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篇(1)

【關(guān)鍵詞】萬家寨引黃工程；水文；水資源；水量監(jiān)測；水質(zhì)監(jiān)測；泥沙測驗

中圖分類號：P332（225）文獻標識碼：B文章編號：1000-0860（2002）08-0027-02

2001年年底，山西省萬家寨引黃工程已試通水至汾河水庫，由汾河水庫至太原市呼延水廠的輸水管道進入收尾階段.這標志著引黃工程的基本建設(shè)工作已大部分完工，在2002年年底前把黃河水引到太原已指日可待.但是，從水文水資源工作的觀點出發(fā)，即使黃河水被引到了太原，進入了千家萬戶，仍有不少工作要做，而且其中有些工作必須立即著手去做.其主要工作包括引黃工程沿程的水量和水質(zhì)監(jiān)測、泥沙測驗、對汾河上中游水資源的統(tǒng)一調(diào)度和管理.

1引黃工程沿程的水量監(jiān)測

萬家寨引黃工程南干線由黃河干流萬家寨水庫取水，經(jīng)五級提水至648m后通過隧洞輸水至汾河上游頭馬營出口，而后經(jīng)汾河上游天然河道送水至汾河水庫，再由PCCP管道及隧洞輸水至太原市呼延水廠.按設(shè)計，引黃工程兩端為封閉式的管道（隧洞），而中間部分為開放式的明渠（汾河河道）輸水.由于引黃工程以汾河水庫為主要調(diào)節(jié)水庫，而在歷史上，汾河水庫既作為灌溉面積為10萬hm2的汾河灌區(qū)的主要水源，也作為太原市工業(yè)及城市生活用水的主要水源之一.近年來，又在汾河水庫下游、太原市區(qū)上游修建了汾河二庫作為調(diào)節(jié)水庫，以控制和調(diào)節(jié)汾河水庫下泄的水量及區(qū)間來水量.因為引黃水在汾河水庫上游河道中已與天然的汾河水相混和，成為一個整體，而且引黃水在輸送過程中（尤其在汾河上游河道輸送過程中）不斷損耗于蒸發(fā)、河道滲漏以及河道沿程城鎮(zhèn)、村莊的居民取用生活用水及農(nóng)業(yè)灌溉用水.因此，無法分清在汾河水庫中究竟有多少引自黃河的水量，又有多少是汾河上游原有的水量.由于引黃工程管理局、汾河水庫管理局、汾河灌溉管理局以及太原市各用水部門不屬于同一行政領(lǐng)導(dǎo)，因此，比較精確地求得汾河水庫中各類水（引黃水及汾河上游流域天然地表水量）的組成比例是重要的.為此，應(yīng)從引黃工程南干線出口頭馬營起，沿汾河上游河道直至汾河中游義棠，設(shè)置一定數(shù)量的水文站，以監(jiān)測汾河沿程河川徑流的動態(tài)變化.

自頭馬營以下、義棠水文站以上，汾河干流及支流上原有山西省水文水資源勘測局設(shè)立的水文站為（自上游至下游）：汾河靜樂、嵐河上靜游、汾河寨上、汾河蘭村水文站等10處國家正式水文站（未包含汾河源頭處的北石河岔上及太原市西山區(qū)域的小面積水文站：冶峪溝董茹、風(fēng)峪溝店頭水文站）；此外，還有省水保局委托省水文水資源勘測局設(shè)立的泥沙觀測專用水文站3處：汾河寧化、汾河河岔、婁煩河婁煩水文站.在進行本次水量監(jiān)測時，除借用上述原有的水文站外，尚需在合適的地點增設(shè)一些水文站.建議增設(shè)的水文站為（自上游至下游）：引黃南干線出口頭馬營水文站、天池河好水溝水文站、西馬坊河壩門口水文站、東碾河靜樂水文站、獅子河嘉樂泉水文站、大川河古交水文站、汾河二庫水文站、揚興河陽曲鎮(zhèn)水文站、虎峪溝迎澤橋水文站、南沙河郝莊水文站、烏馬河龐莊水庫水文站、象峪河郭堡水庫水文站、櫻澗河尹回水庫水文站、龍鳳河龍鳳水文站共14處.

原有及增設(shè)的水文站除需按國家有關(guān)水文觀測規(guī)范進行觀測外，尚需對本流域內(nèi)以地表水為水源的各類用水進行調(diào)查統(tǒng)計，這樣才能比較清楚地了解汾河沿程的水量動態(tài)變化，也能了解究竟在汾河水庫及汾河二庫中有多少引黃水量.

2引黃工程沿程的水質(zhì)監(jiān)測

由于引黃水量需供給太原市城市生活用水，因此水質(zhì)對于引黃水是至關(guān)重要的.在施工階段，引黃工程管理局自1996年起已委托山西省水文水資源勘測局水環(huán)境監(jiān)測中心在沿程做了10個斷面14個點（其中萬家寨水庫3點、汾河水庫3點）的14處水質(zhì)監(jiān)測.今后仍需堅持長期監(jiān)測，并增加監(jiān)測站點及監(jiān)測次數(shù)，而且在可能的條件下增加監(jiān)測的項目

在引黃工程沿線，原布設(shè)有寧化、東寨、靜樂等7處水質(zhì)監(jiān)測站，通常每年監(jiān)測4～6次，分析32個項目.鑒于引黃水質(zhì)工作的重要性，建議在水質(zhì)監(jiān)測工作中應(yīng)采取如下措施.

2.1增加水質(zhì)監(jiān)測站點

萬家寨引黃工程從萬家寨水庫中引水，但水庫上游有各大城市及廠礦的水污染影響，更有其回水末端準葛爾煤田排污的影響，而且污染程度有加大的趨勢，因此應(yīng)該在萬家寨水庫上游及庫區(qū)增加水質(zhì)取樣點，在進入汾河上游后，除保留原有水質(zhì)取樣點外，應(yīng)在各主要支流及城鎮(zhèn)設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測點，以監(jiān)測水質(zhì)的動態(tài)變化.

2.2適當增加水質(zhì)監(jiān)測次數(shù)

因為引黃水為太原市居民生活飲用水源之一，因此應(yīng)高于水利部《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL219—98）的監(jiān)測頻次要求，每月至少監(jiān)測2次，在汛期中因有面污染源（化肥、農(nóng)藥）影響，應(yīng)在汾河沿程各主要支流視情況增加測次，以確保安全.

2.3適當增加水質(zhì)監(jiān)測項目

由于萬家寨引黃工程的水源受黃河上游及汾河沿程污染的影響，進入汾河水庫的水流中污染物成分復(fù)雜，而我們目前沿用的只是常規(guī)的污染物監(jiān)測項目，像COD、BOD這類項目僅為水中有機污染的綜合指標.據(jù)發(fā)達國家的水質(zhì)監(jiān)測經(jīng)驗，水中微量（痕量）有機物，尤其是多環(huán)芳烴類有機物對人體健康的影響巨大，且在人體中有累積性，而且在汾河水庫中亦已發(fā)現(xiàn)有此類微量有機物，如苯，甲苯，1、2苯并噻唑等（詳見山西大學(xué)環(huán)境科學(xué)系：引黃輸水模式與毒物歸趨、毒理效應(yīng)關(guān)系研究報告，1999年12月），因此建議應(yīng)在汾河水庫水質(zhì)監(jiān)測中增加若干有機物及重金屬的監(jiān)測項目.

3引黃工程沿程的泥沙測驗

引黃工程是將黃河水引至汾河水庫后，從汾河水庫取水供太原市呼延水廠.據(jù)歷史資料，汾河水庫在汛期易發(fā)生異重流，而這對于引水無疑是一種威脅.另一方面，引黃水使得汾河上游的水量成倍地增加，而且增加的都是清水，這就有可能破壞汾河上游河道固有的水沙平衡關(guān)系，造成一定的泥沙侵蝕，也就更有利于汾河水庫中異重流的生成.因此，建議除汾河沿程各水文站加強泥沙測驗外，應(yīng)立即開展汾河水庫的異重流研究，包括異重流的生成、運移及利用異重流排沙問題的研究等.

4對汾河上中游水資源的統(tǒng)一調(diào)度和管理

按現(xiàn)行體制，引黃工程通水后，汾河上游地區(qū)（包括太原市）的水資源供求關(guān)系如下：水源組成有引黃水量、汾河上游原有的地表水量、太原市的地下水量及回用污水；供水方有萬家寨引黃工程管理局（引黃水）、省水利廳（汾河上游水即汾河水庫水）及太原市（太原市地下水及回用污水）；用水方為太原市工業(yè)、城市居民及環(huán)境用水、汾河上游沿程用水及汾河灌區(qū)用水.這種十分復(fù)雜而又不相統(tǒng)屬的關(guān)系不利于有限的水資源的有效利用，也不利于社會經(jīng)濟的發(fā)展.為實施引黃通水后汾河上游水資源的統(tǒng)一管理，為使有限的水資源發(fā)揮更大的效益，建議如下.

第一，組建汾河上中游水文水資源數(shù)據(jù)的采集/傳輸/處理/查詢/通信系統(tǒng)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，以作為水資源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ).組建后的水文水資源數(shù)據(jù)采集/傳輸/處理/查詢/通信系統(tǒng)可集汾河上、中游流域的各類水文水資源數(shù)據(jù)于一體.在組建中，可參照國家防汛指揮系統(tǒng)及國家水文數(shù)據(jù)庫的經(jīng)驗.同時，在組建合適的計算機網(wǎng)絡(luò)后，即可有效地為引黃通水后的水資源統(tǒng)一調(diào)度決策服務(wù).

第二，建立研究汾河上中游水資源管理系統(tǒng).此系統(tǒng)的管理范圍應(yīng)為汾河上、中游地區(qū)，即自汾河源至介休市義棠水文站，行政區(qū)域包括忻州市、太原市、晉中市及呂梁地區(qū)各一部分.主要研究內(nèi)容為汾河上、中游地區(qū)（尤其是汾河水庫流域及太原市）水資源供需關(guān)系、發(fā)展趨勢，區(qū)域（流域）降雨～徑流關(guān)系，多種水源的優(yōu)化調(diào)度模型（即汾河水庫、汾河二庫及引黃水量之間的優(yōu)化調(diào)度模型），以及汾河水庫與汾河二庫的防汛指揮系統(tǒng)等.

篇(2)

關(guān)鍵詞：水文水資源工程；行業(yè)發(fā)展；專業(yè)能力；培養(yǎng)途徑

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0021-02

我國水資源工作正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)向現(xiàn)代的變革，這為水文學(xué)及水資源專業(yè)的發(fā)展注入了強大的活力，同時也要求學(xué)校積極地進行教學(xué)改革以適應(yīng)新的形勢。對以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要目標的院校來說，面向行業(yè)發(fā)展、滿足社會對專業(yè)人才的需求，是關(guān)系到專業(yè)發(fā)展的重要問題。

一、水文水資源工程專業(yè)面向的行業(yè)及發(fā)展趨勢

按照我國當前的專業(yè)、行業(yè)劃分方法，水文水資源專業(yè)主要針對地表水，兼顧地下水，從事水文水資源工作的行業(yè)主要是水利行業(yè)。地礦、國土、環(huán)保、城建等行業(yè)也涉及到水資源工作。另外，工業(yè)項目和建設(shè)項目都需要進行水資源論證、環(huán)境評價等先期工作，因此水文水資源專業(yè)是以面向水利行業(yè)為主的應(yīng)用非常廣泛的專業(yè)。傳統(tǒng)上，水利行業(yè)中的水文水資源工作主要是為防汛減災(zāi)以及水利工程的建設(shè)與運行管理提供水文信息服務(wù)和決策依據(jù)，其特點是以水利工程為中心。但是，隨著水資源成為社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的制約性因素，水利事業(yè)也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，主要體現(xiàn)在：（1）由工程水利轉(zhuǎn)向資源水利，強調(diào)水的資源屬性；（2）遵循流域“三水轉(zhuǎn)化”的規(guī)律，推行水務(wù)一體化管理；（3）推進水權(quán)水市場建設(shè)，發(fā)揮經(jīng)濟手段的作用；（4）重視水生態(tài)文明建設(shè)，促進人與自然的和諧相處。這些轉(zhuǎn)變促使水文水資源工作由單純?yōu)楣こ谭?wù)的從屬地位上升到核心地位，水利與環(huán)保、國土等部門的業(yè)務(wù)相互交叉融合加強，社會對水文與水資源工程專業(yè)人才的需求增加，并且要求專業(yè)人才具備更高的能力和素質(zhì)。

二、專業(yè)能力的需求特征

1.行業(yè)的發(fā)展要求學(xué)生具有廣泛的適應(yīng)性，能處理不同類型的實際問題。新時期水資源工作面臨的問題更加多樣化，除了工程問題，還會涉及到大量的人文及環(huán)境問題。比如水權(quán)配置，除了涉及水資源的利用效率，還涉及分水歷史、風(fēng)俗習(xí)慣以及環(huán)境等問題。所以學(xué)生除了具備工程能力，還要有系統(tǒng)觀念和人文關(guān)懷。

2.行業(yè)的發(fā)展要求學(xué)生深入并靈活地掌握知識。水文水資源工作的對象不是受控的人工物體，而是降雨、河流等大尺度的非受控自然對象。由于水資源規(guī)律的復(fù)雜性，專業(yè)知識在原理部分涉及到廣泛的自然科學(xué)知識和復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具，在工程應(yīng)用部分卻要相對靈活，有時要用精確的、復(fù)雜的方法，而有時卻要用經(jīng)驗性的方法。比如，降雨徑流模型有很多種，分別針對不同的情況，有不同的適用條件。學(xué)生首先應(yīng)當理解這些方法的原理，掌握它們的基本步驟，了解它們各自的使用范圍，能在實際工作中對一般性問題選擇出恰當?shù)慕鉀Q方案，對復(fù)雜問題能有較合理的解決思路。

