试述生态水文学的研究进展及发展趋势

当前人类社会的可持续发展面临着淡水资源短缺、水质恶化和生物多样性锐减等重大环境问题,为克服这些危机,产生了新兴的生态学与水文学交叉学科生态水文学,研究在不同时空尺度条件下水文过程与生物动力过程的耦合机制与发展规律。分析了生态水文学的研究背景、研究历程、研究内容、生态水文模型以及学科今后的发展趋势,以期实现生态水文学对日益恶化的生态环境的影响和作用,并实现对水资源的可持续利用。     

论水文生态学的建立及其历史使命

通过水文生态学的背景及过程,给出了水文生态的内涵和定义,水文生态学就是研究水文和生态相互关系及其形成各种水文生态系统的科学。对水文生态作了论述,认为水文生态实际上表现为水文生态系统,它是由水文系统和生态系统耦合而成。生态要素中必然包含着水,水文系统必然影响和伴随着相应的生态系统,生态系统的变化也必然影响水文系统,2个系统相互影响,相互依存,从而启示人们在认识和揭示生态问题时不应忘记水文作用,而在研究和揭示水文问题时也必须考虑相应的生态条件。以灌区、梯田和绿洲为例,进一步论述了不同水文和生态条件下的水文生态系统。水文生态学将以生态学、水文学、河流学、湖泊学、水文地质学、水工建筑学、农田水利学等为基础而获得发展,从而推动人类认识自然的新飞跃,推进水利建设和生态建设的新发展。     

小清河济南段生态基流估算研究

河道生态基流计算是河流生态学的热点、难点问题之一。基于北方河流汛期与非汛期流量变化明显、年际变化大等特点,应用SPSS 19软件将Texas法、Tennant法等多种水文学方法的计算结果与2005-2014年(近10年)逐月月平均流量进行相关性分析,认为Texas法更适合于小清河黄台桥段生态基流计算,其次是Tennant法。为使计算结果更加合理,运用Texas法对丰、平、枯不同水平年的生态基流分别进行计算,得到了不同水平年下逐月的生态基流量,并结合小清河实际径流量对生态基流保证程度进行了分析。结果表明:小清河济南段生态基流保证程度为100%,其主要原因是小清河作为济南市的排污河道,接纳了上游大部来水和部分城市污水,水量本身较为丰富。     

湿地生态水文过程研究进展

生态水文学是20世纪90年代兴起的一门研究生态过程和生态格局水文机制的新学科.综述了湿地生态水文过程的研究进展,着重介绍了植被对水文过程各个环节包括降水截留、湿地蒸发散、径流过程等的影响及其模拟模型,在此基础上指出了湿地生态水文过程的研究重点,提出了未来研究的方向.     

实体水-虚拟水统筹管理保障国家粮食安全

面对我国农业水资源持续紧缺和粮食安全主要矛盾向供需结构性矛盾转变的双重挑战,亟须加强实体水-虚拟水统筹管理。本文在分析我国粮食生产及水资源利用现状及存在问题的基础上,明确了以进一步发展实体水-虚拟水耦合流动理论与方法为核心任务的过程水文学是实体水-虚拟水统筹管理的学科基础。梳理了作者及其团队2015—2019年粮食生产与消费系统的过程水文学研究进展。为构建切实可行的实体水-虚拟水统筹管理理论与方法体系,初步提出3个主要发力点:①突破实体水-虚拟水统筹管理技术和方法壁垒,凝练和解决粮食系统的过程水文学关键科学问题;②着眼于全产业链广义水资源高效利用,深化体制机制改革,实现虚拟水管理落地;③加强专业人才培养与支撑。     

大连市复州河基于生态流量保障的水量调度

为满足复州河基本河道稳定及生物多样性,采用水文学法对复州河各典型断面分析计算其生态基流量,并以此建立了不同保证率下各断面各月份基于生态流量保障的水量调度方案.该方案符合当地气候环境条件,具有可操作性,对复州河流域生态修复、维持起到积极作用并可为类似研究提供科学依据.     

丹江干流(河南段)生态流量研究

由于对生态流量缺乏重视,丹江干流的水电开发已对下游河道生态造成了严重影响,因此亟需提出生态流量的泄放标准和措施。本文根据荆紫关水文站实测径流资料,主要采用水文学方法对河道进行了生态流量计算。经分析比较,提出了丹江干流电站逐月生态流量的建议值,推荐的生态流量占河道多年平均流量的12.3%～44.0%,并提出了下泄生态流量的保障措施和建议。本文为丹江河南段的水生态保护提供了参考,对保护丹江湿地国家级自然保护区的生态具有一定意义。     

柔性植物对水流特性影响研究进展

植物是水生态功能系统中必不可少的因素,是水生态系统中重要的生态因子.目前,大多学者在水流阻力、流动结构等方面对刚性植物做了大量研究,有较丰富的成果,但不同柔韧度的植物对通过其的水流存在较大差异,还没有文章比较全面的总结柔性植物对水流特性的影响,从水流阻力、流动结构及紊动特性等方面回顾总结了当前含柔性植物水流问题研究的主要成果,探讨了当前含柔性植物水生态功能系统尚未解决的问题,并指出了今后的研究趋势.     

