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关键词:人工影响天气;防灾、减灾中发挥的作用;预防
中图分类号:P427 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-12-0247-2
人工影响天气在气象防灾、减灾中发挥着一定的作用,它在预防以及减轻气象灾害中有着重要的作用,天气雷达、气象卫星、地理信息技术、中小尺度气象监测网、新型的催化剂和播撤工具的运用,为人工影响天气作业奠定了科学的可靠基础,也提高了人工影响天气的作业效果,因此,人工影响天气在防灾、减灾过程中占据主导地位。
1 人工影响天气在防灾、减灾中的科学理论基础。
1.1 人工影响天气的内涵
人工影响天气是人类借助先进的科学技术,在合适的大气条件下,利用火箭、高炮等工具,对单一地区中的云层输入碘化银或干冰,进行人工干预,以导致云层发生变化,满足降水条件,从而降雨、降雪,减轻霜、冰雹、大雾、大火等气象灾害的发生,这是减轻气象灾害等最有效的措施之一。
1.2 来自于国外的先进科学理论支持
人工影响天气的科学理论是美国科学家在二十世纪四十年代末实验室内的实验基础上逐步发展起来的。利用碘化银、干冰,在催化剂的物质属性指导下,将碘化银作为催化剂来实施人工降雨、防霜等。利用飞机、高炮等运载工具向云层中输入碘化银、干冰等催化剂,从而达到降雨的作用,其应用十分广泛,如农田里可用来防霜,机场里可用来防雾。目前世界上许多国家已经采用此种先进技术,以以色列为例,我们都知道,巴以战争中主要的争端是水资源,以色列采用先进的技术进行人工降雨,有效地改变了农田灌溉等水资源缺乏的现状。美国、北欧若干国家、俄罗斯等还向部分发展中国家送去先进科学技术以作为技术支持。
2 人工影响天气在气象防灾、减灾中的作用
2.1 人工影响天气在防雹中的作用
我区有许多地州都会不同程度的遭受到冰雹的侵害。众所周知,我区盆地和山陵地带分布广泛,地形构成复杂。如伊犁河谷,伊犁河谷位于天山山脉西部,三面环山,加上气候温和湿润,极易形成冰雹天气。为了防止冰雹的危害,自1978年以后我区逐步形成奎屯、玛纳斯河流域;阿克苏、渭干河流域;博尔截拉河流域;昭苏、特克斯盆地及伊犁流域;塔城、额敏盆地等五大防雹区域。早在1974年就开始利用三七高炮进行人工防雹作业。随着近些年科学技术的发展,人工影响天气借助雷达、GPRS等先进设备,在过去的基础上,提高了作业效果,减轻了冰雹给农业、工业生产等带来的不利的影响,多年综合分析检验表明,防雹使雹灾损失40-60%。
2.2 人工降雨在抗旱中的作用
我国大部分国土处在内陆,主要以温带、暖温带、亚热带大陆性季风气候为主,大陆季风气候干旱少雨也成为我国大多数地区的气象灾害表现之一。如鄯善县,主要体现在春旱上,鄯善县位于新疆维吾尔自治区境内,属于温带内陆荒漠气候,气候干燥,蒸发量大,主要的水资源来自于地下井水和冰雪融水,降水尤其是特大暴雨次数少、周期长,并且春季是旱情高发季节,大面积的灌溉不符合有效利用水资源,容易造成大范围的浪费,种种因素增加了该地水资源紧缺对工农业以及人民生活的压力。21世纪后,地下井水水位迅速下降,至今鄯善县达浪坎乡、吐峪沟乡等乡镇打井深度已达250-350m间,因此节水型灌溉是鄯善县发展的必然趋势,在不断的科学实验和实践工作中,总结了滴灌以及人工降雨两种行之有效的措施,人工降雨又是各种增雨措施中见效最快、投入最小、收益最大的方法。2010年鄯善县1月至8月共作业7次,作业山区累计降水达43mm,城区降水为5.0mm,近六年增加降水多达385mm,城区降水达81.9mm,有效的增加了柯克亚水库储水量,大大的缓解了旱情。事实证明,人工影响天气增雨作业为该地的社会经济发展做出巨大的贡献,实现更大的生产和生活价值。
2.3 对暴雨、大雾、暴风雪等天气的预防
加强科学技术以及科研的投入,在暴雨、大雾等气象灾害未扩大之时进行及时预告,提前做好各种防护措施。例如2010年7月29日,吉林市发生特大暴雨,沿线永吉、口前镇等地更是千年不遇的特大洪涝灾害,在面对灾难来临的同时,吉林市气象局发出黄色预警报告,市政府更是提前进行人力、物力以及科学技术的支持,同时在7月30日上午,由于大水将上游一化工厂淹没,数千只装油罐的油桶从上游顺势流下,给附近居民的饮水造成很大的影响,市政府临时号召,由居委会向各家各户告知饮用水的储备,最终才没有造成对居民生活的影响。因此,对于大型气象灾害的发生,预防是关键。
3 人工影响天气在全国几大地区气象防灾、减灾的过程实施过程
3.1 西南部以及四川盆地地区中加快现代气象科技发展的脚步
西南部地形结构复杂、又是地震的高发地带,自古就有“蜀道难,难于上青天”,因此对于该地的人工影响作业很复杂。而达州地区是最为严重的,处于暴雨、干旱、洪涝、冰雹等交界地带,雨季的洪涝,大雾、霜冻等的频繁发生,冬季的寒潮等无疑不加重该地的经济负担,影响经济建设水平。自九十年代末以来,运用先进的科学技术,卫星、雷达等高科技的投入,政府在“十一五”计划中的大力扶持,使得该地有效的将灾害的影响减到最小化,尤其对几种突发性灾害的预测和预防上更是做到防患于未然。近几年来,该市进一步加强现代气象和防灾体系的完备,巩固已有的科学技术,增强创新意识。
3.2 西北内陆地区防雹、防旱建设安全西部
西北地区也是古代“丝绸之路”的必经之路,如今人类的发展已经对该地区生态产生一定的影响,而且该地也是气象灾害较为严重的地区,冰雹、大旱是该地区的“常客”,这些灾害给制约西北内陆城市的发展,尤其是宁夏回族自治区和青海省东北部。近些年来,利用科学技术,结合当地雨水少和气候较干的特征,普遍实施人工降雨,并且作业水平已达到国家一类城市的标准。
4 人工影响天气在气象防灾、减灾中的发展
4.1 增强防灾、减灾意识
要增强防灾、减灾意识,各级领导要重视抗灾工作,每逢旱季、冰雹多发生的季节要提前组织人手,保证各种设施齐全,人力、物力等进行多方面的投入,给群众发安全手册、对农民进行科学技术、防汛防寒等知识讲座,做到防患于未然,最大程度减轻气象灾害等对人民日常生活等的影响。
4.2 加强科学技术的研究
人工影响天气作为防灾、减灾的手段有着重要的作用,但是我们应当认清的是,这种人工影响天气的科学技术仍然处在胚胎阶段,缺乏一定的成熟性,因此还需要在以后的科学发展中不断地加以研究、改造,加强人工影响作为科学研究的投入,使灾难减轻到最小化,同时也要加强技术的有效实施,提高效果。利用已有的设备和技术,进一步研究其潜力,加强高炮、飞机、火箭等的作业能力,时刻增强创新意识,在研究现实的基础上,推出经济投入更小、效益更高的产品。
4.3 因地制宜,突出重点项目
在干旱的季风性地区,水资源日益成为经济发展、人民生活水平提高的桎梏,因此根据该地区的生产和技术水平,在不影响经济发展的基础上,加强作业的能力,增加人工降雨量。而在温室地区,水资源丰富,但是极易发生水灾,因此雨季未来临之际就要做好防汛工作,把排水等工作做到细致。
4.4 健全各种法律法规以及各种规章制度
健全各种规章制度,是确保各种科技措施正常运行的前提,对于相关的作业点等也要进行实地考察,务必保证其科学性、安全性。同时,做好安全防患体系,制定人员分布以及紧急突况时相应的对策,对员工进行严格的岗前培训,严格操作,安全、有效的开展技术活动。
近几年我国气象灾害较为频繁,干旱、水土流失、地震、山体滑坡、泥石流,洪水,台风等自然灾害警示我们到了要保护赖以生存的地球的时候了。我国气象灾害分布广、各地区又有不同的特点,因此,要因地制宜进行防灾、减灾工作。在政府、国家给予支持的条件下,积极谋求发展思路,开阔预防气象灾害的发展渠道,建立健全法律体系,切实有效的做好各项防患工作,做好防灾、减灾工作的攻坚之战。
参考文献
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[2] 周和平,徐小波,马福忠,等.新疆21世纪初节水灌溉问题[J].中国农村水利水电,1999,(10).
[3] 孙祥彬.新疆的气象活动[J].
[4] 康凤琴.人工影响天气展望[J].干旱现象,2001,(1).
