流域水循環(huán)與水資源演變規(guī)律研究

前言

全球環(huán)境變化與可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今人類社會(huì)面臨的兩大重要挑戰(zhàn)，水是人類社會(huì)和自然生物耐以存續(xù)的基礎(chǔ)。自近代工業(yè)化以來(lái)，由于生產(chǎn)力的快速發(fā)展，世界人口迅速膨脹，人類社會(huì)生活及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、景觀生態(tài)用水大量增加。世界上許多地區(qū)，尤其是干旱、半干旱地區(qū)人與自然的用水矛盾逐漸凸現(xiàn)，愈演愈烈。我國(guó)過(guò)去在人本主義的思想指導(dǎo)下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水大量擠占自然生態(tài)用水，帶來(lái)一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，諸如河道斷流、地下水超采、土地荒漠化等。解決這些矛盾需要深入研究流域水循環(huán)與水資源演變規(guī)律，提出適合我國(guó)國(guó)情的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源開(kāi)發(fā)利用、保護(hù)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)人水和諧發(fā)展。國(guó)際上越來(lái)越多的學(xué)者、研究團(tuán)體、決策機(jī)構(gòu)加大了對(duì)流域水循環(huán)機(jī)理與區(qū)域水資源演變規(guī)律的研究，特別是對(duì)流域內(nèi)“自然一人工”二元水循環(huán)過(guò)程的耦合研究促成了水資源學(xué)與水文學(xué)、水環(huán)境學(xué)的交叉融合，帶來(lái)了自然科學(xué)方法與社會(huì)科學(xué)方法的結(jié)合契機(jī)，催生了一些跨學(xué)科的研究熱點(diǎn)，例如歐洲共同市場(chǎng)委員會(huì)（Commission of the European Communities）等資助的“AQUADAPT”項(xiàng)目，即聯(lián)合了13家科研機(jī)構(gòu)和來(lái)自7個(gè)國(guó)家的工業(yè)界同行，研究?jī)?nèi)容涉及人類社會(huì)與自然資源的相互作用及演變機(jī)理、建筑／社會(huì)／經(jīng)濟(jì)／農(nóng)業(yè)／區(qū)域發(fā)展的綜合規(guī)劃平臺(tái)，研究成果的最終目標(biāo)是為半干旱地區(qū)提供流域?qū)哟?、變化條件下的水資源戰(zhàn)略規(guī)劃和管理等多目標(biāo)的決策支持信息。我國(guó)科技部也在水資源問(wèn)題突出的海河流域設(shè)立了“973”研究項(xiàng)目——“海河流域水循環(huán)演變機(jī)理與水資源高效利用”，研究目標(biāo)之一即是通過(guò)人類活動(dòng)干擾下的流域水循環(huán)及伴生過(guò)程演變機(jī)理與規(guī)律的揭示，為人類活動(dòng)密集的缺水流域水循環(huán)及生態(tài)與環(huán)境過(guò)程的整體調(diào)控奠定科學(xué)基礎(chǔ)。此外，許多國(guó)家，諸如美國(guó)、德國(guó)、日本、印度、南非、巴西等的研究者，都開(kāi)展了流域水循環(huán)模型、水與土地／覆被變化以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的相互作用、土壤和地下水運(yùn)動(dòng)過(guò)程、流域信息獲取與處理技術(shù)等方面的研究，取得了豐富的研究成果。這些成果陸續(xù)發(fā)表在國(guó)際雜志和一些成果報(bào)告中。中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所借助海河“973”項(xiàng)目研究的契機(jī)，查閱了大量的文獻(xiàn)，精選出了其中的具有一定代表性的論文，并翻譯成中文。作為海河“973”項(xiàng)目的首席科學(xué)家，我很欣慰地看到反映這些成果的高水平論文能夠集冊(cè)出版，方便國(guó)內(nèi)從事該領(lǐng)域研究的專家、學(xué)者閱讀和參考。

內(nèi)容概要

　　《流域水循環(huán)與水資源演變規(guī)律研究》收錄了近年來(lái)在國(guó)外高水平期刊中發(fā)表的有關(guān)水文水資源領(lǐng)域的論文28篇，內(nèi)容涵蓋現(xiàn)代流域規(guī)劃和管理通用工具開(kāi)發(fā)、全球與區(qū)域水循環(huán)模擬、模塊式模型系統(tǒng)、分布式水文模型、基于遙感信息的蒸發(fā)量計(jì)算等。書(shū)中研究的流域?qū)ο蟊椴細(xì)W洲、北美、南美、亞洲、非洲，既有全球、全流域級(jí)的大范圍水循環(huán)模擬，也有單個(gè)城市、灌區(qū)等的局部水循環(huán)研究?！读饔蛩h(huán)與水資源演變規(guī)律研究》可供國(guó)內(nèi)從事水資源、水文模型、水利規(guī)劃等專業(yè)研究的科技人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀和參考。

