水循环的要素精选(九篇)

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第1篇：水循环的要素范文

关键词：地理环境；运动

中图分类号：G632.749 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）05-188-01

岩石圈物质循环、水循环和大气循环运动是自然界的三大物质循环，这部分也是必修1模块的主干知识之一，备受学业水平考试命题者的青睐，成为历届高考的“钟情点”之一。以下就学业水平考试考查的相关内容和方式做一番剖析和透视。

高中地理学业水平考试对考试内容掌握程度的要求分为四个层次，从低到高依次为：识记、理解、应用、综合，分别用字母a、b、c、d表示。其中含义如下：

a―识记：识别重要地理事物的名称、概念、特点和地理数据等基础知识，重大地理新闻及与地理有关的法规；在地图上正确识别重要地理事物的位置。

b―理解：简述、简释、比较地理基本概念、规律、原理以及地理事物的特点（包括分布、结构、演变、成因等）和与地理有关的基本国情、国策；解读地理统计数据和图表。

c―应用：利用各类信息材料说明地理基本原理；运用地理基本规律、原理分析地理问题；绘制简单的地理图表；在图上正确填绘重要地理事物名称；比较和分析组成地理环境的各要素及其内在联系。

d―综合：运用所学知识和观点，将学习和生活中出现的地理现象和地理事实的各个部分、各个方面、各种因素联结起来，以形成统一整体的认识。

一、岩石圈物质循环

考试要求：

①地质循环a

②三大类岩石之间及岩石与岩浆之间的相互转化及图示c

主要考查内容：地震波在地球内部的传播与地球内部圈层的划分，地球内部和外部圈层结构及各圈层的主要特点，三大类岩石的形成与转化，地壳内部物质循环过程。

1、三大岩类

在地球内部压力作用下，岩浆沿着岩石圈的薄弱地带侵入岩石圈上部或喷出地表，冷却凝固形成岩浆岩（如花岗岩、玄武岩、橄榄岩、流纹岩等）。已经形成的岩石在各种外力作用下被侵蚀、风化、搬运后沉积下来，经过固结成岩作用，形成沉积岩（如砂岩、页岩、砾岩、石灰岩等）。或在一定的温度和压力下发生变质作用，形成变质岩（板岩、大理岩、片岩、片麻岩等）。

2、岩石圈的物质循环过程

岩石圈的物质循环过程，实际上是三大类岩石与岩浆之间的相互转化过程。正确理解的关键是掌握影响它们之间相互转化的各种内外力作用。

3、岩石圈物质循环的重要意义

（1）在循环过程中，形成了地球上多样的、丰富的矿产。

（2）改变了地表的形态，塑造了千姿百态的自然景观。

（3）实现了地区之间、圈层之间的物质交换和能量传输，从而改变了地表的环境。

【考查方式】以地震波在地球内部传播示意图为背景，考查地球内部圈层的界线与特点；以示意图的方式考查三大类岩石的物质转化方式。

二、水循环

考试要求：

①水循环的过程和主要环节a

②水循环的地理意义b

主要考查内容：河流的补给，径流的变化及其影响因素，水循环的概念和类型，水循环的环节，水循环的意义，人类活动对水循环的影响。

1、河流的主要补给类型及特点

较大的河流一般都是由多种水源混合补给的。

2、水循环及其意义

第2篇：水循环的要素范文

关键词：流域 水循环 水文 分布式 模型 WEP

一、分布式流域水循环模拟的意义与作用

地球环境变化和人类活动的影响改变了水的自然循环规律， 加剧了我国水资源的供需矛盾，许多地区出现了水环境与水生态恶化的严重局势。地表水、地下水及人工侧支循环水等各类水资源转化频繁，狭义的水资源概念与传统的水资源评价方法已显不适。

20世纪80年代中期以来，随着计算机技术、地理信息系统和遥感技术的发展，从水循环过程的物理机制入手并考虑水文变量的空间变异性问题，即分布式流域水文（水循环）模型或称“白箱”模型的研究在国内外受到广泛重视，涌现出许多分布式或半分布式模型，如SHE模型、IHDM模型及TOPMODEL模型等（参见文献1）。另外，全球大循环（GCM）研究对陆地地表过程模拟提出了越来越高的要求，土壤-植物-大气连续体（SPAC）研究受到重视，出现了各类SVATS（土壤-植物-大气通量交换方案）模型，从另一方面加强了水循环的研究。本文使用“流域水循环模拟”而不是“流域水文模拟”，意在强调需要将流域水循环系统的所有要素过程联系起来研究而不仅仅是产汇流模拟。

分布式流域水循环模拟能够回答水在时空间上如何移动和转化、什么样的工程与管理措施才能减少无效耗水以及人与生态如何分水等问题，而且其模型参数具有物理意义、可根据测量和下垫面条件进行推算。因此，基于物理机制的分布式流域水循环模型的研究与开发具有重要意义，在以下几个方面具有不可替代的作用：（1）预测未来环境变化下的流域水资源演变趋势，（2）分析人类活动的影响与各类对策的效果，（3）借助各类遥测技术在缺乏地面观测资料流域进行水文分析与预测，（4）为流域水资源评价与配置、洪水预报调度、水环境评价、水土流失监督治理及水生态环境分析等各专业应用提供强力支持。

二、WEP模型的开发与验证

本文作者从1995年起从事分布式流域水循环模拟研究，开发了网格分布式流域水循环模型WEP (Water and Energy transfer Process) 模型（参见文献2至4）。该模型以长方形或正方形网格为计算单元，便于使用GIS和卫星遥感数据，并具有物理概念强、计算精度高和速度快等特点，已在日本谷田川等多个流域得到验证，正在日本战略性创造研究推进事业项目(CREST)“都市生态圈、大气圈和水圈中的水量能量交换”课题中使用，并正在我国的几个流域进行验证中。WEP模型2002年10月获日本国著作权登录，并可从互联网上下载，详见pwri.go.jp/team/suiri/yata-r/index_e.html。虽然WEP模型还包括水质模拟模块，受篇幅所限，这里仅就WEP模型的水循环模拟部分的开发与验证情况做简要介绍。

1．1 WEP模型的开发 为提高计算效率，WEP模型对非饱和土壤水运动的模拟采取了比SHE模型简化的算法，但强化了对植物生态耗水与热输送过程的模拟，对水热输送各过程的描述大都是基于物理概念。

（1）模型结构。各网格单元的铅直方向结构如图-1（a）所示。从上到下包括植被或建筑物截留层、地表洼地储留层、土壤表层、过渡带层、浅层地下水层和深层地下水层等。状态变量包括植被截留量、洼地储留量、土壤含水率、地表温度、过渡带层储水量、地下水位及河道水位等。主要参数包括植被最大截留深、土壤渗透系数、土壤水分吸力特征曲线参数、地下水透水系数和产水系数、河床的透水系数及坡面和河道的糙率等。为考虑网格内土地利用的不均匀性，采用了“马赛克”法即把网格内的土地归成数类，分别计算各类土地类型的地表面水热通量，取其面积平均值为网格单元的地表面水热通量。土地利用首先分为水域、裸地－植被域、不透水域三大类。裸地－植被域又分为裸地、草地与耕地、树木3类、不透水域分为都市地表面与都市建筑物。另外，为反映表层土壤的含水率随深度的变化和便于描述土壤蒸发、草或作物根系吸水和树木根系吸水，将裸地－植被域的表层土壤分割成3层。

（a）

（b）

图-1　WEP模型的结构：（a）网格单元内的铅直方向结构，（b）平面结构

WEP模型的平面结构如图-1(b)所示。首先，为追迹计算坡面径流，根据流域数字高程（DEM）及数字化实际河道等，设定网格单元的汇流方向（落水线）。然后，将坡面径流沿着落水线用1维运动波法由流域的最上游端追迹计算至最下游端。关于各支流及干流的河道汇流计算，视有无下游边界条件采用1维运动波法或动力波法由上游端至下游端追迹计算。地下水流动采用多层模型进行数值解析，并考虑其与地表水、土壤水及河道水的水量交换。

(2) 水循环过程的模拟。蒸发蒸腾包括植被截留蒸发、土壤蒸发、水面蒸发和植被蒸腾等。WEP模型按照土壤-植被-大气通量交换方法(SVATS)、采用Penman-Monteith公式详细计算了蒸发蒸腾。由于蒸发蒸腾过程和能量交换过程客观上融为一体，地表附近的辐射、潜热、显热、热传导及地表温度的计算不可缺少。为减轻计算负担，热传导及地表温度的计算采用了强制复原法(FRM)。GREEN-AMPT入渗模型物理概念明确，所用参数可由土壤物理特性推出，并已得到大量应用验证，因此，WEP模型采用GREEN-AMPT铅直一维入渗模型模拟降雨入渗及超渗坡面径流。GREEN-AMPT模型仅适用于降雨入渗过程。而非降雨期的表层土壤(通常是非饱和状态)水分量的再分配将影响到降雨入渗时的初期水分量、土壤和植被的蒸发蒸腾和对浅层地下水的补给等，为减轻计算负担，WEP模型将表层土壤分成数层，按照非饱和状态的达西定律和连续方程进行计算。 在山地丘陵等地形起伏地区，同时考虑坡向壤中径流及土壤渗透系数的各向变异性。地下水流动采用多层模型进行数值解析。浅层地下水运动按照BOUSINESSQ方程进行二维数值计算，源项包括表层土壤的降雨补给、地下水取水、深层渗漏及地下水溢出(或来自河流的补给)等。在河流下部及周围，河流水和地下水的相互补给量根据其水位差与河床材料的特性等按达西定律计算。为考虑包气带层过厚可能造成的地下水补给滞后问题，在表层土壤与浅层地下水之间设一过渡层，用储流函数法处理。另外，WEP还考虑了雨水人工储留渗透设施的模拟、防灾调节池的计算及水田的模型化等。

2．2 WEP模型的验证

WEP模型先后在日本东京的多摩川中部流域（578 km2）、千叶县海老川流域（27 km2）及茨城县谷田川流域（166 km2）得到验证和应用。其中，海老川流域是高度都市化的流域，谷田川流域是农地与人工林地为主的自然流域，多摩川中部流域是半都市化半自然的流域。WEP模型的模拟结果示例见图－2至4。可以看出，WEP模型不仅对流量，而且对地下水位及土壤水分等均有良好的模拟结果。验证后的WEP模型曾用来分析都市化对东京都水热收支及水热通量的空间分布的影响，评价雨水人工储留渗透设施和防灾调节池对流域水循环的改善作用，研究水田的维持河川枯水流量及滞洪效果等（参见文献2至4）。

WEP模型具有较高的计算效率。以谷田川流域的计算为例，共有16661个计算网格单元，计算时段步长采用1小时，在CPU为1.4GHZ的微机上，一年的计算时间约为3小时。