3.學(xué)生必須具備嚴謹、全面的工作作風(fēng)。水文水資源工作有時直接關(guān)系到廣大群眾的人身和財產(chǎn)安全，比如洪水A報、防洪調(diào)度等。因此，水文水資源從業(yè)人員要有高度的責(zé)任感和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，能規(guī)范、熟練、準確地完成工作。另外，還應(yīng)具備風(fēng)險意識和風(fēng)險分析能力，對各種自然與人為的不確定性有所估計，充分做好應(yīng)急預(yù)案，最大限度地保護國家的利益。

三、專業(yè)能力培養(yǎng)的途徑

學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)的工程，本文認為以下三個方面是能力培養(yǎng)的基本途徑。

1.建設(shè)需求導(dǎo)向的課程體系。完善的課程體系是專業(yè)能力培養(yǎng)的基本保證，它應(yīng)當與三個層次的需求相適應(yīng)：行業(yè)需求、地域需求和個體需求。行業(yè)需求是基本的需求，為此在課程體系建設(shè)和修訂的過程中應(yīng)集思廣益。除了一線教師，還要邀請行業(yè)資深工程師、技術(shù)主管和往屆的畢業(yè)生參與進來，根據(jù)實際崗位需求、學(xué)生情況、學(xué)校辦學(xué)條件共同研討。根據(jù)崗位工作需要確定能力需求要素提出具體的規(guī)格和要求，然后落實到各理論教學(xué)課程和實踐教學(xué)課程。滿足地域需求是指學(xué)校，尤其是地方院校要考慮區(qū)域水資源工作的特點，積極融入地方工作，為解決區(qū)域水資源問題培養(yǎng)人才。比如黃河下游地區(qū)基本沒有水能資源，黃河水主要用于城市供水和灌溉，因此就應(yīng)當減少水能方面的內(nèi)容而增加給排水和農(nóng)田水利方面的內(nèi)容。學(xué)生能力、興趣、職業(yè)規(guī)劃等因素的不同，其對專業(yè)的需求也有差異。當前高校普遍采用“平臺+模塊”的教學(xué)模式，在這種情況下，滿足行業(yè)需求和地域需求的任務(wù)應(yīng)當主要由通識課、基礎(chǔ)課和必修課模塊承擔(dān)，而選修課模塊應(yīng)當用于滿足學(xué)生的個體需求。選修課應(yīng)當涉及面廣，并且以3―4門課構(gòu)成一個小方向，在深度和廣度兩方面滿足學(xué)生的需求。

2.完善課內(nèi)課外結(jié)合的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)包括課內(nèi)和課外兩部分。課內(nèi)部分是課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)；課外部分是學(xué)生的科技創(chuàng)新活動，它是對課內(nèi)教學(xué)的必要補充，必須予以足夠的重視。除了經(jīng)費、儀器、基地等基本要素外，完善課內(nèi)課外相結(jié)合的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)還應(yīng)當注重以下幾點：（1）教師要有計劃地積累實習(xí)資料，包括水文地質(zhì)數(shù)據(jù)、影像、工程圖紙、運行記錄等。不斷豐富實習(xí)指導(dǎo)書的內(nèi)容，細化對學(xué)生的能力要求，持續(xù)改進實習(xí)效果。（2）要多開設(shè)計性、綜合性的實驗。指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識分析實驗數(shù)據(jù)，鼓勵學(xué)生提出和解決實驗中出現(xiàn)的問題，對于有余力的學(xué)生，可以增加實驗難度滿足學(xué)生提高實踐技能的愿望。（3）開展多種實習(xí)方式，既可以走出去，也可以引進來。目前，各生產(chǎn)單位都不太愿意接收實習(xí)的學(xué)生，因此我們可以讓生產(chǎn)單位的教師到學(xué)校來，帶著實際生產(chǎn)問題指導(dǎo)學(xué)生的實習(xí)和論文。校內(nèi)教師配合校外指導(dǎo)教師工作，給學(xué)生充分的指導(dǎo)，提高其積極性和學(xué)習(xí)的效果。（4）開展專業(yè)性的學(xué)生科技創(chuàng)新活動。大學(xué)生科創(chuàng)活動不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力，還鍛煉了學(xué)生的團隊協(xié)作能力。學(xué)生科創(chuàng)應(yīng)當與專業(yè)相結(jié)合，與課內(nèi)實踐教學(xué)相互促進。水資源問題是當前的熱點問題，有許多值得探討的問題。比如，濟南市的保泉問題、引黃水庫的水質(zhì)安全問題等。學(xué)生只要用心思考，總能在本專業(yè)內(nèi)找到合適的題目。專業(yè)性的科創(chuàng)活動離不開專業(yè)教師的指導(dǎo)，要激勵教師更多地投身其中，帶領(lǐng)學(xué)生共同學(xué)習(xí)和探索，這對教師自身專業(yè)水平、科研水平的提升有很大的作用。

3.建立多踴的考核方式。為適應(yīng)能力培養(yǎng)要求，教師應(yīng)當改變過去單一的、以書面答題為依據(jù)的考核方式，建立多樣化的考核方式。（1）豐富考試的形式。對于實踐教學(xué)課程不能只通過實習(xí)、設(shè)計報告評價學(xué)生的能力水平，而是應(yīng)當建立一個覆蓋全過程的評價體系。對于專業(yè)課程，不能只依賴結(jié)業(yè)考試，應(yīng)當增加階段性考核，隨著課程的深入分次進行。考核可以是書面的，也可以是討論式的，可以讓學(xué)生推選自己的“專家”當場打分，這樣既調(diào)動了學(xué)生的積極性，又能減輕教師的工作量。（2）改革評分方式。無論是什么樣的考核形式，教師都應(yīng)當規(guī)范評分，但是又不能機械地按照標準答案考評能力。教師應(yīng)當定性與定量相結(jié)合，通過逐層分解的方法將難以量化的問題化為容易量化的問題。比如，對分析論述題，教師按學(xué)生答題的完整性、專業(yè)水平以及創(chuàng)新性給分，其中完整性可以細化為論述是否有針對性、材料是否充分；專業(yè)水平可以細化為專業(yè)詞匯的掌握、專業(yè)方法的應(yīng)用；等等。這種方式既能讓學(xué)生有所發(fā)揮，也能發(fā)揮教師的專業(yè)判斷力。

新時期的水資源工作對水文水資源工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力有了新的需求，學(xué)校應(yīng)當與時俱進，面向行業(yè)的發(fā)展，為社會培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。學(xué)生能力的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，而建設(shè)需求導(dǎo)向的課程體系，完善課內(nèi)課外結(jié)合的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及建立多樣化的考核方式是實現(xiàn)培養(yǎng)目標的有效途徑。

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On the Major Ability Education of Hydrology and Water Resources Engineering Oriented

the Development of Trade

KONG Ke，JIA Guan-xin，HAN Yan-cheng

（School of Resources and Environment， University of Jinan， Jinan，Shandong 250022，China）

篇(3)

問題鏈ESP水文水資源教學(xué)模式在全球經(jīng)濟體系中，英語作為重要的交際語言，其國際語言的地位日益得到加強，具有專業(yè)知識又有語言技能成為與世界接軌的關(guān)鍵。為此，教育部于2007年以教高1號文件《教育部、財政部關(guān)于實施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》和教高2號文件《教育部關(guān)于進一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》都對教學(xué)方法和教學(xué)模式提出做了專門要求。同時《大學(xué)英語教學(xué)大綱（修訂本）》對大學(xué)英語教學(xué)提出了更全面的要求，其中顯著的特點之一就是將專業(yè)閱讀改為專業(yè)英語，將“以英語為工具獲取專業(yè)信息”提高為“以英語為工具交流信息”。從新大綱的頒布可以看出英語教學(xué)已經(jīng)邁向更高的層次，英語已不再是一項特長而轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N必備工具，進行專業(yè)英語教學(xué)方法探索就顯得尤為重要。鑒于此，本文以培養(yǎng)學(xué)生思維方式為方向，針對水文水資源專業(yè)英語，對“問題鏈”式教學(xué)法的應(yīng)用進行探討。

一、“問題鏈”式教學(xué)

“問題鏈”式教學(xué)是通過梳理教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生已有的知識或經(jīng)驗，從教材知識點中提煉出具有一定系統(tǒng)性、層次性、相對獨立又具有內(nèi)在聯(lián)系的系列問題，并設(shè)計為呈鏈狀的、一環(huán)扣一環(huán)的問題集合?！皢栴}鏈”式教學(xué)注重的是知識點之間的邏輯聯(lián)系以及知識的遞進、增長和創(chuàng)新，通過在已知、未知以及新舊知識之間設(shè)計出的“問題鏈”，建立起所授課程的知識體系。在具體的教學(xué)設(shè)計中，“問題鏈”可根據(jù)教學(xué)目標、教學(xué)重點及教學(xué)難點，設(shè)定中心問題展開全方位、漸進式設(shè)問。問題之間環(huán)環(huán)相扣、相輔相成，使學(xué)生在問題的展開中完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在具體教學(xué)實踐過程中，教師應(yīng)首先根據(jù)教學(xué)大綱建立起基于知識點之間的知識網(wǎng)，并確定知識網(wǎng)中的關(guān)鍵點和發(fā)散點；然后根據(jù)每節(jié)課的教學(xué)重點，圍繞關(guān)鍵點和發(fā)散點巧妙設(shè)置問題形成“問題鏈”；在課堂教學(xué)中通過啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，以指導(dǎo)、激勵、幫助學(xué)生掌握所學(xué)內(nèi)容。

二、“問題鏈”設(shè)計

我國高等院校專業(yè)英語一般安排在第三學(xué)年第二學(xué)期，或者第四學(xué)年的第一學(xué)期。這一時期專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)基本結(jié)束，正處于專業(yè)課學(xué)習(xí)階段，已經(jīng)具備了基本的專業(yè)框架。另外，通過兩年的基礎(chǔ)英語學(xué)習(xí)，四、六級英語備考，學(xué)生具備了較強的英語綜合應(yīng)用能力。因此，在水文水資源專業(yè)英語教學(xué)中，主要是完成專業(yè)英語詞匯、典型科技英語句型、科技英語文獻翻譯技巧等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)具有國際競爭能力的、復(fù)合型的水文水資源方向的高級專門人才。以下以詞匯及課文學(xué)習(xí)為例敘述“問題鏈”式教學(xué)模式在水文水資源專業(yè)英語教學(xué)中的應(yīng)用。

（一）詞匯的“問題鏈”式教學(xué)設(shè)計

1.核心詞匯選擇

水文水資源專業(yè)英語雖然詞匯量大，單詞復(fù)雜，但構(gòu)詞相對簡單，大部分詞是在詞根的基礎(chǔ)上加前、后綴而構(gòu)成。針對這一構(gòu)詞特點，在課堂教學(xué)中將專業(yè)詞匯中包含詞根、前綴、后綴的詞選擇出來，然后根據(jù)所選詞匯的基本詞義，進行“問題鏈”設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生，完成詞匯學(xué)習(xí)。下面以水文水資源專業(yè)英語中地質(zhì)地貌單元的學(xué)習(xí)為例，具體闡述該教學(xué)方法。

以單詞geomorphy（地貌、地貌學(xué)）的學(xué)習(xí)為例，首先引導(dǎo)學(xué)生進行如下思考，“geomorphy”的意思是什么？是否有前綴？前綴代表什么意思？該詞的詞性是什么？具有這個前綴的詞還有哪些？并以表1的形式設(shè)計板書。 同樣，在其他單元的教學(xué)中以此類推，比如進行hydrology（水文、水文學(xué)）單元學(xué)習(xí)時可選擇hydrology為中心詞，以前綴hydr-為關(guān)鍵點進行問題設(shè)計，然后逐步延伸至hydrability（水化性），hydrobiology（水生物學(xué)）等專業(yè)名詞。

2.關(guān)聯(lián)詞匯學(xué)習(xí)

在掌握了一組核心詞詞匯后，可以此組名詞作為發(fā)散點進行鏈式問題設(shè)計，在水文水資源專業(yè)英語教學(xué)中常用的是后綴和詞組設(shè)問法。同樣，在此以geomorphy為例進行問題設(shè)計。首先引導(dǎo)學(xué)生思考這類詞匯通過前、后綴的變化可以生成哪些詞？這些詞的詞性有哪些？不同的詞性用在句子的什么地方？然后進一步引導(dǎo)大家思考，這些詞可以和哪些詞組合形成詞組。通過這由簡到繁、由少到多的鏈式問題設(shè)計，完成詞匯的聽、說、用學(xué)習(xí)，實現(xiàn)專業(yè)知識和相應(yīng)英語詞匯的無縫對接，完成地質(zhì)地貌學(xué)單元專業(yè)英語的詞匯學(xué)習(xí)。掌握諸如geomorphic cycle（地貌循環(huán)）、geomorphic anomaly（地貌異常）、geomorphic accident（地貌突變）等系列詞匯。課程教學(xué)中設(shè)計的詞匯學(xué)習(xí)知識網(wǎng)見圖1。

