
生态需水（ecologicalwaterrequirements）是生态水文学中的一个重要的研究课题。凡是联系到与水相关的生态系统自然发育、气候变化和人类活动干预下的生态系统退化等问题，都需要回答维系生态系统所需求的水或者河川径流等问题。在国际上提出生态需水的概念与研究生态需水的理论与方法，已经有了一段历史。在我国，生态水文学的研究刚刚起步，生态需水理论与方法还有待于发展与完善。
早在20世纪四十年代，随着水库的建设和水资源开发利用程度的提高，美国的资源管理部门开始注意和关心渔场的减少问题。美国鱼类和野生动物保护协会对河道内流量与鱼类生长繁殖、产量的进行了许多研究，提出了河流最小环境(或生物)流量的概念，已有学者撰文强调了河川径流作为生态因子的重要性。
在20世纪70年代后，澳大利亚、南非、法国和加拿大等国家针对河流生态系统，比较系统都开展了关于鱼类生长繁殖、产量与河流流量关系的研究。以大马哈鱼的河流生境（habitat）需水为例，加拿大哥伦比亚大学（ubc）有关学者通过大量的实地调查，分别获得了维系大马哈鱼到淡水河流繁衍所必需的河流生境的基本生态需水基本数据，其中包括适宜的流速和水深等。进一步，他们绘制了大马哈鱼繁衍所必需的河流生境质量的高低与基本生态需水（流速和水深）之间的曲线关系。
为了保护水生生物或生境，通常是基于河流物理形态、鱼类和无脊椎动物确定最小或最佳的生态需水流量。但是，这一流量仅仅考虑了渔业的流量需求或者湿地对水的需求，并没有体现生态系统的完整性。国外学者g.e.,petts认为，在河流管理中生态的需要与河流流量变化特征相联系应该至少考虑3个方面，即：（1）纵向的连接；（2）洪泛平原的流量；（3）维持河道的流量，包括最小的和最适宜的流量。基流流量的自然频率和持续时间也应加以考虑，无论何时，都要尽可能地保持生态可接受的流量变化。
gleick提出了基本生态需水量的概念（basicecologicalwaterrequirement），其概念实质是生态建设（恢复）用水[10]。falkenmark区分了绿色水（greenwater）和蓝色水的概念，指出从“蓝色”水的社会利用部门转向利用“绿色”水的生态系统中来，这种“绿色”水储存在土壤中用于蒸发或合成植物有机体。事实上，“绿色”水就是生态需水的概念，这种“绿色”水的概念适用于水生生态系统和陆地生态系统。
直到20世纪90年代，随着国际水文计划等大的项目推进，研究的对象开始打破过去局限于所关心的物种（如鱼类）或某一单一目标的情景，人们才开始考虑维持河流系统完整性的生态流量需求，提高对河流生态系统保护的有效性。但是，由于在西方发达国家，并没有中国西部如此生态问题的多样性和复杂性，因此，他们对生态需水的研究主要集中在维系自然生态系统平衡的方面，比较少考虑高强度人类活动大量挤占生态需水的现实问题。
中国是一个降水时间空间分布非常不均匀、人口压力大的发展中国家。人口、资源与环境的矛盾比较突出。就中国西部地区而论，20世纪90年代以前的水资源规划与配置管理中，很少涉及生态环境建设与生态需水问题。水资源可持续利用与合理配置是从国家“九五”攻关项目开始，提出的“生态需水”是一个新生事物。在中国，由于生态水文学基础研究起步比较晚，大家对于“生态需水”概念的理解也不尽相同。许多国内文献书籍、研究报告出现有“生态需水”、“生态用水”和“生态耗水”多个名词。有人认为它们的概念与涵义是不同的，但是有人认为它们都是指一回事（见文献[22]、[26-46]）。
1989年，中国科学院地理研究所汤奇成较早提出生态用水问题[45]。他认为“为了保证塔里木盆地各绿洲的存在和发展，必须要保护各绿洲的生态环境，而生态环境的保护也离不开水，这部分水可统称为生态用水”。1995年[46]，他认为“对生态环境用水很少或根本没有安排，这种情况必须彻底加以改变，否则干旱区绿洲外的环境将日益恶化；应该在水资源总量中专门划出一部分作为生态环境用水，另一部分为国民经济各部门的用水，包括工、农业及城市生活用水等”。以后许多专家学者对生态需水、生态用水和生态耗水等，提出不同的观点、定义和研讨，丰富了生态需水的理论与学术研究。