图－2 WEP模型的流量模拟结果示例（谷田川流域）

图－3 WEP模型的地下水位模拟结果示例（海老川流域）

图－4 WEP模型的土壤水分模拟结果示例（海老川流域）

转贴于 三、分布式流域水循环模拟面临的难题与对策 分布式流域水循环模拟在我国推广应用所面临的主要难题有：（1）水文变量及参数的空间变异性与尺度问题。我国流域尺度大、人类活动影响深。可根据流域不同地区的地形地貌特点，分区选取不同的计算网格步长，然后根据网格内土壤等参数的概率分布规律考虑其空间变异性对产汇流的影响。（2）水循环的动力学机制的描述和计算量大之间的矛盾。水循环的许多过程如降雨时的入渗和地表径流过程变化快，描述这些过程常需要日以下的时间步长。如果所有过程所有时期均采用很短的时间步长，计算量将很大。因此，采用变时间步长，即针对不同过程及同一过程的不同时期采用不同的时间步长，将是缓解矛盾的对策之一。（3）下包气带过厚滞后了降雨对浅层地下水的补给问题。我国许多地区特别是干旱半干旱地区的浅层地下水位往往很深，和地表之间存在很厚的包气带，滞后了降雨对浅层地下水的补给。可通过典型调查和观测，采取滞后曲线法、储留函数法等方法来解决。（4）资料收集难与数据不足问题。分布式水循环模拟需要大量的基础数据。虽然我国的水文气象观测、地质调查与资料整编等基础工作开展较早、质量较高，但目前仍存在资料收集难与数据不足问题。

四、结束语 分布式流域水循环模拟和GIS、DEM和各类遥测技术相结合，解决水资源评价、洪水预报调度、水土流失、水污染以及水生态等各种生产实际问题，近年来已成为跨学科的国际研究前沿。国际水文学会（IAHS）2002年将“观测资料缺乏流域的预测（PUBs）”提议为下一个国际水文十年研究计划。欧美国家已开发出分布式流域水循环模拟与流域水资源管理、污染物运移或土壤侵蚀流失计算等耦合的应用系统，如美国USGS 的MMS 系统、欧洲的SHETRAN模型等。因此，加快开发适应我国自然地理特征与气候特点的各类基于GIS的耦合式应用系统显得十分重要。此外，考虑到我国流域尺度大、人类活动影响深、环境复杂多变的实际情况，虽然传统的以率定参数为本的集总式水文模型无法客观地描述产汇流机制和预测人类活动带来的影响，但完全按数学物理方程模拟又受计算量的限制和尺度问题的困扰，因此基于物理概念和变时空步长的分布式流域水循环模型将是未来的发展方向。

参考文献 [1] Singh V.P. and D.A Woolhiser， Mathematical modeling of watershed hydrology，Journal of Hydrologic Engineering， ASCE， Aug.，2002，Vol.7， No.4， 270-292

[2] Jia Yangwen， Guangheng Ni， Yoshihisa Kawahara and Tadashi Suetsugi， Development of WEP Model and Its Application to an Urban Watershed， Hydrological Processes， May， 2001， Vol.15， 2175-2194

第3篇：水循环的要素范文

关键词 水资源；水资源资产；资源资产化管理；社会水循环；二元水循环

中图分类号 X196 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2016）01-0083-06 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.01.012

自然资源是经济社会发展的物质基础，自然资源的稀缺性决定自然资源具有资产化管理的基础。自然资源的资产化管理是将自然资源按照资产进行运营管理，是发挥市场配置资源决定作用的重要举措，是系统完整的生态文明制度体系的组成部分。十八届三中全会明确提出健全国家自然资源资产管理体制。

水资源是生态环境系统最活跃，影响最广泛的自然资源之一。水资源同时是特殊的自然资源，既是经济发展不可或缺的生产要素，又是生命不可缺少的自然资源，也是生态环境必不可少的基石。然而，我国发生严重水危机，水资源短缺、水环境恶化，严重威胁着人类健康、区域经济社会可持续发展、生态文明建设。这种水危机表面上是经济社会发展与水资源开发、利用与保护之间的矛盾，其根源是我国水资源管理体制的不完善。丹尼尔・科尔认为所有适用于资源环境保护的方法最终都建立在财产权的基础上[1]。就水的财产权而言，我国实行的是国家（全民）所有的制度。

我国水资源归国家所有，国务院代为实施所有权，然而国务院难以行使所有权，在水资源管理中，将此权利赋予国务院水行政主管部门。水资源可以看作是水行政主管部门作为水资源管理人（人）进行管理。国务院水行政主管部门对各省份水行政主管部门具有业务指导关系，相当于将各省份和各流域的水资源所有权委托于地方水行政主管部门和各流域委员会。依次逐级委托，形成多级机制。这种国家（全民）所有权存在一定的问题，且在我国水资源管理中广为体现。一是公共资源管理人的激励问题。各级水资源管理者并不是受利润机制驱使其像管理私有资产一样有效管理。即使各管理者做出不恰当的管理决策，其个人并不会受到经济损失，经济损失将会外部化。二是管理者的短视行为。地方水资源管理者向地方行政首长负责，水资源管理者可能实施比私人所有者更为短视的措施，损害其管理的水资源与水环境。这种情况在地方政府经济发展“锦标赛”的晋升模式下更为显著。

对此，部分学者提出水资源资产化管理的方式应对上述不足[2-4]，以期引入市场机制进行水资源的优化配置与管理。然而，由于相关理论研究的不足，水资源的资产化管理还存在一定的问题。一是资产的私有产权导向与国家所有水资源产权的矛盾；二是资产的经济属性与水资源多重属性（功能）不匹配的问题。此外，由于水资源资产的界定不清楚，大多学者将水资源资产管理作为水资源管理的对立面提出，意欲将所有的水资源都资产化管理，这种管理方式势必危害生态安全，造成水危机。

我国实施了水资源行政许可制度和水资源有偿使用制度，并且结合总量控制和定额管理。就水资源权属而言，我国实行的是混合财产权制度，即国家具有水资源所有权，使用者依法获得水资源使用行政许可之后，并且缴纳一定的水资源费用之后行使水资源的使用权和收益权等。并且，在行政许可制度中利用区域（流域）总量控制区域（流域）水资源的使用量，利用定额管理控制每个企业的行政许可取水量。同时我国还规定，节约的水资源量可以用于水权交易。我国现行的水资源管理制度使得我国水资源具有资产化管理的雏形，但是就如自由市场保护主义所言，“该制度是政府创造、监督并限制市场（主要是水资产市场）交易的制度”。在我国水权交易的实践中，无不体现了“政府创造、监督并限制市场交易”这句自由市场保护主义的担忧[1]。

王喜峰：基于二元水循环理论的水资源资产化管理框架构建

中国人口・资源与环境 2016年 第1期对于以上不足，本文提出若干问题并给予解答，一是水资源资产是什么？二是水资源资产实现路径是什么？三是水资源资产管理的内涵和外延是什么？四是水资源资产管理与水资源管理的关系是什么？五是具体的水资源资产措施是什么？

1 二元水循环理论及其与水资源资产化管理的耦合1.1 二元水循环理论

二元水循环理论是水资源领域的重要理论之一，在我国广为应用并指导解决实际问题[5]。该理论认为自人类社会开始开发利用水资源，单一的自然水循环结构变为“自然-社会”二元的水循环结构，两者相互作用、相互影响[6]。

对于自然水循环，其驱动力是太阳辐射和地球引力，其完整的路径为“降水-产流-蒸发-排泄”。随着经济社会的不断发展，人类活动逐渐成为驱动水循环的另一大因素，有学者将这种驱动社会水循环的因素合称为“社会势”[7]。社会水循环的源动力是用水需求，只有用水需求才能构成循环路径。人类经济社会发展的实际需要，利用设施从自然水体或者直接从雨水进行取水活动，将这部分水资源供给实际经济社会生态环境等实际的用水部门，在生产生活等实际活动中，水资源以成为产品一部分等方式被实际消耗，其他水资源则由入渗和排放回归到自然水体中。在配给机制上，由于经济社会用水需求的驱动，水通量从社会势高的地方向低的地方移动，社会势包括政治势、经济势、政策势等。

现有的基于水资源的调控管理措施也将目光投向了基于社会水循环通量的调控管理，例如基于ET的调控措施等[8]。社会水循环调控管理的目的是保障用水安全、合理分配水资源、提高用水效率和效益等，同时也保证环境用水与经济社会用水的平衡、排污量的平衡以及经济社会取水量和水资源可供给量的平衡。社会水循环的调控环节包括，取水调控、用水调控、排水调控。以上调控环节是基于社会水循环循环路径，且分别对应着最严格水资源管理制度的“三条红线”，即取水红线、用水效率红线、入河排污红线。

1.2 水资源资产定义

水资源的资产化管理指将水资源按照资产进行管理，就资产定义来说，管理者对具有使用价值并且能够带来收益的水资源按照市场机制进行管理。资产是指能给企业目前和未来的经营带来利益，企业（个人）有权支配使用的经济资源[9]。虽然不同的领域对资产的定义有一定的差别，但是其具有共同的特征即：①预期带来经济利益；②为企业拥有或者控制的资源；③企业过去的交易或者事项形成；④能够用货币计量[9]。

现有的水资源资产管理研究大多将水资源资产管理与水资源管理对立，认为水资源资产管理是水资源管理的“纠正”，在隐性中认为所有的水资源都应该按照资产进行管理。水的功能有：健康功能、生物栖息地功能、溶解质和悬移质的载体、生产功能。在人类使用水资源之前，单一的自然水循环机制主要强调水资源的生态环境功能，随着社会水循环的形成，水资源的经济社会功能越来越重要，社会水循环通量能够产生大量收益，这部分水资源在定义上符合水资产的范畴，应该按照资产进行管理。就功能而言，水资源的经济功能只是水资源功能的一部分，将承担其他功能的水资源按照资产进行管理，一是产权的主体缺失，难以有效运行；二是经济驱动对水资源的无尽消费，势必对生态环境造成严重灾难。

除了水资源功能的差异之外，水资源的物品属性差异也导致不能将所有的水资源作为水资源资产进行管理。根据竞争性和排他性的高低，可将水资源分为私人物品、公共池塘物品、俱乐部物品、公共物品（见表1）。作为公共物品的水资源，是人类生存和发展、生存环境的重要组成部分。作为私人物品的水资源是生产生活的重要资源。水资源的公共和私人物品的双重属性决定了用于生产生活的水资源可以作为资产进行管理[10]。

可以看出水资源的资产的概念小于水资源的概念。 水资源资产相对于水资源来说，是能够具体体现水资源经济功能的那部分水资源，并且能够被主体拥有、控制、交换。可以水资源资产是进入生产生活的那部分水资源，这与二元水循环理论中的社会水循环通量是重合的，应用“自然-社会”二元水循环理论对水资源进行资产化管理是可行的。

1.3 社会水循环理论耦合水资源资产化管理的路径

由于水资源资产与社会水循环通量是重合的，社会水循环理论乃至二元水循环理论对于水资源的资产化管理有深刻的借鉴意义。在水资源资产化管理中主要存在水资源资产内涵不明晰、资产监管体系不完善、资产用途管制不到位以及资产产权体制缺失等突出问题。根据社会水循环理论可以有效解决上述问题，这也是社会水循环理论耦合水资源资产化管理的路径。

第一，社会水循环通量的有效界定水资源资产化管理内涵和范围。社会水循环表现形式为水资源在经济社会系统中循环，直接以水资源资产的形式创造经济社会价值，具有非常强烈的经济属性。水资源资产的范畴与社会水循环的通量的范畴重合，利用社会水循环理论对其通量进行界定可以有效界定水资源资产的内涵和范围，避免水资源资产范围过大造成水资源资产化管理与传统水资源管理的“换汤不换药”。

第二，针对社会水循环的循环途径的监管有效完善水资源资产的监管体系。现有的社会水循环循环途径为“取水-给水处理-配水-一次利用-重复利用-污水处理-再生回用-排水”。虽然环节较多，但是其基本循环过程还是“取水-用水-排水”三个环节，针对这三个环节的有效监管，显然要比现有的对流域区域控制断面的监管更加有效果，也更加有针对性。在美国资源能源和环境的政策中，也多是针对微观企业的环境因素通量的进口和出口进行监管。这样做一是节约国家过多的监管投入，可以将投入以立法的形式附属在设备中；二是对监管更有针对性，特别是在水资源资产的监管体系建设中。