通過以上問題鏈式方法學(xué)習(xí)，不僅可以記住一個單詞的不同形式，更重要的是通過一個單詞延伸并記憶相關(guān)類型的大量詞匯，實現(xiàn)了從現(xiàn)有認知向未知認知的平穩(wěn)、順利過渡，達到事半功倍的效果。這種鏈式學(xué)習(xí)方法符合學(xué)習(xí)心理學(xué)規(guī)律，操作性強，可快速擴展專業(yè)詞匯，達到甚至超過教學(xué)目標。

（二）課文的“問題鏈”式教學(xué)

專業(yè)英語中涉及的文章屬于科技論文的范疇，文章的涉及面窄、句長復(fù)雜、內(nèi)容多是其教學(xué)的難點，但文章的邏輯性強、結(jié)構(gòu)嚴謹和層次分明是其優(yōu)點。在教學(xué)中如何揚長避短，圍繞課文的論述主題，將文中的句與句、段與段設(shè)計為一系列基礎(chǔ)問題、重點問題、難點問題、拓展問題，由淺入深引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)，是問題鏈式教學(xué)的關(guān)鍵。下面以水文水資源專業(yè)外語中“Groundwater”單元的學(xué)習(xí)為例闡述課文的“問題鏈”式教學(xué)方法。

在“Groundwater”課文的鏈式教學(xué)設(shè)計首先從專業(yè)角度理清文章的邏輯結(jié)構(gòu)和行文特點，然后根據(jù)教學(xué)目標和教學(xué)重點，確定知識點即主干信息，構(gòu)建知識網(wǎng)?！癎roundwater”的行文特點是首先是基本概念的闡釋，其次是特征要素描述，然后是影響因素剖析。即圍繞什么是地下水？地下水在土壤和巖石是中如何運動、分布的？以及地下水形成的影響因素有哪些？等問題的探究，由淺入深幫助學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握水文水資源中的重要知識――地下水。因此，本文教學(xué)以“concept”“distribution”“influencing factors”等為知識點構(gòu)建一級關(guān)鍵點，而后拓展構(gòu)建二級關(guān)鍵點，形成如圖2的課文學(xué)習(xí)知識網(wǎng)。

在確定了課文的關(guān)鍵知識點后，結(jié)合課文難點構(gòu)建諸如“How does water distribute beneath the earth's surface？”“Which kinds of water can be called groundwater？”等問題，形成問題鏈。通過這樣一環(huán)扣一環(huán)、一層進一層地追問，引導(dǎo)學(xué)生沿著問題鏈思考，形成初步的有關(guān)地下水基本知識的英文知識網(wǎng)，從而完成“Groundwater”的課堂教學(xué)。

三、結(jié)語

“問題鏈”式教學(xué)模式，是通過將所學(xué)知識問題化、鏈條化，以鍛煉學(xué)生的辯證及創(chuàng)造性思維；通過問題的目標指向和內(nèi)在聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。但是，“問題鏈”式教學(xué)模式在不同專業(yè)不同科目的實施中形式、重點會有所不同。問題鏈式教學(xué)法是以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體的教學(xué)方式，應(yīng)用中要以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性為主，問題設(shè)計要注重知識點之間的邏輯聯(lián)系以及知識的遞進、增長和創(chuàng)新，只有合理設(shè)置問題鏈，才能體現(xiàn)出該教學(xué)方法的優(yōu)點。本文是筆者對“問題鏈”式教學(xué)模式在專業(yè)英語教學(xué)中的初步探討，問題的深度、廣度及其之間的聯(lián)系等都需要在以后的教學(xué)中進一步提高。

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篇(4)

關(guān)鍵詞：生態(tài)水文學(xué)西部地區(qū)生態(tài)需水

1、生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展

水文學(xué)(hydrology)是地球科學(xué)的一個重要分支，它研究地球上水的起源、存在、分布、循環(huán)和運動等變化規(guī)律，并運用這些規(guī)律為人類服務(wù)的知識體系[1]。自從科學(xué)界公認水圈、巖石圈和大氣圈都從地圈中分離出來，并作為地球的獨立圈存在后，水文科學(xué)的形成就有了其基礎(chǔ)和地位[23]。

人類進入20世紀末，由于社會經(jīng)濟發(fā)展，人與自然的沖突加大，生態(tài)環(huán)境問題愈來愈突出，如濕地的退化、河道斷流、入海水量減少、水體污染加劇等等。近20年來，生態(tài)學(xué)家們愈來愈意識到水文過程對生態(tài)系統(tǒng)功能的重要影響。但是，缺乏了解水文過程與生態(tài)系統(tǒng)植物群落變化與相互制約的內(nèi)在聯(lián)系。同樣，過去水文學(xué)家關(guān)心最多的是洪水與干旱的成因、工程水文的實際的設(shè)計應(yīng)用等。但是，隨著生態(tài)與環(huán)境問題的重視與提出，愈來愈多的水文學(xué)家開始關(guān)注與水相關(guān)的生態(tài)問題，例如流速如何影響河道內(nèi)的植物生長？河川徑流的情勢與濱岸生境生態(tài)過程之間是如何相互作用與聯(lián)系的？由于水文循環(huán)聯(lián)系地球系統(tǒng)地圈~生物圈~大氣圈的紐帶作用，水文循環(huán)過程的變化與其相關(guān)的生態(tài)環(huán)境的變化交叉研究與社會需求，產(chǎn)生了新的學(xué)科生長點，即生態(tài)水文學(xué)(eco-hydrology)。

生態(tài)水文學(xué)是20世紀80年代以后逐步發(fā)展的一門新興交叉學(xué)科[1-20]。它重點研究陸地表層系統(tǒng)生態(tài)格局與生態(tài)過程變化的水文學(xué)機理，揭示陸生環(huán)境和水生環(huán)境植物與水的相互作用關(guān)系，回答與水循環(huán)過程相關(guān)的生態(tài)環(huán)境變化的成因與調(diào)控。利用生態(tài)水文學(xué)原理可以積極地用來保護和改善自然景觀，正確指導(dǎo)生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)與水資源管理。

生態(tài)水文學(xué)的提出與發(fā)展大致在20世紀70年代以后。早期的生態(tài)水文學(xué)主要定義在生態(tài)濕地系統(tǒng)范疇。例如，1996年wassen等學(xué)者專門撰文[44]，認為“生態(tài)水文學(xué)是一門應(yīng)用性的交叉學(xué)科，旨在更好地了解水文因素如何決定濕地生態(tài)系統(tǒng)的自然發(fā)育，特別在自然保護和更新方面有重要價值”。

1971年，聯(lián)合國教科文組織（unesco）正式啟動人類生物圈（mab）計劃，水生生態(tài)系統(tǒng)研究成為該計劃中的一個重要項目。第一階段的會議于1986年在法國圖盧茲召開，主要討論了土地利用對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響。會議期間，確定了一個具有決定性意義的主題：陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，對生物化學(xué)循環(huán)和景觀鑲嵌體具有重要的調(diào)控作用。因此，過渡帶的研究被推薦為unesco未來生態(tài)系統(tǒng)工作的重點。它是生態(tài)水文學(xué)發(fā)展的雛形階段。

1988年，unesco組織了過渡帶研究的國際專題研討會。期間，國際應(yīng)用系統(tǒng)分析協(xié)會和匈牙利科學(xué)研究院籌劃了水陸過渡帶功能方面的合作研究項目，試圖通過對生態(tài)過程的充分理解，確定過渡帶恢復(fù)或重建的管理思想。

1996年9月在法國召開了“小流域生態(tài)水文學(xué)過程”研討會。會議共收到30篇論文，研究集中在小尺度上，內(nèi)容主要包括土壤和大氣相互作用的模擬，徑流產(chǎn)生過程和水流路徑、水量和水文生物地球化學(xué)行為等。在這次會議中，還討論了分區(qū)和尺度的影響問題，分析了氣候變化對水文行為和數(shù)量的影響。1997聯(lián)合國教科文組織出版了“小流域生態(tài)水文學(xué)過程”會議文集。

聯(lián)合國教科文組織（unesco）國際水文計劃（ihp）是由世界各個國家政府組織參加、在國際上有重要影響的水科學(xué)及其相關(guān)的水資源和環(huán)境科學(xué)的大型國際研究計劃。從1965-1974聯(lián)合國科教文組織實施國際水文十年（ihd）計劃后，ihp已經(jīng)執(zhí)行了五個階段，其中：第一階段（ihp-i，1976-1980）著重人類活動影響，水資源與自然環(huán)境之間關(guān)系的研究；第二階段（ihp-ii，1981-1985）著重于把研究領(lǐng)域擴大到各個特定的地理、氣候區(qū)域，并向著綜合利用水資源的水問題方向發(fā)展；第三階段（ihp-iii，1986-1990）定名為“為經(jīng)濟、社會發(fā)展合理管理水資源的水文學(xué)和科學(xué)基礎(chǔ)”，除繼續(xù)把水文科學(xué)作為重點外，把計劃內(nèi)容擴大到合理管理水資源；第四階段（ihp-iv，1991-1995）研究計劃重點是“大氣-土壤-植被”之間的水循環(huán)關(guān)系，全球氣候變化對陸地水文過程的影響。

ihp第五階段（ihp-v，1996-2001）方向是“脆弱環(huán)境中的水文水資源開發(fā)”，由三個模塊、八個主題和31個計劃項目組成。模塊1的資源過程與管理研究中主題2是“地表生態(tài)過程”。生態(tài)水文學(xué)是ihp計劃的核心內(nèi)容[14-19]。之后，生態(tài)水文學(xué)得到了迅速發(fā)展。從1996年到2002年，聯(lián)合國教科文組織國際水文計劃召開了一系列生態(tài)水文學(xué)研討會。

1997年國際水文計劃出版了專集：生態(tài)水文學(xué)—水生資源可持續(xù)利用的新范例。文集指出生態(tài)水文學(xué)主要是為了研究水循環(huán)過程、機制與生物、非生物之間的相互關(guān)系。水生環(huán)境的水量、水質(zhì)和某些過程，不僅受氣候因素的控制，而且在很大程度上受生物因素的影響。因此，生態(tài)學(xué)和水文學(xué)知識的綜合，被認為是一個研究水和生物關(guān)系的合適的新工具。這本書首次提出了新的、具有挑戰(zhàn)性的概念——生態(tài)水文學(xué)，建立淡水資源可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。圖1表明了生態(tài)水文學(xué)與以往生態(tài)學(xué)和水文學(xué)思維的不同方式：

1998年5月在波蘭召開了unescoihp-v2.3-2.4工作組會議。同年，出版了會議文集，主要包括以下4個方面的內(nèi)容：1）介紹了生態(tài)水文學(xué)的框架和研究領(lǐng)域；2）提出了當前存在的缺點和未來發(fā)展路線；3）宣傳生態(tài)水文學(xué)的概念，認為河流生態(tài)系統(tǒng)是受水文過程控制的“超有機體”。確定生態(tài)水文學(xué)研究的目標為：（a）比較和評價現(xiàn)有的水文和生態(tài)過程相互關(guān)系的信息；（b）評論預(yù)測的潛力、確定未來研究最重要的方向；（c）識別與水文過程相關(guān)聯(lián)的環(huán)境問題層次；（d）定量生物因素、非生物因素之間的聯(lián)系以及它們在水中的沉積物質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)和污染物質(zhì)運輸、轉(zhuǎn)化中的作用，以確定從區(qū)域到流域尺度上的轉(zhuǎn)移路徑；（e）以可持續(xù)發(fā)展為目標，建立可操作性的程序交互平臺以及科學(xué)家、政策制定者和決策者之間新的思維方式。這一出版物為生態(tài)水文學(xué)的研究提供了指導(dǎo)作用。

1999年9月8日至22日，ihp-v組織了生態(tài)水文學(xué)研究進展方面的會議，在不同科學(xué)團體之間交流了生態(tài)水文學(xué)的研究成果。會議為來自24國家的不同領(lǐng)域的年輕科學(xué)家提供了辯論的機會。在生態(tài)水文學(xué)和水資源管理方面，科學(xué)家交換了基礎(chǔ)性研究和應(yīng)用研究的最新觀點?；谘芯窟^程中得到的數(shù)據(jù)和知識，科學(xué)家討論和提議了生態(tài)水文解決環(huán)境問題的潛在辦法。2000年出版了生態(tài)水文學(xué)研究進展文集。

需要指出，ihp-v中生態(tài)水文計劃的核心目標旨在從流域觀點、從河流系統(tǒng)與自然社會經(jīng)濟的聯(lián)系中，理解生物和物理過程的整體性，以提高水資源的管理水平。專家們認為，當今世界范圍的水資源問題已經(jīng)受到來自全球氣候變化和人類自身經(jīng)濟開發(fā)活動的巨大影響與挑戰(zhàn)。在面對不斷變化環(huán)境的水資源管理中，生態(tài)水文學(xué)的研究方法和思想將是最好的、可持續(xù)的方法。這一范例認為，流域就好像一個超有機體，它具有反抗壓力的抗性和彈性特征，是面對變化環(huán)境下水資源可持續(xù)管理的最有效的一個工具。

1999年，為倡導(dǎo)生態(tài)水文學(xué)方面的科學(xué)研究，國際知名的英國水文研究所正式改名為“生態(tài)水文學(xué)研究中心”。

同年，英國謝菲爾德大學(xué)（sheffielduniversity）自然地理系andrewj．baird博士和德比大學(xué)（derbyuniversity）自然地理系高級講師、美國國家大氣研究中心項目科學(xué)家robertl．wilby博士共同編著出版了《生態(tài)水文學(xué)》。它是綜述有關(guān)陸生環(huán)境和水生環(huán)境植物與水分關(guān)系問題方面的第一本書，闡述和探討了各種環(huán)境植物與水分相互作用問題。該書對于水文學(xué)家、生態(tài)學(xué)家、自然保護學(xué)家以及研究生態(tài)系統(tǒng)、植物生活和水文過程的其他學(xué)者有很大的參考價值。中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境工程研究所趙文智和王根緒博士翻譯出版了該書的中文全文[44]。