2001年，由钱正英、张光斗主编正式出版了的中国工程院重大咨询项目研究成果“中国可持续发展水资源战略研究”[27]。提出我国水资源的总战略必须以水资源的可持续利用支持经济的可持续发展；建议从防洪减灾、农业用水、城市和工业用水、生态环境建设等8个方面实行战略性改变，在中国大地上真正展开一场提高用水效率的革命。在该报告中，对生态用水做的定义是：“从广义上说，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等，都是生态环境用水；狭义的生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐步改善所需要消耗的水资源总量。”。
在学术研讨方面，潘启民等把生态用水理解为生态需水量（状态值）和生态耗水量（动态概念）两个概念[47]。严登华等把河流水可划分为生态水、资源水和灾害水[30]。王芳等通过她的博士论文研究探讨了生态需水理论问题[38-39]，将生态需水概念界定为：为维护生态系统稳定，天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。将生态需水划分为可控（非地带性）与不可控（地带性）生态需水和天然与人工生态需水。刘昌明强调要在研究水循环和水量转化规律的基础上确定生态需水的理论内涵，提出陆地系统中的水可分解为资源水、灾害水、生态水和环境水。生态需水研究面临许多新的挑战。
笔者们参加了中国工程院重大咨询项目“西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究”。有几个不同的观点：（1）我们理解的国际水文计划（ihp）研究意义上的生态需水，是指以水文循环为纽带、从维系生态系统自身生存和生态功能角度，相对一定生态环境品质目标下客观需求的水。例如，为了维系河流某鱼类的生境，需要必须的基本水文特征值保证（如一定的河川基流、一定的水流速度、水深要求等），生态系统对水资源需求的大小需要通过科学实验与观察获得，并不是人们主观要给出什么样的水资源配置。水的配置是针对水资源管理、不同水的用户即用水而言。因此，就应该有生态耗水和用水的概念，它们与生态需水有区别也有联系。（2）中国工程院重大咨询项目中所指的“生态需水”不同之处，在于为水资源的合理配置服务、为生态建设（林草，河道生态功能要求）服务的生态需水。所以，国际上提出的生态需水概念需要讨论与扩展。通过讨论，有比较一致的看法是：
生态需水是指维系一定环境功能状况或目标（现状、恢复或发展）下客观需求的水资源量。进一步，对中国西部生态环境建设研究工作的目标，生态需水可以理解为维系一定生态功能的环境目标（例如维系现状生态系统不再退化、恢复某个时期的生态景观、或者具体目标如黑河水必须要到东居延海等）下科学意义下生态系统需求的水资源。它是生态环境建设重要的科学依据。
生态耗水是指现状多个水资源用户（生产、生活和生态）或者未来水资源配置（生产、生活和生态）后，生态系统实际消耗的水量。它需要通过该区域社会经济与生态耗水的平衡计算确定。生产、生活耗水过大，必然挤占生态耗水。
因此，生态需水与生态耗水是有不同的含义，既有联系又有区别。例如，在黄河上游地区，自然降水条件下一般能够满足天然植被蒸散发对水的需求（降水p大于蒸散发e），因此，生态需水估计的数量比较小。但是，由于人的行为通过水土保持等措施建设林地，耗用（减少）了输送到河流下游的水资源量。人们往往称这部分耗用（减少）的实际水量为生态耗水量。所以，在黄河上游地区生态需水量与生态耗水量是有不同的。