第三，社会水循环的相对闭合性有效解决用途管制制度与水的流动性的矛盾的问题。用途管制是国土空间开发中的重要内容，将国土空间分为生产、生活、生态等用途，并且对国土空间的用途进行管制。水资源资产也具有与国土用途管制相似的合理性，但是自然水资源具有流动性和循环性，一个地区的生态用水可能流动到下一个地区作为生产用水。社会水循环具有相对闭合的特征，进入社会系统的水资源要发挥作用完成后返回到的自然系统中。而用途管制中的生产、生活用水就是社会水循环通量的范畴，对水资源资产的严格管理就是保护用于生态的水资源。用途管制也是水资源资产具有稀缺性的基础。

第四，社会水循环通量有效解决水资源资产产权不清晰的问题。水资源产权属于国家所有，我国在对水资源产权进行设定时存在的问题是意图设计制度对绝大部分的水资源进行产权界定。如上述水资源功能较多，真正作用于经济社会的是社会水循环部分，将该部分的使用权、收益权等界定清楚即可对水资源资产进行市场化操作。其他水资源的所有权由国家所有，并且有权利在特殊时期进行配置，如极度干旱和突发污染事件时的水救济等。对社会水循环通量部分的水资源的产权界定就是对水资源资产的产权界定，从根本上解决了市场配置水资源资产的决定性作用的制度问题，又有效保护用于生态的水资源。

2 基于二元水循环理论的水资源资产管理框架的构建2.1 水资源资产管理的内涵与外延

水资源资产为进入到社会水循环的水资源，因此水资源资产管理是水资源管理的重要部分，即为对社会水循环通量部分管理。其管理根据资产的性质可以分为水资源资产的界定管理、交换管理、使用管理、处置管理等，对应于社会水循环的各个环节。

水资源资产管理与传统的水资源管理有一定的不同，在一定程度上弥补传统水资源管理的不足。一是弥补了传统水资源管理处理公共产权与私有产权相容上的不足；二是弥补了取水许可与交易用水兼容上的不足；三是弥补微观水资源配置与水事管制不协调上的不足；四是弥补了私有资本进入公共工程上的不足。可以看出，水资源资产管理是水资源管理的重要部分，同时也是发挥市场配置经济社会用水资源的决定性作用的所在，是弥补水资源管理行政特色过重的所在。

2.2 水资源资产管理与水资源管理的分层

根据上述分析，水资源资产管理是水资源管理的一部分，是对进入社会水循环部分的水资源按照资产的性质进行管理。由于水资源资产可以由市场决定配置，这与传统的水资源管理的行政配置有一定的矛盾。在上述分析的基础上，本文认为可以通过分层管理来有效界定水资源管理中的政府与市场的关系。国家和地方政府在现有水资源管理制度的基础上进行宏观、中观的水资源管理，市场在水资源资产的微观管理中发挥决定性作用。

从宏观层面来说，国家是水资源的所有者，是水资源所有权利的根源，在这个层面对中观层面的水资源进行配置和管理。在宏观层面即可以界定出各中观层面的水资源资产的范围、产权界定、监管制度和用途管制等。除了水资源资产的宏观制度设计之外，国家不参与水资源资产的微观运作。国家的权是按照国家的水资源情况和经济社会发展特点确定各地区的分水（可取水）情况，即宏观的水资源配置。国家的责保证国家战略需要、保障区域的生活用水安全、保障区域环境生态用水安全。国家的利是通过统筹开发利用和保护，使得区域经济、社会、环境健康地、可持续地发展。

从中观层面来说，以宏观层面的配置方案和制度设计为基础，对区域的水资源进行管理。中观层面的水资源管理既包括水资源行政管理，也包括水资源资产管理。这一层面的水资源资产管理主要是地方政府间的水权转换、水生态补偿等，其主体是地方政府。交换的驱动因素不一定只是经济社会因素，也包括行政意志主导的水生态救助等。地方水行政部分主要是对区域的水生态进行有效保护，以及对区域的微观涉水活动进行初始赋权。地方的取水方式、量、质、域等要严格按照国家、流域、上级行政的要求进行，其主要依据是区域的水资源可利用量，即当地水资源量扣除生态环境用水量，以及相关总体和行业规划等。

从微观层面来说，市场是水资源资产管理的决定性因素。在宏观和中观水资源管理的基础上，各具有水资源资产的使用权的所有者按照既定的制度和规范进行市场化运作，水资源资产在市场机制的决定下进入到效率较高的行业，体现不同区域的水资源的稀缺性，同时也为“以水定产、以水定量”提供制度基础。

2.3 根据二元水循环理论的水资源资产的权属分解

考虑到水资源的特殊性，私有化难以推行。在公共产权的基础上，针对以上问题进行制度设计。在取水环节要引入“私有产权”或者类似“私有产权”的水资源资产产权制度。现代的产权制度将产权分为所有权、使用权、占有权、处置权、收益权。在取水环节，可以将所有权归国家所有，使用权（这里主要是取水权）按照一定的原则归相关利益主体所有。也就是说，国家所有的权利主要集中在没有进入社会水循环时的自然水资源，即取水环节之前的所有水资源。一旦经地方政府的许可进入社会水循环领域，微观主体即拥有类似私有产权的权利，即拥有除所有权之外的其他所有权利。

对于取用的水，生产的前过程对应的是用水，生产的中过程对应的是耗水，生产的后过程是排水。对应到产权的属性用水过程对应的是水的使用权，耗水对应的是水的收益权，排水过程对应的水的处置权。耗水过程即是通过用水，将水资源与其他资源结合形成产品（服务），耗去的这部分水资源真正形成了收益，体现了水资源的收益权。这部分权利归权益主体所有。耗水量是行业真正使用的水资源，是区域水资源的绝对减量（虽然部分水资源的耗去没有直接形成收益），对国家所有的水资源形成了减量，在绝对量上具有了外部性。因此对耗水量的计量非常有意义，国家可以据此来制定水资源宏观配置政策和水资源资产产权政策。耗水过程体现了收益权，这部分权益不能用于直接交换。在用途管制和监管时，可以据此进行。

对于排水过程，体现着用水户的处置权。这部分过程要深入体现国家用途管制和监管的权利。对于完全脱离生产过程的废水（脱离一次生产线，进而还可以被其他生产线使用的废水不属于完全脱离生产过程），国家或地方政府对这部分水进行严格用途管制和监管。对于农业而言，排水过程一般是回归自然循环过程，例如回归到河流、湖泊、地下水等，但是这部分水一般含有面源污染物质，国家要进行监管。对于工业而言，一部分废水经过处理再回归水体。这部分水对于自然水循环非常重要，不需要行业间将这部分进行经营。用途管制和监管体制要对这部分水资源资产重点处理。也就是说，完全脱离生产环节的水资源属于国家所有，国家强制企业行业对这部分水资源资产进行优良化处理，不能私自经营。

2.4 根据二元水循环理论的行业水资源资产管理设计

从社会水循环示意图来看（见图1），社会水循环主要存在“供水、用水、排水”3个环节。其中供水分为地表水和地下水，供水对象主要是农业、工业、生活、生态四个部门。社会水循环与自然水循环密切相关，从图中可以看出，人类社会从自然水体中取水（地表、地下），经过自来水厂制水（或者自取水单元制水），向用水单元输水完成供水环节；用水单元配水、直接（间接）用水、或者在用水单元内循环用水，完成用水环节；用水单元排放废水，污水处理厂（或自取水配套污水处理设施）收集、处理、向自然界排放完成排水环节；此外一部分用水单元收集废水、处理形成再生水，并循环利用，形成回用环节。

（1）农业用水。农业部门的用水一般有三种形式：一是来自于农村田间农田水利设施的地表水资源；二是经机井等灌溉措施抽自地下的水资源；三是由大中型取水设施从大中型水体（地表和地下）抽取的水资源经农田水利水系送往各个用户。对于第一种而言，这部分多为雨水的直接（间接）利用范畴，可以作为自然水循环一部分，因此这 部分水资源的资产产权可以直接归为直接利益者。例如，在不影响水循环的基础上，在土地上的使用权和所有权随着土地承包权归土地承包者，集体所有的水塘等的水体，水资源的所有权和使用权归集体所有，其具体使用方式由集体用水组织决定。对于第二种而言，由于地下水的特性，需对该部分取水以进行许可的形式进行管制，其取水方式和取水量由取水权严格界定（地下水资源所有权归国家所有，地方政府按照水资源情况设定取用地下水定额，允许利益者之间使用权交易）。对于第三种，国家设定初始水权，允许利益者内部之间使用权交易，或者与其他行业用水户进行使用权交易。

（2）工业用水。工业用水一般来自三种方式。一是来自城市建设部门的供水（自来水）；二是来自自建的取用地表水设施的供水；三是来自自建的取用地下水设施的供水。这些取水具有取水许可证，并且取水量根据行业用水定额决定。对于第一种方式，各行业企业按照所用水量与行业水价进行缴费。按照行业用水定额进行严格用途管制。对于第二种方式，行业企业严格按照取水许可和行业定额进行取水，对于行业企业扩建可以向农业部门购买地表水取水权，区域内行业总取水要求不能高于交易前的取水量。对于第三种方式，工业行业可以购买农业的地下水取水权，要求与第二种方式一样。

在用途管制方面，工业要划分特殊工业和一般工业。特殊工业包括电力行业（主要是火核电行业）、钢铁、化工、饮料等行业，这些行业用水量较大，万元增加值用水量较一般工业行业较大，对于这些行业，可以考虑鼓励取水权向经营权的转换，即在通过技术更新减少耗水量的前提下，可以将取水权转向用水效率较高的行业。

（3）生活用水。生活用水主要由以下几种方式，一是来自城市建设部门的集中供水；二是来自分散供水。对于第一种而言，可以将取水后的水资源的经营权下放到城市建设部门的供水机构，也可以按照一定的方式引入私有机构加入，吸纳社会资本。对于第二种而言，其方式也有不同，可以分为家庭用的自采用水和（农村）集体自采用水，对于后者要按照用水合作组织的方式发放取水许可证，对于前者根据当地实际情况，逐步向后者转移。这部分用水是我国水法规定保证级别较高的用水，对该部分用水要进行严格的用途管制。

（4）生态环境用水。生态环境用水一部分是不允许开采的水资源，这部分没有进入社会水循环部分，其资产产权归国家所有，属于国家保护。另外一部分为城市建设等部门使用的再生水，用于河道等生态用水，这部分一旦进入自然水体，其资产产权归国家所有，被国家保护。需要说明的是，对于城建部门使用再生水喷洒市内植被等所用的水，一般作为生活用水。

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Framework of Water Resource Capitalization Management Based on

Dualistic Naturesocial Water Cycle Theory

WANG Xifeng1，2

（1.Renmin University of China， School of Environment， Beijing 100872， China；

2.Institute of Quantitative & Technical Economics， Chinese Academy of Social Sciences， Beijing 100732， China）

第4篇：水循环的要素范文

在推广和应用现代教育技术的实践中，转变观念是根本，但要使教育技术能在课堂教学中发挥作用，提高教学效果，关键在于教师如何制作教学课件，并以恰当的方式把它嵌入到教学环节中，构建高效课堂，课堂教学才是中学生素质教育的主战场。在课堂教学中，我们主要抓了以下几个环节：一是创设教学情境，有效导入新课；二是教学过程要体现以学生为主体的教育理念，营造师生互动的高效课堂；三是学生的能力培养要贯穿始终。