人工消雾:从大雾弥漫到阳光明媚
大雾不利于污染物扩散,不仅使城区环境质量下降,而且还给人们出行造成了很大的麻烦。为了最大程度地消除大雾对人类活动的影响,气象专家想出了各种“消雾”的方法。对气温高于0℃的暖雾,常采用加热法,或利用直升机、喷气发动机搅动气流,以减少雾滴的浓度。此外,还可播撒氯化钙、盐粉、尿素等吸湿剂,使雾滴形成大水滴而降落。对于气温低于0℃的冷雾,则采用喷洒液态二氧化碳、丙烷、液氮等制冷剂产生冰晶,或引入人工冰晶碘化银使雾中的水汽冻结,让雾变成“降雪”,以达到消雾的目的。
人工增雨:飞机、气球、发生器、高炮和火箭齐上阵
大家知道,形成降水要有两个条件:一是云中要有充足的水汽,二是要有适当多的凝聚核。因此,人工降雨的方法就是向云中引入人工凝聚核。一般是采用飞机、火箭、高射炮、气球和在上升气流区下面燃烧碘化银等手段,把催化剂送入云中。飞机一般飞到6000米左右的高空穿云播撒催化剂,火箭、高炮则直接轰击雷雨云的适当部位,把装载碘化银的弹头送入云中。对于气温在0℃以上的暖云,一般使用吸湿性物质如盐粉、尿素、氯化钙等,使云中水汽变成大水滴而下落成雨。对于气温低于0℃的冷云,则播撒人工冰晶碘化银等,或者播撒干冰、液体氮气等,使冷云中冰晶数量增加而提高降水效率。
人工防雹:千方百计不让冰雹“长大”
当鸡蛋大的冰雹从天空密集地砸向地面时,眨眼之间,庄稼毁坏,牲畜毙命,人员受伤,其破坏程度不亚于一次“饱和式空中轰炸”。因此,怎样除“雹”安民,一直是气象学家们面临的一个紧迫课题。
云层中的水汽碰到凝聚核后会形成水滴下落,如果遇到低温层和上升气流,水滴会结冰并被托上云层。再次下落时,如果再次遇到低温层和上升气流,又会结冰并被再次送上云层。如此反复,冰雹就会“越长越大”,直至上升气流无法承受其重量,它就会砸落到地面上来。所以,催化剂同样是人工防雹的主力军。高炮将大量碘化银等催化剂集中快速地送到云层中,会在云中形成大量的凝聚核。这样,本来因凝聚核过少易形成大冰雹的云层,由于突然出现大量凝聚核,冰雹就不易“长大”,从而变成“小颗粒”落下来。当冰雹的直径在5毫米以下时,就无法对地面造成危害了。
关键词果树;天气灾害;管理技术;河南鲁山
鲁山县位于河南省中部,伏牛山东麓,果树栽植面积逾1.33万hm2,是河南省25个以林木为主的山区县之一。但鲁山县属暖温带大陆性季风气候,气候多变,降雨不均,经常遇到花期晚霜、越冬冻害、干旱、日灼等自然灾害,给果树生产带来难以弥补的损失。笔者对主栽果树经常遇到的主要前期灾害进行了调查分析,并提出了针对性的管理技术。
1杏树花期的晚霜冻
鲁山县杏树开花期经常遇到晚霜冻,有“杏树十年九不收”的说法。春节过后气温开始回升,杏树等开花较早的果树花芽开始萌发,又突然遇到天气变化,土壤和植株表面温度短时降至0℃或0℃以下,即“倒春寒”,使空气中的水汽在物质或地面凝成霜[1]。晚霜持续一定时间,对正在开花的杏树危害很大,由于雌蕊最不耐寒,轻霜冻时只将雌蕊和花托冻死,严重时花瓣受冻变枯脱落,造成这些果树难以授粉,坐果率极低,甚至绝产。应该采取如下管理技术:
(1)延迟开花,减轻霜冻程度。在春季灌水降低土温和树温,可延迟发芽,避开霜冻。树干涂白或树冠喷7%~10%石灰液,也可延迟开花3~5d。在修剪措施上,充分利用腋花芽(萌发迟)结果,也有利于避开霜冻。
(2)熏烟法。根据当地气象预报,有霜冻危险的夜晚温度降至3℃时即可点火发烟。生烟能减少土壤热量的辐射散发,同时烟粒吸收湿气,使水汽凝成液体而放出热量,提高气温。
(3)人工降雨、喷水法。降霜前利用人工降雨或喷雾器向果树体上喷水,可增加温度,减轻冻害。
(4)药剂法。霜后应立即用天达2116每瓶(200g)对水300~400kg,隔15d喷洒2次,能明显提高杏树抵御晚霜冻害的能力,提高坐果率。盛花期用100g清水加0.8kg 17%硼砂,再加0.4kg尿素配成硼砂尿素溶液喷布,也可提高坐果率。
2李树抽条
鲁山县春季干燥多风,气温上升快,李树常发生自上而下的失水抽干早春抽条现象。造成这种现象主要是由于前1年采果后氮肥使用较大,秋季多雨,李树贪青旺长,枝条发育不充实,再加上地温上升缓慢,冻土层中果树根系难以吸收水分,而枝条蒸腾量大所造成的。应该采取如下管理技术:
(1)采果后不单独施用氮肥,每隔15d喷洒1次磷酸二氢钾250倍液,促进枝条充实;冬剪时,减去不充实分枝。
(2)每年春初,按树冠大小覆盖地膜,提高地温,促进土壤解冻。
(3)在发芽前树干喷洒2次防蒸腾剂,使树干表面形成保护膜层,防止蒸腾失水。
(4)缠塑料薄膜条和扎草把。可用较宽的塑料膜条,缠枝时可用较窄的塑料膜条,操作时要缠绕严、紧,不留空隙。扎草把时,将草把扎到主枝分枝处,在其底部堆土培严即可。在春季土壤解冻后、萌芽前,要及时去除根颈培土和绑缚物。
(5)对已发生抽条的幼树,在萌芽后,剪除已抽干枯死部分,促其下部潜伏芽抽生枝条,并从中选择位置好、方向合适的留下,培养成骨干枝,以尽快恢复树冠。
3板栗冬春枝干日灼
由于冬春夜间气温较低,常在0℃以下,枝干组织冻结,白天日光直射,使枝干温度增加到10℃以上而融冻,冻融交替使枝干南面和西南面皮层和形成层变为褐黑色而死亡。受害轻时,树皮变色横裂成斑状块,受害重时,树皮变色凹陷,干枯或脱落。板栗枝干日灼部位常引起病菌侵染,干部腐烂而干枯死亡[2]。应该采取如下管理技术:
(1)整形修剪时,应多留枝,避免枝干裸露,减少日灼。
(2)树盘覆盖地膜,距根茎周围10cm适当培土。
(3)在冬春用小刷子涂抹树干及其分枝。滑石粉涂白剂配方为:100kg水+54kg滑石粉+1kg石硫合剂原液+3.2kg玉米面。
(4)日灼后的树干应喷洒腐必清100倍液,预防病菌侵染,并铲除已侵染的病菌。
4葡萄花期冷害
巨峰葡萄在鲁山县一般于5月1日前后开花,经常遇到连阴小雨,温度突降到10℃以下,造成难以授粉坐果,或形成无种子果,难以膨大,产量大幅度降低或绝产[3]。应采取如下管理技术:
(1)花前注意天气预报,若有降雨,应在花前4~7d喷洒PBO 400倍液,以减轻低温危害。
(2)花前花后1周喷布1 000mg/kg比久+0.3%硼砂,提高坐果率。
(3)花后7~10d,对没有种子的发青籽粒,应采用0.1%吡效隆,每支(10mL)对水1.5kg加入20mg/kg赤霉素,促进无种籽粒膨大,减少损失。
5枣树花期日灼
枣树开花在5月中下旬,正值鲁山县炎热的夏季,日照强烈,温度较高,多日无雨,空气干燥,枣花期对土壤和空气水分十分敏感,常有卷叶、焦花、焦蕾等现象发生,难以授粉坐果。应采取如下管理技术:
(1)花期对有条件的果园灌水保墒。
(2)花期喷水提高空气湿度。
(3)盛花期初喷布20mg/kg赤霉素。
6桃树干旱
鲁山县的桃树大都种在山地、丘陵上,根本无条件灌溉,而该县降雨量又多集中在夏末秋初,桃树生产靠天收,产量低、品质差,有的大旱年份甚至绝收[4]。应采取如下管理技术:
(1)防治土壤水分蒸发流失。一是采用改良式鱼鳞坑。鱼鳞坑为半月形坑穴,外高内低,长径0.5~1.2m,短径0.5~1.0m,埂高0.2~0.3m。坡面上坑与坑排列成三角形,以利蓄水保土。但鲁山县冬春干旱,鱼鳞坑所蓄集的水又被蒸发掉,难以被果树利用。为此,在雨季过后,以采用在鱼鳞坑上覆膜的办法,防止水分蒸发,以充分被果树利用。二是果园覆膜和覆草。一般在春季干旱、风大的3~4月进行,覆盖时可顺行或只在树盘下覆盖,以大幅度减少土壤水分蒸发 。三是施用抗旱保水剂。保水剂是一种聚丙烯类,吸水保湿性极强,其吸水性能超过自重的1 000倍,并有优异的保水性能,在干燥的环境下其表面能形成阻力膜,阻止膜内水分外溢和蒸发。雨后应用可将水分长期保留下来,供果树长年吸收。
(2)减少树体水分蒸腾。一是合理修剪。春季及时抹掉多余的萌芽,疏掉无效生枝,修剪时少造伤口,多留保护桩,修剪后要用封剪油或润肤油及时涂抹剪、锯伤口,防止树液蒸发。二是应用抗蒸腾剂。抗蒸腾剂可以在干旱时使叶部气孔关闭,减少水分蒸腾,就可达到经济用水,提高树体水分利用率的目的。
(3)促进根部生长,提高树体吸水能力。施用土壤磷素活化剂,可消除因长期使用化肥造成的土壤板结;疏松土壤,可促进土壤团粒结构的恢复,增加根量,提高根系活性,促进桃树吸收水分范围和能力,提高桃树抗旱性。
7参考文献
[1] 李敬岩,刘时静,刘建斌,等.彰武县大扁杏树冻害调查[J].内蒙古农业科技,2007(3):86.
[2] 武利利,常军燕.果树日灼病发生原因与预防措施[J].西北园艺:果树,2008(3):27.
《数字矩阵》的正确答案是:63。
《语意深长》莫扎特回答:可那时候我没有问过谁交响乐该怎样写。
这次的题目你答对了吗?如果还有疑问的话可以写信给大博士哦。接下来我们就进入“脑力对对碰”的第二个环节,由“大博士”解答同学们在生活中遇到的疑问。
江思宇小同学提出的这个问题,“大博士”也遇到过,这其实是人体静电在作怪呢。人体静电大多是由摩擦或天气干燥引起的,尤其是冬天,天气比较干燥,如果再穿化学纤维制成的衣物,人们会觉得身上的静电很大。
据测试,静电对人体有一定程度的危害。当静电电压达到2 000伏时,手指就有感觉了;超过3 000伏时,就有火花出现,手指还有针刺似的痛感;超过7 000伏时,人就有电击感。在日常生活中,产生的静电压有时可高达数万伏,但是由于摩擦起电的时间极短,所产生的电流量也很小,因而一般不会对人体造成生命危险。不过,静电吸附的大量尘埃中含有多种病毒、细菌和有害物质,对人体健康是有危害的。
静电对人们也有不少的益处,如人们已将静电技术应用在除尘、淡化海水、喷洒农药、人工降雨、低温冷冻和宇宙飞船加料等工农业生产与生活方面。
我们要如何消除静电危害呢?“大博士”建议同学们让妈妈给自己准备内衣、床单、被罩等衣物时尽量使用棉织品,不用化纤品。
本期要解答的问题是由吉林市第一实验小学的江思宇同学提出的:进入冬天后,有时与其他人接触,会产生过电效应,晚上脱毛衣的时候还会听到“噼噼啪啪”的响声,这是为什么呢?
