地下水資源可持續(xù)開發(fā)理論與實踐

前言

　　人類的生存和發(fā)展離不開一定的自然環(huán)境和資源，人們稱地球為“生物圈1號”。1984年，美國耗資兩億多美元建立的“生物圈2號”在1994．年宣告失敗，充分說明了在現(xiàn)有條件下，人類還無法模擬可供人類生存的地球生態(tài)環(huán)境，“人類只有一個地球”，然而20世紀中期以來，由于環(huán)境問題和相關聯(lián)的資源問題的惡性發(fā)展，人類能否在這個星球上繼續(xù)發(fā)展和生存的問題被尖銳地提出來。1966年美國人鮑爾丁的“宇宙飛船經濟理論”告誡人們，要想使人類在地球這個茫茫太空中的小小宇宙飛船上存在下去，就必須使這個“飛船”上的資源可持續(xù)利用，環(huán)境可持續(xù)生存?！　‘斍叭祟愱P注的重大資源和環(huán)境問題可歸并于10大類：　　1）大氣污染問題?！　?）酸雨問題?！　?）溫室效應與全球氣候變化?！　?）平流圈臭氧層的耗蝕?！　?）水污染與淡水資源危機?！　?）土壤資源破壞與生態(tài)惡化?！　?）全球森林危機?！　?）生物多樣性資源的銳減。　　9）海洋污染和海洋環(huán)境保護?！　?0）固體廢棄物污染和有毒、有害化學物質的越境轉移。　　早在第一次產業(yè)革命時，狄更斯描寫當時的英國寫道：“這是一個最壞的時代，這是一個最好的時代，這是一個令人絕望的冬天，這是一個充滿希望的春天，我們面前什么也沒有，我們面前什么都有。”這段話同樣適用于當代，如果人類再不警醒并采取切實可行的措施，而任其上面提到的10大問題繼續(xù)惡化，則人類必將走向困境?！　∽匀毁Y源與社會經濟發(fā)展的矛盾必將在相當長的時間內困擾著地球人類，從目前情況判斷，這一矛盾有愈演愈烈的趨勢。水是基本的生命支持物質，又是一種多功能的、不可缺少的資源，水資源的可持續(xù)利用問題已成為當今世界最重大的資源環(huán)境問題和社會問題，更是未來人類面臨的最嚴峻的挑戰(zhàn)。

內容概要

本書共七章，主要闡述了地下水資源變值系統(tǒng)理論，基于變值系統(tǒng)理論的地下水資源計算實例、預測預報、聯(lián)合優(yōu)化調度，地下水資源開發(fā)與管理，以及地下水資源可持續(xù)開發(fā)等。    本書可供地質、水利水電、環(huán)境、市政等領域的科技人員及高等院校相關專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