1.创设情境，导入新课，引发学生学习地理的兴趣

高效课堂，导入为先。导入的方法很多，根据教学内容不同，因人、因地、因时而异。中学地理教学内容主要涵盖自然地理、人文地理、区域地理三大部分，知识体系的特点不同，设计思路也不同。自然地理主要是揭示自然界各要素的运动变化规律，我们在教学中大多设计相应的动画或视频导入，例如：运动着的地球、运动着的大气、运动着的水、正在爆发的火山等。人文地理是探讨人类的生产生活与自然界的关系，我们一般是截取生产、生活中的视频，或利用时事热点进行导入，把教材中的相关理论与学生生活常识或热点问题联系起来，制成多媒体课件，导入新课。例如：在学到“城市化”一节，导入视频：家乡城市里拥挤而川流不息的人群、密集的楼房、冒着黑烟的工厂烟囱；学到“农业区位”，用正在田间劳作的农民视频导入；在学到“工业区位”时，播放工厂车间的生产流水线的视频，让学生有身临其境的感觉。区域地理内容涉及的空间范围广泛，地球上各个国家和地区的自然、人文等地理事物繁杂，在学习区域地理内容时，通过电脑播放该国家或该区域的人物、风土、名胜古迹等资料，这样，不仅拓展了学生的视野，又提高了学习兴趣、降低了学习的难度。例如，在学到美国的“商品谷物农业”时，向学生展示美国玉米和小麦种植、田间管理、收获和储运过程的视频：广阔的田野、大型机械在作业、卡车在运粮……。在观看同时提出问题，美国的商品谷物农业有何特点，区位因素如何等。学生有了视频的感性认识后，再通过设问引导学生讨论，自然的导入新课，使学生身心愉悦地投入课堂学习。

2.淡化难点，加强师生互动，提高教学有效性

地理学以人地关系为主线，兼具自然科学和社会科学两大学科领域的研究内容。许多地理自然现象的发生、发展是动态地理过程，如地球运动过程中太阳高度角的变化、洋流的形成、水循环的形成过程、岩石圈物质的循环过程、各类外力作用过程等等，这些都很难利用传统的教学方式来引导学生进行学习，那么现代教育技术可以借助其强大的资源管理能力来实现直观化教学，对运动变化的地理事物模拟演示，用闪动、定格、拉近、加快、放慢等动感手段，根据需要把每一个过程或瞬间的各种情况展示得一清二楚，大大降低了学生对抽象地理原理在认知上的难度，便于学生自主学习，还可以重复或后退，进行师生互动，从而突破教学难点，达到较完美的教学效果。例如：高中地理必修一“自然界的水循环”一节，既是本章的重点，又是难点，涉及水体、河流的补给（互相联系的水体）和水循环三个方面的内容，如何把三者融为一体，使学生形成清晰的知识链，这就得借助多媒体。在学习本节时，我是这样处理的：先展示自然界各种水体视频，用定格、拉近、语言提示等方式，让学生看清各水体存在的环境以及它们的相对位置关系，为介绍其补给关系做铺垫；接着用动画显示：冰川和积雪融化流入河中、降落到地面的水汇入河流、泉水和湖水入河……这样的做法让抽象的知识变得形象化，使学生明白水体是相互联系的，接着提问：这些水都流入河流，对河流来说又叫什么现象？学生回答后，教师语言提示承上启下：这既是河流的补给又是水循环的一部分。然后再闪动显示水循环的其它环节：海面蒸发、水汽输送、大气降水、下渗、径流、植物蒸腾……同时让学生说出这些环节的名称。使静止图成为动态图，从中观察到整个水圈内水的运动变化过程，不难看出，水循环就是各种水体相互联系的过程，而环节就是联系的纽带，利于学生构建知识体系。学生边观察、边思考、边回答，活跃了课堂气氛，在学生兴致正浓之际我适时设问引发学生思考：水循环按空间范围分为哪几类？它们分别包含哪些环节？水循环对自然界和人类有何意义？要求学生先自主学习独立思考，再小组讨论解决疑难问题。最后，让学生画出水循环示意图，总结本节内容的知识体系。可见，利用现代教育技术手段，解决了用语言文字难以描述、难以阐释的学习内容，不仅突破了教学难点，也营造了师生互动的和谐氛围。

3.注重培养学生读图用图的能力

地图是地理学的第二语言，对学习地理的作用是不言而喻的，利用现代教育技术手段，可以将地图活化，通过一些简单的操作，可把地图任意放大、缩小，既能看到全图，也可突出某个地点的特征，做到点面结合，培养学生读图、用图的能力。例如，高中地理必修三“地理环境对区域发展的影响”一节，教师可以利用这种功能将松嫩平原和长江三角洲放在同一幅图上，区别二者的位置关系，以及由此引起的水热差异，又可将图放大可分别读出其地理要素特征，之后再进行缩小，将两个地区作比较。让学生学会如何读图、用图，便于全面掌握地理知识。除了缩放功能外，多媒体还可以把不同要素的图层叠加重组，进行空间分析，例如把河流分布图与地形地势图和降水量图叠加就可分析水能资源的分布；把气压带风带图与气候类型图叠加可以分析气候特征的成因；将世界风带图与世界洋流分布图叠加可以分析洋流的形成；将世界地形图与六大板块分布图叠加可以分析世界海陆和地表起伏的原因等等。这样的例子很多，利用地理信息技术，进行信息叠置开展复合分析，是研究地理事物分布规律、相互联系的重要方法。在教学中，教师要把这种活用地图的理念传递给学生。

二、拓展教育空间，优化教育结构

一是，教师将自己的电子教案上传到学校学习网上，给学生提供学习资源。学生可以通过网络自主地选择性地学习，选择学习内容、控制学习节奏，对学习过程中的重难点知识实现重复学习而不受时间的限制。还可以进行远距离的实时交互，通过和教师和同学的不断交流而充实自己，不断进行自我反思，在反思中进步和成长，这种建立在共享的、共讨的前提下的学习模式是传统面授教育所不能达到的。或者把网上学习与学校学习结合起来，根据自身学习的需要，在校园网中进行“以我为主”的二次学习。二是，利用课外活动的时间，教会学生扫描、修图、下载、编辑等基本技能，提高学生动手能力。引导学生收集各种有价值的与地理有关的图片、文字资料、视频录像等地理素材，上传入网，扩充教学内容，参与校园网络平台的建设。有了地理素材和编制的基本技能，学生可以虚拟课堂情景，参与组编设计教案和学案，纵横自己的思维，开拓创新，不拘泥于教材，不局限于教师定出的“框架”，学生在此过程中品尝着创造的乐趣，提升创新思维的人格品质。四、现代教育技术运用中的误区现代教育技术丰富了教育教学方式，培养了学生学习兴趣，提高了教学效率。然而，有的老师把现代教育技术片面地理解为教育媒体技术，陷入了误区，在课堂教学中，把关注点放在如何制作和使用多媒体课件上，忽视了课堂上的师生互动，淡化了学生的主体地位，或是展现过量的信息，干扰了学生对教学内容的深入理解。

1.片面追求教育媒体的作用，忽视学生的主体地位

有的教师设计课件时，把所有的知识点，每一个活动，都通过图像、文字、声音显示出来，排好顺序结构，上课时，便按顺序播放下去，屏幕成了课堂的主宰，课堂中教师很多时候仅仅充当放映员、解说员的角色，被课件牵着走，教师的主导作用变成了媒体的主导，学生只是被动地接受，不能充分体现其主体性，这显然已经本末倒置了。在课堂教学中，要以学生为中心，要高度重视学生自主、合作、探究学习以及师生互动环节，屏幕上的文字和画面，只是创设情境的手段，是帮助学生进行意义建构的桥梁，其所想表达的意图和思想仍需通过适当的师生双边活动，让学生有效地“同化”和“顺应”。所以，教师一定要真正领会现代教育的内涵，构建以学生为主体、教师为主导，师生和谐的学习共同体。本文来自于《地理教学》杂志。地理教学杂志简介详见

2.信息量过大，影响学生思维

第5篇：水循环的要素范文

一、流域水生态补偿的机理与总体框架

1.流域水生态补偿的概念生态补偿是基于公平公正原则对行为主体和利益相关者之间的利益调整，是以生态系统为传递介质，行为主体活动影响了生态系统服务功能，增加或降低了利益相关者的生态保护成本和发展机会成本情况下，综合考虑生态保护成本、发展机会成本、生态价值，通过“补偿”的方式来调整行为主体和利益相关者之间的利益关系，实现生态环境的外部成本内部化，促进人与自然和谐发展。生态补偿既包括行为主体的活动增加和保持生态系统服务功能，对利益相关者带来效益，接受利益相关者的补偿，也包括行为主体的活动对生态系统产生负面影响，对利益相关者带来损失，对利益相关者进行补偿。与水相关的生态补偿是生态补偿的重要组成部分与核心内容，流域水生态补偿的产生是由流域水循环系统的整体性、河流水系的连续性和流动性以及流域与行政区域之间的相互分割所决定的。伴随着水在河流中的流动，流域内水资源、经济社会、生态环境系统相互作用，不断进行物质、能量交换和信息传递，形成了独特而完整的流域水文生态过程，构成一个完整的复杂系统，与之相关的水资源和生态环境要素在空间和时间上不断发生着变化。流域内不同区域对水土等资源的开发、利用、保护、治理等过程，会对流域的水文循环过程、泥沙等物质运动过程和水生态系统的结构与功能产生一定的影响，并以水生态系统为介质将影响传导给利益相关者，产生利益的损益关系，以维护流域健康的水文生态过程为目标，通过生态补偿方式对这种损益关系进行合理的调整，即产生了流域的水生态补偿。流域水生态补偿是由于行为主体的活动对水文循环过程和水生态系统服务功能产生影响，并通过水生态系统传导给利益相关者，从而需要对行为主体和利益相关者之间进行一定的利益调节的方式。流域水生态补偿的概念有广义和狭义之分，广义水生态补偿包括流域水资源管理过程中所有的利益关系调节，包括在一般的资源开发利用过程中通过资源税费的形式对资源利用进行的调节，对增加环境负荷通过环境保护费的形式对环境容量占用的调节以及违规违限排放而进行的“惩罚”，也包括行为主体对既有的利益主体的利益占用而产生的“赔偿”等内容；本文主要研究的生态补偿范畴是指狭义的流域水生态补偿，专指对流域水生态保护建设过程以及水土资源开发过程引起水生态系统功能作用改变引发的损益关系的调节，不包括违法行为产生的赔偿关系，如企业违规取水或排放废污水等利益相关者造成的损失，按照有关法律法规承担民事赔偿责任，也不包括行为主体给利益相关者造成直接损失的赔偿，如淹没居民土地、住房等。

