时间：2022-02-02 20:24:23
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇水文与水资源工程，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1.有效引导学生参与相关学科竞赛
学科竞赛是检验学生综合能力的重要手段。充分利用一些全国性的高水平学科创新竞赛平台，以任务驱动方式促进学生的工程思维能力、协同创新能力和实践动手能力培养。对于水文与水资源工程专业，相关的国家级竞赛有“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生水利创新设计大赛等。另外，省级及校级的其他各类竞赛在此不一一列举。鉴于水文与水资源工程专业对数据分析处理与建模能力要求较高，故建议在鼓励并引导学生参与上述各类竞赛时，重点推荐参加数学建模大赛。通过参加数学建模培训，可使学生的程序设计能力、逻辑思维能力、建模能力、模型求解能力及论文撰写能力得到充分锻炼与提升，为后续的专业课程（如水文预报、水库运行调度与管理、水资源规划及利用、水文水利计算、水信息采集与处理等）学习打下良好的应用基础，从而有利于将数学建模等多方面能力应用于专业问题的求解。考虑到学生的学习能力与课程设置，推荐大二时参加数学建模大赛培训。
2.创新课堂教学模式，注重创新思维培养
本科生创新实践能力的培养是一项复杂的系统工程，需要各个环节的紧密配合，包括课堂教学、课外作业、课下小组讨论等环节。课堂教学作为全体学生共同参与的活动，是创新能力培养启蒙的重要环节，要求专业课教师首先要更新教学理念、统筹规划，在课堂教学中改变传统灌输式教学方式，根据教学内容适当选取适合的专业内容进行系统设计，增加设计性、综合性和创新性的实验项目，从而便于引导与启发学生的创新思维。教师需认真研究教案，讨论教学案例设计，特别是针对目前水文、水资源领域中的一些尚未解决的老问题以及伴随新形势下出现的新问题重点进行讨论。针对我校的区位优势，可利用三峡地区的水文气象资料为基础，在讲解中长期水文预报时，方法众多，类型多样。课程讲解时宜先引入传统的历史演变法，再讲解该方法的不足，引出其他的预报方法。针对预报因子的选择以及预报方法，可将学生分组，引导各组学生通过采用不同的预报因子与预报方法进行径流预报，最后将结果汇总，引导学生进行方法间的综合对比分析，并归纳各方法的适用条件与优缺点等，进一步针对各方法的不足，引导学生思考如何改进方法。可以让学有余力的学生查阅相关的参考文献制订出改进方案或实施步骤，再经讨论后进行实施。这样可以既锻炼了学生的小组协作能力与团队意识，又有利于学生创新思维的培养，增加科学研究兴趣。在课堂教学环节，还应不断更新教学内容与教学手段，让学生了解最新学科发展动向。如讲解《水文预报》课程中的河道汇流方法－马斯京根法，在讲解完方法的提出背景、方法基本理论等后，进一步针对该法的参数率定问题，引导学生在手工率定的基础上采用计算机优化率定，可以指定学生阅读事先准备好的相关论文，由学生就算法、率定目标等进行自主选择，采用竞赛的方式评选出预报效果最优的学生或者小组，从而大大激发学生的学习兴趣，并从中锻炼了学生的文献阅读、计算机程序设计能力，培养学生采用专业思维模式进行思考问题与解决问题，起到了巩固专业知识的效果。此外，课堂教学与工程实践相结合，以研讨式、头脑风暴式、课堂模拟演练等灵活多样的教学方式开展课堂教学，大胆鼓励学生敢想敢做，构建“以学生为中心”的教学互动环境。不轻易否决学生的想法，为激励创新思维，还应从成绩评定等方面对学生加以奖励。通过上述措施达到拓宽学生专业视野、活跃课堂气氛、启发创新思维的效果。
3.重视实验教学，拓展专业实践
实验室是从事实验教学、科学研究的重要基地，是高等学校实施素质教育、培养学生创新精神与实践能力的重要基地[2]。而目前受学时限制，无论是从实验数量与质量上都不足以培养学生的专业素质与创新能力。实验室的开放，不仅可以充分利用实验资源，还可以为学生提供自主发展和实践锻炼的空间，是提高仪器设备利用率的有效措施。因此，在有完善的规章制度保证的前提下，合理的对本科生开放部分专业实验室，有利于学生提高动手实践能力。鼓励学生开展诸如《水文学原理》、《水文信息采集与处理》等课程的相关实验，特别应适当开设一些带有探索性质的实验。此外，大力鼓励本科生全程参与研究生的课题实验，尽量为学生创造发现新问题的机会。通过参与实验，有利于学生了解当今的新技术、新手段、新设备在本专业的应用状况，如水文自动测报系统、激光颗粒粒度分析仪、ADV、TDR等先进设备。“实践、认识，再实践、再认识”是人类认识事物的规律，实践是本专业学生的重要教学环节。通过实践环节，可以有效提升动手能力、巩固课堂所学理论知识。大力鼓励本科生参与教师的生产与科研课题，提高学生综合运用知识、分析问题的能力，还可从实际工作中发现问题，有利于培养学生的创新能力。因此，需建立相应的专业实习、实践基地等以利于学生开展相关的实践活动。如我校建立了水利与环境工程国家级实验教学示范中心，与长江三峡集团公司、长江水利委员会三峡水文局、中国水电顾问集团中南勘测设计研究院宜昌分院等单位合作，搭建校外人才培养实践教学实习基地，为培养大学生社会适应能力与实践创新能力提供了条件。
4.建立创新实践保障机制
