地下水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)理論與實(shí)踐

前言

　　人類(lèi)的生存和發(fā)展離不開(kāi)一定的自然環(huán)境和資源，人們稱地球?yàn)?ldquo;生物圈1號(hào)”。1984年，美國(guó)耗資兩億多美元建立的“生物圈2號(hào)”在1994．年宣告失敗，充分說(shuō)明了在現(xiàn)有條件下，人類(lèi)還無(wú)法模擬可供人類(lèi)生存的地球生態(tài)環(huán)境，“人類(lèi)只有一個(gè)地球”，然而20世紀(jì)中期以來(lái)，由于環(huán)境問(wèn)題和相關(guān)聯(lián)的資源問(wèn)題的惡性發(fā)展，人類(lèi)能否在這個(gè)星球上繼續(xù)發(fā)展和生存的問(wèn)題被尖銳地提出來(lái)。1966年美國(guó)人鮑爾丁的“宇宙飛船經(jīng)濟(jì)理論”告誡人們，要想使人類(lèi)在地球這個(gè)茫茫太空中的小小宇宙飛船上存在下去，就必須使這個(gè)“飛船”上的資源可持續(xù)利用，環(huán)境可持續(xù)生存。　　當(dāng)前人類(lèi)關(guān)注的重大資源和環(huán)境問(wèn)題可歸并于10大類(lèi)：　　1）大氣污染問(wèn)題。　　2）酸雨問(wèn)題。　　3）溫室效應(yīng)與全球氣候變化?！　?）平流圈臭氧層的耗蝕。　　5）水污染與淡水資源危機(jī)?！　?）土壤資源破壞與生態(tài)惡化?！　?）全球森林危機(jī)。　　8）生物多樣性資源的銳減?！　?）海洋污染和海洋環(huán)境保護(hù)。　　10）固體廢棄物污染和有毒、有害化學(xué)物質(zhì)的越境轉(zhuǎn)移?！　≡缭诘谝淮萎a(chǎn)業(yè)革命時(shí)，狄更斯描寫(xiě)當(dāng)時(shí)的英國(guó)寫(xiě)道：“這是一個(gè)最壞的時(shí)代，這是一個(gè)最好的時(shí)代，這是一個(gè)令人絕望的冬天，這是一個(gè)充滿希望的春天，我們面前什么也沒(méi)有，我們面前什么都有。”這段話同樣適用于當(dāng)代，如果人類(lèi)再不警醒并采取切實(shí)可行的措施，而任其上面提到的10大問(wèn)題繼續(xù)惡化，則人類(lèi)必將走向困境?！　∽匀毁Y源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾必將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)困擾著地球人類(lèi)，從目前情況判斷，這一矛盾有愈演愈烈的趨勢(shì)。水是基本的生命支持物質(zhì)，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(wèn)題已成為當(dāng)今世界最重大的資源環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題，更是未來(lái)人類(lèi)面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

內(nèi)容概要

本書(shū)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(jì)算實(shí)例、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，地下水資源開(kāi)發(fā)與管理，以及地下水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)等。    本書(shū)可供地質(zhì)、水利水電、環(huán)境、市政等領(lǐng)域的科技人員及高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生參考。