“脑力对对碰”的第三个环节嘛,还是“大博士”来给同学们出题啦,请看题:
1撕图片
吉木萨尔县位于天山北麓东端,准噶尔盆地东南缘,西距首府乌鲁木齐市160公里。辖5乡4镇,总人口13.2万人,少数民族占29%。总面积8848平方公里,县境北部是准噶尔盆地古尔班通古特沙漠的一部分,约4713.3平方公里,占全县总面积的58%。林业用地面积383.2万亩,有可利用水资源储量4.5亿立方米。主要沙漠植被有梭梭、红柳、沙拐枣、碱蒿等,是沙区防风阻沙的重要天然屏障。
历届吉木萨尔县党委、政府十分重视生态建设工作,特别是自上世纪90年代以来,以国家实施西部大开发战略为契机,以林业生态工程为依托,以建设 “九纵三横”林业和产业体系为目标,构筑荒漠、绿洲(农田)、丘陵山区三道生态屏障,取得了初步成效,对准噶尔盆地南缘生态治理具有重要示范意义。
林业生态建设取得成效
新世纪以来,吉木萨尔县委、县人民政府高度重视生态建设,认真贯彻落实党的各项林业方针政策,依据“发展现代林业,建设生态文明,促进科学发展”的总体要求,坚持“大干林业,干大林业”工作方针,按照“突出一个中心,抓好九个乡镇,实施三横九纵”的林业发展思路,不断推进以防沙治沙荒漠治理为主的林业生态体系建设,全力打造具有区域特色的林业产业体系和内涵丰富的林业生态文化体系建设,依靠“科技兴林、依法治林、人才强林”,生态建设取得明显成效。
(一)生态环境明显改善
一是森林覆盖率和蓄积量增长迅速。三年来,吉木萨尔县以林业项目为依托,先后实施三北防护林工程、退耕还林工程、重点公益林营造项目、荒漠林管护项目、荒漠林鼠害防治等项目,累计完成造林面积60.8万亩,比三年前的21.9万亩新增38.9万亩。其中:“三北”防护林工程建设9.6万亩,退耕还林工程24.3万亩(包括退耕地4.8万亩,荒山荒坡造林19.5万亩),新增防护林项目6万亩,其它造林5.9万亩,飞播造林15万亩;封育20万亩,人工接种大芸9万亩,重点公益林管护72万亩,育苗1.6万亩。义务植树工作深入开展,累计义务植树360万株。经过不懈努力,全县森林覆盖率提高到10.6%,县城绿地率达30.6%,绿化覆盖率达36.3%以上。局部生态环境有了明显改善,逐步构筑起相对稳定的绿洲生态安全体系,保持水土、抵御风沙等自然灾害的能力明显提高。
二是全面禁牧有效阻止沙化面积扩大。前些年,由于吉木萨尔地处古尔班通古特大沙漠边缘,大部分地区土地干旱、风沙大,再加上缺乏水源,沙化治理不容乐观,林业建设举步维艰。特别是面临土地沙化严重,沙漠植被遭破坏,导致沙漠化南移,威胁到沙漠边缘的三台、庆阳湖乡、老台乡、北庭镇的农牧业生产,尤其是老台乡阿克其、庆阳湖的西地等村已受到沙漠的吞侵威胁,个别地区刮风就起土、大风见沙尘,制约了农牧业生产的发展,影响到了农牧民的收入。吉木萨尔县增加投入力度,加快封育保护和人工林造林栽植梭梭辅助植被恢复的步伐,采取自然恢复、轮封、封沙禁牧等措施,有效地提高了植被覆盖度。全县牧民2199户,已定居1359户。其中北部沙漠牧民冬窝子127户,实行全面封沙禁牧政策后,相继落实护林员管护、牧民搬迁等配套措施,经过几年努力,北部沙漠冬窝子牧民全部定居,实现全面禁牧,保护了沙漠植被使部分流动沙丘逐步演变为半流动沙丘,有效阻止了沙化面积扩大。
(二)林果业发展带动农民增收致富
吉木萨尔县结合实际加快特色林业产业体系建设。立足沙区资源优势,以市场为导向,进一步优化产业结构,重点扶持发展五大产业,加快以黑加仑、大果沙棘、海棠果、杏等为主的特色林果基地建设规模,积极推行林业标准化生产,提升基地建设综合水平。目前全县林果种植面积8万亩,挂果面积1.6万亩,林果总产量达1.17万吨,产值3930万元。积极发展沙生产业,利用现有荒漠资源和县博林公司人工接种肉苁蓉的技术专利,人工接种肉苁蓉9万亩,其中产生经济效益的有9千亩,有2家本地企业开发肉苁蓉酒等产品,成为沙产业发展新的经济增长点,为促进沙生产业逐步发展奠定了基础。山区大有乡张弓圆鲜食杏远近闻名,个大、色鲜、味浓(酸甜度)每个卖到1元钱,仅此一项他家就收入3000?5000元;泉子街镇的石河子村多年栽植陆地草莓,或苹果间种草莓增加农民收入;还有楼庄子村村民孙金山承包荒山栽种杨树、海棠800多亩,年收入5000多元;山区大有乡下菜园子村村民王吉生、下黑湾村村民岳明等都承包荒山、荒坡800多亩,种植苹果、杨树等,成为典型的林业专业示范户,他们种树改造荒山、荒坡,使昔日的荒山、荒坡变成绿山绿坡,改变了山区面貌。山区农民在结合山区特点间种草莓、蔬菜、高淀土豆,在绿化改造的林间放养土鸡,借助林业发展家庭养殖业从而达到经济、生态,社会效益的“一举多得”,为山区农牧民快速致富创造了一条新路子。
(三)生态保护意识明显提高
生态好转、产业发展,农牧民在生态建设中得到好处,乱砍滥伐林木、乱捕滥猎野生动物、随意采挖野生植物等行为基本杜绝,护绿爱绿和参与防沙治沙成为大家自觉行动,生态意识明显提高。
主要作法和经验
(一)领导重视,全民参与
吉木萨尔县委、县政府把防沙治沙工作列入全县经济发展的重要地位和议事日程,历届县委、县政府始终把防沙治沙作为改善全县生存环境,实现脱贫致富的一项重要工作常抓不懈。紧紧围绕“生态立县”的发展战略,从实际出发,本着因地制宜,科学规划,突出重点,综合治理的原则,不断加大工作力度,创新工作方法,采取工程措施和生物措施相结合,政府推动和群众治沙相结合,国家扶持和群众自筹相结合,大力开展治沙造林,全力改善区域生态环境,优化农业生产条件,坚持治理与保护并重,封、造、管、护并举,使治沙工作取得突破性进展。特别是全民参与在卡拉麦里沙漠腹地展开了人工种植修复植被的工程。在每年的春季和深秋第一场雪后,乡镇农牧民开着拖拉机组织到160公里外的沙漠栽种红柳、梭梭苗木;大家自带干粮和开水,吃在劳动场地、干在沙漠腹地。三年累积在沙漠腹地栽种红柳、梭梭等耐寒、耐风沙植物28万亩,成活率在60?70%以上,有效地修复了沙漠植被,为沙漠增添绿色。
(二)因地制宜,合理布局,综合治理
为有效提高防沙治沙综合治理成效,结合大力保护林草植被,乔灌草合理配置,小流域治理等综合措施,尽快遏制沙化土地的扩展,缓解沙尘暴危害,改善区域生态坏境。吉木萨尔县在布局上以“县城为中心,实施三横九纵”为主线,加快构建吉木萨尔县林业生态防护体系。在南部山区以封山育林为主,注重小流域治理,有效改善水土流失;在绿洲内部以县城绿化、农田、道路、居民点等绿化为主,营造绿洲内部防护体系;在绿洲西北部的戈壁荒漠区,营建以防风固沙为主的防护林带;在北部荒漠前沿,采取乔、灌、草相结合的综合防护模式,通过人工栽种梭梭等沙生植被,加快植被恢复力度,全县先后6次深入沙漠腹地,利用雨水降临、土壤墒情好的时候,逐步完成治沙造林28万亩,当年成活率达到30%以上,并通过逐年补植,目前成活率已达60%以上。从2008年起,吉木萨尔县在沙漠前沿实施北部沙漠锁边工程,营造西起老台乡西地村以北、东到二工乡以北长60公里、宽500米的防风固沙基干林,成为全县治沙的亮点,使区域风沙危害得到有效治理,沙区生态状况有了明显改善。
(三)封沙禁牧,生态移民
为有效保护防沙治沙成果,吉木萨尔县增加财政投入力度,封沙禁牧加快封育保护和人工林造林栽植梭梭辅助植被恢复的步伐,采取自然恢复、轮封、封沙禁牧等措施,有效地提高了植被覆盖度。全县牧民2199户,已定居1359户。其中北部沙漠牧民冬窝子127户,实行全面封沙禁牧政策后,相继落实护林员管护、牧民搬迁等配套措施,经过多年努力,目前北部沙漠冬窝子牧民全部定居,实现全面禁牧,使部分流动沙丘逐步演变为半流动沙丘,有效阻止了沙化面积扩大。牧民赛力克深有体会的说:“我们以前住在距离乡镇很远的沙漠边缘,生活情况很不方便,水、电都没有。养的牛品种也不好,牛奶也卖不出去,到沙漠放牧风沙也很大,也破坏了植被和生态坏境。听说政府有多种优惠政策,让牧民定居,我了解了之后觉得是好事,我们一家搬上来定居了。”定居后的赛力克选择了好的牛羊品种,通过几年的发展牛羊已达到125头,牛奶也能卖出去了,收入也增加了,全家的日子过芝麻开花节节高,一天天的变好了。优惠政策调动了牧民搬迁定居的积极性,仅老台乡阿克托别村就搬迁定居牧民230户。定居在吉木萨尔县城西部石场沟的牧民结合哈萨克饮食传统,开设了牧民“商贸一条街”,发展风味特色饮食服务,依托乌奇公路走上了富裕之路,成为牧民定居的示范村。
(四)重视科技,示范推广
吉木萨尔县在绿化建设和防沙治沙工作中依靠科技,科学防治。特别是在树种选择、治理模式、技术配套上下功夫。在生产实践中成功积累总结了节水灌溉基干防护林模式、封沙育林育草模式、人工接种肉苁蓉沙产业模式、机械沙障治沙模式以及抗旱造林技术的推广应用,起到良好效果。特别是2009年开始,县林业部门与气象局联合在北部沙漠设立人工降雨监测点,成功实施人工降雨技术措施,经人工降雨作业影响前后数据对比科学分析后得出结论,同一站点经过人工增雨作业影响的降水量比未影响的增加降水量35%,如果考虑自然降水的其它因素外人工增雨的作业效果为30%左右。此项技术为有效提高沙漠治理成效提供了强有力的新技术支撑,增加了治沙的科技含量,提高了治沙综合防治水平。
(五)加强宣传,提高意识
吉木萨尔县建立了防沙治沙宣传工作长效机制,针对防沙治沙在西部大开发战略中的重大意义、法律法规、沙尘暴灾害预防常识、经验典型等内容,采取专题片、宣传车、标语、电视广播等宣传形式,动员全社会力量,积极参与到防沙治沙活动中。近五年制作防沙治沙专题片6部,出动宣传车40多次、张贴宣传标语300余条、电视广播在不同时段滚动播出宣传信息120余次。
存在问题
经过多年的艰苦奋斗,尽管吉木萨尔县生态建设取得了初步成效,但是林业建设中还存在一些问题。
(一)生态系统十分脆弱
吉木萨尔县位于古尔班通古特沙漠南缘,因干旱缺水等因素,林木成活率不高,植被恢复难度大,人工治理成本高。现有的人工植被群落虽然在短期内对降低风速和消抵风动能发挥了较好的作用,但是,与天然植被群落相比,其物种组成单一,群落的稳定性低,其维持、繁衍和保持植物多样性的能力差,生态系统极为脆弱。
(二)生态保护和建设任务艰巨
近几年,吉木萨尔县绿洲及沙漠边缘的生态环境得到明显改善,植被管护任务越来越重。据统计,该县有72万亩荒漠林列入国家重点公益林,纳入中央财政森林生态效益补偿范围,还有217万亩荒漠植被亟需保护。