创新实践培养环境需要有良好的政策管理保障作为支撑。对于有创新潜力的学生，教师应加大培养力度，从学校、学院层面上应为每个创新实践小组提供良好的资金与实验环境，并配备相应的指导教师。采用由学校、学院、系部、学生组成的“四层”创新实践保障机制，设立相应的管理小组对创新实践活动全过程与实施效果实行督导与评价，接收学生及指导教师的反馈与工作协调等工作。为鼓励教师的工作积极性，对于指导学生创新实践活动的教师给予一定的教学工作量或者补贴等。如我院自2011年起试行了“本科生导师制”项目，从各专业中选拔学习成绩较为优秀的学生作为培养对象，在双向选择的基础上为每位本科生配备指导教师，重点培养学生的科技创新能力，从而起到辐射带动作用，全面提高我校的人才培养质量。此外，学校也设立了“求索”大学生创新活动计划与科技创新基金，资助大学生科技立项课题、科技论坛。另一方面，加强教师培训特别是中青年教师培训，通过校企合作，有计划、有目的地组织专业教师到企事业、生产单位等第一线定岗挂职锻炼，培养既有理论知识又具有专业实践能力的“双师型”教师队伍。此外，定期组织具有丰富实践经验的工程技术人员到学校为学生做专题讲座，增强本专业学生对专业的认识与理解，了解实际工作中存在的问题与难点，更有针对性地开展创新实践活动。现代水利需要具备一定创新能力的水利专门人才，本文结合我校水文与水资源工程专业的特点，探讨了本科生创新实践能力的培养模式与途径，建立了“一核心四支撑”的创新实践能力培养架构，从而达到培养具有国际视野、较强创新实践能力的高素质复合型人才，为社会输送优秀的水文与水资源工程专业毕业生，为水利事业培养更优秀的建设者与接班人。
作者：刘冀 董晓华 彭涛 李英海 单位：三峡大学水利与环境学院
工程地质学是水利工程、土木工程、地质资源与地质工程等学科的一门较重要的专业基础课。它是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学，是以地学学科的理论为基础，应用数学、力学的知识和工程学科的技术与方法，来解决与工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题[2]。由于工程地质学涉及内容多，概念广，实践性很强，且学生缺乏必要的实践经验和机会，因此，如何在有限的教学时间内合理安排教学环节，使学生既能牢固掌握工程地质学的基本概念及基本原理，又具备分析工程地质条件、解决工程地质问题的能力，是一个值得探讨的问题。笔者结合近年来在工程地质学课程教学与实践经验，针对目前工程地质学课程教学中存在的问题，就如何提高水文与水资源工程专业工程地质学课程教学质量与教学效果进行探讨。
一、煤炭院校水文与水资源工程专业工程地质学课程教学存在的问题
（一）课程内容多，授课学时少
根据国家高等教育对人才培养的要求，近些年来，多数院校在培养方案的制定上存在着向公共课倾斜的现象，这使得专业课学时被不断压缩。主要表现在课程学时少，尤其是实践教学环节。过去动辄几十学时乃至上百学时的课程，现在多为32～48学时。在多数煤炭院校中，水文与水资源工程专业开设有基础地质学、矿物岩石学、构造地质学等课程，具有一定的地学背景。即便如此，工程地质学课程仍涉及工程岩土学、工程动力地质作用、岩土工程勘察等方面的内容，这使得该课程教学内容繁杂，教师上课难度增大。在此情况下，如不进行课程教学改革，教师就无法很好地完成相关内容的讲授；同时学生对专业领域知识的学习也将停留在较浅的感性认知阶段，不能理解机理性的问题，更不能深刻地认识该课程在国民经济建设中的作用，这势必对学生未来就业产生不利的影响。
（二）教学方法单调
工程地质学课程基本概念和基本原理较多，同时该课程又具有很强的实践性，因此，单一的多媒体或板书授课模式很难调动学生的积极性。加之个别教师实践经验不足，存在照本宣科的现象；而个别教师授课又完全脱离指定教材，这些都容易使学生产生厌学心理。此外，课程中涉及的一些教学内容，诸如崩塌、滑坡等灾害的形成机理及演化过程等比较抽象，单纯在PPT中以图片形式展示，不能很好地呈现，学生缺少感性的认识，这在一定程度上挫伤了学生学习的积极性和主动性。
（三）实践环节薄弱
近些年来，随着高校的不断扩张，教学资源的投入问题已经成为高校普遍面临的问题。具体到实践教学环节，主要体现两个方面：一方面野外实践场地或基地功能缺失，满足不了野外实践教学的需求；另一方面学生人数与设备台套数不成比例，同时也存在部分试验仪器无场地安放的尴尬局面，导致部分试验无法开出，学生动手能力得不到培养。此外，还存在实验教学方式和时间不灵活等问题。目前多数院校的室内实验都是教师准备好试验后，学生在制定的条件下按照实验指导书进行，学生真正思考的较少，部分学生既不动脑也不动手，而是依靠同组其他同学来完成实验，这不利于学生实践能力的培养，容易导致学生实践能力不足或丧失。
（四）考核方式单一
考核成绩比例分配不合理，多数院校该课程考核成绩都是由期末考试成绩（约占70%～80%）和平时成绩（占20%～30%）组成，而平时成绩又多以上课出勤率、课外作业以及实践环节表现等形式存在，其中上课出勤率占主导地位。这样难免会存在一些学生到课不听课，考前突击且考分很高的现象。此外，考核的内容也不够全面，多侧重于理论知识，往往忽视学生动手能力的考核，最终导致校内所学知识与实际工作脱节，不利于综合人才的培养。
二、课程教学改革探索
针对当前教学过程中存在的问题，结合近年来的教学和实践经验，提出从教学内容、教学手段和教学环节等几方面对课程教学进行改革。
（一）合理优化教学内容，改专业通识教学为行业特色教学