相比之下，在西北内陆地区河流的下游，由于内陆地区河流的下游降水非常少，为维系胡杨林生态系统生存，估计的生态需水将完全占用河川径流量。维系胡杨林生态系统的生态环境用水也完全取决与能够提供给下游的河川径流量。在某种意义下，维系胡杨林生态系统的生态需水量也就是生态耗水量。
因此，生态需水与生态耗水的概念在西部地区既有联系又有区别。通过生态需水的估算，能够提供维系一定的生态系统与环境功能所不应该被人所挤占的水资源量基本的信息，它是西部地区水资源可持续利用与生态环境建设的基础，它也是估计在一定的目的、生态环境建设目标或配置条件下，生态环境耗水大小的基础。通过对生态需水和生态耗水的估计，能够分析人对生态需水挤占的程度，决策生态环境建设对生态环境用水的合理配置。
3.中国西部地区生态需水研究的挑战
水是干旱区的关键生态因子,植被的组成和结构由水密切控制,同时在各种尺度上对水产生重要的反馈作用。因此，在干旱区，研究生态学和水文学的相互关系，研究生态需水问题，对干旱区生态建设的模式和生态恢复至关重要。一方面，干旱区水文过程对植被生理特征和格局成因产生影响，同时植被对水土流失具有控制作用。
生态需水的实质是生态系统结构、功能和水分之间相互关系问题。生态需水是生态水文学研究的重要内容之一，只有建立在流域水循环基础上通过生态水文学理论的指导，生态需水量的确定才会更合理。目前在生态需水估算方面，面临许多挑战的问题。主要有：
3.1干旱区植被对缺水的适应机制研究
研究表明，干旱区的某些植物具有水分补偿能力，即利用冬季（低强度）降水补偿夏季干旱用水，冬季干旱就以夏季降水来补偿，这大概是灌木在这种环境中得以与一年生植物竞争的一种手段。另外，在干旱区，植物为了适应荒漠环境，具有许多生理结构上的变化。国外学者ewenari把荒漠植物分为两类：一类是随水变植物，这类植物对极端干旱具有许多生理上的适应性；但大多数植物属于恒水植物，这些植物对干旱有许多适应机制。不同植物的水分利用效率的、对水分亏缺的生理响应机制等研究，将为植被建设和恢复提供理论支持。
3.2植被格局成因的控制性因素研究
干旱区植被最显著的特点就是低覆盖度。研究表明，如果干燥度系列从p/etp>1（降水量与潜在蒸发量的比值）降到<0.3，就会发现潜在植被从全面覆盖而经一系列破碎的植被冠层到植被处于斑块状分布状态。近期研究表明，在黑河下游，随着上游来水的减少，不同景观类型的面积、数目和优势植被发生了很大的变化。在干旱区，胡杨、柽柳的空间分布普遍呈紧缩分布现象，当干旱程度有所减缓时，植被在空间上的分布相对较为分散。在防止土壤侵蚀的人工植被建设方面，由于只考虑植被盖度和高度，忽视了斑块格局及其配置方式。所以出现了北方人工植被土壤旱化、稳定性低的问题。以上说明了水分动态影响植被的分布格局，但这种分布格局如何响应水文过程的变化，它的生态学意义何在？植被的这种自然分布格局能否指导干旱区植被恢复等均有待研究。在今后的研究中，应加强植被类型、格局的生态水文学和生态需水研究。
3.3植被格局对水土流失、土壤侵蚀的定量化研究
在干旱地区，植被多呈斑块状分布，这种分布对改变水分径流的路径、减缓水蚀，提高斑块内的土壤水分含量等都具有重要意义。尽管对植被斑块的丛生状况有所认识，近来理论方面的研究和模拟方面的研究也有助于了解这一过程，但对这种现象的生态机制却知之甚少。这种缀块分布格局如何影响径流？这种格局的生态学意义何在，都是值得探讨的问题。另外，应加强大时空尺度上的植被格局和水文过程的关系研究。
分析干旱植物在水分胁迫下的群落组成结构、分布格局与演变过程，始终是干旱区生态水文科学研究的重要领域，迄今为止，关于这方面的研究未能取得突破性进展，尤其是群落演变的生态机理仍然处于未知阶段。近年来，关于干旱区植物分布如何影响径流和水分分布，以及如何调节干旱区侵蚀等问题的研究受到广泛重视，同时，大尺度“土壤—植被—大气”传输相互作用以及干旱区植被随气候变化的演化也是目前生态学家和水文学家共同感兴趣的话题。