書(shū)籍目錄

序前言SCAFT模型研究報(bào)告易北河流域宏觀與中觀尺度上的水文模擬SWAT模型在水資源管理中應(yīng)用研究進(jìn)展城市化流域水文循環(huán)改善情況的定量評(píng)價(jià)對(duì)1965～1994年Weser流域水平衡過(guò)程時(shí)空變化的模擬美國(guó)新墨西哥州半干旱的Estancia內(nèi)流域徑流模擬及評(píng)估基于GIS的大型灌區(qū)地下水評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)基于不規(guī)則三角形網(wǎng)格（TIN）的完全分布式模型在模擬流域水文響應(yīng)中的應(yīng)用基于水文模型系統(tǒng)的連續(xù)水文模擬研究利用衛(wèi)星資料以及氣象資料估算斯里蘭卡的蒸發(fā)量流域尺度的水文綜合模型流域環(huán)境水力（WEHY）模型：模型應(yīng)用模塊式模型系統(tǒng)（MMS）——用于水和環(huán)境資源的管理工具氣候和土地利用的變化對(duì)于半干旱德國(guó)流域水量平衡的可能影響全球性水文模型計(jì)算水資源量指數(shù)一模型的調(diào)整與驗(yàn)證土壤和地下水帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程的建模與模擬西尼日爾薩勒赫地區(qū)一個(gè)半干旱、內(nèi)陸河流域的水文過(guò)程模擬——基于模型的數(shù)據(jù)分析和篩選遙感數(shù)據(jù)在南非東北開(kāi)普省（NECP）大規(guī)模造林區(qū)的分布式水文模型參數(shù)化中的應(yīng)用用基于GIS的SVAT模型模擬集水區(qū)水文現(xiàn)象用于一個(gè)半干旱山區(qū)流域的綜合地貌與水文地質(zhì)MMS模型框架運(yùn)用GIS對(duì)影響水庫(kù)水質(zhì)的流域物理屬性進(jìn)行空間展布中尺度土地利用和氣候變化影響評(píng)價(jià)基于多目標(biāo)分析的水資源規(guī)劃群決策方法分布式水文模擬中的模型設(shè)計(jì)、尺度和參數(shù)評(píng)估等問(wèn)題的組件化方法跨地區(qū)水資源規(guī)劃模型納米比亞商業(yè)農(nóng)場(chǎng)區(qū)水資源評(píng)價(jià)的案例研究基于熱力學(xué)理論利用遙感數(shù)據(jù)推算空氣溫度內(nèi)蒙古西部牧區(qū)生態(tài)修復(fù)研究……

章節(jié)摘錄

插圖：這個(gè)工作包的成果將會(huì)是一個(gè)戰(zhàn)略上的流域分析和規(guī)劃工具（Strategic Catchment Analysis and Planning Tool，簡(jiǎn)稱SCAPT）。其目的在于將基于人類活動(dòng)的用水與流域水循環(huán)結(jié)合起來(lái)，分析當(dāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)，水的供應(yīng)、需求和使用的反應(yīng)結(jié)合機(jī)制。本報(bào)告采用SCAPT模型在Herault流域（法國(guó)）的應(yīng)用作為實(shí)例。SCAPT模型的目的是用來(lái)模擬用水對(duì)Herault流域內(nèi)水質(zhì)及其可用性的影響，為末端用戶對(duì)流域尺度的水質(zhì)和水量管理提出和制定合適的策略。模擬的影響因素包括：（1）土地利用變化和發(fā)展計(jì)劃。（2）氣候變化。（3）城市和工業(yè)用水技術(shù)和方法的變化。（4）蒙彼利埃市向東擴(kuò)展所導(dǎo)致的流域內(nèi)預(yù)期人口增長(zhǎng)。SCAFT模型可以被政策制定者們用來(lái)探測(cè)可能的方案，目的是為了映射不同政策下的行為范圍，確定可能的非預(yù)期問(wèn)題以及確定更寬廣的區(qū)域政策范圍內(nèi)的有效并具有適應(yīng)性的水資源管理政策。SCAPT模型的操作需要用戶為研究提出一些方案。輸出會(huì)以一種可以顯示明確意義及結(jié)果的方式提供對(duì)流域內(nèi)水資源的水質(zhì)有影響的信息，例如一個(gè)顯示“可接受”、“警戒線”和“失敗”的仿交通紅綠燈系統(tǒng)。輸出結(jié)果會(huì)包括區(qū)域內(nèi)的詳細(xì)水質(zhì)目標(biāo)、特定區(qū)域水質(zhì)退化的靈敏度以及水資源及各種用途水體的可用性。最終輸出結(jié)果可以為當(dāng)?shù)睾土饔蚍秶鷥?nèi)供水的可持續(xù)水平提供一些信息，包括可用水量的多少和水質(zhì)適用性、不斷變化的利用和環(huán)境條件下的水環(huán)境容量以及對(duì)當(dāng)?shù)鼗驀?guó)家制定的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的服從。假若給予SCAPT模型精確的用水活動(dòng)描述，它就可以檢查流域內(nèi)從整個(gè)流域、個(gè)人用水以及斷面觀點(diǎn)上看的水資源使用的可持續(xù)性差額。SCAPT模型的發(fā)展動(dòng)力是為了顯示人類環(huán)境空間及行為上的變化以及這些變化對(duì)水文系統(tǒng)的影響。SCAPT模型還會(huì)通過(guò)限制或促進(jìn)各種水依賴社會(huì)——經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)土地區(qū)域（住房、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、葡萄種植業(yè)）的發(fā)展來(lái)模擬土地利用——社會(huì)對(duì)于資源可用性的反應(yīng)，可以是對(duì)水的可用性的反應(yīng)，也可以是對(duì)其他獨(dú)立變量的反應(yīng)（如計(jì)劃限制）。合成的模型還可以模擬流域用水系統(tǒng)，其輸出可用來(lái)探測(cè)彈性、潛在適應(yīng)性、占據(jù)和共同進(jìn)展。

編輯推薦

《流域水循環(huán)與水資源演變規(guī)律研究》為科學(xué)出版社出版發(fā)行。

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