在教学内容的选择上，要突出院校的特色优势。针对煤炭院校水文与水资源工程专业具有地学背景这一特点，工程地质学课程教学可主要讲解三部分的内容，即岩土体工程地质性质研究、工程动力地质作用研究以及工程地质勘察等。岩土体工程地质性质研究是该课程的基础，该部分主要讲授土的物质组成、物理力学性质以及岩土体的工程地质特性；工程动力地质作用研究是该课程的核心内容，讲授学时应占总学时的一半以上。该部分主要讲授活断层和地震、斜坡、岩溶、泥石流及地下硐室的工程地质研究；工程地质勘察部分主要讲授工程地质测绘、勘探、试验以及长期观测等几种工程地质勘察方法。课程教学要确保在有限的学时内突出重点，同时也要注意前后所学课程内容上的衔接，避免重复。
（二）丰富教学方法和手段，改单一的满堂灌为交互式教学
工程地质学具有较强的实践性，其教学目标是要培养学生对于工程地质现象的认识、判断能力和工程地质问题的分析、处理能力，这需要在传统教学模式的基础上，紧扣学科的发展前沿和热点问题，丰富教学方法和手段，灵活组织课堂教学。
传统课堂教学方式使学生获取的知识较多地局限在抽象的经验上，而现代化的教学手段不仅可以使学生获取抽象的理论知识，还可以提供丰富的观察经验，在一定程度上将理论与实践相结合，因此要充分利用现代化的教学手段。如在讲授滑坡、泥石流等内容时可采用flash动画或影像资料展示灾害的形成过程、危害以及其防治措施；在讲授地震的工程地质研究内容时可结合典型的地震（512汶川大地震），讲解地震发生的机理及预警预防措施；在讲解地下硐室位置的工程地质论证时，可借助物理模型来分析地形、地质构造、岩性特征等对硐室位置的影响等等。这些方法和手段的引入不仅可增强教学的直观性、主动性，同时也可节省一定的时间，扩大课堂教学的信息量，提高教学效果。
鉴于该课程内容多，课时少，可采取学生自学、教师课堂讲解和课外辅导答疑相结合的教学方法，以锻炼学生的自学能力。还可就工程地质学领域的热点问题，设置课堂辩论。通过教师布置论题学生收集资料学生课堂辩论教师讲解剖析的教学过程，改过去教学单行道（教师到学生）为双行道（教师到学生，学生到教师），引导学生分析问题和解决问题。例如，针对近期发生的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，可设置地质灾害的主要诱因？人类活动or自然条件的论题，让学生通过查阅与崩塌、滑坡、泥石流等灾害相关的资料，展开讨论与辩论，从而达到牢固掌握崩塌、滑坡、泥石流等相关知识的目的。此外，还可增加一些工程实例课，让学生尝试用所学知识去解决实际问题。例如利用最新发生的地震、滑坡及泥石流等地质灾害的工程实例，探讨这些灾害的发生机理及防治措施，从而锻炼学生发现问题和分析问题的能力。
（三）加强实践环节教学，改被动式接受为主动式探索
在实施实践教学活动时，要强调以学生为主体，培养学生的动手能力，充分发挥实验教师的引导作用。在进行实验之前，指导教师可提出实验要求及注意事项，并给出参考意见，让学生自行设计实验方案，将原来的验证性实验改为设计性实验。尽量创造条件让学生开拓思维，发挥想象力和创造力，激发学生学习的主动性和积极性，提高洞察力，培养严肃认真和实事求是的工作作风，提高学生的综合素质。
野外实践应有效地将理论与实际相结合。因此，在进行野外实践教学时地点应尽可能选择工程地质现象丰富的地方。对河南理工大学而言，可在市区北部的缝山针公园进行为期半天的实践教学活动。结合园区内原有采石场开挖形成的人工边坡讲解边坡的应力分布状态及变化特征，边坡变形破坏类型及稳定性的影响因素，同时还可结合该园区的生态恢复治理工程讲解边坡变形破坏的防治原则和措施。此外，可结合水文与水资源工程专业学生未来就业意愿和方向，在毕业设计（论文）环节安排一些与工程地质有关的实践内容，例如岩土工程勘察设计或岩土工程分析与评价、边坡稳定性分析与评价以及煤矸石堆积体稳定性分析等。在毕业设计（论文）过程中要充分发挥学生的主观能动性，让学生多动手、多动脑，多方位培养学生获取知识的能力和创新能力。
（四）完善考核内容与方式，改重视理论考核为突出实践性考核
改变考核成绩的比例组成，将平时考核成绩的比例提高10%～20%，弱化到课率在平时成绩中的主导地位，突出学生实践环节的综合表现。同时加大课堂表现方面的考核力度，就重点内容的一些问题进行课堂提问，积极主动回答问题者每次加2分，答对的再加3分，这在一定程度上能促进学生思考问题的积极性，也有利于教与学之间的互动。在考核内容上要增加一些综合能力的考核，不仅要考核理论知识，还要设置一些案例分析题，考核学生运用所学理论知识解决实际问题的能力，使学生综合素质得到提高。
【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】：
[1]李康宁.全球气候变化对水文与水资源的影响[J].建筑工程技术与设计，2015（32）：1458-1458.
[2]胡洋洋，李晓宏.全球气候变化对水文与水资源的影响[J].环球人文地理，2015（22）：260.
[3]张永勇，张士锋，翟晓燕等.气候变化下石羊河流域径流模拟与影响量化[J].资源科学，2013，35（3）：601-609.
【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。
参考文献：
[1]陈绘绚.GIS在水文信息化中的应用和发展趋势[J].中国科技信息.2011（01）.
[2]王光明，梁秀娟，肖长来，于景录.GIS技术在水文水资源领域中的应用现状与发展趋势[J].吉林水利.2009（06）.
[3]刘佳，于福亮，李传哲，尹吉国.GIS在水文水资源领域中的应用进展[J].水电能源科学.2007（02）.