(三)林业产业发展处于较低水平
当前,林业产业体系建设还不完善,林业产业化发展还处在较低层面,科技含量不高,林果深加工及贮藏、保鲜、包装等后续产业发展滞后,林业经济在农村经济中比例偏低。另外,林区道路、水电和乡镇林业站基础设施建设情况滞后,制约了林业产业发展。
(四)定居牧民生活需要改善
吉木萨尔县虽然通过实施禁牧和生态移民的形式使流动牧民实现了定居,但如何使他们“迁得出、稳得住、能致富”仍然是一个需要长期解决的问题。如果稍有不慎,一部分牧民就可能重新进入封进行放牧,过上原来的生活,对生态保护极为不利。
几点建议
(一)加大生态治理投入力度
受自然环境的制约,新疆地区造林成本高,管护难度大。以吉木萨尔县网格沙障无灌溉造林模式测算,每亩投入成本需1000元;特色经济林种植需配套高效节水灌溉技术,营造成本每亩2000元。建议国家在资金和任务给予倾斜,加大投入力度,提高投资标准,用于防沙治沙、农田防护林建设、退耕还林工程后续管理和产业发展。
(二)将现有荒漠植被全部纳入生态补偿范围
沙区自然条件恶劣,生态系统十分脆弱,往往是荒漠植被盖度越低,生态功能越强,且表现为破坏容易、恢复难。因此,不论荒漠植被盖度大小,建议将全部荒漠植被纳入生态补偿范围,予以全面保护。同时,建议国家加大转移支付力度,最大限度地解决搬迁农牧民的后顾之忧,确保生态不再破坏。
(三)积极引导林沙产业发展,调整产业结构
吉木萨尔县在林沙产业发展方面具有独特的资源优势,肉苁蓉、锁阳等沙漠产业虽处于建设初期,但前景极为广阔。建议国家在资金补助,税收优惠,信贷支持等方面给予支持,积极引导产业发展。
关键词:侵蚀产沙平衡 研究现状 未来发展
泥沙产生的危害是多种多样和广泛的,泥沙产生危害的形式取决于泥沙的数量和特性,而泥沙的数量和特性则受到侵蚀、输移和沉积过程的影响。为了了解泥沙危害的根本原因,确定引起这种危害的泥沙的来源,并提出可行的控制措施,就需要对这些过程有所了解。因此,流域侵蚀产沙平衡计算对泥沙的控制是十分有意义的。一项完整的泥沙平衡计算应包括流域内泥沙的输入、移动和沉积的计算,也就是应当提出:①表土和基岩的泥沙侵蚀速率,详细的侵蚀过程;②沉积的速率及地形地貌变化的详细过程;③泥沙从流域中流失的速率;④泥沙来源及沉积的空间分布情况等。
1 流域侵蚀产沙平衡研究中的沙源与来沙量问题
对于一个汇流封闭的流域而言,河流泥沙的来源主要有三个方面:坡面来沙;沟道、河岸侵蚀;人类活动输入泥沙(如弃渣等)。一般情况下,坡面和沟道来沙是河流泥沙的主要来源,由于流域内土地利用方式等条件的不同,流域的不同位置对泥沙的贡献也不同。另外,在人类活动相对频繁的道路、排水沟等也是河流泥沙的重要来源和泥沙输送的重要通道。不同的土地利用方式及土壤地质条件等究竟对河流泥沙的贡献有多大一直是人们关注的主要问题,这对于调整土地利用方式及流域规划是十分有意义的。目前国内外在该方面的研究较多,尤其是我国对黄河流域泥沙来源与来沙量的研究取得了丰硕的成果,为流域泥沙治理提供了重点区域和治理方略。蒋德麒[1]对小流域坡沟泥沙分析认为,黄河中游小流域泥沙主要来源于沟道,但分析中未考虑坡面径流通过沟坡时增加的泥沙;一些学者[2~4]对坡面径流下沟对沟谷的影响研究结论差异较大,石辉认为差异的原因除研究方法不同外,可能是研究流域发育阶段不同所致;景可、徐建华等人[5,6]对黄河粗泥沙来源的界限、数量等进行了研究;王晓[7]采用“粒度分析法”对砒砂岩不同侵蚀类型区小流域泥沙来源的分析表明,泥沙主要来源于沟谷地;张平仓等人[8]分析了皇甫川流域各种产沙地层的产沙特征及机械组成,并与河口悬移质泥沙对比分析,得出流域不同地层的相对产沙量;陈浩[9]运用成因分析法的概念分析认为,黄河中游小流域的泥沙主要来自于坡面。从泥沙理化性质分析泥沙来源在我国黄河流域沙源分析中应用较为成熟,尤其是对黄河粗泥沙来源的研究更为深入,但黄河粗泥沙是在黄河这种特殊环境中产生的,并不意味着在其它流域有着同样的运用意义;杨明义等人[10]应用137Cs研究了安塞纸坊沟流域的泥沙来源情况,表明小流域泥沙主要来源于沟谷地。利用示踪法可望深化对泥沙运移、沉积过程的认识,在侵蚀动力学等研究中也可有广阔的前景。
国内外学者也较多的利用水文站泥沙资料进行沙源分析。利用观测站资料研究时,泥沙测定只能给出输沙量的非经常样本。通常利用水沙关系曲线来推算缺测日输沙量;径流小区资料分析也是研究泥沙来源的常用方法。小区多选择在泥沙侵蚀与输移的典型区,进行定点人工观测或进行室内外模拟试验。小区试验为流域内不同地貌部位及土地利用方式产沙量的区别提供了有效的依据,但观测结果多应用于小流域泥沙研究中,如何将小区和小流域研究成果应用到较大流域,是目前泥沙研究中的重点和难点之一;大面积的人工调查进行沙源和来沙量研究费时费力,目前多采用大面积人工或遥感调查与径流小区和典型小流域资料相结合的方法进行大面积的沙源分析。我国关于流域沙源与来沙量的研究主要集中于黄河流域,这些研究对解决该区泥沙问题提供了很好的依据,也为其他河流的研究积累了经验。
2 侵蚀泥沙的坡面~河道耦合关系
侵蚀泥沙的坡面~河道过程是泥沙运移过程中相对复杂的一个阶段。这个阶段水流汇集程度较弱、规律性较差,加之环境因素多变,对泥沙运移的影响较大。在此阶段中泥沙就地拦蓄的作用对流域农业及非农业应用都会起到很大的作用,尤其是流域内不同泥沙拦蓄设施的引入对泥沙分布及运移的连通性影响较大。许多研究表明,只有部分坡面侵蚀泥沙直接被输送到了河道,并且输送泥沙量受到土地利用、地形、降雨类型等的影响。流域面积越大水流的规律性就越强,坡面向河道输沙的耦合关系就越弱[11]。
2.1 坡面侵蚀研究
目前国外已经建立起WEPP等能反映流域坡面侵蚀过程的物理模型。我国近一二十年来在坡形、气候等对坡面侵蚀、侵蚀分布规律等都有了深入的探索。前人关于坡长、坡度等水沙影响的研究很多,但对侵蚀产沙过程影响的研究不多,次降雨条件下这方面的研究更不多见。孔亚平等人[12]通过室内模拟试验研究了坡长对侵蚀产沙过程的影响;靳长兴[13]则从坡面流的能量理论出发对临界坡度进行了研究;郑粉莉[14]在坡面降雨径流侵蚀方面探讨了上方来水等坡面侵蚀的关系,等等。我国近期的研究从研究方法上来看主要是采用标准径流小区观测天然和人工降雨条件下的产流产沙。从研究方向上来看主要是研究坡形、气候、土地利用等对泥沙侵蚀的影响,对泥沙坡面运动的过程研究较少。也有人利用“3S”技术、示踪技术等研究坡面侵蚀产沙的情况。黄诗峰等人[15]利用GIS技术对嘉陵江上游西汉水流域进行了土壤侵蚀量的估算;田均良[16]利用元素示踪法研究侵蚀泥沙在坡面沉积的分布特征及其影响因素,等等。笔者认为我国在今后一定时期内应加强坡面流水力学、坡面侵蚀动力学的研究,进而对坡面径流泥沙过程获得更深入的了解,争取研究建立能够反映侵蚀行为过程的动态数值模型。
2.2 沟道侵蚀研究
沟蚀预报发展经历了70年代的随机模型,80年代的过程模型和90年代实用化的过程,我国在沟蚀方面的研究如王治国[17]在黄土残源区利用人工降雨对土壤沟蚀类型进行了描述;白占国[18]据洛川源区典型沟谷地质地貌资料分析了不同历史时期沟谷侵蚀的速率;张科利等人[19]通过试验研究了坡面侵蚀过程中侵蚀方式发生演化的水动力学机理,对坡面侵蚀沟形成的机理进行了探讨;郑粉莉[20]对黄土区坡耕地的细沟和细沟间侵蚀也作出了许多研究;蔡强国、包为民等人[4,21]从不同的角度对侵蚀沟的发展进行了模型研究。但以上研究在沟蚀和沟间侵蚀定量化方面以及它们对土壤流失的贡献率都还需要进一步的探索。确定沟蚀发展的速率是一个相对困难的问题,不仅流域大小会影响到沟道侵蚀,而且许多已经发表的工作来自于短尺度的研究,这不能代表长期的趋势。不同时期的航空像片和摄影测量方法将有助于这方面的研究。另外,关于沟道发育的年龄或阶段等问题也应该在模型中加以考虑。
2.3 坡面~河道耦合关系研究
侵蚀泥沙坡面~河道耦合关系的问题,Skempton等人(1953)很早就提出并进行了一定的研究。Katerina(2002)将其简明的定义为坡面与河道间水文和地貌过程的连通性[22]。实际上人们对坡面~河道耦合并没有非常统一的认识。近年来此方面的研究使人们对侵蚀泥沙的坡面~河道运移过程有了更深入的认识。Michael C等人[23]通过实地测量对次降雨侵蚀泥沙的坡面~河道过程进行描述,但若要了解区域泥沙运移的一般规律还需要进行长期的观测;Jolanta Swiechowicz[24]则借助137Cs研究泥沙的坡面~河道过程,这种方法在国内外的应用也取得了较为满意的结果,但对于较大流域的研究在精度上会存在一定的问题;Katerina等人[22]利用GIS技术对流域进行了以栅格为基础的划分,在此基础上讨论了侵蚀泥沙的坡面~河道耦合形式与耦合程度,并建立起描述坡面~河道相互作用的二维模型用以定量的研究流域水沙的运动。我国在该方面也有较深入的研究,石辉等人[25]通过室内模拟试验对坡沟侵蚀关系的研究表明:坡沟侵蚀关系随小流域的沟道发育而变化,呈现出沟道侵蚀量逐渐减少,坡面侵蚀量逐渐增大的总趋势;陈浩等人[26]根据坡面水下沟时在沟坡(道)上“净产沙增量”的概念,探讨了沿程含沙水流侵蚀特性和坡沟侵蚀关系及产沙机理;蔡强国等人[4]从泥沙输移的物理过程出发,依据流域野外小区观测与模拟降雨试验建立了一个适用于黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀产沙过程模型,模型分为坡面、沟坡和沟道子模型;包为民[21]提出了小流域水沙耦合概念模型,从坡面、沟道产汇沙等方面考虑构成了一个具有明确物理意义的流域水沙耦合模型。蔡强国、包为民的研究都是基于一定物理过程和物理基础的,开始向着构建物理模型的方向靠近,但在模型中对于坡面~沟道的耦合关系仍不够紧凑。对于流域的坡沟侵蚀耦合关系仍有不同的观点,因为侵蚀泥沙的坡面~河道过程规律性差、干扰因素作用显著,所以这一过程是泥沙运移过程中相对复杂的一个阶段。目前,对于这一过程规律的掌握仍有许多需要进一步解决的问题。转贴于 3 河道泥沙的输移与存蓄变化平衡关系