3.14区域生态需水估算方法研究
我国的生态水文学基础研究刚刚起步。尽管在一些方面已经取得令人鼓舞的成果，如陈亚宁在新疆塔里木下游生态需水方面新的研究等，但总的看，目前处在初期发展阶段，没有比较成熟的估算方法，还存在这样或那样的问题，需要多途径比较与发展。
现行的区域生态需水估算方法主要思路是：依据不同气候带与降水等条件，开展自然生态系统分区，确定生态需水计算的不同类别的生态-水文参数；利用遥感提供中国西部区域土地利用信息，确定生态需水计算的不同类别的范围；通过不同植被类型的蒸散发计算、流域降水-径流计算确定河道外生态需水（地带性和非地带性的生态需水）以及河道内生态需水；最后利用水资源分区的水量收支平衡控制，估算生态需水或生态耗水总量。
由于对于生态需水概念理解的不同，实际中生态需水估算的方法就有不同或者差异。例如，按维护现状生态系统不再退化的理解，就会有一套基于2000年的遥感图，依生态分区，分类以及用总水量平衡核算的核算方法。按生态建设目标（过去，现状和未来），又有不同数量的估算方法。
客观说，基于生态水文学的研究思路是估算生态需水的基本途径，它从成因观点估算流域的生态需水，有比较好的理论依据。但是，由于西部地区生态环境问题的复杂性，特别是缺乏必要的生态水文过程与空间变化的资料，由点的植被蒸发扩展到面的植被耗水机理的尺度问题等，导致目前估算有一定困难与结果的差异。现行的水量平衡方法估算生态耗水，能够从宏观总量上给予控制，但是生态需水的精度取决于水资源平衡中其它耗水部门估算的正确与否。因此，在区域生态需水估算方法不成熟的情况下，鼓励多种途径方法的相互比较和佐证，可能比一种方法为好，这也是新生事物学科发展所需要的。如何在有限水文水资源资料和生态监测资料条件下，获得更为客观与科学的生态需水估计，的确是一个重要的挑战性任务与课题。
4.结语
生态水文学是一种对环境有利、经济可行和社会可接受的有效方式。由于生态退化等问题的出现，生态水文学成为国际研究的热点问题之一。本文回顾了生态水文学的发展历程，讨论了生态需水研究明亮的问题与挑战。它们作为生态环境建设的基础与学科发展，有如下几点认识与建议：
（1）优先、重点保护原则：在西北地区，由于水资源匮乏，不可能保护所有的生态系统，只能优先保护控制性生态系统，满足控制性生态系统对水分的需求。在此基础上，进一步形成保护干旱区生态系统的网络结构。干旱区流域下游荒漠绿洲是外来径流作用的产物，绿洲景观结构及组成类型的空间分布严格受河流廊道影响。因此，若把河流两岸乔灌木林和河岸灌丛草甸视作河流廊道的构成要素，则荒漠绿洲的高级生物组成实质就是河流廊道。在干旱区河流廊道不仅具有传输能量与养分的功能，而且是绿洲生物流的载体和传导源，为维持整个流域生态系统的稳定发展奠定了坚实的基础。所以干旱区河流廊道就是控制性的生态系统，生态需水应该优先得到满足。
（2）以生态水文学为基础研究生态需水问题：生态水文学是生态学和水文学的交叉学科，它所关心的是水文过程对生态系统配置、结构和动态的影响，以及生物过程对水循环要素的影响。水文循环深刻地影响着全球生态系统的结构和演变，包括自然界中一系列的物理过程、化学过程和生物过程，是其它物质循环的基础。因此，确定某一生态系统需水时，只有以水文过程为基础，结合生态系统的特性需求，才能较为合理地计算生态需水量。这也是今后生态需水理论与实践研究重要的发展方向。
第二条本办法所称水文、水资源调查评价，是指对地表水、地下水的水量与水质等项目的监测、水文调查、水文测量、水能勘测，水文水资源情报预报，水文测报系统工程的设计与实施，水文分析与计算以及对地表水、地下水的水资源调查和对水量水质的评价等专业活动。
本办法所称建设项目水资源论证，是指依据江河流域或者区域综合规划以及水资源专项规划，对新建、改建、扩建的建设项目的取水、用水、退水的合理性以及对水环境和他人合法权益的影响进行综合分析论证的专业活动。