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！
参考文献
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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。
关键词：生态水利工程；可持续；生态环境
中图分类号：S891文献标识码： A
1 水利工程对生态环境的影响
1．1 对局部气候的影响
水利工程可改变所在地区降水、空气湿度、温度、风向等气候因子。当水库工程建成蓄水后，库区形成水面，使该区域的水热交换方式以及强度发生改变，进而导致当地气温发生变化，一般会提高库区平均气温。另外，库区蓄水、水域面积增大，也使水库及其周边蒸发量、降雨量及湿度增加，使当地降水时空分布特征发生一定程度变化。
1．2 对水文情势和水温的影响
水利工程的建设不但会改变工程河段的水文情势，也会影响到整个流域。筑坝使河流非连续化，库区由原河流生态系统变成了湖泊生态系统，其水流速度、水域深度、水温和水流边界条件都发生了极大变化，蓄水也多会导致库区地下水位升高；坝下河道内径流量、径流过程、水温及流态明显改变，坝下河道减脱水多导致沿岸地下水位下降。通常径流调节能力强的水库上述变化幅度很高，径流式水库变化就相对没那么明显。
1．3 对地质环境的影响
水利工程建成后，库区岩土结构、地下水水位、水压等一系列物理因素的改变，可能导致地震、山体滑坡、塌岸等地质灾害的发生。水库蓄水导致地壳应力增大，易引发地震。库区地下水位上升，易引发滑坡、坍塌等事故。
1．4 对水质的影响
水利工程建成后，库区水流速度变缓，水中的溶解性矿物质减少，溶解氧量下降，水体富营养化可能性增大。进入库区水体的建设垃圾和工农业废水，其含污染物种类多、成分相对复杂、难降解，而库区流态又不利于水中污染物扩散，导致库区水体水质的污染。
2 生态水利工程建设必要性与其设计工作发展现状
2．1 建设生态水利工程实现可持续发展
水资源是基础性及战略性的自然资源。在世界各国水资源开发与环境保护都日益受到关注，人们已经意识到只有更加科学地、综合地利用水资源、减少对生态环境的影响，才能实现社会经济的可持续发展。而生态水利工程是一种兼顾水利工程功能及对环境资源可持续利用的新兴水利工程，它从生态环境的全局着手，把科学规划、河流综合管理以及污染防治技术等有机结合，在开发利用水资源、满足社会经济需求的同时，兼顾生态环境的保护。生态水利工程不仅高效开发利用水资源，同时，也妥善保护环境资源，维护社会经济发展与环境保护关系的和谐统一。
生态水利与传统的水资源利用存在着本质的不同。传统的水资源开发利用是粗放型经济增长模式下的产物，其特点是只顾及眼下，不考虑长远，只注重经济效益，不看重生态价值，为追求经济发展，不惜牺牲生态环境质量。由此，造成了当今日益加剧的生态环境问题，严重威胁人类生存与发展。这种“涸泽而渔，焚林而猎”的资源利用方式，必然代之以协调有序的、可持续利用方式。而生态水利正是这样一种可持续的资源利用模式，它通过对流域水文系统综合整治与管理，充分发挥水系的资源功能、生态功能、环境功能，使全流域安全保障性、生态适宜性都得以维持或不断改善，支持流域内社会经济的可持续发展。
2．2 生态水利工程设计原则
2．2．1 安全可靠与经济合理原则
从安全角度出发，生态水利工程建设、施工须符合水文学、工程力学相关规定，确保设施的规范性；河流纵、横断面规划设计时，要全面考虑河流泥沙输运、河床侵蚀冲刷特性及河势变化趋势，以确保河流修复改造工程的安全稳固性和持久性。从工程的经济因素考虑，应本着投入小、风险小、收益大的原则进行设计。
2．2．2 维持或恢复河流形态空间异质性原则
生态系统群落多样性与生境多样性呈正相关关系，而一个区域的非生物环境空间异质性越强则往往其生境多样性越大。传统的河道治理工程使天然河道渠道化，致使河流生境单一化，导致河流生态系统退化。生态水利工程的根本目的之一，即在于保护和恢复河流乃至流域的生物多样性。因此，在生态水利工程设计时应首先对河流演变历史和现状进行调查评估，确定河流生态修复目标，明确保护目标制约因素，对保护物种关键生态因子进行分类和评估，并确定生物对生态因子适宜范围，必要时利用数理模型对不同情境下的非生物环境要素进行模拟。
2．2．3 利用生态系统自组织能力进行设计
生态系统有自组织功能，生态学用以解释生态系统动态平衡特征，也可用来解释生物群落的动态演替过程。生态工程设计是一种“引导性”或者说是一种“触发性”的设计，生态工程主要依靠生态系统的自组织功能，而设计工作，旨在为生态系统的这种内秉功能建设或恢复适宜的条件，包括演替初期一定的群落组成及水文特征、水质、土壤、地貌等生态因子。
2．3 当前生态水利工程设计工作存在的主要问题
2．3．1 缺少针对性的设计方法及评价标准
每一个生态水利工程的具体服务目标都会因时因地不同，这就要求生态水利工程设计要因时因地而异。当前，尚缺乏具体的、有针对性的生态水利工程功能评价方法与标准，缺少足够的技术标准与规范，使得生态水利工程建设目标不够明确、针对性不足。
2．3．2 水利工程设计者与生态科技人员缺乏合作
水利工程设计必须要遵循生态学原理、遵循流域生态需水规律，但是在具体设计工作中，水利工程设计者与生态科技人员尚缺乏真正意义的合作，部分设计人员对工程生态服务功能考虑不足，对工程设计方案生态可行性研究较少，对设计方案生态影响评价工作重视程度不够，导致许多水利工程的生态效益不明显，甚至是产生很多的不利影响。
2．3．3 缺乏生态水文测验资料