关于河道泥沙输移有三个关键性问题:河道泥沙存蓄量;泥沙存蓄与输移时间;沉积泥沙的空间分布。由于侵蚀与产沙之间数值差异的存在,泥沙的动态存蓄将是一个不可回避的问题。河道内存蓄泥沙动态变化的定量研究将会有助于估算河道泥沙存蓄与流域产沙之间的动态关系,并且可以对不同河段泥沙的存蓄特征进行比较与解释。
河道内泥沙的运动与区域洪水的性质及河道的形状关系密切,径流的季节变化会导致河道内泥沙的相应变化;河道特征与泥沙的输移距离、不同粒径泥沙的分布等也有着直接的相互作用关系。人们总结了一些方法用以研究此类问题。如Matthias Hinderer[27]利用地貌形态变化计算泥沙输移问题;Jack Lewis[28]利用分层随机抽样法进行泥沙平衡研究;A.R.Orpin等人[29]利用不同泥沙粒径分布规律进行泥沙输移平衡的研究等。我国在此方面的许多研究也都表明了泥沙存蓄变化与区域降雨径流的关系最为密切,如黄河中游某些支流河道具有“小水淤,大水冲”的特性,近年来由于降雨洪水较小,河道存蓄泥沙量较大。高进[30]通过对不同形状河流沙洲发育长度的理论分析了河流泥沙淤积规律,建立起沙洲发育模型;王士强[31]应用动床阻力及滩槽水沙交换等关系与新的不平衡输沙等初步经验关系建立了黄河下游河床变形数学模型,该模型的特点是能较好地反映浑水上滩淤积减沙使主槽减淤增冲等情况。
目前,采用同位素示踪方法研究河道泥沙存蓄变化的研究较多。Simon J等人[32]通过“水库理论”对河道泥沙的输移与存蓄进行了研究。“水库理论”是定量研究河道内泥沙存蓄与输移时间的一种方式,是对水库中径流平均存蓄与输出时间在概念上的一种借用。通过应用,Simon J等人对河道内不同区段泥沙输移时间进行了较为精确的估算,对存蓄泥沙的活动等情况进行了定量研究。但以示踪法研究通常存在这样的问题:(1)示踪物质在河道内停留的时间至少要和泥沙平均停留的时间相等,而泥沙在河道内有可能停留上百年的时间;(2)如果不同时期输入河道内的泥沙充分混合,河道内泥沙的存蓄周期与驻留时间也很难确定。以特制试验设备辅助研究或许是解决河道泥沙的输移与存蓄变化过程研究的有效方法之一。英国学者D.M.Lawler[33]等人研制了一种用以自动监测河流泥沙的侵蚀、输移与沉积情况的“光电侵蚀探针”,其最大的优点在于它可以长期自动连续监测河流泥沙的侵蚀、输移与沉积,这对于没有或较少水文测站的区域连续观测泥沙是十分有意义的。
4 流域侵蚀产沙平衡研究中的模型问题
尽管极端降雨条件会产生大量的泥沙,但侵蚀模型对平均侵蚀率的测量仍然是很好的泥沙预测方式。通用土壤流失方程(USLE)可以模拟单坡面长期的泥沙侵蚀,但USLE模型预测的坡面侵蚀并未考虑坡面凹陷处的沉积问题。然而,一部分冲积物或崩积物会在其运移过程中发生沉积,而且流域的范围越大发生沉积的机会就越多。下面提到的几个侵蚀预测模型都是可以模拟泥沙运移过程的模型,它们分别是用来模拟单次降雨过程和长期侵蚀过程,以及模拟单坡面侵蚀和不同尺度全流域侵蚀产沙的。大部分的模型都是用来模拟单次降水侵蚀的,如EROSION3D[34]、EUROSEM[35]、KINEROS2[36]、ANSWERS[37]、AgNPSm[38]。应用这类模型最主要的问题是初始条件的确定,因此,这类模型通常被用来模拟不同降水的设计。在时间上具有连续性的模型如WEPP[39]和OPUS[40],这类模型比上面提到的模型更为复杂,因为他们还可以用来模拟土壤水分运动、植物生长等两次降水期间的过程。因此,这类模型的优点在于初始条件可以自动提供,并且可以相对容易地对一系列降水进行计算。
大部分在时间上具有连续性的模型都是用于模拟单坡面侵蚀的,这与模拟全流域侵蚀模型具有明显的区别[41]。模拟全流域土壤侵蚀的模型需要对流域空间进行离散化和参数化处理,一般采用两种方式。一是基于栅格的空间离散化处理(EROSION3D、ANSWERS、AgNPSm)。但是栅格的大小会对模拟结果产生很大的影响,因此,可研究流域的最大尺度是由栅格的最大数量所决定的。另一种方法是将流域根据一定的参数标准划分成若干个具有代表性的坡面(KINEROS2、EUROSEM),这些坡面通过沟道连接起来,进而通过模型模拟泥沙的输移过程。将侵蚀模型与地理分析软件进行不同程度的耦合是近年来泥沙平衡研究中模型研究的主要方向之一。蔡强国等人[4](1996)在IDRISI软件的支持下建立了一个具有一定物理基础的能表示侵蚀产沙过程的小流域次降雨侵蚀模型。模型考虑了降雨入渗、径流分散等过程,将水流在流域的汇流、输移过程引入到模型当中,从机理上对侵蚀过程进行了定量分析。Giorgio A.Benporad等人[42]采用分布式模型模拟水、沙量平衡。通过GIS处理将该流域离散化为栅格形式,建模以栅格为基础,与栅格整合的模拟方程通过流域出口处的水沙资料进行模型修正。结果显示,分布式数学模拟能够较为精确地模拟流域以月和年为单位的水沙运动情况。他们的研究通过GIS处理与时间修正在一定程度上已经打破了模型研究的空间与时间尺度限制。
确定可用的侵蚀模型是一项很复杂的任务,侵蚀模型必须经过修正之后才能用于模拟泥沙的过程。其中主要的问题是模型参数的转换、无观察站点区域初始条件的设置及利用长系列资料进行模拟时模型的适用性问题。准确的实地资料非常重要,因为它们常常是侵蚀产沙建模的重要限制性因素,如果分布资料不够全面,对于较大尺度的流域而言模型的选定将是很困难的。对于长系列资料的模拟,同时期泥沙沉积的调查十分必要,因为只有这样才能对资料模拟的结果进行校验。
5 流域侵蚀产沙平衡研究展望
流域侵蚀产沙平衡研究关系到我国生态环境建设、水利工程的使用与建设等方方面面,总结分析我国泥沙研究的现状,针对我国泥沙平衡研究中存在的问题,借鉴国外好的研究思路与研究方法,进行系统的、泥沙运移过程的平衡计算将是十分有意义的。
5.1 基本资料的科学观测
在流域侵蚀产沙平衡研究中,丰富而准确的资料是泥沙研究的生命线。因此,科学合理地布设观测站点,对部分观测站点进行适当的调整,进行水文泥沙的长期、连续观测是获得水文泥沙研究资料的基础,更是流域侵蚀产沙平衡研究发展的前提条件。
5.2 因地制宜的泥沙运移过程研究
目前,对于泥沙输移预报问题我们还需要了解更多的、更为细致的输移过程。对于流域内侵蚀泥沙不同粒径之间的关系;流域内侵蚀泥沙的停留时间与重新移动问题;侵蚀泥沙坡面过程与沟道过程的不同;侵蚀泥沙的停留时间与重新移动的耦合关系;适当时间尺度范围内坡面与沟道间的动态相互作用关系;侵蚀系统内不同部位侵蚀泥沙的相互关系及如何评价等问题仍然需要更为深入的研究。
目前国内尚未研究出类似于美国USLE的单坡面侵蚀模型,更未见类似于WEPP的物理过程模型,致使我国目前土壤侵蚀定量化缺乏实据,今后一段时期内应当攻关此方面的研究。我国幅员辽阔,地域间自然条件差异较大,除了进行通用性较强的物理模型的研究外,开展区域性产沙经验模型的研究同样具有不可替代的作用。我国关于泥沙侵蚀阶段的研究与预测模型探讨较多,但能够反映泥沙运移全过程的模型较少,因此,对于全流域泥沙输移过程的研究也应该加强。
5.3 综合研究方法
泥沙从侵蚀到沉积是一个复杂的过程,因此,泥沙平衡的研究也应该是一个系统工程。单一的方法一般越难以解决全流域泥沙运移研究的问题。采取多种研究方法的综合使用,充分发挥“3S”技术等高新技术在泥沙资料的获得与分析等方面的巨大作用,在我国的泥沙平衡计算研究中仍有很大的发展空间。 参考文献:
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水——生命之源。
水——城市发展的血液,维系着城市人民和社会经济发展的命脉。阜新是一个资源性缺水城市,是全国
40个严重缺水城市之一。多年来,缺水一直困扰着阜新人民生活水平的提高和社会经济发展。
当前,阜新正处在经济转型的重要时期,能否顺利解决水问题将决定转型的成败。就此问题,本文对阜新水资源形势做了详细的分析,并提出了可持续的利用战略,希望能为阜新经济转型起到推波助澜的作用。
1阜新市水资源形势
1.1阜新市水资源自然特点
1.1.1水资源总量少,人均、亩均特别低
阜新市水资源总量为9.72×108m3,人均占有量507m3,为全省人均量(878m3)的58%,不到全国人均量(2160m3)的1/4,更不足世界人均量的1/14。由于阜新面积相对较大,故亩均占有量更是大大低于各级水平。
1.1.2地区分布不均
阜新市水资源在区域上分布不均,区域资源性缺水表现相当严重。细河流域人口和工矿企业比较集中,2000年流域总人口105.98万人,人均占有水资源仅188m3,为全省人均量(878m3)的21%。而降雨量空间分布不均,由南向北递减。地表水资源主要分布在大凌河(支流细河)、柳河和绕阳河流域,呈西北部多、东南部少的趋势。地下水资源70%以上分布在人口稀少的彰武县境内。
1.1.3水量年内及年际变化大,灾害频繁
阜新地区河川径流主要由大气降雨补给。由于该地区属温带半干旱大陆性季风区,降雨少且集中。年内分配不均,6~9月占全国总径流的78%以上(见图1);年际丰、枯径流量相差7~47倍,少水年连续出现。自1999年开始至今,该区已连续四年干旱。由于降水补给河川径流和地下水量的减少,2002年全市水资源量仅为多年平均量的37%。这期间,政府不得不多次花巨资进行人工降雨以及采取其它一些措施。据市水资源办1994年统计,全市日最多缺水4.3×104m3,每天因缺水而影响工业产值约340万元。缺水已经严重制约到城市的发展。
图1降水量年内分布图
1.2阜新市水资源开发利用的主要问题
阜新市水资源时空分布极不平衡,可供水量有限,而且耕地、人口、城镇和工业相对较集中,用水增长快,因此在水资源开发利用方面存在诸多问题:
1.2.1开发利用不平衡
阜新市水资源贫乏,主要以开发利用地下水为主。如1994年城市用水中,开发利用地下水达8447×104m3;地表水引用1332×104m3,仅占其资源量的4%。究其原因,主要是各河流都缺乏兴建大型蓄水工程的条件,天然状况下年内、年际径流量丰、枯不均,加之细河流经市区段污染严重,特别在枯水期成了排污水河道,很难再利用。另外,由于境内丘陵起伏、平原较少,300多条季节性小河流,丰枯流量相差大,枯水期基本断流且时空分布极不均匀,因此区间地表水利用率很低。
