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)展是當今人類社會面臨的兩大重要挑戰(zhàn)，水是人類社會和自然生物耐以存續(xù)的基礎。自近代工業(yè)化以來，由于生產(chǎn)力的快速發(fā)展，世界人口迅速膨脹，人類社會生活及工業(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。我國過去在人本主義的思想指導下，社會經(jīng)濟用水大量擠占自然生態(tài)用水，帶來一系列的生態(tài)環(huán)境問題，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，提出適合我國國情的社會經(jīng)濟發(fā)展和水資源開發(fā)利用、保護規(guī)劃，實現(xiàn)人水和諧發(fā)展。國際上越來越多的學者、研究團體、決策機構加大了對流域水循環(huán)機理與區(qū)域水資源演變規(guī)律的研究，特別是對流域內“自然一人工”二元水循環(huán)過程的耦合研究促成了水資源學與水文學、水環(huán)境學的交叉融合，帶來了自然科學方法與社會科學方法的結合契機，催生了一些跨學科的研究熱點，例如歐洲共同市場委員會（Commission of the European Communities）等資助的“AQUADAPT”項目，即聯(lián)合了13家科研機構和來自7個國家的工業(yè)界同行，研究內容涉及人類社會與自然資源的相互作用及演變機理、建筑／社會／經(jīng)濟／農(nóng)業(yè)／區(qū)域發(fā)展的綜合規(guī)劃平臺，研究成果的最終目標是為半干旱地區(qū)提供流域層次、變化條件下的水資源戰(zhàn)略規(guī)劃和管理等多目標的決策支持信息。我國科技部也在水資源問題突出的海河流域設立了“973”研究項目——“海河流域水循環(huán)演變機理與水資源高效利用”，研究目標之一即是通過人類活動干擾下的流域水循環(huán)及伴生過程演變機理與規(guī)律的揭示，為人類活動密集的缺水流域水循環(huán)及生態(tài)與環(huán)境過程的整體調控奠定科學基礎。此外，許多國家，諸如美國、德國、日本、印度、南非、巴西等的研究者，都開展了流域水循環(huán)模型、水與土地／覆被變化以及社會經(jīng)濟發(fā)展間的相互作用、土壤和地下水運動過程、流域信息獲取與處理技術等方面的研究，取得了豐富的研究成果。這些成果陸續(xù)發(fā)表在國際雜志和一些成果報告中。中國水利水電科學研究院水資源研究所借助海河“973”項目研究的契機，查閱了大量的文獻，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”項目的首席科學家，我很欣慰地看到反映這些成果的高水平論文能夠集冊出版，方便國內從事該領域研究的專家、學者閱讀和參考。

內容概要

　　《流域水循環(huán)與水資源演變規(guī)律研究》收錄了近年來在國外高水平期刊中發(fā)表的有關水文水資源領域的論文28篇，內容涵蓋現(xiàn)代流域規(guī)劃和管理通用工具開發(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)量計算等。書中研究的流域對象遍布歐洲、北美、南美、亞洲、非洲，既有全球、全流域級的大范圍水循環(huán)模擬，也有單個城市、灌區(qū)等的局部水循環(huán)研究。《流域水循環(huán)與水資源演變規(guī)律研究》可供國內從事水資源、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專業(yè)的師生閱讀和參考。

書籍目錄

序前言SCAFT模型研究報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用研究進展城市化流域水文循環(huán)改善情況的定量評價對1965～1994年Weser流域水平衡過程時空變化的模擬美國新墨西哥州半干旱的Estancia內流域徑流模擬及評估基于GIS的大型灌區(qū)地下水評價決策支持系統(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中的應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于半干旱德國流域水量平衡的可能影響全球性水文模型計算水資源量指數(shù)一模型的調整與驗證土壤和地下水帶運動過程的建模與模擬西尼日爾薩勒赫地區(qū)一個半干旱、內陸河流域的水文過程模擬——基于模型的數(shù)據(jù)分析和篩選遙感數(shù)據(jù)在南非東北開普?。∟ECP）大規(guī)模造林區(qū)的分布式水文模型參數(shù)化中的應用用基于GIS的SVAT模型模擬集水區(qū)水文現(xiàn)象用于一個半干旱山區(qū)流域的綜合地貌與水文地質MMS模型框架運用GIS對影響水庫水質的流域物理屬性進行空間展布中尺度土地利用和氣候變化影響評價基于多目標分析的水資源規(guī)劃群決策方法分布式水文模擬中的模型設計、尺度和參數(shù)評估等問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)場區(qū)水資源評價的案例研究基于熱力學理論利用遙感數(shù)據(jù)推算空氣溫度內蒙古西部牧區(qū)生態(tài)修復研究……

章節(jié)摘錄

插圖：這個工作包的成果將會是一個戰(zhàn)略上的流域分析和規(guī)劃工具（Strategic Catchment Analysis and Planning Tool，簡稱SCAPT）。其目的在于將基于人類活動的用水與流域水循環(huán)結合起來，分析當社會經(jīng)濟和自然環(huán)境條件發(fā)生改變時，水的供應、需求和使用的反應結合機制。本報告采用SCAPT模型在Herault流域（法國）的應用作為實例。SCAPT模型的目的是用來模擬用水對Herault流域內水質及其可用性的影響，為末端用戶對流域尺度的水質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)展計劃。（2）氣候變化。（3）城市和工業(yè)用水技術和方法的變化。（4）蒙彼利埃市向東擴展所導致的流域內預期人口增長。SCAFT模型可以被政策制定者們用來探測可能的方案，目的是為了映射不同政策下的行為范圍，確定可能的非預期問題以及確定更寬廣的區(qū)域政策范圍內的有效并具有適應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。輸出會以一種可以顯示明確意義及結果的方式提供對流域內水資源的水質有影響的信息，例如一個顯示“可接受”、“警戒線”和“失敗”的仿交通紅綠燈系統(tǒng)。輸出結果會包括區(qū)域內的詳細水質目標、特定區(qū)域水質退化的靈敏度以及水資源及各種用途水體的可用性。最終輸出結果可以為當?shù)睾土饔蚍秶鷥裙┧目沙掷m(xù)水平提供一些信息，包括可用水量的多少和水質適用性、不斷變化的利用和環(huán)境條件下的水環(huán)境容量以及對當?shù)鼗驀抑贫ǖ沫h(huán)境質量標準的服從。假若給予SCAPT模型精確的用水活動描述，它就可以檢查流域內從整個流域、個人用水以及斷面觀點上看的水資源使用的可持續(xù)性差額。SCAPT模型的發(fā)展動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水文系統(tǒng)的影響。SCAPT模型還會通過限制或促進各種水依賴社會——經(jīng)濟結構土地區(qū)域（住房、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、葡萄種植業(yè)）的發(fā)展來模擬土地利用——社會對于資源可用性的反應，可以是對水的可用性的反應，也可以是對其他獨立變量的反應（如計劃限制）。合成的模型還可以模擬流域用水系統(tǒng)，其輸出可用來探測彈性、潛在適應性、占據(jù)和共同進展。

編輯推薦

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

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