目前，在生態(tài)水文學(xué)或水文生態(tài)學(xué)的研究領(lǐng)域，活躍著一大批科學(xué)團體，使得這一領(lǐng)域的研究有了很大的發(fā)展。在聯(lián)合國教科文組織國際水文計劃（unescoihp）-v(2.3/2.4)的支持下，由maciejzalewski組織出版了一系列“生態(tài)水文學(xué)”專集，是一個里程碑。以后“生態(tài)工程雜志（eej）”雜志、“水文科學(xué)雜志（hsj）”都出版了“生態(tài)水文學(xué)”專刊。以zalewski為特約主編致力于生態(tài)水文學(xué)研究的新期刊。國際水文科學(xué)協(xié)會（iahs）也專門由acreman博士主編了“水文生態(tài)學(xué)”有關(guān)專集。

進入21世紀后，國際水文計劃（ihp）實施2002-2007年新的第六階段計劃，方向確定為“水的相互作用：來自風(fēng)險和社會挑戰(zhàn)的體系”。主要的不同點是需要考慮下面若干方面新的研究與挑戰(zhàn)的問題，即：地表水與地下水、水文循環(huán)的大氣與陸地部分、淡水與咸水、全球化的流域與河流尺度、質(zhì)與量、水體和生態(tài)系統(tǒng)、科學(xué)與政治、水與文化。它由五個主題組成：主題1、全球變化與水資源；主題2、流域地表水與地下水動力學(xué)集成；主題3、陸地生境水文學(xué)；主題4、水與社會；主題5、水教育與培訓(xùn)。其中主題3的陸地生境水文學(xué)仍然是生態(tài)水文學(xué)核心內(nèi)容。

總之，生態(tài)水文學(xué)是現(xiàn)代水文科學(xué)與生態(tài)科學(xué)交叉中發(fā)展的一個亮點，它以生態(tài)過程和生態(tài)格局的水文學(xué)機制為研究核心，以植物與水分關(guān)系為基礎(chǔ)理論，將尺度問題貫穿于整個研究之中，研究對象涉及旱地、濕地、森林、草地、山地、湖泊、河流等。因此，生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展對我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)，將會有重要的促進和推動作用。

2.國內(nèi)外生態(tài)需水研究的問題

生態(tài)需水（ecologicalwaterrequirements）是生態(tài)水文學(xué)中的一個重要的研究課題。凡是聯(lián)系到與水相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)自然發(fā)育、氣候變化和人類活動干預(yù)下的生態(tài)系統(tǒng)退化等問題，都需要回答維系生態(tài)系統(tǒng)所需求的水或者河川徑流等問題。在國際上提出生態(tài)需水的概念與研究生態(tài)需水的理論與方法，已經(jīng)有了一段歷史。在我國，生態(tài)水文學(xué)的研究剛剛起步，生態(tài)需水理論與方法還有待于發(fā)展與完善。

早在20世紀四十年代，隨著水庫的建設(shè)和水資源開發(fā)利用程度的提高，美國的資源管理部門開始注意和關(guān)心漁場的減少問題。美國魚類和野生動物保護協(xié)會對河道內(nèi)流量與魚類生長繁殖、產(chǎn)量的進行了許多研究，提出了河流最小環(huán)境(或生物)流量的概念，已有學(xué)者撰文強調(diào)了河川徑流作為生態(tài)因子的重要性。

在20世紀70年代后，澳大利亞、南非、法國和加拿大等國家針對河流生態(tài)系統(tǒng)，比較系統(tǒng)都開展了關(guān)于魚類生長繁殖、產(chǎn)量與河流流量關(guān)系的研究。以大馬哈魚的河流生境（habitat）需水為例，加拿大哥倫比亞大學(xué)（ubc）有關(guān)學(xué)者通過大量的實地調(diào)查，分別獲得了維系大馬哈魚到淡水河流繁衍所必需的河流生境的基本生態(tài)需水基本數(shù)據(jù)，其中包括適宜的流速和水深等。進一步，他們繪制了大馬哈魚繁衍所必需的河流生境質(zhì)量的高低與基本生態(tài)需水（流速和水深）之間的曲線關(guān)系。

為了保護水生生物或生境，通常是基于河流物理形態(tài)、魚類和無脊椎動物確定最小或最佳的生態(tài)需水流量。但是，這一流量僅僅考慮了漁業(yè)的流量需求或者濕地對水的需求，并沒有體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的完整性。國外學(xué)者g.e.,petts認為，在河流管理中生態(tài)的需要與河流流量變化特征相聯(lián)系應(yīng)該至少考慮3個方面，即：（1）縱向的連接；（2）洪泛平原的流量；（3）維持河道的流量，包括最小的和最適宜的流量?；髁髁康淖匀活l率和持續(xù)時間也應(yīng)加以考慮，無論何時，都要盡可能地保持生態(tài)可接受的流量變化。

gleick提出了基本生態(tài)需水量的概念（basicecologicalwaterrequirement），其概念實質(zhì)是生態(tài)建設(shè)（恢復(fù)）用水[10]。falkenmark區(qū)分了綠色水（greenwater）和藍色水的概念，指出從“藍色”水的社會利用部門轉(zhuǎn)向利用“綠色”水的生態(tài)系統(tǒng)中來，這種“綠色”水儲存在土壤中用于蒸發(fā)或合成植物有機體。事實上，“綠色”水就是生態(tài)需水的概念，這種“綠色”水的概念適用于水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)。

直到20世紀90年代，隨著國際水文計劃等大的項目推進，研究的對象開始打破過去局限于所關(guān)心的物種（如魚類）或某一單一目標的情景，人們才開始考慮維持河流系統(tǒng)完整性的生態(tài)流量需求，提高對河流生態(tài)系統(tǒng)保護的有效性。但是，由于在西方發(fā)達國家，并沒有中國西部如此生態(tài)問題的多樣性和復(fù)雜性，因此，他們對生態(tài)需水的研究主要集中在維系自然生態(tài)系統(tǒng)平衡的方面，比較少考慮高強度人類活動大量擠占生態(tài)需水的現(xiàn)實問題。

中國是一個降水時間空間分布非常不均勻、人口壓力大的發(fā)展中國家。人口、資源與環(huán)境的矛盾比較突出。就中國西部地區(qū)而論，20世紀90年代以前的水資源規(guī)劃與配置管理中，很少涉及生態(tài)環(huán)境建設(shè)與生態(tài)需水問題。水資源可持續(xù)利用與合理配置是從國家“九五”攻關(guān)項目開始，提出的“生態(tài)需水”是一個新生事物。在中國，由于生態(tài)水文學(xué)基礎(chǔ)研究起步比較晚，大家對于“生態(tài)需水”概念的理解也不盡相同。許多國內(nèi)文獻書籍、研究報告出現(xiàn)有“生態(tài)需水”、“生態(tài)用水”和“生態(tài)耗水”多個名詞。有人認為它們的概念與涵義是不同的，但是有人認為它們都是指一回事（見文獻[22]、[26-46]）。

1989年，中國科學(xué)院地理研究所湯奇成較早提出生態(tài)用水問題[45]。他認為“為了保證塔里木盆地各綠洲的存在和發(fā)展，必須要保護各綠洲的生態(tài)環(huán)境，而生態(tài)環(huán)境的保護也離不開水，這部分水可統(tǒng)稱為生態(tài)用水”。1995年[46]，他認為“對生態(tài)環(huán)境用水很少或根本沒有安排，這種情況必須徹底加以改變，否則干旱區(qū)綠洲外的環(huán)境將日益惡化；應(yīng)該在水資源總量中專門劃出一部分作為生態(tài)環(huán)境用水，另一部分為國民經(jīng)濟各部門的用水，包括工、農(nóng)業(yè)及城市生活用水等”。以后許多專家學(xué)者對生態(tài)需水、生態(tài)用水和生態(tài)耗水等，提出不同的觀點、定義和研討，豐富了生態(tài)需水的理論與學(xué)術(shù)研究。

2001年，由錢正英、張光斗主編正式出版了的中國工程院重大咨詢項目研究成果“中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”[27]。提出我國水資源的總戰(zhàn)略必須以水資源的可持續(xù)利用支持經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展；建議從防洪減災(zāi)、農(nóng)業(yè)用水、城市和工業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等8個方面實行戰(zhàn)略性改變，在中國大地上真正展開一場提高用水效率的革命。在該報告中，對生態(tài)用水做的定義是：“從廣義上說，維持全球生物地理生態(tài)系統(tǒng)水分平衡所需用的水，包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等，都是生態(tài)環(huán)境用水；狹義的生態(tài)環(huán)境用水是指為維護生態(tài)環(huán)境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量?！?。

在學(xué)術(shù)研討方面，潘啟民等把生態(tài)用水理解為生態(tài)需水量（狀態(tài)值）和生態(tài)耗水量（動態(tài)概念）兩個概念[47]。嚴登華等把河流水可劃分為生態(tài)水、資源水和災(zāi)害水[30]。王芳等通過她的博士論文研究探討了生態(tài)需水理論問題[38-39]，將生態(tài)需水概念界定為：為維護生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，天然生態(tài)保護與人工生態(tài)建設(shè)所消耗的水量。將生態(tài)需水劃分為可控（非地帶性）與不可控（地帶性）生態(tài)需水和天然與人工生態(tài)需水。劉昌明強調(diào)要在研究水循環(huán)和水量轉(zhuǎn)化規(guī)律的基礎(chǔ)上確定生態(tài)需水的理論內(nèi)涵，提出陸地系統(tǒng)中的水可分解為資源水、災(zāi)害水、生態(tài)水和環(huán)境水。生態(tài)需水研究面臨許多新的挑戰(zhàn)。

筆者們參加了中國工程院重大咨詢項目“西北地區(qū)水資源配置、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究”。有幾個不同的觀點：（1）我們理解的國際水文計劃（ihp）研究意義上的生態(tài)需水，是指以水文循環(huán)為紐帶、從維系生態(tài)系統(tǒng)自身生存和生態(tài)功能角度，相對一定生態(tài)環(huán)境品質(zhì)目標下客觀需求的水。例如，為了維系河流某魚類的生境，需要必須的基本水文特征值保證（如一定的河川基流、一定的水流速度、水深要求等），生態(tài)系統(tǒng)對水資源需求的大小需要通過科學(xué)實驗與觀察獲得，并不是人們主觀要給出什么樣的水資源配置。水的配置是針對水資源管理、不同水的用戶即用水而言。因此，就應(yīng)該有生態(tài)耗水和用水的概念，它們與生態(tài)需水有區(qū)別也有聯(lián)系。（2）中國工程院重大咨詢項目中所指的“生態(tài)需水”不同之處，在于為水資源的合理配置服務(wù)、為生態(tài)建設(shè)（林草，河道生態(tài)功能要求）服務(wù)的生態(tài)需水。所以，國際上提出的生態(tài)需水概念需要討論與擴展。通過討論，有比較一致的看法是：

生態(tài)需水是指維系一定環(huán)境功能狀況或目標（現(xiàn)狀、恢復(fù)或發(fā)展）下客觀需求的水資源量。進一步，對中國西部生態(tài)環(huán)境建設(shè)研究工作的目標，生態(tài)需水可以理解為維系一定生態(tài)功能的環(huán)境目標（例如維系現(xiàn)狀生態(tài)系統(tǒng)不再退化、恢復(fù)某個時期的生態(tài)景觀、或者具體目標如黑河水必須要到東居延海等）下科學(xué)意義下生態(tài)系統(tǒng)需求的水資源。它是生態(tài)環(huán)境建設(shè)重要的科學(xué)依據(jù)。

生態(tài)耗水是指現(xiàn)狀多個水資源用戶（生產(chǎn)、生活和生態(tài)）或者未來水資源配置（生產(chǎn)、生活和生態(tài)）后，生態(tài)系統(tǒng)實際消耗的水量。它需要通過該區(qū)域社會經(jīng)濟與生態(tài)耗水的平衡計算確定。生產(chǎn)、生活耗水過大，必然擠占生態(tài)耗水。

因此，生態(tài)需水與生態(tài)耗水是有不同的含義，既有聯(lián)系又有區(qū)別。例如，在黃河上游地區(qū)，自然降水條件下一般能夠滿足天然植被蒸散發(fā)對水的需求（降水p大于蒸散發(fā)e），因此，生態(tài)需水估計的數(shù)量比較小。但是，由于人的行為通過水土保持等措施建設(shè)林地，耗用（減少）了輸送到河流下游的水資源量。人們往往稱這部分耗用（減少）的實際水量為生態(tài)耗水量。所以，在黃河上游地區(qū)生態(tài)需水量與生態(tài)耗水量是有不同的。

相比之下，在西北內(nèi)陸地區(qū)河流的下游，由于內(nèi)陸地區(qū)河流的下游降水非常少，為維系胡楊林生態(tài)系統(tǒng)生存，估計的生態(tài)需水將完全占用河川徑流量。維系胡楊林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境用水也完全取決與能夠提供給下游的河川徑流量。在某種意義下，維系胡楊林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)需水量也就是生態(tài)耗水量。