書(shū)籍目錄

第一章  緒論  1.1  本書(shū)的寫(xiě)作背景和意義  1.2  地下水資源的定義和分類(lèi)  1.3  地下水資源計(jì)算和評(píng)價(jià)方法綜述  1.4  地下水資源預(yù)測(cè)方法綜述  1.5  地下水資源規(guī)劃管理模型綜述  1.6  當(dāng)代可持續(xù)發(fā)展研究綜述  1.7  地下水資源可持續(xù)開(kāi)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(cè)定與計(jì)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(bǔ)給系數(shù)    2.2.1  降雨人滲補(bǔ)給系數(shù)計(jì)算    2.2.2  影響降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)的主要因素  2.3  灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)與灌溉回歸系數(shù)    2.3.1  灌溉入滲補(bǔ)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(zhì)參數(shù)    2.5.1  滲透系數(shù)和導(dǎo)水系數(shù)    2.5.2  儲(chǔ)水率與儲(chǔ)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(bǔ)給資源確定    2.6.1  降雨入滲補(bǔ)給量    2.6.2  灌溉人滲補(bǔ)給量的計(jì)算    2.6.3  河渠滲漏補(bǔ)給量    2.6.4  其他補(bǔ)給量的計(jì)算    2.6.5  重復(fù)量的計(jì)算  2.7  地下水資源變值系統(tǒng)的理論與方法    2.7.1  問(wèn)題的提出    2.7.2  水文及水文地質(zhì)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(kù)可能最大補(bǔ)給量第三章  基于變值系統(tǒng)理論的地下水資源計(jì)算實(shí)例  3.1  降水與蒸發(fā)基礎(chǔ)    3.1.1  降雨類(lèi)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(jì)算    3.1.5  影響降水的因素    3.1.6  水面蒸發(fā)簡(jiǎn)介    3.1.7  影響水面蒸發(fā)的因素    3.1.8  水面蒸發(fā)的計(jì)算與觀測(cè)    3.1.9  水面蒸發(fā)的特點(diǎn)    3.1.10  土壤蒸發(fā)簡(jiǎn)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(dòng)態(tài)資料的修正    3.2.1  影響地下水水位動(dòng)態(tài)的主要因素    3.2.2  地下水動(dòng)態(tài)資料的修正  3.3  計(jì)算實(shí)例    3.3.1  水資源計(jì)算評(píng)價(jià)的分區(qū)    3.3.2  各分區(qū)水文及水文地質(zhì)參數(shù)確定    3.3.3  水資源計(jì)算與評(píng)價(jià)第四章  地下水資源評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)與管理  4.1  地下水資源評(píng)價(jià)簡(jiǎn)介    4.1.1  地下水資源評(píng)價(jià)方法的分類(lèi)    4.1.2  地下水資源評(píng)價(jià)的主要任務(wù)與內(nèi)容    4.1.3  地下水庫(kù)及其特征水位  4.2  地下水資源評(píng)價(jià)的方法    4.2.1  地下水穩(wěn)定流法    4.2.2  非穩(wěn)定流計(jì)算法    4.2.3  相關(guān)分析法    4.2.4  地下水資源調(diào)節(jié)計(jì)算法  4.3  地下水資源的開(kāi)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(zhì)惡化    4.4.5  地下水人工補(bǔ)給    4.4.6  地下水管理的含義與內(nèi)容    4.4.7  地下水管理的技術(shù)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(yù)測(cè)預(yù)報(bào)  5.1  地下水資源預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的目的與意義  5.2  地下水資源預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的復(fù)雜性和不確定性  5.3  現(xiàn)代小波分析方法的特點(diǎn)及應(yīng)用  5.4  MATLAB軟件及其小波分析工具箱簡(jiǎn)介  5.5  小波分析用于地下水動(dòng)態(tài)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)、消噪和壓縮  5.6  小波分析用于地下水動(dòng)態(tài)信號(hào)發(fā)展趨勢(shì)的識(shí)別  5.7  小波分析用于地下水動(dòng)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(yù)報(bào)    5.8.1  博克斯一詹金斯模型簡(jiǎn)介    5.8.2  SAS、SPSS、STATISTICA軟件簡(jiǎn)介    5.8.3  應(yīng)用實(shí)例  5.9  基于變值系統(tǒng)理論的地下水資源長(zhǎng)期預(yù)報(bào)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(diào)度  6.1  概述  6.2  動(dòng)態(tài)規(guī)劃的基本概念  6.3  動(dòng)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(jì)算結(jié)果  6.9  計(jì)算結(jié)果分析第七章  地下水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)的進(jìn)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(kāi)發(fā)的保證措施  7.3  哲學(xué)視野中的地下水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)參考文獻(xiàn)后記

章節(jié)摘錄

　　我國(guó)是世界上開(kāi)發(fā)利用地下水最早的國(guó)家之一。據(jù)考古資料證實(shí)，早在我國(guó)仰韶文化的母系氏族公社時(shí)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(jīng)廣泛地會(huì)鑿井取水，鑿井的技術(shù)已達(dá)到一定的水平。由河北省藁城縣臺(tái)西村發(fā)現(xiàn)的商代遺址可知，距今3500多年前，已經(jīng)使用了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的木質(zhì)井盤(pán)。在距今2000多年前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，鑿井技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高，在四川自貢一帶有鑿井深達(dá)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(shuō)這是世界上在巖石中開(kāi)鑿的第一批深井。管仲在《管子》一書(shū)的地員篇中，曾對(duì)不同土質(zhì)、不同地形條件下地下水的埋藏和水質(zhì)做了系統(tǒng)的論述，表明在當(dāng)時(shí)對(duì)地下水的分布已有了相當(dāng)深刻的認(rèn)識(shí)。在漢武帝時(shí)代（距今約2000多年），修筑的陜西渭北高原上的“龍首渠”是我國(guó)最早利用井渠結(jié)合進(jìn)行農(nóng)田灌溉的典型范例，據(jù)記載，井深可達(dá)130多米。可見(jiàn)生息在黃河流域的勞動(dòng)人民，早已有效地開(kāi)發(fā)利用了地下水作為生活和灌溉用水，并且還對(duì)地下水進(jìn)行了論述。馳名中外的新疆“坎兒井”的構(gòu)筑利用[4]，表明我國(guó)勞動(dòng)人民積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，直至今日仍不失為開(kāi)發(fā)利用地下水的有效措施之一?！　?949年以前，我國(guó)只有局部地區(qū)開(kāi)發(fā)利用地下水，而且大多數(shù)是廣大農(nóng)村，利用淺井解決人畜用水，開(kāi)采量非常有限。中國(guó)大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用地下水是20世紀(jì)50年代特別是70年代以后。據(jù)1961年統(tǒng)計(jì)，華北地區(qū)的冀、魯、豫三省各類(lèi)井灌類(lèi)水井達(dá)11萬(wàn)眼；20世紀(jì)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(kāi)采地下水，作為城市供水水源；20世紀(jì)60年代初期至70年代，北方氣候連續(xù)干旱，為滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需求，普遍開(kāi)展了大規(guī)?？购荡蚓\(yùn)動(dòng)，黃淮海平原等地區(qū)地下水開(kāi)采量急劇增加；20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著城市和工業(yè)基地建設(shè)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(kāi)發(fā)地下水作為供水水源；近年來(lái)，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(zhuǎn)為開(kāi)采地下水源。　　……

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