第三条凡从事水文、水资源调查评价的，应当按照本办法的规定，取得《水文、水资源调查评价资质证书》，并在规定的业务范围内开展工作。
凡从事建设项目水资源论证的，应当按照本办法的规定，取得《建设项目水资源论证资质证书》，并在规定的业务范围内开展工作。
第四条水利部负责全国水文、水资源调查评价资质和建设项目水资源论证资质审批的组织实施和监督管理，并对资质证书的发放实行总量控制。
《水文、水资源调查评价资质证书》和《建设项目水资源论证资质证书》，由水利部统一印制。
第五条水文、水资源调查评价资质和建设项目水资源论证资质按照申请单位的技术条件和承担业务范围不同，分为甲、乙两个等级。
取得水文、水资源调查评价资质和建设项目水资源论证资质的单位以下简称持证单位，可以在全国范围内承担与资质证书载明的资质等级和业务范围相适应的业务。
第六条取得水文、水资源调查评价甲级资质的单位，可以在全国范围内承担资质证书核准业务范围的各等级水文、水资源调查评价工作。
取得水文、水资源调查评价乙级资质的单位，可以在全国范围内承担资质证书核准业务范围的水文、水资源调查评价工作。
下列水文、水资源调查评价工作，只能由取得甲级资质的单位承担：
（一）全国性的水文、水资源调查评价；
（二）国家确定的重要江河、湖泊的水文、水资源调查评价；
（三）跨省、自治区、直辖市行政区域的水文、水资源调查评价；
（四）国际河流的水文、水资源调查评价。
第七条取得建设项目水资源论证甲级资质的单位，可以在全国范围内承担各等级建设项目的水资源论证工作。
取得建设项目水资源论证乙级资质的单位，可以在全国范围内承担地表水日取水规模4万立方米以下或地下水日取水规模1万立方米以下的各类建设项目水资源论证工作。
下列建设项目的水资源论证工作，只能由取得甲级资质的单位承担：
（一）由国务院或国务院委托国家计委审批的；
（二）在国际跨界河流、国际边界河流干流上取水的；
（三）在省际边界河流、湖泊上取水的；
（四）跨省（自治区、直辖市）行政区域、跨流域（特指国家确定的重要江河、湖泊）取水的；
（五）涉及国家、地区安全的特殊行业取水的。
第八条申请取得水文、水资源调查评价资质的单位，应当具备以下基本条件：
（一）具有法人资格，有固定的工作场所和完善的内部管理制度；
（二）能够独立承担并完成国家规定区域和水系范围内的水文、水资源调查评价全部或单项业务；
（三）拥有能满足从事对地表水、地下水的水量与水质等项目的监测、水文调查、水文测量、水能勘测，水文水资源情报预报，水文测报系统工程的设计与实施，水文分析与计算，水资源调查评价等工作要求，符合上岗条件，熟悉和遵守国家有关政策、法规、标准和技术规范的专业技术人员；
（四）配备有与业务范围相适应的专业设施和专项仪器设备。
第九条申请取得建设项目水资源论证资质的单位，应当具备以下基本条件：
（一）具有法人资格，有固定的工作场所和完善的内部管理制度；
（二）能够独立完成建设项目水资源论证工作中取水、用水、退水等主要因素的调查分析和影响预测，有能力开展相关区域水资源现状调查和预测，有分析、审核技术报告、监测数据的能力，能独立编写建设项目水资源论证报告书；
（三）拥有能满足从事水资源调查评价、水资源规划、水利工程和给水排水工程规划设计、生态与环境分析、经济分析等工作要求，熟悉和掌握流域和区域水资源状况，符合上岗条件，熟悉和遵守国家有关政策、法规、标准和技术规范的专业技术人员；
（四）配备有与业务范围相适应的专业设施和设备。
第十条申请取得水文、水资源调查评价资质和建设项目水资源论证资质的单位，应当提交以下材料：
（一）申请表一式四份；
（二）法人资格证明；
（三）法定代表人和主要技术负责人的简历及身份证明；
（四）在职专业技术人员统计表、技术骨干职称证明；
（五）承担过水文、水资源调查评价或建设项目水资源论证相关业务的业绩证明；
（六）必备的工作场所和专业技术设施、设备证明；
（七）单位章程或有关的管理规章制度；