因此，生態(tài)需水與生態(tài)耗水的概念在西部地區(qū)既有聯(lián)系又有區(qū)別。通過生態(tài)需水的估算，能夠提供維系一定的生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境功能所不應(yīng)該被人所擠占的水資源量基本的信息，它是西部地區(qū)水資源可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ)，它也是估計在一定的目的、生態(tài)環(huán)境建設(shè)目標或配置條件下，生態(tài)環(huán)境耗水大小的基礎(chǔ)。通過對生態(tài)需水和生態(tài)耗水的估計，能夠分析人對生態(tài)需水擠占的程度，決策生態(tài)環(huán)境建設(shè)對生態(tài)環(huán)境用水的合理配置。

3.中國西部地區(qū)生態(tài)需水研究的挑戰(zhàn)

水是干旱區(qū)的關(guān)鍵生態(tài)因子,植被的組成和結(jié)構(gòu)由水密切控制,同時在各種尺度上對水產(chǎn)生重要的反饋作用。因此，在干旱區(qū)，研究生態(tài)學(xué)和水文學(xué)的相互關(guān)系，研究生態(tài)需水問題，對干旱區(qū)生態(tài)建設(shè)的模式和生態(tài)恢復(fù)至關(guān)重要。一方面，干旱區(qū)水文過程對植被生理特征和格局成因產(chǎn)生影響，同時植被對水土流失具有控制作用。

生態(tài)需水的實質(zhì)是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和水分之間相互關(guān)系問題。生態(tài)需水是生態(tài)水文學(xué)研究的重要內(nèi)容之一，只有建立在流域水循環(huán)基礎(chǔ)上通過生態(tài)水文學(xué)理論的指導(dǎo)，生態(tài)需水量的確定才會更合理。目前在生態(tài)需水估算方面，面臨許多挑戰(zhàn)的問題。主要有：

3.1干旱區(qū)植被對缺水的適應(yīng)機制研究

研究表明，干旱區(qū)的某些植物具有水分補償能力，即利用冬季（低強度）降水補償夏季干旱用水，冬季干旱就以夏季降水來補償，這大概是灌木在這種環(huán)境中得以與一年生植物競爭的一種手段。另外，在干旱區(qū)，植物為了適應(yīng)荒漠環(huán)境，具有許多生理結(jié)構(gòu)上的變化。國外學(xué)者ewenari把荒漠植物分為兩類：一類是隨水變植物，這類植物對極端干旱具有許多生理上的適應(yīng)性；但大多數(shù)植物屬于恒水植物，這些植物對干旱有許多適應(yīng)機制。不同植物的水分利用效率的、對水分虧缺的生理響應(yīng)機制等研究，將為植被建設(shè)和恢復(fù)提供理論支持。

3.2植被格局成因的控制性因素研究

干旱區(qū)植被最顯著的特點就是低覆蓋度。研究表明，如果干燥度系列從p/etp>1（降水量與潛在蒸發(fā)量的比值）降到<0.3，就會發(fā)現(xiàn)潛在植被從全面覆蓋而經(jīng)一系列破碎的植被冠層到植被處于斑塊狀分布狀態(tài)。近期研究表明，在黑河下游，隨著上游來水的減少，不同景觀類型的面積、數(shù)目和優(yōu)勢植被發(fā)生了很大的變化。在干旱區(qū)，胡楊、檉柳的空間分布普遍呈緊縮分布現(xiàn)象，當干旱程度有所減緩時，植被在空間上的分布相對較為分散。在防止土壤侵蝕的人工植被建設(shè)方面，由于只考慮植被蓋度和高度，忽視了斑塊格局及其配置方式。所以出現(xiàn)了北方人工植被土壤旱化、穩(wěn)定性低的問題。以上說明了水分動態(tài)影響植被的分布格局，但這種分布格局如何響應(yīng)水文過程的變化，它的生態(tài)學(xué)意義何在？植被的這種自然分布格局能否指導(dǎo)干旱區(qū)植被恢復(fù)等均有待研究。在今后的研究中，應(yīng)加強植被類型、格局的生態(tài)水文學(xué)和生態(tài)需水研究。

3.3植被格局對水土流失、土壤侵蝕的定量化研究

在干旱地區(qū)，植被多呈斑塊狀分布，這種分布對改變水分徑流的路徑、減緩水蝕，提高斑塊內(nèi)的土壤水分含量等都具有重要意義。盡管對植被斑塊的叢生狀況有所認識，近來理論方面的研究和模擬方面的研究也有助于了解這一過程，但對這種現(xiàn)象的生態(tài)機制卻知之甚少。這種綴塊分布格局如何影響徑流？這種格局的生態(tài)學(xué)意義何在，都是值得探討的問題。另外，應(yīng)加強大時空尺度上的植被格局和水文過程的關(guān)系研究。

分析干旱植物在水分脅迫下的群落組成結(jié)構(gòu)、分布格局與演變過程，始終是干旱區(qū)生態(tài)水文科學(xué)研究的重要領(lǐng)域，迄今為止，關(guān)于這方面的研究未能取得突破性進展，尤其是群落演變的生態(tài)機理仍然處于未知階段。近年來，關(guān)于干旱區(qū)植物分布如何影響徑流和水分分布，以及如何調(diào)節(jié)干旱區(qū)侵蝕等問題的研究受到廣泛重視，同時，大尺度“土壤—植被—大氣”傳輸相互作用以及干旱區(qū)植被隨氣候變化的演化也是目前生態(tài)學(xué)家和水文學(xué)家共同感興趣的話題。

3.14區(qū)域生態(tài)需水估算方法研究

我國的生態(tài)水文學(xué)基礎(chǔ)研究剛剛起步。盡管在一些方面已經(jīng)取得令人鼓舞的成果，如陳亞寧在新疆塔里木下游生態(tài)需水方面新的研究等，但總的看，目前處在初期發(fā)展階段，沒有比較成熟的估算方法，還存在這樣或那樣的問題，需要多途徑比較與發(fā)展。

現(xiàn)行的區(qū)域生態(tài)需水估算方法主要思路是：依據(jù)不同氣候帶與降水等條件，開展自然生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)，確定生態(tài)需水計算的不同類別的生態(tài)-水文參數(shù)；利用遙感提供中國西部區(qū)域土地利用信息，確定生態(tài)需水計算的不同類別的范圍；通過不同植被類型的蒸散發(fā)計算、流域降水-徑流計算確定河道外生態(tài)需水（地帶性和非地帶性的生態(tài)需水）以及河道內(nèi)生態(tài)需水；最后利用水資源分區(qū)的水量收支平衡控制，估算生態(tài)需水或生態(tài)耗水總量。

由于對于生態(tài)需水概念理解的不同，實際中生態(tài)需水估算的方法就有不同或者差異。例如，按維護現(xiàn)狀生態(tài)系統(tǒng)不再退化的理解，就會有一套基于2000年的遙感圖，依生態(tài)分區(qū)，分類以及用總水量平衡核算的核算方法。按生態(tài)建設(shè)目標（過去，現(xiàn)狀和未來），又有不同數(shù)量的估算方法。

客觀說，基于生態(tài)水文學(xué)的研究思路是估算生態(tài)需水的基本途徑，它從成因觀點估算流域的生態(tài)需水，有比較好的理論依據(jù)。但是，由于西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境問題的復(fù)雜性，特別是缺乏必要的生態(tài)水文過程與空間變化的資料，由點的植被蒸發(fā)擴展到面的植被耗水機理的尺度問題等，導(dǎo)致目前估算有一定困難與結(jié)果的差異?，F(xiàn)行的水量平衡方法估算生態(tài)耗水，能夠從宏觀總量上給予控制，但是生態(tài)需水的精度取決于水資源平衡中其它耗水部門估算的正確與否。因此，在區(qū)域生態(tài)需水估算方法不成熟的情況下，鼓勵多種途徑方法的相互比較和佐證，可能比一種方法為好，這也是新生事物學(xué)科發(fā)展所需要的。如何在有限水文水資源資料和生態(tài)監(jiān)測資料條件下，獲得更為客觀與科學(xué)的生態(tài)需水估計，的確是一個重要的挑戰(zhàn)性任務(wù)與課題。

4.結(jié)語

生態(tài)水文學(xué)是一種對環(huán)境有利、經(jīng)濟可行和社會可接受的有效方式。由于生態(tài)退化等問題的出現(xiàn)，生態(tài)水文學(xué)成為國際研究的熱點問題之一。本文回顧了生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展歷程，討論了生態(tài)需水研究明亮的問題與挑戰(zhàn)。它們作為生態(tài)環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ)與學(xué)科發(fā)展，有如下幾點認識與建議：

（1）優(yōu)先、重點保護原則：在西北地區(qū)，由于水資源匱乏，不可能保護所有的生態(tài)系統(tǒng)，只能優(yōu)先保護控制性生態(tài)系統(tǒng)，滿足控制性生態(tài)系統(tǒng)對水分的需求。在此基礎(chǔ)上，進一步形成保護干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。干旱區(qū)流域下游荒漠綠洲是外來徑流作用的產(chǎn)物，綠洲景觀結(jié)構(gòu)及組成類型的空間分布嚴格受河流廊道影響。因此，若把河流兩岸喬灌木林和河岸灌叢草甸視作河流廊道的構(gòu)成要素，則荒漠綠洲的高級生物組成實質(zhì)就是河流廊道。在干旱區(qū)河流廊道不僅具有傳輸能量與養(yǎng)分的功能，而且是綠洲生物流的載體和傳導(dǎo)源，為維持整個流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。所以干旱區(qū)河流廊道就是控制性的生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)需水應(yīng)該優(yōu)先得到滿足。

（2）以生態(tài)水文學(xué)為基礎(chǔ)研究生態(tài)需水問題：生態(tài)水文學(xué)是生態(tài)學(xué)和水文學(xué)的交叉學(xué)科，它所關(guān)心的是水文過程對生態(tài)系統(tǒng)配置、結(jié)構(gòu)和動態(tài)的影響，以及生物過程對水循環(huán)要素的影響。水文循環(huán)深刻地影響著全球生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和演變，包括自然界中一系列的物理過程、化學(xué)過程和生物過程，是其它物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)。因此，確定某一生態(tài)系統(tǒng)需水時，只有以水文過程為基礎(chǔ)，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的特性需求，才能較為合理地計算生態(tài)需水量。這也是今后生態(tài)需水理論與實踐研究重要的發(fā)展方向。

篇(5)

關(guān)鍵詞：地礦特色 水文專業(yè) 實踐性教學(xué) 改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）003-176-02

煤礦特色的水文專業(yè)人才，要求將地下水與地表水、水資源開發(fā)與礦井防治水緊密結(jié)合起來，使之成為有機統(tǒng)一的整體，這就要求水文專業(yè)不能僅僅局限于地表水資源，必須和礦井地質(zhì)礦井水文地質(zhì)緊密結(jié)合。

目前，我國煤礦水害事故頻發(fā)，礦井安全任務(wù)艱巨，礦井水害是僅次于瓦斯的煤礦第二大災(zāi)害，其防治變得突出重要。煤礦安全生產(chǎn)要求礦井防治水專業(yè)人才必須煤礦特色鮮明，這就要求學(xué)校教育與礦井的實際需求緊密結(jié)合，不僅要求畢業(yè)生知識面廣，而且要適應(yīng)能力強，更重要的是專業(yè)技能扎實。

面對市場的迫切需求，本文探索從實驗教學(xué)體系改革、強化課程設(shè)計的教學(xué)效果、建設(shè)完備的實習(xí)基地幾個方面，進行實踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置與改革的探索，以培養(yǎng)學(xué)生具備防治水工程設(shè)計、施工、運行、管理等多方面的實際動手能力。

1 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置

科學(xué)合理的教學(xué)環(huán)節(jié)通過專業(yè)培養(yǎng)計劃來體現(xiàn)和保證，在專業(yè)培養(yǎng)計劃中保證實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)和規(guī)范，并切合煤礦實際需求，具有煤礦的行業(yè)特色。實踐環(huán)節(jié)一般包括課程實驗和實習(xí)、課程設(shè)計、專業(yè)實習(xí)等環(huán)節(jié)。

在化學(xué)、物理、水力學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、物探等需要借助試驗揭示基本原理的課程中，均安排有適量的實驗課時。在學(xué)完相應(yīng)專業(yè)課程以后，在培養(yǎng)計劃中集中安排對應(yīng)的專業(yè)實習(xí)，主要是專業(yè)認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)，時間分別安排在二、三、四年級。設(shè)計類環(huán)節(jié)分為針對礦井突水進行注漿堵水、礦井疏干排水、水源地的勘查和評價、抽放水試驗等課程性設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等綜合性涉及兩類。另外培養(yǎng)計劃中還安排有參與科研、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)、社會調(diào)查、公益勞動等，都有一定的學(xué)分要求。

2 實驗教學(xué)環(huán)節(jié)改革

實驗教學(xué)是水文專業(yè)必不可少的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，一般分為三個層次，即課程演示性實驗教學(xué)、綜合驗證性實驗教學(xué)和科研項目創(chuàng)新性實驗教學(xué)。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)改革包括：

2.1 改革實驗課程體系

專業(yè)課程的實驗一般安排在對應(yīng)的理論課講授完以后進行，以驗證性實驗和演示性實驗為主，如水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)的達西定律、抽水試驗等。目前普遍存在學(xué)生多、指導(dǎo)教師有限、實驗操作時間較難保證等問題，學(xué)生的實際動手機會受到一定限制。在特色專業(yè)培養(yǎng)計劃中，按照實驗內(nèi)容的相關(guān)性及前后連續(xù)性，將幾個單項內(nèi)容的實驗集中起來，開設(shè)成綜合性實驗，既保證了單項內(nèi)容的實驗時間，又加強知識的綜合和融會貫通，拓寬了學(xué)生思維，學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練得到有效地保證。