2.流域水生态补偿内涵流域水生态补偿问题的界定主要包括流域水循环机理、流域水循环过程影响、由流域水循环过程改变引发的利益损益关系以及利益关系的调整等四个方面。流域水生态补偿关系见图1。①流域水循环机理：水是以流域为单元进行循环、平衡和转化的，降水、地表水、土壤水、地下水之间不断地相互转换，并与循环过程中的环境不断发生相互作用，引起水土资源和生态环境要素的不断变化。流域水循环是自然界物质运动、能量转化和物质循环的重要方式之一。水在循环运动过程中及其连带的物理化学及生物作用要素之间遵循以流域为单元的水量平衡、物质平衡、能量平衡、化学平衡和生物平衡等方面的动态平衡关系。在自然因素影响下水循环的途径及其循环路径以及程度的强弱，决定了水土等资源的地区分布及时程变化规律，也就决定了区域天然水生态的基本状况和特点。②流域水循环过程影响：在自然循环因素的背景下，流域不断受到人类活动的干预和影响，从而使得水的自然循环过程和动态平衡关系不断发生演变，从而使得流域的水量平衡、物质平衡、能量平衡、化学平衡和生物平衡等动态平衡关系发生显著的改变，导致水生态系统的结构和水生态系统的功能作用改变。流域水生态系统功能的改变包括改善生态系统功能的行为和破坏生态系统功能的行为等。③由流域水循环过程改变引发的利益损益关系：流域土地上及河流水系周围自古以来就有人类的生养生息，当行为主体活动对流域水文循环过程产生显著的影响后，必然会引起流域水生态系统结构和水生态系统功能的改变，以水生态系统的物质流、能量流和信息流为传导，必然将这种变化传导至利益相关者，从而使得利益相关者的固有利益发生一定程度的变化。④利益关系的调整：利益相关者在接收到水生态系统传导的信息后，必然对自身利益的损益关系的变化产生诉求，如果这种损益关系不能得到合理的调整，必然导致“搭便车”行为和“公地悲剧”，因此需要从维护流域健康的水文生态过程的目的出发，按照公平公正的原则对行为主体之间产生的利益损益关系进行必要的调整，以价值形式体现流域水生态环境的服务功能价值、生态投入代价以及发展机会成本补偿等。

3.流域水生态补偿机理流域水生态补偿问题的研究涉及水资源系统、生态环境系统和经济社会系统三大系统此消彼长的利益得失关系平衡，其理论依据主要是水资源学理论、生态学理论、经济学理论以及法学理论。水资源理论明确了水资源及其伴随的物质、能量等的形成转化和演变的动态平衡规律，生态学理论明确了流域水资源和水生态系统的动态平衡原理和生态服务功能价值，经济学理论明确了水资源和水生态的外部性、公共物品属性，明确了流域水生态补偿的必要性，法学理论明确了流域水生态补偿的权利和义务关系。特别是外部性理论、公共物品理论等，为流域水生态补偿的研究和实践提供了理论基础，体现了流域水资源作为公共物品，所具有的特殊的外部性和稀缺性，具有经济价值、社会价值和生态价值。建立和完善流域水生态补偿机制的核心实际上就是按照水资源系统—经济社会系统—生态环境系统协调发展的要求，立足于维护健康的流域水量平衡、物质平衡、能量平衡、化学平衡、生物平衡等五大基本平衡关系，综合平衡流域的资源收益与环境损益关系、发展收益与代价损益关系、流域内区域间损益关系，合理调节行为主体与利益相关者关系，规范流域水土等资源开发和环境容量占用的行为。流域水生态补偿机理见图2。流域水生态系统功能主要包括自然演变功能、生态服务功能和社会服务功能。水文循环过程中维系地质自然演化、物质输移、维系岸线和冲沙防淤功能等的输移、传导支持功能等为自然演变功能，其价值为水生态系统的自然资源价值；在水文循环过程中，产生的调节洪涝、稀释净化、调节气候以及景观、娱乐旅游等生态功能，其价值为水生态系统的生态服务功能；基于对水资源的开发利用等形成的生产生活供水、发电、航运、水产养殖等功能，其价值为水生态系统的社会服务功能价值。流域水生态系统的不同功能之间相互联系，相互作用，此消彼长，并通过水文循环过程连接成一个独立整体。行为主体活动对水文循环的影响，必然会对相应的功能产生影响。从经济行为外部性产生条件来看，水生态系统中的自然演变功能和生态服务功能具有公共物品的属性，因而在实践中必然会导致“搭便车”这种外部行为产生，形成“公地悲剧”，最终导致流域水土等资源的过度使用和环境容量的过度侵占而无法满足合理的供给要求以及水资源质量恶化而无法继续使用；从水的社会服务功能来讲，我国水法明确规定水资源属于国家所有，具有明确的产权界定。水资源的所有权由国务院代表国家行使，农村集体经济组织的水塘和由农村集体经济组织修建管理的水库中的水，归各该农村集体经济组织使用，但由于水权制度不完善，这种产权在实践中不能通过市场进行有效的资源配置，因而经济活动对水生态系统功能的影响更加突出地表现在对水的社会服务功能的影响上，其外部性更多地体现在经济活动对水文循环要素产生影响并传导给其他行为主体，增加其对水资源使用的成本。因此，在流域水生态补偿中，将水生态系统作为准公共物品，其外部性既反映对生态效益的影响，也反映对水资源利用的影响。

4.流域水生态补偿的分类体系流域水生态补偿总体思路是遵循公平公正、责权一致、政府主导、因地制宜、循序渐进的原则，以流域为单元，围绕补什么、谁补谁、补多少、怎么补以及如何实施等5个方面的问题，形成水生态补偿的框架体系，包括分析和识别行为主体活动对水生态系统功能和对其他利益相关者的影响，明晰补偿主体和补偿对象，估算和制定反映水生态系统功能变化的生态补偿标准，确定补偿方式和途径以及建立监督保障机制等，逐步建立流域水资源开发利用的受益者和受损者、水生态保护修复区域和受益区域之间的补偿与利益调整关系，逐步建立流域水生态共建与利益共享的生态补偿长效机制，均衡流域整体发展，维护区域和谐和良好的流域水生态环境。按照流域水生态补偿的概念和机理，根据不同类型活动和不同地区水土等资源开发利用、治理保护行为对流域循环过程的影响及流域生态服务功能的改变和对利益相关者造成的影响，流域水生态补偿类型可划分为二层次12类重点区域。（1）第一层次第一层次，根据行为主体对流域水土等资源活动的正、负外部性，即对水生态系统功能的改善或损坏等行为，将流域水生态补偿分保护修复类以及开发建设类等2类。①保护与修复类。行为主体活动以保护流域水资源和改善生态环境，提高水资源使用价值及其所赋存的生态功能为主要目的，对其他相关的利益群体产生的是有利影响，相关受益者为补偿主体，由于水生态系统服务功能具有准公共物品特性，在受益者范围难以确定时，需由政府承担相应的补偿，作为补偿主体；对水生态系统进行保护和修复的行为主体是补偿对象。其中又可分为限制与禁止开发类和修复与治理类等。在限制与禁止开发类中，由于对水资源与水生态系统实施保护的要求，使得区域内一些资源开发或生产建设等经济社会活动受到限制，当地居民丧失了一定的发展机会，同时承担着更多的流域性的生态保护责任，增加了相应的生态保护成本。因此，按照公平公正和协调发展的原则，限制与禁止开发区由于生态保护与丧失发展机会的成本应当得到补偿，主要由中央和地方政府承担补偿；在修复与治理类中，按照生态文明建设要求和保障国家生态安全的需要，对具有重要生态功能的区域进行修复治理，对提高和改善水生态系统服务功能，维护流域或区域生态系统整体功能和稳定性具有重要作用，应给以补偿。修复与治理类生态补偿主要由于历史原因或长期过度开发，导致水生态环境持续恶化，造成生态恶化的行为主体已无法追溯或难以确定边界范围，主要由中央政府和地方政府承担补偿，界定补偿内容和补偿范围。②开发与建设类。行为主体活动以获取资源利用效益或经济价值为主要目标，改变了流域水文循环过程，对水资源及其所赋存的生态环境产生了不利的影响，降低或破坏水资源及水生态环境的服务功能，损害其他相关的利益群体的权益，应承担补偿责任，其应为补偿主体；而因此活动利益受损的利益群体，为补偿对象，影响范围难以确定时，政府作为补偿对象。其中根据资源开发的形式和影响不同又可进一步划分为能源矿产开发类和水资源开发利用类等。能源矿产开发类中，由于区域矿产资源开发及项目建设行为对流域水循环过程的改变显著，对水生态环境产生的扰动明显，减弱了水生态系统服务功能，对其他利益相关者的水资源及水生态服务功能使用权益产生显著影响，行为主体明确，应承担对影响范围内的利益相关者受到损害的补偿；水资源开发利用类中，区域水能资源开发利用、过度取用水资源以及废污水排放等行为，在一定程度改变了水文循环的时空规律和资源环境状况，由开发利用者和受益者对因资源开发而生态环境受损区域的利益相关者和公共利益代表者进行补偿。（2）第二层次第二层次，按照行为主体所作用的水生态系统类型和区域类型的不同，可划分为12类重点补偿类型和区域。其中在限制与禁止开发方面，主要为江河源头和水源补给区、河湖湿地及自然保护区、集中式饮用水水源地、水土流失预防保护区和蓄滞洪区等；在重要的水生态修复治理方面，主要为由于长期过度开发利用资源而导致生态环境严重退化的地区，主要包括重要河湖生态修复区、地下水严重超采区和水土流失重点治理区；在能源矿产开发方面，主要为矿产和能源资源的开发影响区；在水资源开发利用方面，主要为水能资源开发利用区、水资源开发区和水资源利用区（如表1所示）。由于以上12种区域的经济社会活动方式和受约束程度不同，在水土资源开发治理与保护中的利益得失关系也不同，因此需要针对各自的特点分别确定补偿的主体与客体，补偿标准以及补偿方式。

二、加强流域水生态保护的有关政策建议

第6篇：水循环的要素范文

水是生命之源，水是支撑地球社会经济系统发展不可替代的资源。但是，由于全球变化、人类活动的负面影响，地球上水的循环在发生变化，许多地区正在发生严重的水的问题与危机，如洪水、干旱和江河水体污染，而成为限制国家河区域可持续发展的关键性因子，水科学问题也成为国际地球科学发展中的一个重要方面。

2001年7月在世界知名海岸水利工程建设的荷兰王国连续举办了两个直接与水科学有关的大型国际科学大会。一个是7月10-13日在荷兰阿姆斯特丹（Amsterdam）由国际地圈生物圈计划（IGBP）、国际人文计划（IHDP）和世界气候研究计划（WCRP）联合举办的“全球变化科学大会(GlobalChangeOpenScienceConference)”。国际地圈生物圈计划（IGBP）是国际著名的全球变化科学研究计划，受到国际地球科学届广泛的关注和参与。在跨入2000后的IGBP首次重要国际学术活动-“全球变化科学大会”云集来自国际的100多个国家的全球变化研究的专家学者、管理者约1600多人。大会主题是：一个变化的地球的挑战（ChallengesofaChangingEarth）。中国派出以科学院为主体的约60多人的代表团，进行学术交流和讨论，其中除了碳循环和土地覆被变化是大会主要议题外，水循环及水资源是大会重要内容之一。

另一个是7月18-27日在荷兰的马丝特里特（Masstricht）举行的第6届国际水文科学大会。(The6thScientificAssemblyoftheInternationalAssociationofHydrologicalScience)。这是一次专门针对国际水文科学进展的回顾和研讨大会，来自国际60多个国家的500名代表出席了大会。第6届国际水文科学大会的主题是：一个干旱地球新的水文学（ANewHydrologyforaThirstyPlanet）。

受国家自然科学基金委员会地球科学部的部分资助，笔者应邀参加这两个大会，并担任第6届国际水文科学大会第二学术研讨会的分会主席。本文是对这两个国际会议中关于水科学研究进展的综述，希望介绍水科学方面一些新的进展，提出我国对国际水科学的贡献和存在的问题与挑战。