此外,地下水资源开发利用不平衡。彰武县地下水资源从总量看相当丰富,为4.7×108m3,占全区总量的70%以上,但由于含水层岩性为粉细砂,单井出水量小,难以成为集中供水水源。另外,水源井易淤塞报废、寿命短,采水成本高,且远离市区,难以利用,只适合就近的乡镇及县城供水。城市水源所在地区地下水目前已严重超采,开采率超过50%。超采导致地下水位下降,形成了间断的地下水降落漏斗,而细河非汛期又常常断流并承泄城市污水,致使细河两岸的水源井和厂矿自备井遭严重污染,造成的恶性循环,加重了供需矛盾。
1.2.2水资源的有效利用程度低
全市水资源主要用于工农业,城镇生活以及公共建筑市政用水。
农业用水包括农业灌溉、农村人畜用水,占全市总用水量的比重相当大,且利用率低。2002年全市农业用水2.56×108m3,占总用水量(3.71×108m3)的69%。由于灌溉技术落后,渗漏水损失量达45%以上,有效利用率仅为55%左右。
工业用水中,一方面,就万元产值取水量而言:2000年整个工业万元产值平均取水量在140m3/万元左右,特别是电力行业高达850m3/万元、煤炭行业为270m3/万元、市郊细河区和清河门区及阜新县的工业万元产值取水量也高达210m3/万元。这一系列数据甚至远高于1995年我国工业万元产值平均取水量85m3/万元。1995年北京、天津、沈阳、上海、济南等城市万元产值取水量为60m3/万元,青岛则低于20m3/万元。阜新市工业用水水平不但同国内其他城市比存在一定差距,同国外比差距更大。国外有些城市工业万元产值取水量仅为20—30m3/万元,如日本横滨市早在1977年这一数值(折合人民币)不过20.6m3/万元。由以上对比不难看出,全市工业用水水平相当低这与阜新市以煤电等重工业为主导工业这一现状分不开的。另一方面,就水的重复利用率而言:除电力行业水的重复利用率已达到97.5%以外,其它行业(除煤炭业外)这一数值仍徘徊在70%左右;特别是煤炭工业,其重复利用率极其低下,1994年只有19.8%,而2000年才提高到31%。但发达国家1989年这一数值就已经达到75%左右,国内各主要城市1996年工业用水重复利用率也已经达到80%以上。可见,该市的工业用水仍有很大的提升潜力。
城镇生活用水方面:尽管目前全市居民生活用水水平还较低,生活用水标准也不高,但仍然存在很多浪费现象。居民节水观念薄弱、装表率低或至尽仍沿袭的“包费制”、水价过低(大大低于其成本价,差额由政府财政补给)、给水管老化、高耗水器具的大量使用以及管理松弛等原因,都导致严重浪费。居民住宅用水中,冲洗等日常生活用水占的比重特别大。例如:对我校学生公寓和东区教师住宅用水的一项调查表明:这一比重分别为:学生公寓为2/3(45L/(cap·d)),教师住宅为1/3(35L/(cap·d))。二者比重的差异与学生的生活情况(吃喝在外)密切相关的,但也反映了大部分学生的节水意识差。城市公共建筑及市政用水中,浪费现象更加严重。如对我校各主要公共建筑的调查表明:东楼、西楼及综合楼每天都白白流失大量的水,这与设施老化(水龙头常失禁、管网漏渗严重等)、落后(便池冲洗器为耗水量特别大的高位水箱)、管理松散等有关。相比之下,设施先进(如:便池冲洗器为耗水量小得多的延时自闭冲洗阀)、管理有序的实验楼以及新楼,这一现象就轻得多。另外,诸如绿化草坪用水,多为大径喷头(喷径10m左右),较经济喷头(喷径1m左右)更容易出现喷洒死角、喷洒不均等现象,浪费大量的水。
另外,据阜新矿务局近十年的实测数据表明,全矿区28对(含露天矿)矿井涌水量达到7.7—9.6×104m3/d,而迄今利用量还不到2×104m3/d,绝大部分被白白浪费。
1.2.3水体污染严重
2002年阜新水资源水质概况:
①河流
详见表一:
表一2002年阜新各主要河流水质概况
水系
河段
水体类别
主要污染指标
水质基本评价
饶阳河
韩家杖子段
II类
良好,适合生活饮用水
东白城子段
III类
高锰酸盐超标0.4倍,氟化物超标0.2倍
污染较严重,水质较好
细河
它本段
III类
高锰酸盐超标0.4倍,氟化物超标0.3倍
污染较严重,水质较好
它本段以下至海州段阜新界
超V类
高锰酸盐超标11.2倍BOD超标37.8倍,氨氮超标38.33倍,挥发酸超标7.67倍
水质较差,污染相当严重,仅适用农业用水及一般景观用水
柳河
彰武段
III类
高锰酸盐超标0.4倍,氟化物超标0.3倍
污染较严重,水质较好
牤牛河
海苏沟段
II类
良好,适合生活饮用水
养息牧河
五家子桥段
超V类
高锰酸盐超标32.7倍,BOD超标15.7倍,氨氮超标159倍,挥发酸超标5.4倍
水质较差,污染相当严重,仅适用农业用水及一般景观用水
秀水河
大木头营子段
III类
高锰酸盐超标0.4倍,氟化物超标0.3倍
污染较严重,水质较好
资料来源:参考文献9
②水库
选择总磷、总氮、高锰酸盐指数三项进行富营养化评价,结果佛石水库、闹得海水库均属中营养水平。这表明水库水质尚好,但也受到了一定的污染,形势不容乐观。
③地下水
2002年进行了10眼(仓土、大固本、大庙、大五家子、乱山子、双庙、苇子沟、新屯子、章古台、周家街)地下水井的常规水质监测。仓土、新屯子、周家街三眼井中钙离子、镁离子、硫酸盐、氯离子、重碳酸盐、离子总量、总硬度略有增大;10个地下水井中,水化学项目变化不大,但是铵离子、五氧化二磷呈现明显上升趋势,说明境内的地下水受到了农业污染源(化肥、农药的使用)的影响,水质污染有加重趋势。
调查结果表明:截止2002年,全市水资源有机污染严重,面污染也相当突出。
农业生产中农药,化肥的大量使用,以及工业用水、生活污水的大量排放,都导致了严重的水体污染。水体污染造成的结果:江河湖库等的水体功能衰退,水资源的可利用程度下降,可用水量减少。如:由于市区及阜新县污水大量排放到细河,水质污染十分严重,水质超过V类标准,使得位于其沿岸的海州、新邱两座水厂的水源被污染。特别是新邱水厂原有7眼水源井,因污染严重而被迫关闭了6眼;海州水厂的7眼水源井1眼被关闭,5眼改为工业生产所用循环水的水源。
严重的水污染,不但严重地危害了人们的生体健康,影响了经济的发展,而且也是该市目前水资源紧缺的主要原因之一。
1.2.4城市供水工程存在问题
①供水保证率低
阜新城市供水水源大部分建在属第四系松散岩、覆盖层浅的沿河两岸,且地下水受降雨和地表径流影响年内年际变化大,因此供水保证率低。特别是连续干旱年份,供水出现严重不足。以王府水厂为例,因1980~1983年全市发生连续干旱,水厂产水能力由1979年的6.69×104m3/d,下降到3×104m3/d,下降了55%。
②市政供水设施建设不适应城市发展要求
随着阜新社会经济发展,城市生活用水标准也逐年提高,而配水系统建设的滞后已不能适应社会发展需要。闹德海水源工程建成运用后,市区部分管网得到了改造,但其余部分仍存在低压供水区和管网末梢地段供水紧张状况。如孙家湾地区,地势偏高,自来水管网压力低,每到枯水季节,自来水公司只能对本区采取定时间断供水,几万居民因一周得不到几次水而纷纷上访。尽管市里采取了一些计划用水措施,供水紧张仍未得到解决。
③水源建设投资大、建设工期长
阜新市区周围90km范围内没有可利用水源。要解决市区严重缺水的情况,得靠跨流域、跨地区引水。这就存在投资大、建设工期长等一系列问题。以闹德海引水工程为例,水源距市区90km,工程总投资达2.1亿元,自1986年开始筹建历经8年时间于1994年末才竣工。
1.2.5认识不足,管理薄弱
长期以来,“取之不尽,用之不竭”的观念深入人心,使人们对全市水资源的严峻形势缺乏深入科学的认识。认识的不足致使人们的“忧患意识”不足、缺乏“爱水惜水”的主人翁精神。全市普遍存在水利设施不完备、水资源利用率不高等问题。节水措施少、浪费严重、水费不合理、保护不够及管理滞后等问题,客观上加剧了全市水资源的紧缺。如细河的严重污染,与保护不足、管理不力是分不开的。认识不足、管理薄弱是导致水资源未能合理开发利用的重要原因,在某种程度上也会影响顺利解决水的供需矛盾。
1.3供需矛盾突出
阜新市作为资源性缺水城市,且区域资源性缺水特别严重,加之在开发利用方面存在诸多问题,因而全市水资源的供需矛盾多年来一直异常突出。如1993年降雨偏少,佛寺水库蓄水较少,同年11月份,该库已降至死水位,而市内供水已经到了难以维持的程度,因此市政府决定不惜一切代价采取临时措施取用水库死水位以下的存水,投资250万元,仅取水430×104m3,每吨水增加取水成本0.58元。1994年7月13日大雨前,市区供水不足13.7×104m3。全市用水告急,市区内共有20个区域定时供水占供水人口的40%,家家户户缸接、盆装、轮流接水。东梁矿区居民花2~10元钱买一挑水喝。可见缺水已经严重影响人们的正常生活,同时对工业的影响也相当严重。据市水资源办1994年统计,最多时日缺水4.3×104m3,全市每天因缺水影响工业产值约340万元。而且,随着工农业的发展、城镇化的推进、人民生活水平的提高、以及在经济转型中大量新项目的引进,这一矛盾将越来越尖锐。详见表二、表三:
表二集中供水城区水量供需平衡表单位:×104m3
1995年
2000年
2005年
2010年
平均日
最高日
平均日
最高日
平均日
最高日
平均日
最高日
日需水量
30.3
34.6
41.6
47.1
50.4
56.6
61.0
67.8
P=95%
保证率
可供水量
17.5
17.5
27.1
27.1
52.8
52.8
52.8
52.8
日余、缺水量
-12.8
-17.1
-14.5
-20.0
2.4
-3.8
-8.2
-15.0
P=75%
保证率
可供水量
21.4
21.4
31.4
31.4
57.0
57.0
57.0
57.0
日余、缺水量
-8.9
-13.2
-10.2
-15.7
6.6
0.4
-4.0
-10.8
表三近郊区分散用水供需平衡表单位:×104m3
1995年
2000年
2005年
2010年
年
日
年
日
年
日
年
日
需水量
1625.1
4.4
2224.0
6.1
2735.1
7.5
3636.7
10.0
P=75%
保证率
可供水量
1466