第一章  緒論  1.1  本書的寫作背景和意義  1.2  地下水資源的定義和分類  1.3  地下水資源計算和評價方法綜述  1.4  地下水資源預測方法綜述  1.5  地下水資源規(guī)劃管理模型綜述  1.6  當代可持續(xù)發(fā)展研究綜述  1.7  地下水資源可持續(xù)開發(fā)研究綜述第二章  地下水資源變值系統(tǒng)理論  2.1  給水度的測定與計算    2.1.1  給水度的概念及其發(fā)展    2.1.2  常值給水度的確定方法    2.1.3  變值給水度的確定方法  2.2  降雨入滲補給系數(shù)    2.2.1  降雨人滲補給系數(shù)計算    2.2.2  影響降雨入滲補給系數(shù)的主要因素  2.3  灌溉入滲補給系數(shù)與灌溉回歸系數(shù)    2.3.1  灌溉入滲補給系數(shù)    2.3.2  灌溉回歸系數(shù)  2.4  潛水蒸發(fā)系數(shù)  2.5  其他水文地質參數(shù)    2.5.1  滲透系數(shù)和導水系數(shù)    2.5.2  儲水率與儲水系數(shù)    2.5.3  越流系數(shù)和越流因數(shù)  2.6  平原淺層地下水補給資源確定    2.6.1  降雨入滲補給量    2.6.2  灌溉人滲補給量的計算    2.6.3  河渠滲漏補給量    2.6.4  其他補給量的計算    2.6.5  重復量的計算  2.7  地下水資源變值系統(tǒng)的理論與方法    2.7.1  問題的提出    2.7.2  水文及水文地質參數(shù)變值系統(tǒng)    2.7.3  地下水資源量變值系統(tǒng)    2.7.4  地下水最佳埋深及地下水庫可能最大補給量第三章  基于變值系統(tǒng)理論的地下水資源計算實例  3.1  降水與蒸發(fā)基礎    3.1.1  降雨類型    3.1.2  降水的基本要素    3.1.3  降水資料的獲取及其分析    3.1.4  區(qū)域平均降水量的計算    3.1.5  影響降水的因素    3.1.6  水面蒸發(fā)簡介    3.1.7  影響水面蒸發(fā)的因素    3.1.8  水面蒸發(fā)的計算與觀測    3.1.9  水面蒸發(fā)的特點    3.1.10  土壤蒸發(fā)簡介    3.1.11  土壤蒸發(fā)的影響因素    3.1.12  土壤蒸發(fā)的確定  3.2  地下水動態(tài)資料的修正    3.2.1  影響地下水水位動態(tài)的主要因素    3.2.2  地下水動態(tài)資料的修正  3.3  計算實例    3.3.1  水資源計算評價的分區(qū)    3.3.2  各分區(qū)水文及水文地質參數(shù)確定    3.3.3  水資源計算與評價第四章  地下水資源評價開發(fā)與管理  4.1  地下水資源評價簡介    4.1.1  地下水資源評價方法的分類    4.1.2  地下水資源評價的主要任務與內容    4.1.3  地下水庫及其特征水位  4.2  地下水資源評價的方法    4.2.1  地下水穩(wěn)定流法    4.2.2  非穩(wěn)定流計算法    4.2.3  相關分析法    4.2.4  地下水資源調節(jié)計算法  4.3  地下水資源的開發(fā)利用    4.3.1  水源地的選擇    4.3.2  管井    4.3.3  滲渠    4.3.4  大口井    4.3.5  輻射井    4.3.6  坎兒井  4.4  地下水資源管理    4.4.1  地下水位區(qū)域性持續(xù)下降    4.4.2  地面沉降    4.4.3  巖溶地面塌陷    4.4.4  地下水水質惡化    4.4.5  地下水人工補給    4.4.6  地下水管理的含義與內容    4.4.7  地下水管理的技術方法    4.4.8  地下水管理模型第五章  基于變值系統(tǒng)理論的地下水資源預測預報  5.1  地下水資源預測預報的目的與意義  5.2  地下水資源預測預報的復雜性和不確定性  5.3  現(xiàn)代小波分析方法的特點及應用  5.4  MATLAB軟件及其小波分析工具箱簡介  5.5  小波分析用于地下水動態(tài)信號的統(tǒng)計、消噪和壓縮  5.6  小波分析用于地下水動態(tài)信號發(fā)展趨勢的識別  5.7  小波分析用于地下水動態(tài)的頻譜特征分析  5.8  基于變值系統(tǒng)理論的地下水資源短期預報    5.8.1  博克斯一詹金斯模型簡介    5.8.2  SAS、SPSS、STATISTICA軟件簡介    5.8.3  應用實例  5.9  基于變值系統(tǒng)理論的地下水資源長期預報第六章  基于變值系統(tǒng)理論的地表水與地下水聯(lián)合優(yōu)化調度  6.1  概述  6.2  動態(tài)規(guī)劃的基本概念  6.3  動態(tài)規(guī)劃的基本原理和基本方程  6.4  優(yōu)化灌溉制度模型    6.4.1  作物模型    6.4.2  作物灌溉制度的優(yōu)化模型及求解方法  6.5  地表水與地下水優(yōu)化分配模型  6.6  耕地資源優(yōu)化分配模型  6.7  模型參數(shù)的選取  6.8  模型計算結果  6.9  計算結果分析第七章  地下水資源可持續(xù)開發(fā)的進一步思考  7.1  地下水資源的功能排序和承載力分析  7.2  地下水資源可持續(xù)開發(fā)的保證措施  7.3  哲學視野中的地下水資源可持續(xù)開發(fā)參考文獻后記

章節(jié)摘錄

　　我國是世界上開發(fā)利用地下水最早的國家之一。據考古資料證實，早在我國仰韶文化的母系氏族公社時期就有了水井。由浙江省余姚縣河姆渡村遺址的挖掘資料可知，距今約5700年前，已經廣泛地會鑿井取水，鑿井的技術已達到一定的水平。由河北省藁城縣臺西村發(fā)現(xiàn)的商代遺址可知，距今3500多年前，已經使用了結構復雜的木質井盤。在距今2000多年前的春秋戰(zhàn)國時代，鑿井技術得到了進一步的提高，在四川自貢一帶有鑿井深達數(shù)百米的鹽井，并有取出地下鹵水煮鹽的文字記載，可以說這是世界上在巖石中開鑿的第一批深井。管仲在《管子》一書的地員篇中，曾對不同土質、不同地形條件下地下水的埋藏和水質做了系統(tǒng)的論述，表明在當時對地下水的分布已有了相當深刻的認識。在漢武帝時代（距今約2000多年），修筑的陜西渭北高原上的“龍首渠”是我國最早利用井渠結合進行農田灌溉的典型范例，據記載，井深可達130多米?？梢娚⒃邳S河流域的勞動人民，早已有效地開發(fā)利用了地下水作為生活和灌溉用水，并且還對地下水進行了論述。馳名中外的新疆“坎兒井”的構筑利用[4]，表明我國勞動人民積累了寶貴的經驗，直至今日仍不失為開發(fā)利用地下水的有效措施之一?！　?949年以前，我國只有局部地區(qū)開發(fā)利用地下水，而且大多數(shù)是廣大農村，利用淺井解決人畜用水，開采量非常有限。中國大規(guī)模地開發(fā)利用地下水是20世紀50年代特別是70年代以后。據1961年統(tǒng)計，華北地區(qū)的冀、魯、豫三省各類井灌類水井達11萬眼；20世紀50年代和60年代初，主要有北京、西安、包頭、保定、上海等少數(shù)大中城市開采地下水，作為城市供水水源；20世紀60年代初期至70年代，北方氣候連續(xù)干旱，為滿足農業(yè)灌溉的需求，普遍開展了大規(guī)?？购荡蚓\動，黃淮海平原等地區(qū)地下水開采量急劇增加；20世紀70年代以來，隨著城市和工業(yè)基地建設的迅速發(fā)展，北方干旱半干旱地區(qū)的一些大中城市大力開發(fā)地下水作為供水水源；近年來，由于地表水污染的加重，南方的部分城鎮(zhèn)居民生活飲用水源，也由利用地表水源轉為開采地下水源?！　?hellip;…

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