生态水文测验资料是生态水利工程设计的重要基础数据之一，能够帮助分析评价生态过程受水文过程的影响情况。缺乏水文资料，生态水利工程设计工作就难以有效的设计理论、方法与技术参数进行。目前，我国的水文测验工作相对仍不完善，生态水利工程设计人员不能获得足够的水文基础资料，是致使生态水利工程设计工作未能很好地进行的主要原因之一。
2．4 改善生态水利工程设计现状的主要措施
(1)依靠工程水文学与生态水文学进行生态水利工程设计，加强水利工作者与生态科技人员间的合作。生态水利工程设计要有机的将工程水文学与生态水文学相结合，科学制定水利工程生态功能目标。在设计中，既要重视对水利工程社会经济服务目标，又要保障生态目标对水资源的需求，才能提高设计的科学性，从而实现水利工程社会经济服务功能与生态保护功能的和谐统一。生态水文学与工程水文学是生态水利工程设计的重要理论基础，基于对生态水文知识一定认识高度基础上的设计，才可能使水利工程建设对生态的不利影响因素得到更加全面、有效地控制，进而才可能实现水利工程的生态服务功能目标。生态水利工程设计工作具有鲜明的跨学科特性，水利科学与生态科学在该项工作中的地位均举足轻重。水利工程设计人员与生态科技人员在设计中的全过程交流反馈，是科学设计、实现生态水利工程价值的基础。
(2)明确生态敏感目标，丰富设计基础资料，科学进行生态水利工程设计。生态水利工程设计首先要明确设计的内容和目标，设计过程中要清楚地认识到工程直接或间接影响的生态目标，在工程规划设计阶段充分考虑到对生态目标各方面的不利影响，在实际设计工作中有针对性的调整、优化设计方案，以避免或减缓工程的不利生态影响，使不利生态影响最小化；同时水利工程设计方案须符合水利建设的实际，保证水利工程的正常进行。设计中基础资料的充分搜集十分重要，应尽可能的搜集已有水文、生态等基础观测资料及研究成果，相关专业科技人员应注重沟通与资料的共享。
(3)生态水利工程结合环境工程设计。生态水利工程设计要吸收环境科学理论与技术，对水量与水质进行同步科学配置，尽量将生态水利工程与水污染防治工程相结合。可依具体工程建设区域及水量变化过程进行设计，具体工程实施方案应考虑水量季节变化，使生态水利工程能够更好的建设、运用。同时，应设计以水资源高效利用与净化水质为目的的生态水利工程，如以减小土壤盐渍化风险为目的适度开采地下水进行水稻种植，以实现水质净化为目的的人工湿地工程等，实现水利工程生态服务功能与水污染控制功能的兼备。
3结束语：
1植被生态建设与水资源的保护和利用
伴随着人类认识、改造自然界，各种破坏自然界的活动也在不断进行着，其结果则是潜移默化地影响、改变生态平衡，造成生态系统的破坏。特别是植被生态系统的破坏，往往可以直接影响土壤、水文、大气和生物等其他生态系统的平衡，带来连锁效应。因此，可以说植被生态系统建设是生态环境建设的重中之重。植被生态建设是以自然植被的种植建设为主的生态建设过程，具体包括了灌木植被、森林植被、草原植被、荒漠植被等类型的植被建设。通过相关的监测数据及研究发现，森林植被建设是整个植被生态建设的关键，这是由于森林覆盖面积广、生态系统复杂多样、对生态气候的影响最直接。因此，森林植被建设不仅是植被生态建设的关键，也是生态环境建设的重点。森林植被建设与水资源的保护利用，是以生态系统中的水循环为基本原理:大气降水通过森林被部分截留并下降到地面，再被森林逐层吸收、分流、下渗，而被森林截留降水部分通过植被直接吸收，部分被大气水循环利用。对于森林植被，水文作用的影响非常明显，这是因为森林植被体量较大、结构复杂，林下土壤渗体量较大、结构复杂、林下土壤渗透性强，这也使得森林植被的水文特点突出且对生态系统的调节作用很明显，概括起来为以下三个方面:(1)森林生态系统有很强的截留蓄水能力。由于森林生态系统复杂多样、覆盖面积较广，因此对于大面积降水或区域降水，能够很好地涵蓄水分。同时由于森林生态系统中植被的生长周期较长，其深层土壤的涵蓄能力更是突出。特别是复杂紧密的森林系统，其涵蓄能力比单层稀疏的人工林要强3～5倍。因此，我们应加强保护天然林，使之更好地服务于生态建设。(2)森林生态系统有很好的平衡径流河川的作用。由于森林生态系统的复杂多样性，使得其对截流蓄水方面有着明显作用，而这也为调节河川径流的水文特点起到重要的作用。一方面在突发性暴雨期间，森林生态系统庞大的涵蓄能力，不仅有效补给了地下水含量，同时也牢固了地表土壤，大大缩短了洪水峰值的出现时间;另一方面在季节性枯水期间，森林生态系统依靠自身的涵蓄给养，不仅保证了森林生态系统的正常，同时也可以间接补给河川径流，大大降低了枯水期干枯的机率。(3)森林生态系统能明显减少径流总量，对调节大气温度具有显著作用。森林系统的水流散量与地面水分蒸散量的比例大小直接决定了其所在区域径流总量。通过长时间的观察研究，在湿度较大的区域，森林系统对径流总量的影响很小，因此森林系统对该区域的径流影响也较小。但是对于较干旱区域，森林系统可使该区域径流总量比例系数下降10%，明显改善该区域的大气生态和植被生态。
2水土保持综合治理与水资源的保护和利用