二.全球变化与水文科学问题

全球环境变化（简称全球变化）是目前和未来人类和社会发展面临的共同问题。全球变化既包涵全球气候变化又包括了人类活动造成环境变化的影响。了解自然变化和人类活动的影响是国际地球科学发展最为关系的问题。

7月10-13日在荷兰阿姆斯特丹举办的“全球变化科学大会”，内容十分丰富。但都围绕有两大主专题，即：（1）一个不断变化的地球的挑战：对全球变化的科学理解。（2）展望未来：地球系统科学与全球可持续性。大会邀请若干专家学者做报告，在大会研讨中设立一系列专题研讨会和招贴展示论文。

大会专题报告内容有：

·一个不断变化的地球的挑战：对全球变化的科学理解（BerrienMoore）

·土地变化的集中性与复杂性：虚构与现实（B.L.Turner）

·气候变化与海洋生态系统动力学：可持续资源利用的内涵（MichaelJ.Fogarty）

·21世纪中的粮食：全球气候的差异性（MachendraShah）

·人类时期的大气化学（PaulJ.Crutzen）

·火与薄雾：东南亚空气质量的社会与政治因素上的不均性（SimonS.C.）

·海洋和陆地碳动力学（IanR.Noble）

·碳与科学政策的联系：京都的挑战（RobertT.Watson）

·对CO2挑战的工业响应（CharlesNicholson）

2．水与全球变化的关联：世纪资源的挑战？（LeenaSrivaatava）。

·我们会有足够的高质量的水吗？（HartmutGrassl）

·水会满足人们的需要吗？（PeterD.Tyson）

·大坝对渔业的影响：三峡大坝实例研究。Chen-TungArthurChen教授，台湾，国家SunYat-Sen大学，海洋地理和化学学院。

·澳大利亚大陆上的水，碳和氮：气候和土地利用变化的影响（MichaelRaupach）

3．全球生物地球化学：星球新陈代谢系统的理解（PamelaMatson）

·海洋生物地球化学：变化的海洋（DavidM.Karl）

·陆地上碳的过去、现在和未来（RobertJ）

·大气酸雨、臭氧损耗和气候变化的案例分析（OranR.Young）

4．陆地—海洋的交互作用：区域与全球的联系。（RogerHarris）

·生物地球化学的交互作用与反馈（TimJickells）

·沿海地区的全球变化：东南亚的实例研究（LianaTalaue-McManus）

5．气候系统：预报、变化和可变性

·以前和以后的气候变化：我们究竟去何处（ThomasF.Pedersen）

·气候变化的1000年（RaymondS.Bradley）

·正在变化的寒区：高纬区全球变暖的影响（OlegAnisimov）

·耦合气候系统：可变性和可预测性（AntonioJ.Busalacchi）

6．土地利用变化的热点地区和地球系统：区域和全球的联系

·陆地表面与气候有联系吗？北非：撒哈拉沙漠；

·东南亚1：理解变化的亚洲季风系统：大规模植被和土地利用在水循环和气候中的作用

·东南亚2：人类引导的陆地覆盖的变化能对亚洲季风有多大的改变？

·亚马逊河流域和土地利用的变化：未来能平衡吗？

·陆地表面与气候有联系吗？一种综合。

7．模拟和观测地球系统（DavidCarson）

·处理地球系统的复杂性和不确定性（H.J.Schellnhuber）

·监视地球系统的短期不稳定性和长期的趋势：一个空间的挑战（JoseAchache）

·虚拟现实的过去、现在和未来（JohnMitchell）

8．地球系统需要生物多样性吗？（AnneLarigauderie）

·为什么地球系统科学需要海洋生物多样性？（KatherineRichardson）

·生物多样性是如何影响陆地生态系统的过程与功能（SandraDiaz）

9．科技能够补偿星球吗？（MikeBrklacich）

·自然的回归：为什么和怎样进行（JesseH.Ausubel）

·工业变革：生产与消费中的探测系统变化（PierVellinga）

10．面向全球可持续性（HansOpschoor）

·区域和全球可持续性的挑战和障碍（JuliaCarabias）

·转向可持续性的研究系统（WilliamC.Clark）

·可持续性科学起源讨论：什么是可持续性科学？为什么要可持续性科学？（JaneLubcheno）

·可持续科学和气候变化（BertBolin）

·重新概念化自然-社会的交互作用：将环境和发展结合起来理解（RobertW.Kates）

·雅基盆地资源的可利用性、脆弱性和持续性：环境与社会交互作用中不可持续的发展趋势（P.A.Matson）

·人与环境相互作用的脆弱性：尤卡坦南部事例（B.L.Turner）

·各学科间的可持续性科学（RobertW.Corell）

大会专题讨论内容十分丰富，有：A1-全球碳循环；A2-大城市与全球变化；A3-南厄尔尼诺的摆动同过去、未来气候变化的联系；A4-地球系统的演化；A5-生物多样性的全球变化；A6-全球变化与火；A7-海岸区人类活动；B1-食品生产和环境间的平衡；B2-理解土地利用的变化，以致重建、描述或预测土壤覆盖度；B3-冰雪层和全球变化：制度和指标；B4-地球系统分析；B5-陆地生物圈与全球变化；B6-社会转化过程；B7-海洋与气候变化；C1-水资源对环境变化的脆弱性：一种系统方法；C2-把人放入地球系统中：受害者或是破坏者，扰乱者或是解决者?C3-大气和全球变化;C4-全球变化非线性变化和惊讶;C5-生态系统管理可持续发展的展望;C6-科学和政策过程：IPCC;C7-全球变化与山地区。

大会报告集中在水科学问题的主题有：全球变化中的水问题-21世纪资源的挑战，尤其值得提到的是7月12日下午，大会专门针对水循环水资源问题，举行了“环境变化的水资源脆弱性系统分析”学术研讨会。WCRP/GEWEX北美主席、美国地理学会水文专业委员会主席、亚利桑那大学水文水资源系的SorooshSorooshian教授介绍“WCRP/GEWEX和SAHRA计划中水问题的研究：半干旱区流域水文循环与可持续性”。德国的CharlesVorosmarty教授报告了“地球系统科学对全球水评估的贡献”。WolframMauser教授研讨欧洲GLOWA项目的核心“完整的流域管理”经验。JosephAlcamo教授指出全球“水危机区与脆弱性”。JimWallace教授强调“防洪安全与水资源问题”。ClaudiaPahl-Wostl教授研讨“面向社会经济可持续性：水管理部门职能的转变过程挑战”。

三.水文科学与水资源安全

7月18-27日第6届国际水文科学大会在荷兰的马丝特里特（Masstricht）举行。大会对过去水文水资源研究进行总结，对未来水文科学的发展进行展望。会议由4个专题学术大会（Symposium，简写为S）和6个学术研讨会(Workshop，简写为W)组成。会议主要集中在水文科学基础研究和社会经济发展与水资源研究两个方面：

1.水文学基础研究

S4.土壤-植被-大气转化方式和大尺度水文模拟

WS4.高山地区水文过程与冰圈作用

WS2.水文长期变化与气候影响

S3.人类活动对地下水动态的影响

WS6.海岸湿地水文的演化

2.社会经济发展与水资源研究

S1.社会经济发展与水危机

S2.区域水资源管理

WS1.全球变化与洪水预报

WS3.信息技术在可持续水管理的作用

WS5.GIS&RS在土壤侵蚀和水质变化的应用

特别需要指出，由于全球变化、社会经济发展，水资源问题愈来愈突出，给水文科学研究提出新的课题，即变化环境下的水资源形成与演化规律问题。IAHS会议的S1-S2，主要研讨这些国际国家和区域尺度急迫的问题。关于S1和S2的研讨内容题目摘录如下：

S1：水胁迫下的社会经济发展（E.Servat）

水源丰富，资金缺乏，水工业能否继续生存尚未可知。

·健康部门希望从水文学家那儿得到什么?

·河流生态系统的研究和管理中对水文数据的需求。

·多学科综合研究—对水危机的响应。

·食物保障中的水资源及管理。

·洪水控制与城市排水系统管理。

·全球水协作计划

S2区域水资源管理

S2-1过去水管理的经验与教训（A.SchumannM.C.Acreman，M.Marino）：

·可持续发展的度量及其在实际水管理计划中的实现。

·可持续水库发展—津巴布韦实例研究。

·Yamuna河流域的可持续区域水管理：Delhi区域的实例研究。

·Limpopo河：逐步走向可持续发展和一体化的水资源管理。

·中国新疆博斯腾湖流域的水资源可持续性发展管理经验的启示。

·印度干旱地区过去管理实践经验总结。

·水坝功能新探——一个不应忽略的问题。

·Dehli区域水资源管理的一体化进程：问题与展望。

·北尼日利亚半干旱区域的Hadejia河上建坝的影响：对未来管理的建议。

·可持续发展的特征及供水管理模型。

·澳大利亚富营养化进程的现阶段研究。

·城市水计划书——印度班加罗尔的实例研究。

·水资源系统中相对可持续发展实现的框架。

S2-2可持续发展与水资源管理（夏军，D.Rosbjerg，G.Schultz)

·为保护水生态系统的整合水质与水量的数学生态模型的发展。

·欧洲地下水可持续发展管理的指导方针。

·清除河岸异生植被是否为一种有效的水资源管理策略。

·地表水和地下水的联合管理。

·河流管理可视化中的变换系统边界。

·改善环境中被忽视的因子——监控。

·加入风险基金平衡流域经济、社会、环境压力之间的冲突。

·使用风险分析提高水资源系统模型的效率和精度。

·整合水资源管理中的角色分配。

·Volta流域的水资源竞争。

·复杂水环境管理中的空间适应方法。

S2-3水资源管理的方法（R.Davis，S.Walker）

·流域水平上的水资源管理整合模型。

·提高以决策支持系统为基础的模型的精度——水管理中的一种好的建模实践。

·持续性水系统的水力学标准。

·人工神经网络系统实现的河流洪水预报。

·气候变化影响评估中的不确定因子的概率特征。

·研究城市化对区域水资源影响的一种流域水文模型。

·水、氮循环的一种大尺度评估模型——在Elbe河流域的基础研究。

·基于地形学和土壤水文学的湿地重建计划方法的发展。

·英格兰西南部Dartmour地区放牧对水文的影响。

四.21世纪水文科学的发展机遇与展望

传统的水文学研究只考虑水量的自然变化，现代水文循环需要考虑地球生物圈、全球变化以及人类活动等方面的影响。国际地圈生物圈计划（IGBP）代表国际地球学科发展前沿，水文循环的生物圈方面(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle，简称BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陆面生态-水文过程与空间格局的变化规律和受人类活动影响的关键问题，以科学地解释：植被是如何与水文循环的物理过程相互作用的？改变陆面生态过程的直接原因是什么？是大尺度人类活动改变了陆面覆盖？还是大气中二氧化碳浓度增加的缘故？这些影响变化的水文后果如何？通过这些研究，为认识自然变化和人类活动影响下的土地利用/土地覆被变化与陆地表层生命物质过程，评估人类对生物圈的影响，保护环境和资源可持续利用提供科学的基础依据。

通过7月在荷兰举行的IGBP和IAHS国际学术大会可以清楚看出，变化环境（即全球变化与人类活动影响）下的水文循环研究成为21世纪水科学研究的热点。根据二十一世纪IGBP发展方向，国际上的BAHC研究重点也相应地进行了调整，主要有以下8个方面：