基于多种水文学法的襄阳市主要河流生态基流估算

为了对襄阳市主要河流生态基流进行估算,对常用的几种水文学计算方法进行总结,结合资料获取情况,选取Tennant法、7Q10法、90%保证率法和最枯月平均流量法对襄阳市4条代表河流控制断面的生态基流进行计算。在对计算结果进行对比和分析的基础上,结合河流生态需水要求,确定其生态基流的推荐值。对于缺乏逐日径流序列资料的河流,考虑每条河流的实际特征,结合上述4条代表河流的计算结果,对其生态基流进行估算。计算结果可为襄阳市水资源的合理开发利用和水生态文明建设提供依据。     

生态种养模式对稻田水足迹的影响

以江苏省淮安市涟水县传统稻田、稻虾生态种养田为研究对象,提出了稻田生态种养水足迹核算方法,测算分析了不同种养模式在不同阶段的供、用、排水量,耗水规律和水足迹.研究结果表明:研究区不同种养模式下水稻的灌溉定额、生产水足迹及其组成足迹均存在差异;稻虾生态种养灌溉定额为24 922.95 m³/ha,是传统水稻灌溉定额的5.75倍;水稻生产水足迹为19.9 m³/kg,高于传统水稻生产水足迹11.9 m³/kg;传统水稻的绿水生产水足迹相比最高,而稻虾生态种养的灰水生产足迹最高,且高于绿水和蓝水生产水足迹;从水足迹角度,研究区稻虾生态种养模式的用水效率不高,应针对不同用水环节采取适宜的节水减排策略.     

数字流域水文模拟在增江流域中的应用

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

水文尺度与水文模拟关系研究

水文系统是由各种不同级别子系统组成的复杂系统，作为描述各种尺度中水文特征的空间数据与模型自然也有尺度特征，探讨水文尺度与水文模型的关系，对认识与解决水文尺度问题有重要的意义。从水文尺度与水文模型的原理、结构、复杂度、资料的角度分析二者之间的相互联系；提出了水文多尺度模拟的概念和必要性，并对水文多尺度模拟的方法与转换等问题进行了阐述。构建了从系统和多尺度水文模拟角度研究水文尺度问题的框架，对于深入了解水文尺度在不同时空尺度上的变化规律和过程；为科研和解决实践问题提供了一个有效的科研思路。     

城市水文效应产生的原因及应对策略研究

城市化建设在为我们提供便利的同时也带来了一些环境问题,特别是城市水文问题.大规模的城市地表建设改变了地表水和地下水的循环模式,破坏了城市原有的水文生态功能,致使水污染及洪涝灾害等各种水资源问题不断涌现.面对日益严峻的城市水文问题,城市建设的各有关部门都需采取措施来改善城市的水文生态系统.本文对城市水文效应的相关概念进行阐述,分析城市水文效应的主要表现及应对措施,以期改善城市水文环境.     

分布式水文模型在流域水资源开发

简要阐述了我国水资源开发利用和管理研究的基本状况。指出,目前的水资源管理是基于一定水文规律的现状水资源的调控与开发利用。认为在自然和人类活动的双重作用下,水文循环规律发生了变化,具有物理基础的分布式水文模型将为研究宏观尺度上变化环境下水文循环规律和开发利用流域水资源提供科学有力的工具。回顾了国内外分布式水文模型的研发现状,认为目前我国分布式水文模型的研究开发还不能适应水资源开发利用和管理的现状,开发具有物理基础的分布式水文模型将为我国水资源开发利用和管理提供技术支撑和保障。文章最后给出了分布式水文模型建立过程中模型结构、尺度及模型参数的确定过程中存在的问题及处理方法。     

水草畜生态经济系统可持续发展评价体系研究

草地畜牧业生产是一个复杂的生态经济系统,其产出受系统自身生物学特性决定,也严重依赖于环境条件以及人类生产生活活动,只有正确认识系统特性,进行资源优化配置和合理的干预,方能保证人口—资源—社会—经济—生态环境系统的可持续发展。     

大尺度水文条件变化对建筑工程环

研究了大尺度水文条件变化对建筑环境的影响，分析了大尺度水文条件变化对建筑物维护、建筑设计、建筑施工、建筑材料等建筑环境的影响。依据不同的影响程度，提出了建筑物设计、运行维护与管理的对策与措施。     

沿渡河流域分布式水文模型的构建

按照综合分布式概念性水文模型和分布式水文物理模型长处的建模思路，应用改进的格林-安普特下渗理论和地貌水文学的水滴运动理论，建立了一个具有物理基础的松散结构分布式流域水文模型。模型的产流方法融合了邓恩产流理论和霍顿超渗产流理论，考虑土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响；模型的汇流方法利用地貌水文学理论，寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系，以确定模型参数，其优势在于可以考虑净雨空间分布不均和流速空间分不均对流域汇流的影响问题。以湿润地区典型流域沿渡河为对象进行水文模拟应用研究，结果良好,说明模型较为可靠。     

基于SWAT模型的金华江上游土地利用变化对径流影响的研究

流域内土地利用变化对水文循环有着重要影响.本文通过在金华江上游建立SWAT模型,模拟了不同土地利用情景下流域径流的变化特点,结果表明:SWAT模型模拟精度高,其中验证期Ens=0.85,R2=0.85,Re=0.07,可以模拟及分析流域水文对土地利用变化的响应;在该流域内,林地有减少径流量的作用而草地和耕地相反;保护耕地使流域内农业产量增加但也使径流量增加,且增加量集中在雨季.