水土治理不仅关系到水文、土壤、生物等相关生态系统的平衡，同时更是植被生态系统改善恢复的关键，因此水土综合治理是生态建设的基础。水土保持综合治理究其本质，就是加强植被生态建设。一方面充分发挥植被生态对水土保持的调节作用，另一方面积极提高水土保持对植被生态的维护作用。所谓水土保持，就是积极采取相关措施，包括生物措施、土地措施和工程措施等，以达到改善平衡水土资源的生态循环。水土保持对水资源有积极的影响，特别是在复杂植被生态区域，其生态建设效果也更加明显。(1)能大幅提高生态系统的截水效果，并显著提升生态系统对水资源的循环利用。一方面通过采取有效的植被建设，不仅可以增加生态系统的截留蓄水的能力，增加地下水的蓄水量和调节河川径流的流水量，最终可以直接作用于农业生产;另一方面水土保持综合治理能积极改善相关的其他生态系统的平衡，增加生物和植物的数量，最终可以提高水资源的循环利用率。(2)能显著调节江川河流的水文特性，并直接改善区域生态环境。对突发性降水区域，有监测数据表明，通过水土保持综合治理后，能明显削弱洪水效应，特别是中小流域的区域，其削洪效应可达40%以上。而洪水效应的削弱，不仅使得周边的农村田地免受侵害，更重要的是直接改善了周边生态环境，包括土壤生态、空气生态和植被生态等。因此，我们应加大水土综合治理的力度，提高水土综合治理的技术措施。(3)有效减少江川河流的径流总量，明显减少次生灾害的发生。通过水土保持综合治理，能使水土和植被联系更加紧密，直接提高在降水过程中有效截留水量，从而减少江川河流的径流总量，不仅能降低洪水爆发时的灾情，也可以减轻持续干旱时的破坏。有监测数据表明，目前通过对黄河流域部分区域的水土保持综合治理，已经明显减少了黄河径流总量，特别是7—8月黄河汛期期间，其径流减少量可达3%以上;同时显著降低了黄河洪灾的发生，改善了沿河区域的生态环境，使得水质、土壤、植被及生物等都有了“质”的提升。（本文来自于《环境科学导刊》杂志。《环境科学导刊》杂志简介详见）
3尚需研究的问题
生态环境建设，特别是植被生态建设和水土保持综合治理，与水资源的保护利用有着十分紧密的关系，一方面生态环境建设可以直接提高水资源的利用，另一方面水资源的保护利用可以进一步调节生态环境。但是目前由于监测数据的缺乏或技术手段的不到位，仍存在一些问题无法得到应证:(1)森林植被与水文气候的关系仍缺乏有效的监测数据论证。虽然现在对森林植被的研究较多，但大多数仍停留在森林植被与小范围水文特性的关系研究，由于缺乏必要的技术手段，使得森林植被与大区域大气水文关系缺乏足够的有效数据。而这一点也阻碍了森林植被与区域水文特性关系的深入研究，特别是森林植被与区域性降水，无法验证其二者的相互关系。再如对复杂的森林植被系统(主要指由于森林面积较大，包含2个以上气候带的森林植被系统)，其与区域性水文特性的关系仍是通过小范围实验得到，因此也就阻碍了利用森林植被调节区域性气候的研究进展。(2)荒漠化防治建设工作有待进一步深入开展。由于我国荒漠化的加剧，使得荒漠化防治成为我国当前生态环境建设的重点工作。然而由于我国荒漠化研究起步晚，加之荒漠化研究缺乏科学的技术方法，使得荒漠化防治处于摸索试验阶段。而荒漠化水土保持与植被生态建设的关系，以及区域水文特性与荒漠化植被的关系，是研究开展荒漠化防治建设工作的重点。因此，在今后的工作中应重点推进荒漠化防治建设工作的理论研究和试验监测，力求遏制我国荒漠化的态势。
作者：和向东王静波单位：云南省环境科学研究院
[关键词]可持续发展 水文资源 信息共享
[中图分类号] TV211.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-3-274-1
水是人类最宝贵的自然资源，是保障人类生存与发展的必要条件。可是随着经济社会的发展，人类对水资源进行大量的开发与利用，却忽视了对水资源和水环境方面的保护，导致水资源短缺、水资源环境恶化、洪涝灾害频发等一些列的问题。所以研究水问题，是当今社会实现可持续发展的首要任务，而水文水资源信息的共享是研究水问题的基础，因此加强水文水资源信息共享的工作势在必行。
1水文水资源信息共享的作用
水文水资源信息共享就是通过计算机、网络、通讯、媒体平台等各种信息储存技术的综合应用为支撑，以利于可持续发展的水利科学数据为资源，经过科学分类，基于共享原则，展示在应用软件媒介上的数据共享体系。
水文水资源信息用途是十分广泛的。因为其信息中不但包含水文、水资源、水旱灾害等水利信息，还包括气象、地理、水土保持等相关的信息内容，所以水文水资源信息不仅可以给防洪抗汛、水利工程、水电建设等方面提供有利的帮助，还可以给国土资源规划、城市设计改造、铁路交通的建设等方面提供相关的信息依据。由此可以看出，水文水资源信息对与我国建设的很多方面都有很重要的作用，是建设可持续发展社会的基础。
2可持续发展水文水资源信息共享的现状
我国的水文水资源信息共享工作始于“七五”计划期间，后随着计算机科技的发展，水文水资源信息共享工作也得到了一定的发展。现阶段，我国的水文水资源信息共享工作，已经实现了用计算机处理和接受信息，远程文件传输便捷、公文和档案分类管理、数据库存储量增大等方面内容，但是对于可持续发展社会的建设，水文水资源信息共享的工作中还存在很多的不足之处。
2.1缺乏相应的法律法规
目前，我国尚未出台任何有关信息共享的法律法规，水利行业内部也没有相应的信息共享法规。由于缺乏相关的法律约束，在共享水文水资源信息的同时就忽视了共享人或单位应承担的责任和义务，这样就很容易造成数据滥用、乱用或是虚假数据的出现，给需要水文水资源信息数据支持的项目建设带来阻碍。
再者，水文水资源信息数据是知识财产，在信息共享中容易涉及到知识产权的问题。如果处理不好知识产权保护和公益事业之间的关系，会使提供信息数据的非营利性科研单位缺乏动力和积极性，更不利于水文事业的发展。
2.2缺乏完善的技术标准
目前我国水文水资源信息共享系统标准规范不健全，缺乏完善的标准化体系建设。一些已经建立的数据库规范性较差，缺乏信息数据的相关介绍，信息内容难以理解，使这些数据库只能被少数熟悉的人员使用，限制了信息数据的共享范围。还有一些数据库是为解决个别项目而建立的，这种数据库的信息格式和结构都不统一，有些内容出现了重复甚至是相互矛盾的问题，这使许多数据库不再具备继续运行的条件而成为了“死库”。这些问题都给实现水文水资源信息共享的工作带来了困难。