·小尺度水、热、碳通量研究；

·地下过程作用的评价；

·陆地-大气相互作用的参数化；

·区域尺度土地利用与气候的相互作用；

·全球尺度植被与气候的相互作用；

·气候变化和人类活动对流域系统稳定与传输的影响；

·山区水文学与生态学；

·开发全球数据集；

此外，还有两个交叉研究问题：

·设计、优选和实施综合的陆地系统实验；

·情景发展与风险/脆弱性分析。

变化环境下的水文循环及其时空演化规律研究，是国际国内地学领域积极鼓励的创新研究课题。结合土地利用/土地覆被变化与陆地碳循环过程的水循环研究，是一个新的交叉方向。研究的热点问题有：

问题1：全球变化与水文循环问题

它需要研究回答：全球变化对区域水循环规律？过去对气圈-水圈-生物圈的相互联系/作用是如何认识？现在又是如何认识水资源的演变？其规律是什么？

值得指出的是，过去在气候系统与陆地水文循环之间存在一个误区，即长期以来,水文学者把气候看作是静态:一个地区的气候是指某种统计的平衡,WMO规定系列30年的平均作为准平均,用极差/标准差描述气候变异。对陆地水文过程研究方面，认为长序列水文均值是稳定不变的，年径流出现的丰、枯现象，被看作围绕均值的周期变化。水利（水资源）工程设计：要求的水文计算都是以几十年-几百年时间尺度的水文过程稳定不变为前提。未来被看作是过去的重复或外延。例如，水资源的保证率有W75%，W50%等；设计洪水有千年设计和万年校核等。另一方面，在气候/天气过程研究中，长期以来气候学者把陆地水文看作是静态，气候/天气过程研究仅仅到降水为止，较少研究流域水文循环动力机制与反馈作用。例如，天气模式研究中仅设置若干参数代替水文过程变化和空间分布，认为陆面水文-生态的作用也是稳定不变的。例如，许多GCMs对水文循环作用过程考虑相当粗糙,平面无径流联系与循环过程。但是，现在人们业已认识：一个地区的气候/水文循环过程并不处在统计的平衡状态，而是以不同尺度变化（年际、十年际、百年际-千/万年际变化）。决定气候变化因子不仅仅是大气内部的过程，还有大气上边界（太阳行星系统）和下边界（陆地水文-生态、海洋系统）的各种物理化学过程。20世纪科学研究与进展显示：陆面生态系统对大尺度水文循环有十分重要的反馈作用。因此，全球变化对水文水资源的影响是21世纪水文科学研究的前沿问题之一。因此，特别需要大力加强水文学家与大气物理学家的联系与合作，积极开展“全球-陆地-区域-流域尺度水文循环”科学基础的研究。

问题2人类活动对水循环水资源的影响

人类活动对水循环及水资源有那些主要影响？人类活动如何对水的变化规律产生影响？有什么地区、区域特征规律？如何量化人类活动对水循环水资源的变化及影响？这是近代水科学面临的主要科学问题。在IGBP科学大会上，特别强调土地利用/覆被变化与水循环、碳循环的关系。需要研究从“点”-“典型流域“的水循环机理、水文循环与生态系统的相互作用、地表水与地下水交换的相互作用，“大气-土壤-植被”界面过程中的物质与能量转化规律；开拓流域水文循环过程中的非线性机制研究；创新“分布式流域水文循环模型”，量化区域水文循环演化与土地利用/土地覆被影响关系，为认识陆地表层生命物质过程的提供重要的基础科学支撑。

结合中国的实际背景，人类活动影响是惊人的。例如，在中国南方的长江流域，建国后洞庭湖围垦1700余平方公里；鄱阳湖围垦1400余平方公里；荆北所有通江湖泊被堵闭，减少调蓄长江洪水面积约5700余平方公里。建国后，长江中下游地区约有1/3以上湖泊面积被垦殖；损失湖泊面积13000余平方公里，相当于五大淡水湖泊面积总和的1.3倍；损失湖泊容积500亿立方米左右，相当于三峡水库调蓄库容的5.8倍，淮河年径流1.1倍。建国后，中游长江干流河道内的江洲河滩几乎全部被围垦。据不完全统计，围垦面积约1213平方公里；城陵矶至螺山江段河床变迁剧烈，泥沙淤积问题严重。98洪水后，国家提出治理长江32字方针：“封山育林、退耕还林、移民建镇、以工代赈、退田还湖、平垸行洪、加固干堤、疏浚河道”。但是，如何退田还湖？如何平垸行洪？认识人类活动（湖区开发、三峡工程）对水循环关系影响水科学基础问题，都是十分重要又十分现实的问题。

在中国北方，人类活动剧烈。例如，在华北地区，水文循环机理比较复杂，它不仅与陆地表层系统中各种自然地理要素时空分布密切相关，而且与农业开发、都市化等土地利用/土地覆被直接相联。由于社会经济发展，人类活动改变了水循环自然变化的空间格局和过程，加剧了水资源形成与变化的复杂性。过去有关部门在华北水资源方面做了相当的工作。但是，在华北地区究竟缺多少水等基础方面仍分歧较大。有人认为在华北通过自身的节水和提高用水效率可以解决水资源的需求问题；有人认为即使南水北调也不能从根本上解决北方缺水问题。争论问题的科学问题焦点是：在自然变化和人类活动的综合影响下华北地区水循环演化规律是什么？如何科学测算华北地区可供水资源量？华北地区节水的潜力究竟有多大？如何保障华北地区的水资源安全？争论的原因是：自然变化和人类活动加剧情况下的华北地区水循环演变格局与过程机理，有待重新认识；受人类活动影响等变化环境下的华北地区水资源可利用量的测算科学依据不很充分；水资源安全与生态需水、节水潜力、国民经济发展之间的量化关系需要研究。因此，开展自然变化和人类活动影响下的水循环及水资源安全研究，具有十分重要的科学意义和研究价值。

总之，21世纪水科学的挑战问题是：迫切需要回答的科学问题是陆地水循环演化格局、过程与机理，即：

·如何对水、碳和能量在土壤~植被~大气界面交换中的变化进行认识？

·变化环境下的水文循环时空演化有哪些特征规律？如何识别和量化？

第7篇：水循环的要素范文

关键词：水文循环；气候变化；人类活动

水文循环作为地球循环系统的重要部分，随着人们对环境保护意识的增强，人类通过生产生活的节能减排并结合生态环境评估水利设施的修建，同时通过研究气候变化对环境的影响从而采取合理措施改善环境。

水文循环的影响因素可分为气候变化和人类活动，是影响流域水文循环和水资源演变的两大因素，两者是相互作用而共同作用于水文循环，需要进一步了解影响两者对水文循环的影响途径，更好地改善环境，保护水文循环的良好平衡，促进人水和谐的进程。

1 水文循环概念和成因

水文循环是指地球上的水圈，通过吸收太阳的能量以蒸发、降水、渗透等形式，从一个地方转移到另一处，改变状态到地球上另外一个地方。地球上的水圈作为一个永不停息的动态系统，在一个足够的时期里，全球范围的总蒸发量等于总降水量。水循环的形成有多种原因，目前普遍分为内因与外因两方面，内因是水在通常环境条件下三态易于转化的特性，外因则是辐射和重力作用。

2 人类活动对水文循环的影响

人类的自身活动对水文循环的影响因素不容忽视，自1980年国际自然同盟提出可持续发展以来，陆续提出人与自然的和谐共处等观念，通过减少行政法规等方式限制人类活动对包括水文循环在内的环境影响。人类活动对水文循坏的影响，基本分为直接型（水利工程和农田灌溉等）和间接型（土地利用和城市化等）。

（1）水利工程自古是治国安邦的重要内容，从自然分流的都江堰到全球闻名的三峡大坝，水利工程作为防洪灌溉，蓄能发电的重要途径，在减少火力发电等节能减排等方面贡献突出，国内众多流域的洪涝灾害明显减少。但水利工程对水文循环的影响不容忽视，水利工程由于蓄水等方式导致流域的下垫面发生变化，影响区域内的地下径流与水面的蒸发进而形成区域内的小气候，影响水文循环。如南水北调，调水线路中跨越长江等四大流域，沿途水分蒸散发量巨大，长距离的水资源输送影响着沿途城市的水资源与分配及其水文循环。

（2）化石燃料的燃烧，火力发电等生产生活消耗大量化石燃料，排放产生的CO2已经成为全球气候变暖的主要原因，气候变暖自然影响全球温度与全球太阳辐射的增强，进一步影响流域蒸散发，影响水文循环的守恒。

（3）废气的排放，除去温室效应主要气体CO2，农业和工业活动排放的CH4、CO2、N2O、PFC、HFC、SF等其他温室气体同样可以通过温室效应增强气候变暖。

（4）土地的开发利用，导致破坏原有的下垫面生态环境，突然改变原先的地下渗透循坏系统，进一步影响原来的区域植物的蒸散发、坑洼截留和地下径流等，促使流域汇流条件变化。

（5）城市化发展，由于城市化的迅速发展，城镇比的上升，人们逐渐意识到城市化水平与城市内涝的关系，目前已经有专家学者进行海绵城市的研究。城市化水平的变化，同样将原有的区域水文循环打破，通常将原来分散有序的地下系统通过给排水工程改变成集中管道供水，导致原先的地下径流基本不存在，进而影响水文循环。

3 气候变化对水文循环的影响

全球气候变化，对水文循环目前分为温度变化、降水变化、海平面上升和蒸散发变化四个方面。

（1）温度变化：根据C-C定律（克劳休斯―克拉珀龙定律）可知大气温度越高，大气的持水能力越强，全球的降水量整体会增加，同时蒸发量和径流量随之增加。温室气体（CO2）自1957年在夏威夷蒙纳罗亚和测量站进行检测以来，CO2的浓度不断增加，进而导致全球温度上升，温度上升促进水文循环。同时温度升高会使降水的季节分配发生变化，一般情况下会使冬季降水增多，夏季降水减少，不利于全球与区域的季节内的水量调节。全球范围内，冬季的流量所占的全球流量比有所增加。

（2）降水变化：显然降水的影响直接影响全球的水文循环，降水的不确定性会引发洪涝灾害等严重问题。随着气候的变化，增加了降水量变化的不确定性，增加洪涝灾害和干旱的出现频率。降水量的变化，会导致降水分布不均匀，从20世纪全球降水变化的检测结果可以看出，对于北半球的40°-70°纬度（北半球的中高地带）降水增加62mm/世纪，南半球的0°-30°之间（副热带地区）降水增加82mm/世纪。在全球的气候变化下，降水量明显增加，因而降水与流量年内的变化增大，对区域的与年际内的水资源调整影响较大，通常情况下原来的干旱区与半干旱区水资源对于气候变化影响极其脆弱，主要表现在降水打破原有的平衡土地调节能力，出现洪涝灾害和旱灾等现象，降水增加可补偿一部分地表水的减少，但由于人口的增加和水需求的速增，地下水也会明显减少，在长期内同样得不到补充，部分地区甚至多年持续洪涝灾害年和干旱年。全球气候变化使冰川融化和积雪融化现象严峻，这些过程使年内的最大流量转移到春季，或者春季转移到冬季，年际的雨量分布不均匀，增加了流域的水资源脆弱性。

（3）海平面上升：随着人类活动等因素，全球气候变化引起海平面上升的现象导致地下水与河口盐渍化面积增加，沿岸区的淡水供应量减少，含水层和河口淡水量的过度减少，进一步使海平面上升作用加剧，形成恶性循环。同时海平面上升导致全球的海洋与陆地比例变化，自然水文循环必然随之产生变化，达到新的平衡状态。

（4）蒸散发变化：蒸散发过程体现的是物质与能量的交换，是全球水文循环的重要环节，同时连接着全球水循环和地表热量平衡的重要因素。随着城市化发展、生产生活等造成的全球变化条件下，温度、太阳辐射、大气温度和风速风向随之产生变化。通过上诉的因素导致水域的隐形蒸散发，会直接抵消降水增加的效应，进一步是河川水量减少，加剧降水对地表径流的影响。

4 总结和展望

近年来，伴随气候变化以及大规模工程建设，快速城市化U张等剧烈的人类活动，水文要素发生了显著的趋势性变化，极端水文事件发生的机率明显增加，城市内涝灾害等突发事件日趋频繁。

为建设成可持续发展、人水和谐的水科学利用，需要我们约束自身的生产生活，大力推进节能减排，合理新建水利枢纽，合理规划分配水资源从而合理促进经济社会发展。同时应当建设和管理河流类型自然保护区，对于现有流域应当合理规划利用；已开发利用的河流适当地开展退耕还湖，限制捕捞等措施恢复原有的生态环境，最终形成节水优先，人水和谐的可持续发展观。

参考文献

[1]詹道江，徐向阳等.工程水文学[M].北京：中国水利水电出版社，2013.