2.2 改革實驗教學(xué)內(nèi)容

各單項實驗針對具體章節(jié)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也容易造成儀器的浪費，集中開設(shè)時，整合實驗內(nèi)容，體現(xiàn)綜合性和創(chuàng)新性，如結(jié)合實際的煤礦水害問題，識別礦井出水水源，既要有水化學(xué)常規(guī)分析，又要同位素分析，還要數(shù)學(xué)模擬，力學(xué)推導(dǎo)，要求必須綜合運用理論知識，又要求責(zé)任心強，培養(yǎng)了扎實的實驗技能。

2.3 改革實驗教學(xué)模式

受設(shè)備限制，專業(yè)課程演示性實驗較多。由于學(xué)生理解接受能力的差異，實驗教學(xué)效果有待改善。針對試驗中的不足，我們精心制作多媒體課件，將實驗全過程演示出來，原理是什么，怎么操作，重點、難點是什么，那些地方容易出錯，都一一作剖析。

2.4 完善實驗設(shè)備

特色專業(yè)培養(yǎng)對實驗設(shè)備和儀器提出了更新、更高的要求。為了保證實驗開出率和效果，我們不斷補充和更新實驗設(shè)備和儀器。同時還想辦法設(shè)計制作部分模型，通過和生產(chǎn)廠家緊密結(jié)合，設(shè)計制作了河間地塊潛水運動、向斜盆地承壓水運動實驗?zāi)Ｐ秃脱b置，直觀展示了達西流實際應(yīng)用的問題。

2.5 開放性實驗

結(jié)合礦井實際需求，并依托教師的科研項目，我們還設(shè)計、提供開放性、研究性的實驗。這種研究性實驗為學(xué)生積極參與實際的煤礦項目搭建良好的科研平臺，這些措施和辦法，旨在培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題以及創(chuàng)新的能力。

3 課程設(shè)計的改革

在課程設(shè)計中，我們充分體現(xiàn)礦井水的資源化及水害防治這個煤礦特色。主要內(nèi)容包括富水區(qū)勘查、礦井水綜合利用、水害防治等。

以往，為了方便批閱，一般讓全班就同一個題目開展設(shè)計，這樣做存在一定不足，比如內(nèi)容雷同、形式單一，存在學(xué)生相互抄襲的，教學(xué)效果難以保證。為此，我們做相應(yīng)的改革，如對西北某礦水害問題做設(shè)計，先將學(xué)生進行分組，分別就水源探查、導(dǎo)水構(gòu)造以及生態(tài)需水、水資源保護等內(nèi)容擬定不同的題目，再指導(dǎo)學(xué)生確定設(shè)計方案，計算和繪圖等工作量分解到每個小組成員，這樣，整個設(shè)計有分工、有合作，較好地讓每個學(xué)生得到鍛煉，從而有效改善設(shè)計的培養(yǎng)效果。

在選題上，我們結(jié)合煤礦井的實際工程項目，采用“真題假做”甚至“真題真做”的形式，理論聯(lián)系實踐，充分體現(xiàn)煤礦特色，如東部礦區(qū)水資源評價，必須結(jié)合礦井水量大、煤泥多，酸性大的特點；西北礦區(qū)則體現(xiàn)綠色開采、生態(tài)保水的特點；華北型礦區(qū)則體現(xiàn)奧灰水的特點等。

在特色水文專業(yè)實踐教學(xué)中，畢業(yè)設(shè)計是最重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。煤礦企業(yè)要求特色專業(yè)畢業(yè)生能獨力承擔(dān)野外調(diào)查、鉆探、物探、礦井地質(zhì)、礦井防治水工作，因此在畢業(yè)設(shè)計中，必須培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，包括分析礦井地質(zhì)條件、發(fā)現(xiàn)礦井防治水中存在的問題并采取針對性處理。在以往的畢業(yè)設(shè)計中，存在選題雷同、內(nèi)容相近、實用性不足等問題。我們通過畢業(yè)設(shè)計選題，解決了這個問題。我們的做法是，由教師從實際的煤礦科研項目中提煉，并考慮到學(xué)生的就業(yè)方向，從礦井生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)問題，凝練畢業(yè)設(shè)計（論文）題目，保證選題符合煤礦實際，切實要求能夠培養(yǎng)特色專業(yè)學(xué)生的綜合能力；在選題時，我們實行師生雙向選擇，根據(jù)學(xué)生的興趣，一人一題，并鼓勵學(xué)生到畢業(yè)后將要從事工作的煤礦企業(yè)，對實際礦井水文地質(zhì)問題進行深入了解，然后和指導(dǎo)老師一起提煉畢業(yè)設(shè)計題目和內(nèi)容。其次嚴格對畢業(yè)設(shè)計（論文）的管理，畢業(yè)實習(xí)和設(shè)計階段，明確規(guī)定各階段的任務(wù)，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)應(yīng)提交相關(guān)的材料，指導(dǎo)教師可以隨時進行抽查，并認真批閱。最后還要完善考核機制，特別要注重對實習(xí)過程和設(shè)計過程的考核。

4 建設(shè)穩(wěn)定的實習(xí)基地

實習(xí)基地是實踐教學(xué)的關(guān)鍵場所，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中有著不可替代的作用。一個穩(wěn)定、完備的實習(xí)基地不僅教學(xué)內(nèi)容要豐富、代表性要好，還要具備適宜的交通、食宿、安全等條件。

目前，水文專業(yè)的實習(xí)基地包括校內(nèi)實習(xí)基地和校外實習(xí)基地。校內(nèi)實習(xí)基地依托電子、金工和測量等相關(guān)專業(yè)進行安排；校外實習(xí)基地既包括登封、周口店、云臺山等世界地質(zhì)公園，也包括“產(chǎn)、學(xué)、研”合作單位，一般設(shè)在地質(zhì)隊、國土資源部門、水利部門、勘探公司、煤礦等，要求各實習(xí)單位高度重視，為學(xué)生實習(xí)提供便利的生活條件，并由經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員擔(dān)任現(xiàn)場指導(dǎo)老師，學(xué)生全程參與工程項目的設(shè)計、招投標、施工生產(chǎn)和項目總結(jié)鑒定等相關(guān)工作。

篇(6)

論文 關(guān)鍵詞：水資源綜合規(guī)劃；防洪安全；防洪規(guī)劃；水文模型

論文摘要：為了研究城市水資源綜合規(guī)劃中各類涉水規(guī)劃對防洪的影響，分析了平原河網(wǎng)區(qū)城市的洪澇特性及洪澇災(zāi)害形成原因，提出了適用于平原河網(wǎng)區(qū)城市水資源綜合規(guī)劃的防洪安全校核 計算 方法．以太倉市水資源綜合規(guī)劃防洪安全校核計算為實例，根據(jù)該市土地利用特點和下墊面特性，分別建立相應(yīng)的產(chǎn)匯流模型，計算不同規(guī)劃條件下的河網(wǎng)洪水位，計算結(jié)果可以為制定滿足太倉市防洪安全要求的水資源綜合規(guī)劃方案提供依據(jù)．

我國的涉水規(guī)劃主要包括水資源規(guī)劃、水環(huán)境保護規(guī)劃、水運規(guī)劃、防洪規(guī)劃以及水生態(tài)和水景觀規(guī)劃等．以前這些規(guī)劃多數(shù)都是單獨考慮，或者只考慮其中一部分，尤其是在各個城市的水利規(guī)劃中，由于涉水管理部門眾多，每個部門都制定各自的規(guī)劃，有些規(guī)劃之間無法達成一致甚至產(chǎn)生沖突，造成不必要的重復(fù)建設(shè)，影響城市的長遠 發(fā)展 。因此，有必要把以上規(guī)劃綜合起來考慮，進行水資源綜合規(guī)劃，系統(tǒng)、 科學(xué) 地規(guī)劃涉水事務(wù)，充分反映各涉水部門的需求，實現(xiàn)水資源的高效利用，統(tǒng)籌涉水工程的合理布局，對城市水系進行有序的開發(fā)利用，為人與 自然 的和諧共處奠定基礎(chǔ)。

水資源綜合規(guī)劃必將涉及對原有河道及水利工程的調(diào)整，而這會對城市的防洪安全產(chǎn)生一定的影響，尤其是我國很多城市位于平原河網(wǎng)地區(qū)，如太湖流域、珠江三角洲等地區(qū)，地勢平坦，地面高程較低，有的城市還遭受潮汐、臺風(fēng)或梅雨的影響，外河水位在汛期和期可能高于城市地面高程，極易造成嚴重的洪澇災(zāi)害．因此，必須通過防洪安全校核，對水資源綜合規(guī)劃中的各類工程進行安全模擬，檢驗這些工程是否滿足規(guī)劃條件下的防洪要求，并提出新規(guī)劃條件下的防洪除澇方案。

水資源綜合規(guī)劃保障水資源的可持續(xù)發(fā)展，滿足人類社會、 經(jīng)濟 發(fā)展對水資源日益增長的需求，而防洪安全校核是水資源綜合規(guī)劃得以實施的安全保障，因此，防洪安全校核在水資源綜合規(guī)劃中的應(yīng)用研究具有重要的理論意義和實用價值．本文研究了平原河網(wǎng)區(qū)城市的產(chǎn)匯流特性及水文計算方法，針對水資源綜合規(guī)劃進行水系調(diào)整和水利工程布設(shè)，運用城市產(chǎn)匯流理論和河網(wǎng)水動力學(xué)相結(jié)合的方法，計算不同規(guī)劃水平年相應(yīng)防洪標準下的河道洪水位，檢驗規(guī)劃工程的安全狀況，為防洪措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1平原河網(wǎng)區(qū)城市產(chǎn)匯流計算

產(chǎn)匯流計算是防洪校核研究的前提和基礎(chǔ)，計算精度直接影響防洪校核研究的可靠性，產(chǎn)匯流計算涉及的產(chǎn)匯流分區(qū)情況、下墊面分類、設(shè)計暴雨計算、產(chǎn)流計算、匯流計算均需與水資源綜合規(guī)劃保持一致性。

1產(chǎn)匯流分區(qū)及下墊面分類

平原河網(wǎng)地區(qū)地勢平坦，河道交錯，湖泊池塘眾多．隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量開發(fā)區(qū)的建設(shè)，下墊面的特性發(fā)生了顯著變化，不透水面積明顯加大．不同的下墊面具有不同的產(chǎn)流 規(guī)律 ，因此，根據(jù)河網(wǎng)水系分布、地形特點、水利工程布局及洪水特性把研究區(qū)劃分為不同的產(chǎn)匯流分區(qū)，各分區(qū)再根據(jù)城市的土地利用狀況劃分為4種不同的下墊面條件，即水面、水田、旱地(包括山丘地和非耕地)和城鎮(zhèn)。

1．2暴雨計算

由于形成各次特大暴雨的氣象條件不同，而且雨區(qū)的地形千差萬別，所以特大暴雨的雨量時空分布是多種多樣的，并沒有一種固定的形式．一般統(tǒng)計當?shù)氐臍v次實測特大暴雨資料是取其平均值，或取其最惡劣的組合情況，作為擬定設(shè)計暴雨時空分布的依據(jù)。

1．3產(chǎn)流計算

由于平原河網(wǎng)區(qū)下墊面由4種不同類型組成，因此，產(chǎn)流計算時需針對不同的下墊面用不同的產(chǎn)流模式進行計算。

對于水面，按水量平衡方程由降雨扣除水面蒸發(fā)推求產(chǎn)水量；對于水田，考慮水稻不同生長期的水田需水深度、耗水系數(shù)及灌排方式推求灌排水量；對于旱地采用新安江三水源模型進行產(chǎn)流計箋；對于城鎮(zhèn)區(qū)域則劃分為不透水面積和透水面積兩部分分別計算產(chǎn)流量，其中不透水面積是從降雨中扣除洼地蓄水及蒸發(fā)，剩余部分全部為地表徑流，透水面積按新安江模型計算產(chǎn)流量。

1．4匯流計算

坡面匯流計算采用單位線法或推理公式法．河網(wǎng)匯流計算采用明渠非恒定流模型，根據(jù)流域河道和水利工程資料，將水系概化成由河網(wǎng)和水域組成的體系．河網(wǎng)由流域內(nèi)骨干河道和重要連接等組成，是流域輸送水流的載體；水域由支流小溪、水塘等水體概化而成，主要起調(diào)蓄水量作用．對河網(wǎng)采用節(jié)點一河道模型，對成片水域則劃分為單元，每個單元僅起蓄水調(diào)節(jié)作用，不起動力輸水作用．引入陸域?qū)挾雀拍?，使河網(wǎng)和水域組成統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型。

2防洪安全校核在太倉市水資源綜合規(guī)劃中的應(yīng)用

2．1防洪分區(qū)及分區(qū)控制要求

太倉市位于江蘇省東南部，自2004年起，太倉市開展了水資源綜合規(guī)劃的編制工作，包含水資源、水環(huán)境、水景觀、水運等規(guī)劃內(nèi)容，這些規(guī)劃所作的近、中、遠期工程布局與防洪相互影響，有必要根據(jù)水資源綜合規(guī)劃確定的工程總體布局，進行規(guī)劃工程的防洪安全校核計算，得出近、中、遠期規(guī)劃的河網(wǎng)最高洪水位，以檢驗規(guī)劃工程的安全狀況，從而保障水資源綜合規(guī)劃的順利實施。