2.3缺乏良好的共享氛围
现实中接受“共享能使社会受益”观念的人很少，很多人认为共享自己获得的信息，不仅等于失去了收入来源，甚至还会使自身失去竞争优势。所以很少有相关的技术人员或是技术单位，共享新的、可靠的水文方面及相关内容的信息数据，使水文水资源信息共享的范围缩小了很多。
2.4缺乏统一的数据管理
为了各个项目建设的查询方便，水文水资源信息系统建立了对应的数据库及相应的应用软件。可是由于各个项目的任务目标、技术水平和资金来源不同，使这些数据库大都分散在各个不同的地区和部门中，致使水文水资源信息分布混乱、成条状分散，难以真正实现信息的全面共享。
3完善水文水资源信息共享工作的几点措施
3.1健全信息共享相关的法律法规
我们都知道立法是个漫长的过程，但是为了保障水利事业的顺利发展，我国立法机关还是应该积极整理资料，加快对水文水资源信息共享立法的建设。从而保证水文水资源信息能够得到相应的法律保护，明确相应的责任和义务以及知识产权的归属问题，确保水文水资源信息共享工作的开展顺利进行，为我国水利事业和其他相关项目的建设提供可靠的帮助。
3.2建立统一的技术标准
标准化是实现水文水资源信息共享的基本要求。所以对水文水资源信息数据库的管理，要建立统一的技术标准，规范数据的格式和结构，使信息数据规格一致，便于查找。并加强每个数据库之间的联系，减少重复数据的出现，注重对数据库文档的重视，明确数据库资料的具体内容。
3.3创建积极的共享氛围
创建积极良好的共享氛围不仅需要水利部门的努力，更需要国家加大对“信息共享”的宣传力度，让社会大众逐步接受“信息共享”的意识，懂得为社会提供信息资源是一种自我价值的体现，是在为我国的经济和科学的发展做贡献。
3.4完善共享平台
完善的共享平台是水文水资源信息共享的基础媒介。建立完善的共享平台，就需要水利部门加强对计算机、网络的应用，紧跟计算机技术的发展脚步，结合水文水资源信息收集和传送的特点，优化数据库管理，从而完善共享平台。
4结语
可持续发展水文水资源信息的共享，是水利事业发展的必要条件，也是建设可持续发展社会的需要。利用水文水资源的共享信息，可以很好的解决水问题，并为其他相关项目的建设提供有利的依据。所以水利部门务必要加强对水文水资源信息共享工作的力度，构建完善的共享平台，统一技术标准，扩大信息资源的应用，为我国经济社会的发展做出贡献。
参考文献
关键词：水利工程 工程设计 生态理念
中图分类号：TV85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0058-02
人类强烈干扰下垫面环境，使得全球水循环受人工侧支的影响越来越明显，导致水资源量分配不均。人类干扰下垫面环境中有一项重要内容是水利工程。当水利工程加剧了区域或流域水资源自然分配的不均一性时，容易导致一系列生态环境问题的出现，如修建水库或过量引提河流水资源导致河道下游缺水或断流、水生生物减少或水体自净能力下降、水体功能发生变化；湿地因生态流量减少而退化；大量引水导致水源水量减少，水质下降，维持原来水域食物网稳定的能力下降等。在种种水利工程所引发的生态环境问题不断出现、并严重危及区域经济社会的可持续发展时，人们开始全面、深入地审视水利工程给人类及生态所带来的效应。正是在这种背景下，生态水利工程被人们提上了议程。如何基于生态目标进行水利工程的设计，当前还有许多问题需要探讨。笔者结合工作实践，就有关生态水利工程设计方面的相关问题进行阐述。
1 水利工程与生态水利工程的区别
水利工程可以理解为人类通过工程措施或行为实现水资源的再分配和利用。水利工程最初的作用是防洪（如：修建防洪堤、水库）、提供稳定的水源（如：修建水库、打井）、缓解或防止农作物旱涝渍灾害（如：修建提水泵站、排水沟、灌溉渠道等）、提供清洁能源（修建水电站）和水利旅游景点（如：修建水库、人工湖泊等）等，这主要体现了水利工程的资源性、经济性与社会性。而生态水利工程则更强调水利工程的主要服务目标是生态。有学者认为生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如：治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标；对于已建工程，则是对被严重干扰的河流进行生态修复。笔者认为生态水利工程是现代水利的标志，至少应包括以下两个方面的科学内涵：生态水利工程的开发应有明确的生态服务目标与功能。在设计阶段，应当将生态系统健康过程的维持置于重要位置，并作为设计的制约因子，使水利工程能满足适宜的生态水文过程要求。生态水利工程应强调工程选址、布局、施工过程的环境友好性与经济性。防止在工程实施过程中产生巨大的环境成本和经济成本，实现社会经济与生态保护的双赢。这是生态水利工程最难以操作的一个内容，同时又是最为关键的一个方面，需要基于系统的多目标决策方法与技术进行科学比选。
2 生态水利工程设计面临的主要问题
（如图1）水利工程必然会干扰水量与水质的时空变化过程，而生态水利工程防止了工程作用下的生态过程发生根本性变化。严格来讲，基于一个流域，天然的水文过程对维持其流域的生态过程是最好的。流域内由于人类的存在，使资源按最有利于人类发展的方向配置，这正是最初水利工程设计的出发点。生态水利工程充分考虑了生态的自组织规律，试图在开发、设计、施工和运行管理过程中充分降低或规避对生态的负面影响，但事实上，生态水利工程从开发到工程实体付诸使用还面临着诸多的问题。
2.1 缺乏基于不同区域的生态水利工程设计方法与评价标准