4.0
1676
4.6
1676
4.6
1667
4.6
缺水量
159.1
0.4
548
1.5
1059.1
2.9
1960.7
5.4
P=95%
保证率
可供水量
1311
3.6
1511
4.1
1511
4.1
1511
4.1
缺水量
314.1
0.8
713
2.0
1224.1
3.4
2125.7
5.9
资料来源:参考文献8
由表二可见,阜新市城区缺水严重,1995年保证率P=95%时缺12.8×104m3/d,缺水量将近占需水量的一半。2000年闹得海水源工程每天供水9.6×104m3,城区工业和生活用水在保证率为95%时日缺水量为14.5×104m3。2005年引白水源工程建成生效,在保证率为95%时,每天余水2.4×104m3。2010年由于需水增加,在保证率为95%时,每天缺水8.2×104m3。同样由表三可见,近郊区缺水现象也相当严重。
据上分析,在已经考虑了可建设工程的条件下,全市仍然大量缺水,供需矛盾相当尖锐。
2阜新水资源可持续利用战略
水资源紧缺多年来一直困扰着阜新社会和经济的发展。随着人口增长、城镇化的推进和社会经济的发展,水资源紧缺这一问题将继续存在,其影响将更大。时当阜新经济转型之际,能否顺利解决这一问题将事关转型成功与否,因此实现全市水资源可持续利用已刻不容缓。具体战略如下:
2.1科学认识水资源,以节水为本
全民必须认识到全市水资源的有限性,尤其是人均占有量特别低这一客观事实,认识到水资源不单是一个自然资源问题,更是一个社会经济问题;同时还需意识到经济转型时期需水量必然大幅度上升这一趋势。大处着眼,小处着手,各行各业、人人都要有“忧患意识”,树立保护水资源意识、节约用水意识、水资源可持续利用意识。应全方位地节约用水,发挥有限水资源的最大效益和潜力,在发展经济的同时逐步减少用水量。节约用水是关系到全市社会经济可持续发展的根本大计,应当以建立节水型城市为奋斗目标。政府要把节水作为一项基本政策,加大对全市水资源形势的宣传力度,提高全民节水意识,把节水同社会经济可持续发展结合起来。
2.2节约用水、高效利用水资源
2.2.1节约工业用水
全市目前以煤、电为主的工业,普遍存在耗水量大、有效利用率低的现状等问题。通过产业结构调整、技术水平升级以及产品的更新换代等途径降低工业用水量、提高重复利用率。这将是解决其用水困难的有效途径,同时还有一个显著的效益是减少了废水排放量,从而减轻了工业污染和降低了生产成本,可谓“一石二鸟”。在实行过程中,要以那些用水大户及大用水行业、污染大户及大污染行业为节水重点对象。对这些行业要制定节水规划、节水目标和标准。
2.2.2减少农业用水
目前,农业用水仍然是阜新市用水大户,其中农业灌溉用水占全市总用水的57%,比重大而且利用率极低。据统计,农业灌溉用水量用于作物生长的不到40%。改变灌溉方法是提高用水效率的最大潜力所在。目前世界上应用较多的灌溉方式有漫灌、渗灌、喷灌、滴灌、微灌、计算机辅助灌溉等,如果改用喷灌、滴灌、微灌和计算机辅助灌溉代替目前全市普遍使用的大水漫灌和渗灌,则农业用水的有效利用率可提高3~4倍。
就整体而言,农业节水要与市情结合,先进技术与传统技术结合,渠间节水与田间节水结合,工程措施与管理措施结合,水利工程节水与农业技术节水结合,改善农业生产条件和生态环境相结合。在政府的宏观扶持引导下,依靠和发挥农民积极性,走“内涵式发展道路”,实现节水、高效、高产。
2.2.3节约城镇生活用水
随着城镇化的推进和人民生活水平的提高,城镇生活用水量将大幅度增加,节约用水势在必行。要在改善人民生活质量的前提下,结合城镇建设、文明和环境建设,推动城镇节水工作的展开。采取计划用水和定额管理,提高水价,修缮改造老化落后的输水管网,安装水表实现“一户一表”等手段。另外,着重推广使用节水器具,如卫生设备、洗衣设备等。比如现在全市仍普遍使用的便池冲洗高位水箱,每次耗水5~6L,而新建楼群中使用的延时自闭冲洗阀每次耗水2~3L,可见节水能力相当强。另外,如能使用电计数、时间自控等自动冲洗装置,节水效果将更好。再比如绿化用水方面,改用经济喷头取代目前广泛使用的大径喷头,就将节约大量的水,同时喷洒效果更好。
由此可见,全市城镇用水方面存在着巨大节约用水潜力,有待开发。
2.3合理配置水资源
2.3.1跨流域、跨地区调水
阜新是资源型缺水城市,市区周围90km范围内没有可利用的水资源。要解决城市供水问题,必须跨流域、跨地区调水。如1994年末竣工的“闹德海”引水工程,以及2005年将竣工生效的“引白入阜”工程。2010年,全市水资源供需矛盾将空前白热化,又得考虑修建新的引水工程了。
2.3.2合理利用矿井水
阜新市有大量的矿井水。1997年,全矿区28对井(含露天矿)每日涌水量为7.7~9.6×104m3,其中清水约1×104m3、温泉水0.2×104m3。预计其远景总量为每天11~15×104m3。目前日利用量还不到2×104m3,且多为矿区洗煤等粗用水,绝大部分被白白浪费。由于其长期潜伏于岩层中,水质较好,大部分水质指标均满足生活用水标准。利用矿井水,相对于跨流域调水不但能节省巨大的工程建设费用,而且还能免缴排污费。如能更细化地采取分质、分类应用,将更进一步带来巨大的经济效益。如开发温泉将为阜新市的旅游业带来巨大的活力和效益。
2.3.3建立中水回用系统,实现污水资源化
城市污水经回用处理后用于水质要求不高的领域,是解决城市地区水资源短缺的一个有效途径,可谓开辟“城市第二水源”。不但可以扩大水源,减少因缺水造成的损失,而且还减少了污水排放量,减轻了环境污染。比起远距离调水,处理回用水在经济上也是十分合算的。解决这一问题需要观念的转变和有效的管理政策。随着全市居民小区的大量建设,建议在小区内(单个或多个联合)建设中水回用系统。
2.3.4建造人工湖泊
在市内或郊区适当的空闲地、公园等地建造人工湖泊,将冬季径流、部分雨水径流、建筑施工现场排放的地下水储存于人工湖泊内,用于灌溉、市政绿化或地下水回灌。
2.3.5地下水人工回灌
利用坑、塘、洼地、旧河道、砂石坑、沟渠和井等将水引入地下含水层的直接措施即称为地下水人工回灌,水存储在地下,一旦需要可随时抽出来再利用。其中,“冬灌夏用”技术已经被国内外很多城市广泛采用,效果相当明显。此外,近年来开发应用的一项利用大气冷源技术——“地下水密闭循环回灌”技术,其关键在于地下水仅作为温度的载体而被循环利用,无水量消耗、无水质变化(水温度除外)。
地下水密闭循环回用水系统由“冬抽夏灌井”、“冬灌夏抽井”、换热器和空气冷却器等组成。其运行方式为:冬季,自“冬抽夏灌井”抽取常温水(温度低于循环冷却水温)至换热器对循环冷却水进行间接冷却,被加温的地下水经空气冷却器依靠低温冷却后,再由“冬灌夏抽井”注入地下含水层并作为冷源储备;夏季,由“冬灌夏抽井”抽取低温水至换热器用作间接冷却循环水,被加温的地下水再由“冬抽夏灌井”注入同一地下含水层。如此往返循环,利用冬季的大气冷源。这种系统充分利用了自然条件(冬季气温低和地下含水层),既不消耗地下水又节约了能源,意义重大。例如,采取这项技术之前水温差为4~5℃,而采取这项技术后水温差为10℃,则根据热平衡原理可知,将节省50%的水量。
阜新冬季气温特别低,夏冬温差可高达50℃左右,而且目前地下水也已经超采,如能利用这项技术,将带来巨大的经济效益和环境效益。
2.3.6人工降雨
人工降雨在特别干旱的时候可以作为暂时缓解缺水的一种办法。在之前的多次连续干旱期间,阜新市政府拨款采取了人工降雨,起到了“立杆见影”的效果。但这一技术投资大,不适合大面积使用。
2.4防治水污染,
随着阜新市经济转型和人民生活水平的不断提高,今后相当长的一段时间内,水污染物的排放无疑也会有较大的增长,因此,全市水污染防治可谓任重而道远。应本着“防治结合,预防为主”的原则,重点从以下几方面着手:
2.4.1控制和减少工业源头污染
工厂应从“先污后治”转向“预防为主”,从终端治理转向生产全过程控制。据估计,对大部分生产工艺不先进的企业,只要加强管理就可以削减人为污染量的30%~50%;实行技改的回用﹑循环等技术手段,又可削减一部分;这是一种低成本﹑高效益的根本战略。
2.4.2保护水源,用区域的系统观点来考虑水污染防治
按流域﹑水系或区域实行水资源利用的综合规划可对污染严重的企业进行关闭、限产或限排措施。在农业生产中,改进施肥方式和合理使用农药、提倡科学种田,也是水污染防治的重要措施。
2.4.3具体措施
①建立监测系统,利用各种手段对污染排放的各主要污染物,进行定期监测,实行排污监督。
②建立废水无害化技术处理系统。目前,全市第一座污水处理厂正在建设之中,预计2005年将投入使用。
③建立资源化处理系统,该系统包括:a企业内部的资源化系统:如水循环系统,重金属、人工合成有机毒物的中间产物、副产物和流失物的再利用系统;b企业外部(之间)的资源化系统:如一个企业的中间产物、副产物、“废物”转为另一个企业的原材料或半成品系统,城市、工业、农业的有机废气物制造沼气、肥料,供居民、农村或工业使用;c外环境的资源化系统:如土地处置系统、氧化塘系统、污水养鱼系统、生态农场系统等。利用经过无害化处理的污废水、料和能源,增产粮食、养殖鱼类和水生植物,以及制造沼气,这样既可以节省污水处理厂的费用,又可以充分利用资源。
④在经济转型中,政府要促使全市各行业用水从粗放型向集约型的转变,另外要对新引进项目进行严格考核,尽量避免对耗水量大、污染严重的项目的引进。
2.5正本清源,营造绿色水库
森林具有涵养水源和保持水土等重要功能,一片3300公顷的森林贮存的水量相当于100×104m3的水库,因而有“绿色水库”之称。目前阜新有大面积的空置土地,如能够积极展开大规模的植树造林(可选择经济树木),将是战胜水危机、促进水资源良性循环的有效途径,同时还能起到防风固沙的作用,实现“双赢”。
2.6加强水资源管理
要本着“统一规划、合理开发、综合利用、协调发展”的原则,改革水资源管理体制、改变“多龙管水”的无序状态,加强水资源管理机制,建立合理的水价形成机制,完善水法规,增加科技创新和水资源可持续利用的资金投入。特别提出几点:
①促进水资源市场化,由于水资源归国家所有,绝大部分水利设施为国有资产,因此,水资源对使用者而言是一种特殊商品,应有偿使用。改变计划经济模式下形成的用水观念,改变城市低价用水、农村无偿用水的格局,实现水资源利用的市场化,即以其市场化、商品化机制调节水价,实行水的分类、分质、分时论价。这样才有利于运用经济杠杆促进水资源的合理配置和利用,最大限度地发挥其社会和经济效益。
②实行节约用水定额制,进行计划用水,超额部分要提高水价。从城市和企业到各个生产环节,都要加强用水定额管理,实行“节约有奖、浪费加罚”的政策。
③制定全区水污染控制法,制定并实行取水、用水、排污许可证制度,只有对水资源、水源、污水排放等各个环节都实行严格管理,才有可能杜绝任意运用地面水源,任意开采地下水和排水。
④在现有标准的基础上,还应从系统控制入手,综合考虑各环节包括技术、经济、管理水平和条件等,制定大多数单位和部门都能实施的各种更具体的有关标准。如按产品、品种制定单耗(水、能、物料)标准;按产品、品种制定流失(水、能、物料)总量标准;按产品、品种制定排放物的经济、可行、有效的浓度标准;按环境容量制定区域污染物总量控制标准等。这些标准虽然不是法律,但是属于强制性管理措施,应逐步纳入生产管理体系中,违者应按轻重受到行政和经济上的处罚。
3结论
阜新的水资源形势已经相当严峻,供需矛盾特别尖锐,实现水资源可持续利用迫在眉睫。这是提高全市人民生活水平、加快经济转型、振兴阜新的唯一选择。实现全市水资源可持续利用,必须深刻认识全市水资源的形势,本着“开源节流并重,以节水为本”的原则,采取合理利用和有效保护相结合的举措。在政府的统一规划、统筹安排下进行,切实做到以行政为手段、经济为杠杆、法律为保障、技术求改进来实现水资源的可持续利用,同时也需要全方位、全民众的努力。
参考文献
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[9]阜新市水利局阜新市水资源公报阜新日报2003,3,20
关键词:农业气象;农作物;影响
我国是农业大国,农业经济是国民经济的重要组成部分。干旱、洪涝以及冰雹等极端天气会对农业生产造成直接影响。伴随着科学技术的进步与发展,我国气象事业呈现出发展迅猛的趋势。现代农业气象服务体系已经逐渐实现完善的目标,成为农业生产重要的手段。农业生产的不断提高对农业气象提出新的要求与挑战,为提高气象服务的质量,必须与时俱进,实现对气象事业的不断探索,这对农业生产的顺利进行有极大的促进作用。
一、农业气象对农作物的影响
1.冷冻灾害对农作物的影响
冷害以及冻害是农业气象灾害中冷冻灾害的主要组成部分。冷害是一种发生在除冬季以外的气象灾害。主要是农作物在生长期间温度不够而引起。霜冻以及寒潮都是冻害的主要表现形式,一般发生在出夏季之外,地域性教强势冷冻灾害的明显特征。
2.干旱灾害对农作物的影响
干旱对农作物的影响一般表现为以下两种形式,分别为土壤干旱以及大气干旱这两种干旱都会导致农作物内部水分出现大量流失的现象,同时补给速度远远小于流失速度,这也是影响农作物体内水分严重失衡现象出现的主要原因之一。农作物光合作用降低以及呼吸作用减弱的现象都是有上述原因引起,这不仅对农作物的正常生长有阻碍作用,同时会对农作物的产量进行大幅度的降低。
3.洪涝灾害对农作物的影响
洪涝灾害是农业气象灾害中仅次于干旱灾害的第二大气象灾害,一般可分为洪灾、涝灾和湿灾3种。降水是引起洪涝灾害最常见、影响最大的因素,特别是夏季降水。一个地区一旦出现连续降下暴雨或者特大暴雨,农田就会出现大量的积水;或者由于暴雨引起河水上涨、堤坝决堤,洪水大面积淹没了农田。如果这种势态无法有效控制的话,就会造成r作物大量死亡,从而导致减产甚至绝收。随着全球气候出现异常变化,洪涝灾害出现越来越频繁,并出现逐年增加态势,仅2016年洪涝灾害对安徽省造成的经济损失就达250亿元,其中农业损失为93.6亿,严重妨碍了我国农业经济发展和农民的生产生活。
4.冰雹灾害对农作物的影响
冰雹对农作物的影响是很大的,一般来说,对刚出土不久的幼苗来说,冰雹的砸伤可能造成全面死亡;对于成熟的农作物造成的影响有时候是毁灭性的,特别是果实类的农作物,造成果实砸伤或掉落、果树破裂,直接影响了农作物的经济效益;冰雹对设施农业也会造成严重影响,比如大棚水果和蔬菜,在遭受冰雹之后,大棚设施遭到破坏,从而对大棚内的水果和蔬菜造成影响,给农民带来严重的经济损失。
二、预防和缓解农业气象灾害对作物产量影响的策略
1.预防冷冻灾害的措施分析
防御农业气象灾害的重要措施就是建立完善的灾害防御体系。对于冷冻灾害要充分利用现在先进的气象分析设备,时时做好气象监测、气象分析、预报预警和服务应急准备工作,并要建立完善的应急预案和应急机制。同时还要对灾害影响进行科学的评估,为制定冷冻灾害防御方法提供有力的数据支持。农业人员也要大力向农民推广有效的增温助长制剂,比如“天达2116”。冻灾发生之后,及时喷洒“天达2116”的农作物就会得到很大程度的修复,而没有喷洒的就会减产或者绝收。
2.预防干旱灾害的措施分析
要缓解和治理干旱灾害,就要做到水资源的优化配置。修建跨流域调水工程是一个强有力的手段,这是一种积极有效的远距离调水措施,可以人为地从有多余水的流域向缺水流域大量调水,有效弥补缺水地区的水资源,从而实现水资源优化配置。要缓和流域内的季节性缺水,可以兴建一些小型灌溉工程,在雨水丰沛时期把雨水蓄藏起来,便于干旱期灌溉之用。这些工程还可以结合养殖、发电、航运等等开展多种经营,从而促进和活跃受水地方的经济。除此之外,还可以实时监测自然云的情况,有条件的话就实施人工降雨来缓解或者解除干旱地区的缺水问题。
3.预防洪涝灾害的措施分析
针对洪涝灾害,也要建立完善的灾害防御体系,做好气象监测、分析和预报。在强降水来临之前就要做好预报工作,并通知、指导农业有关部门及时做好采收已经成熟的农作物工作,从而降低给农民带来的经济损失。对于不耐涝的农作物要做好田间的清沟沥水工作,保证土壤的疏松透气。对于水稻等农作物也要修好田间的排水沟,在暴雨来临之前把田间的积水及时排出去,而且好的排水沟也可以防止强降雨过后形成的内涝。修建水利设施和建造高标准的防洪工程也是必不可少的重要手段。
4.预防冰雹灾害的措施分析
长白山区、青藏高原和祁连山区是我国的多雹地带。要想减少冰雹灾害,就要想办法破坏冰雹云的形成条件。最有效的办法就是多种植被来增加森林面积,改善地貌环境。其次,做好冰雹云的识别、认清冰雹主要活动路径工作,并及时预报预警,在冰雹来临前就把成熟的农作物及时抢收。同时要指导多雹地区的农民多种植抗雹且恢复能力强的农作物。再次就是人工防雹,也就是干扰和破坏冰雹的形成,防止冰雹的生成。目前的方法就是利用高炮或者火箭把碘化银粉末与红磷的混合物送入冰雹云层,产生的冲击波可以使小水珠合并成大的水珠,从而形成雨滴降落到地面。
三、结束语
良好的气象条件是农业生产顺利进行的重要前提和因素。对于目前的气候变化,气象灾害越来越频繁,因此气象部门一定要高度重视农业生产中的天气变化,重视极端天气对农作物生长和生产的影响;我国农业生产得到了快速的发展,本文主要从气候对农作物生长的影响开始分析,从各项气候因素对农作物生长的影响进行了讨论,着重分析了水、光照、温度这三个因素的影响,并根据水热协调,对我国气候对农业的影响进行了分析,也提出了一些可行性的建议。
参考文献:
[1] 张海燕,张丹.湖南省怀化市农业气象产量预报对农业生产决策与粮食计划制定的影响及作用[J].北京农业,2016(6).
关键词:多媒体;化学教学;优势
一、创设情境,激发兴趣
导入新课,是课堂教学的重要一环.在课程的起始阶段,迅速集中学生的注意力,把他们思绪带进特定的学习情境中,对一堂课教学的成败与否起着至关重要的作用.运用多媒体导入新课,可有效地开启学生智慧之门,激发联想,使学生在轻松愉悦的氛围中学到知识.如,在学“二氧化碳的性质”时,运用多媒体展示二氧化碳在自然界中的循环,形象的演示二氧化碳的气、液、固的三态变化,并拓展固态二氧化碳(又称干冰)汽化时吸收大量的热,呈现生活中可用于冷藏食品和人工降雨的画面.然后播放一个形象而富有情趣的动画片:在意大利有一个山洞,叫做“屠狗洞”,画面展示一个人牵着一只狗走进这个山洞。走着走着狗晕倒了,人却安然无恙.洞内升起一条红线,红线下方显示二氧化碳的含量过高。通过创设丰富多彩的教学情境,增设疑问:洞内无形的“杀手”是什么?让学生巧解悬念,激发学生的学习兴趣,使学生由被动接受知识转为主动学习,积极配合课堂教学,主动参与教学过程,从而提高学习效率.
二、突出重点,突破难点
学生受认知水平和认知能力的限制,许多教学内容成为他们的学习难点.我在突出教学重点,突破教学难点问题上要花费大量的时间和精力。如,分子和原子、离子等教学内容,由于一些知识比较抽象,我仅借助于挂图和模型来教学,学生仍然感触不深,易产生疲劳感甚至厌烦情绪.利用多媒体课件,可向学生展示微观粒子惟妙惟肖的动画过程,使肉眼看不到的微观粒子的存在,结构及变化的本质过程形象直观地模拟出来,有声有色,动静结合.学生在各种感官协同作用下,如同进入了神奇的微观世界,从不同角度、不同侧面认识化学变化的实质.学生的思维由宏观到微观、由抽象到形象,空间想象能力得到了培养.心理上自然而然地接受了分子、原子的存在,解决教师难以讲清,学生难以听懂的内容,从而有效地实现精讲,突出了重点,突破了难点,取得传统教学方法无法比拟的教学效果.
三、模拟实验,简化实验
在实验教学中,由于受实验装置大小、距离远近、观察角度、时间长短、实验方法等因素的限制,使得一部分学生不能看清楚实验操作的过程及现象,因而学生无法全面理解这类实验.运用多媒体课件,增强实验的直观性和可控性,这些困难都能迎刃而解.如,铁钉锈蚀条件的探究、酸雨危害的模拟实验等,实验周期长,现象不明显.如,一氧化碳还原氧化铁、粉尘爆炸等实验有一定的危险性,我在以往的教学中只是“说”实验而不是做实验,学生对这些实验的认知只是源于我的描述,理解肤浅而表面.而运用录像,多媒体课件模拟这些实验过程,分解实验的操作、慢放或快放、定格或重现实验过程,不仅缩短周期,节约药品,还可形象地反映出实验的全过程,使复杂实验简单化,危险实验安全化.模拟实验中排除了干扰因素,现象更清晰,强化了学生对实验的理解,培养了学生的观察和思维能力。
四、巩固练习,强化训练