根據(jù)太倉市各地洪澇特性、水利工程狀況、地面高程、土地利用條件、防洪要求等要素，將太倉市分為4個防洪分區(qū)，每個分區(qū)內(nèi)又劃分為4種不同的下墊面條件：水面、水田、旱地(包括山丘地和非耕地)和城鎮(zhèn)。

a．圩區(qū)：區(qū)內(nèi)地勢較低，地面高程在吳淞3．50m左右，主要依靠動力排水，規(guī)劃要求圩區(qū)能抵御外河50年一遇最高洪水位，圩內(nèi)遭遇20年一遇暴雨時不受澇。

b．半高地：太倉城區(qū)和經(jīng)濟開發(fā)區(qū)均在此區(qū)域，地面高程3．5- 4．0m，汛期易受洪澇侵襲．規(guī)劃要求：遭遇50年一遇洪水時最高水位不超過4．0m；遭遇100年一遇洪水時，太倉城區(qū)和經(jīng)濟開發(fā)區(qū)通過水閘控制能夠抵御最高洪水位；遭遇20年一遇暴雨時，太倉城區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)及其他圩區(qū)不受澇。

c．平原區(qū)：區(qū)內(nèi)地勢平坦，地面高程4．0 -4．5m，汛期暴雨遭遇時排水困難易發(fā)生洪澇災(zāi)害．規(guī)劃要求遭遇50年一遇洪水時，楊林塘以南地區(qū)最高水位不超過4．0m，楊林塘以北地區(qū)最高水位不超過4．5m。

d．沿江區(qū)：沿江區(qū)是太倉市沿江經(jīng)濟開發(fā)帶，區(qū)內(nèi)地勢較高，地面高程4．5-5．0m，排水能力較強，規(guī)劃要求遭遇100年一遇洪水時最高水位不超過4．5m。

2．2河網(wǎng)水位計算結(jié)果及分析

2．2．1計算結(jié)果

根據(jù)水文水力模型按洪水歸槽計算得出現(xiàn)狀及近期、中期、遠期規(guī)劃工程條件下，太倉市50年一遇及100年一遇各典型河道最高水位．南北向與東西向骨干河道交匯節(jié)點最高洪水位計算值見表1．

2．2．2結(jié)果分析

a．對于50年一遇最高洪水位，按各水利分區(qū)地面高程分析，除平原區(qū)和沿江區(qū)南部瀏河沿線附近地區(qū)外，大部分地區(qū)不能抵御50年一遇的最高洪水位。

b．在近期規(guī)劃條件下，水系進行了系統(tǒng)調(diào)整，骨干河道加以拓寬和銜接，河網(wǎng)的通暢性得到很大提高．規(guī)劃區(qū)50年一遇洪水位比現(xiàn)狀工況條件有了較大降低，按各防洪分區(qū)地面高程分析，除圩區(qū)、半高地區(qū)南部地面高程低于50年一遇最高洪水位外，其他大部分地區(qū)地面高程均高于50年一遇的最高洪水位。

c．在中期規(guī)劃條件下，水系調(diào)整已經(jīng)趨于完善，水系通暢性良好，沿江河道和水閘排澇能力較強，與近期工況條件相比，平原區(qū)和沿江區(qū)50年一遇和100年一遇最高洪水位有了顯著降低；而圩區(qū)和半高地區(qū)受陽澄淀泖區(qū)洪水影響比較顯著，降低幅度相對較小，地面高程仍不能抵御規(guī)劃工況條件下的最高洪水位。

d．遠期規(guī)劃僅對水系進行適當調(diào)整，與中期工況條件相比，平原區(qū)和沿江區(qū)最高洪水位略有降低，洪水狀況和與中期規(guī)劃類似．

以上各水平年河網(wǎng)最高水位 計算 結(jié)果可以為各分區(qū)制定防洪控制措施提供 科學(xué) 依據(jù)．

篇(7)

關(guān)鍵詞：靜止衛(wèi)星；水利；應(yīng)用；水文水資源監(jiān)測；災(zāi)害監(jiān)測；水利通信

中圖分類號：TP79；TV21文獻標識碼：A文章編號：1672-1683（2013）04-0134-06

地球靜止軌道衛(wèi)星（以下簡稱靜止衛(wèi)星）位于地球赤道上空距地面約36 000 km，軌道平面與赤道平面夾角為零，并且繞地球運行的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，故相對于地面靜止。由于靜止衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的同步性，衛(wèi)星可以實現(xiàn)連續(xù)對地觀測，在氣象、通信、軍事、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等行業(yè)都有較廣泛的應(yīng)用，特別是在氣象和通信領(lǐng)域，已成為不可或缺的監(jiān)測和數(shù)據(jù)獲取工具和平臺。

水利行業(yè)中許多領(lǐng)域都存在對靜止衛(wèi)星的應(yīng)用需求，如水資源日常監(jiān)測、突發(fā)事件應(yīng)急監(jiān)測、災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警等，但總體上對靜止衛(wèi)星的應(yīng)用仍處于起步階段，多局限于氣象預(yù)報產(chǎn)品應(yīng)用等方面，應(yīng)用范圍有待進一步拓寬，應(yīng)用程度有待進一步深入[1]。

本文通過對現(xiàn)有靜止衛(wèi)星主要參數(shù)和特點的歸納，以及對國內(nèi)外靜止衛(wèi)星水利應(yīng)用的調(diào)研和分析，基于靜止衛(wèi)星在我國水利行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出未來我國靜止衛(wèi)星水利應(yīng)用前景的設(shè)想和展望。

1國內(nèi)外水利相關(guān)靜止衛(wèi)星發(fā)展狀況

國外水利相關(guān)靜止衛(wèi)星發(fā)展較早。1975年，美國率先實現(xiàn)了人類首顆靜止氣象衛(wèi)星GEOS-1業(yè)務(wù)運行；1977年，日本第一顆靜止氣象衛(wèi)星GMS-1發(fā)射；1978年，歐空局的Meteosat靜止氣象衛(wèi)星首次實現(xiàn)了水汽通道圖像傳輸；1982年，印度第一代INSAT衛(wèi)星發(fā)射，集通信、廣播和氣象探測于一身。

目前，美國的GEOS系列已經(jīng)發(fā)展到了第四代，擁有更穩(wěn)定的平臺，支持更新的成像儀、空間環(huán)境探測器（SEM）、垂直探測器和太陽X射線成像儀（SXI）。新一代的GOES-R系列也已提上日程，預(yù)計于2014年實現(xiàn)業(yè)務(wù)運行，將搭載先進的基線成像儀（ABI）和超光譜環(huán)境監(jiān)測儀（HES），性能將大幅提升，在同步衛(wèi)星監(jiān)測領(lǐng)域繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢。

日本的MTSAT-2和MTSAT-1R雙星在軌運行，互為備份，較上一代GMS-5的自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制不同，MTSAT采用三軸穩(wěn)定方式，成像時間短、圖像信噪比、靈敏度高。

歐盟第二代靜止氣象衛(wèi)星MSG-2替代了上一代Meteosat，雖然仍采用自旋穩(wěn)定方式，但在傳感器通道數(shù)、空間分辨率、圓盤成像時間和量化級數(shù)上有了很大提高。MSG-3已于2012年7月發(fā)射，第三代靜止氣象衛(wèi)星（MTG）將會在成像精度上和數(shù)據(jù)傳輸速率上有大輻改進，首顆衛(wèi)星將于2018年開始服役。

俄羅斯在軌靜止衛(wèi)星二代GOMS-N2和印度在軌靜止衛(wèi)星INSAT-3D都采用先進的多通道掃描成像儀，擁有各自的特點。

我國水利相關(guān)靜止衛(wèi)星發(fā)展起步較晚。1997年6月10日，我國第一顆靜止氣象衛(wèi)星FY-2A正式投入使用，2004年10月FY-2C發(fā)射成功，實現(xiàn)業(yè)務(wù)化運行，比美國晚了整整29年，總體水平也只相當于美國20世紀90年代初的水平，據(jù)估計這樣的差距可能在風(fēng)云四號才能趕上。不過風(fēng)云二號也有很多自己的特色，尤其在圖像定位配準方面已經(jīng)達到了世界先進水平。2006年12月，F(xiàn)Y-2D靜止氣象衛(wèi)星發(fā)射成功，與FY-2C星實現(xiàn)了雙星備份，主汛期每天每15分鐘可提供一張圖像。2008年12月，F(xiàn)Y-2E星接替已經(jīng)超期服役的FY-2C星繼續(xù)運行。這三顆星均采用自旋穩(wěn)定的姿態(tài)控制方式，搭載5通道掃描成像儀和空間環(huán)境探測儀，但是和發(fā)達國家相比，還是有一定的差距。表1是各國靜止氣象衛(wèi)星搭載主要荷載對比。

2.1靜止衛(wèi)星在水利行業(yè)的可用性分析

2.1.1水利相關(guān)應(yīng)用參數(shù)分析

隨著水利現(xiàn)代化的不斷深入，傳統(tǒng)水利監(jiān)測手段已經(jīng)無法滿足需求。在水資源監(jiān)測方面，傳統(tǒng)水文監(jiān)測只采集站點數(shù)據(jù)，且水文站網(wǎng)密度有限，展布到面后精度有一定不確定性。水旱災(zāi)害監(jiān)測也距實時、持續(xù)監(jiān)測與預(yù)警的業(yè)務(wù)需求有一定差距。傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測能力也落后于管理需求，指標不夠全面，站點密度不夠，快速機動監(jiān)測能力差，突發(fā)性水污染預(yù)警系統(tǒng)不夠完善。

極軌等高空間分辨率遙感衛(wèi)星重訪周期長，幅寬窄，可能在區(qū)域性單次監(jiān)測上精度較高，但在大尺度動態(tài)監(jiān)測方面較為薄弱。靜止衛(wèi)星可每30 min獲取一次影像，尺度可覆蓋全球，并且新一代靜止衛(wèi)星多配置高分辨率多通道傳感器，將為水利業(yè)務(wù)監(jiān)測提供多指標、真實可靠的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，大幅提高日常管理和應(yīng)急能力。

從GEOS-1只搭載單臺掃描成像儀，提供單一氣象資料，到如今搭載多種高分辨率空間探測器，并依托各國靜止氣象衛(wèi)星建立起的全球靜止氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)，靜止衛(wèi)星已實現(xiàn)為水文監(jiān)測、重大水旱災(zāi)害監(jiān)測和實時水情數(shù)據(jù)傳輸提供動態(tài)數(shù)據(jù)和多種定量產(chǎn)品支持，表2是全球主要靜止氣象衛(wèi)星的水利相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。除提供初級遙感信息外，靜止衛(wèi)星還可提供多種定量產(chǎn)品，為水利行業(yè)提供更深入、針對性強的業(yè)務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品，表3是我國FY-2C衛(wèi)星提供的水利相關(guān)定量產(chǎn)品。此外，靜止衛(wèi)星還為水利部門提供相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支持，20世紀90年代，我國水利部就購買了亞洲二號半個轉(zhuǎn)發(fā)器，并以此為依托建立了水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)。另外，靜止衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)和全球?qū)Ш较到y(tǒng)也可應(yīng)用于水利行業(yè)。靜止衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)主要有全球覆蓋的國際海事衛(wèi)星（Inmarsat）通信系統(tǒng)和區(qū)域覆蓋北美的移動衛(wèi)星（MSAT）通信系統(tǒng)、亞洲蜂窩衛(wèi)星（ACeS）通信系統(tǒng)、瑟拉亞（Thuraya）衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。比較成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的GLONASS和我國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS），即北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，為我國水利通信建設(shè)提供服務(wù)的靜止衛(wèi)星系統(tǒng)主要是Inmarsat-C海事衛(wèi)星系統(tǒng)和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

相對于傳統(tǒng)地面觀測和其它衛(wèi)星在水利中的應(yīng)用，靜止軌道衛(wèi)星的主要優(yōu)勢在于可以高時間分辨率探測信息，有效的動態(tài)跟蹤和監(jiān)測大尺度系統(tǒng)的形成、發(fā)展及演變規(guī)律。一顆靜止軌道氣象衛(wèi)星每30 min就能獲得近地球的氣象圖片資料，對水資源運行調(diào)度管理實時監(jiān)測、水旱災(zāi)害監(jiān)測，洪水、暴雨和突發(fā)水污染事故應(yīng)急監(jiān)測以及水情數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)具有突出的能力。因此，靜止衛(wèi)星在水利方面的應(yīng)用有著廣闊的前景。

在水資源監(jiān)測方面，傳統(tǒng)水文監(jiān)測只采集站點的數(shù)據(jù)，擴展到面后精度不高，且許多地區(qū)水文站網(wǎng)密度不夠，甚至還存在無監(jiān)測地區(qū)，降水、徑流監(jiān)測和預(yù)報等技術(shù)手段尚不能完全不能滿足水資源評價、規(guī)劃與管理等方面的需求，而極軌等高空間分辨率遙感衛(wèi)星由于重訪周期過長，幅寬較窄，可能在區(qū)域性水資源監(jiān)測精度較高，但對于大尺度動態(tài)水資源監(jiān)測方面較為薄弱。在水資源管理方面，由于人工側(cè)支循環(huán)，使得流域水資源的分配和轉(zhuǎn)換關(guān)系異常復(fù)雜，分配層次多，流域降水和徑流變化趨勢不同步，降雨徑流預(yù)報和水資源趨勢預(yù)測依然是世界級難題，滿足不了流域水資源配置和調(diào)度管理的需要。靜止軌道衛(wèi)星每30 min就能獲得水文監(jiān)測資料，尺度可覆蓋全球，相信配備高空間分辨率傳感器的靜止軌道衛(wèi)星會在全球水資源領(lǐng)域有更深入的應(yīng)用。