（八）审批机关要求提供的其他材料。
第十一条水文、水资源调查评价资质和建设项目水资源论证资质甲级证书，由水利部审批和颁发；乙级证书由省（自治区、直辖市）人民政府水行政主管部门（以下简称省级水行政主管部门）审批和颁发。省级水行政主管部门应当在颁发乙级证书后的三十日内，将有关情况报水利部备案。
水利部在国家确定的重要江河、湖泊设立的流域管理机构（以下简称流域管理机构）的所属单位申请甲、乙级证书的，由水利部审批和颁发。
第十二条申请取得水文、水资源调查评价资质和建设项目水资源论证资质的单位，应当按照本办法第十条的规定提交申请材料，经主管部门签署意见后，按照本办法第十一条的规定，报水利部或者省级水行政主管部门。其中，申请取得甲级资质的，在报水利部前，应当先报省级水行政主管部门，由省级水行政主管部门提出初步审查意见。流域管理机构和国务院有关部门的直属单位申请取得甲级资质的，直接报水利部审查。
第十三条水利部或者省级水行政主管部门收到申请材料后，应当在三十日内完成审查工作，并自作出决定之日起十日内，向符合条件的申请单位颁发资质证书；向不符合条件的申请单位发出书面通知，并说明理由。
第十四条水利部应当定期公布取得资质证书的单位名单和相应的资质等级。
第十五条从事水文、水资源调查评价和建设项目水资源论证的技术人员，应当取得上岗培训证书。
水利部或者其委托的单位负责定期或者不定期组织业务培训。对经培训并考试合格的，发给上岗培训证书。
持证单位应当组织本单位从业技术人员参加培训。
第十六条持证单位在与委托单位签订合同时，应当在合同书中载明资质证书的等级、编号、业务范围、法定代表人、注册地址等事项。
持证单位受委托完成的成果，必须附有资质证书的复印件、主要技术负责人的签名以及工作人员的上岗培训证书编号等内容。
第十七条对资质证书实行年检和日常检查制度。年检工作由发证机关组织进行。
年检期间为每年三月一日至三十一日。
第十八条持证单位有下列情形之一的，由发证机关提出限期改正的意见或者年检不予通过：
（一）不按规定填报《资质年度检查表》的；
（二）没有在合同或完成的成果上注明资质等级、编号、技术负责人等有关内容的；
（三）一年内完成的成果两次没有通过审查的；
（四）不参加年检或拒绝接受日常检查的；
（五）人员或设施设备发生变动，不符合资质申请最低标准的。
第十九条持证单位有下列情形之一的，应当及时到原发证机关办理变更手续：
（一）单位发生分立、合并的；
（二）单位名称、法定代表人或注册地址变更的；
（三）单位主要技术负责人变更的；
（四）其他应当办理变更手续的事项。
第二十条持证单位解散、破产、依法被撤销或者由于其他原因而终止的，应当自终止之日起一个月内到原发证机关办理资质证书注销手续。逾期不办理的，发证机关予以注销。
第二十一条资质证书的有效期为五年。有效期满后，需要继续从业的，应当在距期满六十日前按照本办法规定，重新申请相应的资质。
第二十二条违反本办法规定，伪造资质证书或者没有取得资质证书从事水文、水资源调查评价或者建设项目水资源论证业务的，其评价或者论证报告无效，由省级以上人民政府水行政主管部门处以违法所得三倍以下的罚款，最高不超过三万元的罚款。
第二十三条违反本办法规定，以欺骗手段取得资质证书的，由发证机关收缴其资质证书，并处以三万元以下的罚款。
第二十四条持证单位有下列情形之一的，由发证机关降低其资质等级或者收缴其资质证书：
（一）转包或变相转包所承担的业务的；
（二）以不正当手段承接业务的；
（三）超出资质业务范围从事水文、水资源调查评价或建设项目水资源论证活动的；
（四）出借资质证书的；
（五）连续两次年检不予通过的；
（六）从业过程中弄虚作假并造成严重后果的；
（七）取得资质证书后两年内没有开展业务工作的。
第二十五条水行政主管部门的工作人员在资质的审批和监督管理过程中、、的，由其所在单位或者上级主管部门依法给予行政处分；构成犯罪的，依法追究刑事责任。