生态水利工程对服务目标具有特定性和地域性。由于生态系统存在地理区域的差异，因此决定了具体的生态水利工程也具有因地制宜的特征。当前，对生态水利工程的功能有一些理论评价指标和评价方法。但对于一个具体的生态水利工程实践缺少可操作性的评价方法与标准。这与当前水利工程对生态影响的科学研究工作开展得较少和相应科研成果积累较少有关。水利工程由于涉及工程力学的稳定性与安全性，因此国家对水利工程结构建筑物执行了一系列的强制性标准，但缺少足够的技术标准来规范工程的生态服务目标。
2.2 水利工程设计人员与生态科技工作者缺少合作的机会与机制
水利工程设计人员基于流域生态需水规律来进行设计的意识不强，将生态服务目标作为常规设计要素考虑的意识还不普及。在水利工程可行性研究阶段，环境影响评价工作往往介入较晚，大部分是在水利工程可行性研究方案确认后才进行环境影响评价，加上当前我国环境评价管理制度与环境影响评价咨询市场还不完善、不规范，环境评价单位替业主考虑得较多，对生态目标考虑得相对较少，有的甚至隐瞒工程真正的生态影响后果，导致许多水利工程的生态效益不明显，负面影响相当突出。水利工程设计人员与生态环境科技工作者缺少合作的机会与机制，生态水利工程的开发与设计相对滞后。
2.3 生态水利工程与原有水利工程设施难以协调运行
在一个流域内，新的生态水利工程可能要在原有水利工程设施的基础上进行改造和优化设计。如白洋淀湿地供水工程、扎龙湿地补水工程、洪河国家自然保护区水资源恢复工程等生态水利工程，均要借助原有水利工程设施，合理科学地配置一些分水工程和蓄水工程对区域来水量进行重新分配或对水的去向进行重新调整等。生态水利工程的介入必然会影响原来水利工程设施的服务对象与功能，如原来工程的防洪排水标准、发电效能、灌溉功能等，甚至会给原有水利工程的安全运行带来一些风险。由于原有水利工程与生态水利工程最为显著的差异是服务目标与功能的差异，因此有必要在开发生态水利工程的同时，对原有水利工程的服务目标与功能进行适度调整。所以，如何实现生态水利工程与原有水利工程设施的协调运行，是生态水利工程设计应全面系统考虑的问题。
3 生态水利工程设计应遵循的理论与技术路线
就生态水利工程的设计原则与理论，我国已有学者进行了卓有成效的探讨。如董哲仁曾提出生态水利工程的五项基本原则。笔者根据自身的工作实践与经验认为生态水利工程设计还应遵循以下3个方面的理论与技术路线。
3.1 应以生态水文学与工程水文学作为工程设计的基础，进行水文过程的分析与计算
重视生态水文学与工程水文学的结合，这样才能为生态水利工程的设计提供基础。因为生态水利工程的服务对象比较广，往往同时涉及湿地、林业、草原、农业、畜牧业和江河湖泊等生态用水和工业、城镇、消防、居民等经济生活用水，所以只有弄清生态目标对水资源的时空要求规律，生态水利工程的设计才能建立在科学的基础上。如由黑龙江农垦勘测设计研究院进行规划设计的/两江一湖（黑龙江、乌苏里江和兴凯湖）干流沿岸灌区工程，其中提水灌区的开发与设计就是从生态水文学与工程水文学相结合的角度，充分考虑了在非灌溉期或灌溉空隙时间为湿地补水和利用灌区尾水给退化湿地进行补水的可行性，并对工程措施的技术经济可行性进行了充分论证，属于生态水利工程设计的一个实践。
3.2 识别工程可能影响的关键生态敏感目标
生态水利工程的设计应当能准确识别受工程直接或间接影响的生态目标，并在工程规划阶段予以充分考虑。但当前许多水利工程的设计很少或没有考虑流域生态敏感点。如：三江国家级自然保护区湿地的水资源主要来自降水、上游来水（如：别拉洪河和浓江）以及乌苏里江和黑龙江洪水期倒灌补充，所以上游来水的减少，会影响保护区湿地的水文过程。水文测验资料分析结果显示：由于别拉洪河上游开挖了许多人工排水渠道（如：新开挖的别拉洪大排干），使上游来水直接排入挠力河和乌苏里江，没有经下游保护区进入乌苏里江。致使别拉洪流域流经三江国家级自然保护区的径流总量比1978年以前减少了约70%；挠力河流域在上游修建的龙头桥水库在非汛期（1～5月，10～12月）不向下泄流，根据多年水文数据分析，非汛期8个月的平均流量为4122 m3/s，经初步计算，与水库修建前相比，每年约减少下泄水量8700万m3，严重影响了下游的挠力河国家级湿地自然保护区；在三江平原早期实施的防洪治涝工程中，有的地方跨流域排水，如1988年修建完成的浓鸭截洪总干使浓江中游的洪河国家级自然保护区湿地减少了730 km2的地表径流汇入，使其水资源明显退化[4]，这些均与当时没有考虑生态敏感点有直接的关系。
3.3 生态水利工程的设计要与环境工程设计进行有机结合
生态水利工程的设计应当充分吸收环境科学与工程的理论与技术，实现水量与水质同步科学配置的目的。当前尤其是应与水污染防治工程进行有机结合，由于水利工程作用的水量一般较大且具有明显的季节性变化，使生态水利工程的设计与实施存在较大的挑战与阻力。如：黑龙江省扎龙湿地补水工程，虽然实现了连续几年的补水，但由于水质不符合湿地水质要求，导致湿地水域中底栖生物明显减少，部分物种消失，一些迁徙水禽不在此处停留。为了减少旱田排水挟带泥沙或污染物进入下游湖泊或天然湿地，可以在进入湖泊或湿地的过渡带设计生态处理沟渠或氧化塘。而水田排水沟渠可以在植物生长季节充分蓄水，利用人工沟渠湿地对有机污染物质进行降解。在缺水地区种植水稻，特别是在开采地下水种植水稻的地区，应当进行以水量高效利用与水质净化为目的的生态水利工程设计。而这种设计思路来源于水污染的自然稳定塘处理理论与工艺。因此，生态水利工程与水污染控制工程的结合是今后生态水利工程的一个重要发展方向。
参考文献
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