在水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測方面的，我國雖已開展多年，但距實時、持續(xù)監(jiān)測與預(yù)警的行業(yè)需求還有一定的差距。高分辨率的靜止軌道衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進一步提高業(yè)務(wù)化程度，以形成一套完整的水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測產(chǎn)品。

2.2在水文水資源監(jiān)測中的應(yīng)用進展

2.2.1降水監(jiān)測

降水是水文循環(huán)中的基本環(huán)節(jié)，在水資源評價、管理、水循環(huán)模擬等方面都有著大量的數(shù)據(jù)需求。從1978年美國人L.E.Spayd Jr.和R.A.Scofield[12]第一次基于GOES數(shù)據(jù)提出估算熱帶氣旋降雨量方法并業(yè)務(wù)化應(yīng)用以來，不論是在理論還是手段上，基于靜止衛(wèi)星的降水監(jiān)測技術(shù)都已相當成熟，方法呈現(xiàn)多樣化。美國NOAA的NESDIS 發(fā)展了利用GEOS紅外資料估算降水量的系統(tǒng)并于1997年投入業(yè)務(wù)運用[13]，我國水利部信息中心也使用云分類方法對GMS衛(wèi)星數(shù)字云圖估算面雨量[14]，張云惠、史可傳[15]基于GMS衛(wèi)星云圖對哈密地區(qū)降雨進行估算，徐亮等[16] 基于靜止衛(wèi)星氣象數(shù)字化產(chǎn)品采用多元決策加權(quán)法估算降雨，熊秋芬[17]提出了基于GMS衛(wèi)星4通道資料的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)估算降雨的方法，并進行了實例驗證。

為了彌補靜止衛(wèi)星空間分辨率的不足和發(fā)揮其高時間采樣頻率的優(yōu)勢，靜止衛(wèi)星降水監(jiān)測主要采用多種傳感器聯(lián)合監(jiān)測的方法?，F(xiàn)在水利行業(yè)應(yīng)用較廣的全球降水監(jiān)測數(shù)據(jù)集——全球衛(wèi)星降水制圖（GSMaP） 和 GPCP就是多種傳感器聯(lián)合監(jiān)測的成果。GSMaP 數(shù)據(jù)集采用的GEOS衛(wèi)星的可見光/紅外數(shù)據(jù)，空間分辨率為0.03635°（在赤道上相當于 4 km） ，時間分辨率約為30分鐘，覆蓋區(qū)域為60°N ～ 60°S，在海洋上的監(jiān)測效果最好，在高山上的表現(xiàn)最差。在陸地和海岸帶地區(qū)，GSMaP 數(shù)據(jù)難于識別強降水，同時低估強度大于10 mm/h 的降水。GPCP數(shù)據(jù)集主要數(shù)據(jù)源是GOES、GMS、Meteosat衛(wèi)星，逐月、逐日和每5日降水分析資料空間分辨率分別為2.5°、1°和2.5°。

2.2.2土壤含水量與蒸散發(fā)監(jiān)測

土壤含水量與蒸散發(fā)監(jiān)測是水資源評價、管理中的重要一環(huán)，獲取實時連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)是做好實時調(diào)度和管理工作的必要保障。靜止氣象衛(wèi)星的紅外掃描輻射計在土壤墑情、溫度、溫度和植被監(jiān)測方面均有所應(yīng)用。趙長森等[18]提出了基于靜止衛(wèi)星的陸面區(qū)域蒸散模型，并采用FY-2C數(shù)據(jù)對淮河流域蚌埠以上農(nóng)業(yè)區(qū)進行了多時間尺度的區(qū)域耗水模擬，開創(chuàng)了利用靜止衛(wèi)星模型模擬區(qū)域耗水的先河。裴浩等[19]借鑒極軌氣象衛(wèi)星監(jiān)測植被和土壤墑情的研究成果，采用GMS的多通道數(shù)據(jù)監(jiān)測土壤墑情和植被指數(shù)。楊曉春[20]利用FY-2數(shù)據(jù)對土壤濕度進行模擬，并在多年干旱監(jiān)測中得到了應(yīng)用。

為了彌補靜止衛(wèi)星在空間分辨率上的不足，舒云巧等[21]提出利用FY-2C結(jié)合MODIS產(chǎn)品估算河北灌溉農(nóng)田實際蒸散量的方法，利用靜止衛(wèi)星時間分辨率強的優(yōu)勢，提高了遙感監(jiān)測的質(zhì)量。由于靜止衛(wèi)星的紅外傳感器空間分辨率往往都是千米級的，因此，比較適于大、中區(qū)域尺度高時間分辨率的地表參數(shù)反演。張霄羽和王嬌[29]利用風(fēng)云二號靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，提出了多時相熱紅外/可見光反演地表水分的算法，在中尺度區(qū)域上定量化土壤表面含水量，并在中國西北地區(qū)進行應(yīng)用，獲得了5 km×5 km空間尺度的日均土壤含水量，并且與先進的AMSR土壤水分產(chǎn)品相比，均方根誤差為0.025 g/cm3，最大估算誤差在0.07 g/cm3以內(nèi)。這一研究為中尺度高時間分辨率土壤含水量產(chǎn)品的獲取提出了一種思路。

2.2.3冰雪監(jiān)測

冰雪融量的計算是水文學(xué)上的一個重要問題，靜止衛(wèi)星也在大尺度連續(xù)動態(tài)觀測冰雪上很有優(yōu)勢，但由于空間分辨率較低，目前還處于初探階段。裴浩等[19]嘗試利用GMS可見光通道探測冰雪分布并取得了較好的精度。中國科學(xué)院冰川所利用氣象衛(wèi)星云圖來計算雪被覆蓋的范圍、厚度、冰雪融量，并追索其連續(xù)演變，進行了祁連山冰川水文學(xué)的研究。

2.3在水旱災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用進展

2.3.1洪災(zāi)監(jiān)測

靜止氣象衛(wèi)星在全天候洪水監(jiān)測和汛期降雨預(yù)報方面均有應(yīng)用，是防洪減災(zāi)輔助決策的重要信息來源。中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心從20世紀80年代中期開展提供氣象衛(wèi)星監(jiān)測洪澇災(zāi)害的科研服務(wù)，曾成功對1991年江淮大水、1996年華北水災(zāi)以及1998年長江洪水等重大洪澇災(zāi)害進行了監(jiān)測[19]。王慶齋等[23]也根據(jù)GMS-5靜止氣象衛(wèi)星數(shù)字化衛(wèi)星云圖曲灰度分布，建立云頂溫度與地面實測降水關(guān)系曲線，實現(xiàn)對黃河流域汛期降水的預(yù)報。

2.3.2旱災(zāi)監(jiān)測

靜止氣象衛(wèi)星監(jiān)測旱情問題，已引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，并進行了一些研究嘗試。張元元[24]利用FY-2/VISSR數(shù)據(jù)生成PRETA干旱指數(shù)產(chǎn)品，應(yīng)用于全國范圍的旱情連續(xù)監(jiān)測，與極軌衛(wèi)星同類產(chǎn)品相比，在監(jiān)測范圍和頻次上都具有明顯的優(yōu)勢，很好地反映了2009年秋季至2010年春季西南大旱的旱情時空變化。姬菊枝等[25]利用風(fēng)云二號衛(wèi)星并結(jié)合NOAA的數(shù)據(jù)用熱慣量法估計了2003年哈爾濱春季干旱受災(zāi)情況，提出了防治措施。

2.3.3冰雪災(zāi)害監(jiān)測

靜止氣象衛(wèi)星在重大冰雪災(zāi)害也有一些應(yīng)用。朱小祥等[26]利用FY-2C、D星結(jié)合modis數(shù)據(jù)在2008年南方雪災(zāi)中向有關(guān)部門提供降雪天氣預(yù)報、受災(zāi)區(qū)積雪覆蓋范圍等方面的遙感監(jiān)測信息。

2.4在國內(nèi)水利通信中的應(yīng)用進展

靜止衛(wèi)星在水利行業(yè)中的應(yīng)用除包含靜止氣象衛(wèi)星提供水利相關(guān)應(yīng)用的直接產(chǎn)品外，還承擔(dān)著轉(zhuǎn)發(fā)水情數(shù)據(jù)、進行水利通信的任務(wù)。1991年，北京海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)（Inmarsat-C）地面站正式運行，開始承擔(dān)起用戶、衛(wèi)星與移動終端之間水情數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)，使得水情測報系統(tǒng)不受距離和下墊面條件的限制。我國自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)也為水情部分流域的水情測報系統(tǒng)提供服務(wù)，承擔(dān)著部分水利衛(wèi)星通信任務(wù)，具有覆蓋范圍廣、傳輸數(shù)據(jù)量大和成本低的優(yōu)勢。此外，我國從1976年開始投資水利通信網(wǎng)。1994年，水利部一次性購買了亞洲二號的半個Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器，建設(shè)水利通信系統(tǒng)，經(jīng)過十多年的努力，建立了以語音、數(shù)據(jù)、圖像為媒介的水利通信網(wǎng)。2008年，亞洲二號退役，水利部又租用亞洲五號Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器和亞太六號C波段轉(zhuǎn)發(fā)器，實現(xiàn)混網(wǎng)組合，組建了新一代的水利通信系統(tǒng)，并于2010年投入使用，提高了抗雨衰能力，EIRP和G/T指數(shù)值在邊遠地區(qū)比前代提高了16倍，增強了發(fā)射和接收能力。新系統(tǒng)集圖像、數(shù)據(jù)、語音和應(yīng)急通信業(yè)務(wù)為一體，采用新型的DVB-S2通信體制，加大傳輸帶寬，充分提高衛(wèi)星信號傳輸能力，滿足了防汛、抗旱衛(wèi)星通信需求，有效保證了水利通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

3存在問題與展望

靜止衛(wèi)星自身雖然有覆蓋范圍廣、成像周期短、資料來源均勻、連續(xù)、實時性強、成本低等先天性優(yōu)勢，但犧牲了傳感器精度、荷載和傳輸速率等條件，造成業(yè)務(wù)應(yīng)用面窄和深化程度不夠的問題。因此，靜止衛(wèi)星在水利行業(yè)得到廣泛應(yīng)用還需要解決以下幾個問題。

（1）提高衛(wèi)星穩(wěn)定性，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的持續(xù)穩(wěn)定獲取。我國的FY-2號還采用自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制方式，衛(wèi)星運行穩(wěn)定性差，數(shù)據(jù)噪點多，難以實時穩(wěn)定更新，改進靜止衛(wèi)星姿態(tài)控制方式，提高傳感器靈敏度和穩(wěn)定性，是保證監(jiān)測數(shù)據(jù)高質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)定傳輸?shù)挠行侄巍?/p>

（2）提高傳感器性能，滿足行業(yè)應(yīng)用精度要求，深化業(yè)務(wù)應(yīng)用。目前水利行業(yè)采用的靜止衛(wèi)星數(shù)據(jù)源大多空間分辨率和光譜分辨率較低，離行業(yè)應(yīng)用的精度要求尚有一定距離，另外，有效荷載種類過少，監(jiān)測范圍不足，相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域較窄，需加大高軌、高分辨率傳感器的研發(fā)投入，深化業(yè)務(wù)應(yīng)用，在保證靜止衛(wèi)星同步、大尺度觀測特性的同時，開展新型傳感器的研究，擴展監(jiān)測領(lǐng)域，進行精細化研究，提高傳感器觀測精度，保證行業(yè)應(yīng)用的可靠性。

（3）做好與傳統(tǒng)地面監(jiān)測數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用。不管是單一靜止衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，還是傳統(tǒng)地面監(jiān)測數(shù)據(jù)，都在反應(yīng)真實水利應(yīng)用狀況時存在優(yōu)缺點，做好和地面觀測數(shù)據(jù)同化處理，實現(xiàn)與傳統(tǒng)地面觀測技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，才能提供更加全面、真實、精確地監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（4）做好與高空間分辨率數(shù)據(jù)源的同化應(yīng)用。靜止衛(wèi)星可提供全天候、大尺度的遙感監(jiān)測資料，但不足之處是空間分辨率較低，數(shù)據(jù)精度有限，做好靜止衛(wèi)星數(shù)據(jù)與高空間分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用，是保證數(shù)據(jù)精度的發(fā)展方向之一。

目前，靜止衛(wèi)星在水利方面的應(yīng)用還僅限于一些氣象水文信息、水旱災(zāi)害的初級監(jiān)測和水情的轉(zhuǎn)發(fā)，像水土流失、水環(huán)境狀況、灌溉面積監(jiān)測、水利工程監(jiān)測等更多水利信息的獲取應(yīng)用還不深入，并且由于應(yīng)用理論水平的限制，也不能完全滿足業(yè)務(wù)需求。但是，在高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率為代表的新型傳感器的研發(fā)和高穩(wěn)定姿態(tài)控制技術(shù)的發(fā)展下，隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的提高、地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，靜止衛(wèi)星數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和高空間分辨率數(shù)據(jù)的同化技術(shù)的深入研究，靜止衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平將不斷提高。近期，依托高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項，我國將發(fā)射一顆高空間分辨率的光學(xué)靜止衛(wèi)星，將在衛(wèi)星姿態(tài)控制和傳感器物理指標上有重大突破，會大幅提升靜止衛(wèi)星的空間監(jiān)測能力，為地表水體變化、水利工程運行狀態(tài)監(jiān)測、農(nóng)作物長勢監(jiān)測以及水旱災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警、突發(fā)水污染事件和其他突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測提供更加全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，相信會更加深化靜止衛(wèi)星數(shù)據(jù)在水利行業(yè)的應(yīng)用水平。

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