[2]丁一汇.人类活动与全球气候及其对水资源的影响[J].气候变化观测现实，2008.

[3]宋晓猛，张建云等.气候变化和人类活动对水文循环影响研究进展[J].水利学报，2013.

第8篇：水循环的要素范文

关键词：水安全 水资源承载力

1．前言

安全是危害或灾害的反义词，它与危害（或灾害）的风险紧密联系。危害（或灾害）的风险愈小，安全度就愈高，反之亦然。水安全问题通常指相对人类社会生存环境和经济发展过程中发生的水的危害问题。例如，水多了（发生洪水灾害，导致人的财产损失，人口死亡问题）、水少了（发生干旱、水资源短缺以及引起的生态环境退化、人类生存环境损失）和水脏了（水污染导致的病害健康问题、人口死亡问题）。

中国是降水时空分配非常不均匀、“水“的问题十分突出的发展中国家。水多了（洪涝灾害）、水少了（干旱、水资源短缺）和水脏了（水污染问题）业已成为制约中国可持续发展最为重要的限制因子，其紧急程度已经危及人类基本环境和生存问题和国家发展利益的安全问题。

在水安全问题研究中，水资源安全问题是最为重要的一个方面[1]。水资源安全通常指水的供需矛盾产生对社会经济发展、人类生存环境的危害问题。20世纪末，不满足可持续水资源利用的模式和环境问题导致严重的水资源安全问题，业已引起国际各国政府的高度重视。2000年3月，在荷兰海牙(Hague)召开了“第二届世界水论坛及部长级会议”。会议主题是：水的安全：从洞察到行动，全世界140多个国家首脑或部长，3000名科学家出席会议。21世纪水安全面临7个主要挑战[23]：

（1）满足基本需求（meeting basic needs）

（2）保护生态（protecting ecosystems）

（3）食品安全（securing the food supply）

（4）水资源共享（sharing water resources）

（5）处理灾害（dealing with hazards）

（6）水的价值(valuing water)

（7）科学管水(governing water wisely)

因此，水资源安全已经成为水资源研究的国家前沿热点，受到世界范围的注目。

水资源安全问题研究主要有：水资源安全的范畴，水资源安全的度量，水资源安全评价和水资源安全保障体系的建设等方面。从学术研究，水资源安全的度量最为关键。核心问题是：回答如何量度水资源安全程度和如何保证水资源安全？我们的观点是：水资源承载力是水资源安全的基本度量。因此，研究水资源承载力对于认识和建设水资源安全保障体系尤为重要。

“承载力” 一词，亦称 “承载能力”（Carrying Capacity），起源于生态学，用以衡量特定区域在某一环境条件下可维持某一物种个体的最大数量[1]。随着人类社会经济发展，全球资源环境问题日趋严重，人们逐渐认识到自然资源是支持地球上生命系统和人类生存发展的物质基础，其量和质是有限的，它们满足人类现在与未来发展需要的能力也是有限的。关于生态承载力的一个较早的概念，是由世界自然保护同盟（IUCN）联合国环境规划署（UNEP）及世界野生生物基金会WWF在其出版的《保护地球》一书中提出的。他们把承载能力定义为一个生态系统所能支持的健康有机体即在维持它的生产力、适应能力和再生能力的容量。后了“承载力”概念得到延伸发展，比较多地用于说明生态系统、环境系统、资源系统承受发展和特定活动能力的限度。因此，生态承载力、环境承载力、资源承载力等诸多概念也相继出现。

1974年，Bishop在《环境管理中的承载力》一书中指出“环境承载力表明在维持一个可以接受的生活水平的前提下，一个区域所能永久地承载的人类活动的强烈程度”[2]；高吉喜（2000）在其关于生态承载力的研究别指出：环境承载力是指在一定生活水平和环境质量要求下，在不超出生态系统弹性限度条件下环境子系统所能承纳的污染物数量以及可支撑的经济规模与相应人口数量[3]。此外，一些学者还从经济、社会、环境、发展等方面对全球承载力进行了探讨（Cohen，J.E.，1995；Sagoff，M，1995；Daly，H.E.，1995，1996）[4][5][6]。然而无论是生态承载力、环境承载力抑或全球（区域）承载力都是一个比较泛化的概念，如何描述和量化，实施和操作性不强，目前的研究还不深入。事实上，在对作为生态环境组成要素的各项自然资源的承载力问题还没有完全解决的时候，是无法对生态环境承载力做更深入的研究的。

相比之下，当前对资源承载力的研究则获得了更多学者的关注。对自然资源承载力的研究主要集中于土地、水和关键矿产资源方面。1949年美国的Allan将土地资源承载力定义为：“在维持一定水平并不引起土地退化的前提下，一个区域能永久地供养人口数量及人类活动水平”。50-70 年代，国外许多学者探讨了土地承载力的计算依据为：在确保不会对土地资源造成不可逆的负面影响的前提下，土地的生产潜力能容纳的最大人口数量。同时，对承载力的研究从静态转向动态，Millington等应用多目标决策分析方法，以各种资源（土地、水、气候、能源等）对人口数量的限制，计算了澳大利亚的土地资源承载力。1986年我国也开始了题为“中国土地资源生产力及人口承载量”的研究，研究者认为土地资源承载力通常是指：一个区域在一定的农业技术条件下，土地用于食物生产所能供养的人口数量；或在一定生产条件下，土地资源生产力所能承载一定生活水平下的人口限度。由此，关于土地和水资源承载力的研究在中国全面展开[7]。

承载力概念的演化与发展是对发展中出现问题的反应与变化结果。在不同的发展阶段，产生了不同的承载力概念和相应的承载力理论。如针对环境问题，人们提出了环境承载力的概念与理论，针对土地资源短缺问题，人们提出了土地资源承载力的概念与理论。而“水资源承载力”一词，则是随着水问题的日益突出由我国学者在80年代末提出来的。水资源承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分，且往往是水资源紧短和贫水地区支持人口与发展的“瓶颈”，它对一个国家或地区综合发展和发展规模有至关重要的影响。进入90年代以来，在地区和国家社会经济发展中坚持走可持续发展道路已是普遍的共识，而水资源短缺与“水资源安全”问题也已成为影响可持续发展的重要制约因素，作为可持续发展研究和水资源安全战略研究中的一个基础课题，水资源承载力研究已引起学术界的高度关注并成为当前水资源科学中的一个重点和热点研究问题。

转贴于 2． 水资源承载力的定义

水资源承载力最早是源自生态学中的“承载能力”（Carrying Capacity）一词，是自然资源承载力的一部分。近年来，我国不少学者在资源承载力、环境承载力等概念的基础上对水资源承载力的定义进行了更深入的探讨，兹选取几个有代表性的例子列举如下：

（1）在某一历史发展阶段的技术、经济和社会发展水平条件下，水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力[8]。（刘燕华，1999）

（2）某一历史发展阶段，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态良性循环发展为条件，在水资源得到合理开发利用下，该地区人口增长与经济发展的最大容量[9]。（李令跃，2000）

（3）一个流域、一个地区、一个国家，在不同阶段的社会经济和技术条件下，在水资源合理开发利用的前提下，当地水资源能够维系和支撑的人口、经济和环境规模总量[10]（何希吾，2000）。

（4）一定的区域内，在一定的生活水平和生态环境质量下，天然水资源的可供水量能够支持人口、环境与经济协调发展的能力或限度[2]。（冯尚友，2000）

（5）可理解为某一区域的水资源条件在“自然-人工”二元模式影响下，以可预见的技术、经济、社会发展水平及水资源的动态变化为依据，以可持续发展为原则，以维护生态良性循环发展为条件，经过合理优化配置，对该地区社会经济发展所能提供的最大支撑能力。（惠泱河，2001）

总之，尽管已有的水资源承载力定义在表述上各有不同，但其思路并无本质上的差异，都强调了支撑能力的概念。但是，对水资源 “承载力” 本身的内涵，表达比较宏观。

结合中国科学院知识创新工程有关项目初步研究，作者的观点是：水资源承载力可定义为“在一定的水资源开发利用阶段，满足生态需水的可利用水量能够维系有限发展目标的最大的社会-经济规模”。因此，水资源承载力是一个度量区域社会经济发展受水资源制约的阈值，它通常用满足生态需水的可利用水量与社会经济可持续发展有限目标需求水量的供需平衡退化到临界状态所对应的单位水资源量的人口规模和经济发展规模（如GDP）等指标体系表达。

显然，水资源承载力受水的供、需矛盾双方影响， 它需要从受自然变化和人类活动影响的水循环系统出发，通过“自然生态-社会经济”系统对水的需求和流域能够提供的多少可利用水资源量的“支撑能力”方面加以量度。一种概化的水循环与水资源供需关系如图1所示意。

图1 量化水资源承载力的系统关系示意

核心问题是：在一定的水资源开发利用阶段和生态环境保护目标下，一个流域/区域的可再生利用的水资源量究竟能够支撑多大规模的社会经济系统发展？如何合理管理有限的水资源（开源与节流），维持和改善陆地系统水资源承载能力？

考虑到水资源承载力研究的现实与长远意义，对它的理解和界定，要遵循下列的事实：

·变化环境下（即自然变化和人类活动影响）的水循环是水资源演变和水资源承载力研究的基础。因为一个流域和区域的水资源承载能力大小，直接与该流域和区域的可利用水资源量与质有本质的联系。而区域可利用水资源量又决定于在不但变化的自然环境（包括全球气候变化）和人类活动影响下水文循环规律及其控制的水资源形成规律。

·需要把把它置于水资源的可持续利用概念的框架，建立在生态系统完整、水资源持续供给和水环境长期有容纳量的基础上。生态系统需水是水资源承载力必须要考虑的重要、方面。

·需要从“水循环-自然生态-社会经济”系统耦合机理上综合考虑水资源对地区人口、资源、环境和经济协调发展的支撑能力；

·水资源承载能力度量除了水循环和水资源变化的自然属性影响外，还取决与社会经济持续发展的有限目标。社会经济发展的要求目标不同，相应的承载能力也不一样。

因此，水资源承载能力的大小是随水资源开发阶段、目标和条件不同而变化，是一个动态、变化的概念。它不仅是水文循环、水资源研究的重要方面，而且与社会经济发展、环境系统的耦合研究密切相联，是可持续发展重大的国家需求研究的问题。

3．水资源承载力的度量与计算方法

由图1的系统关系和水资源承载力的定义，可以导出水资源承载力的度量与计算方法。主要过程概述如下：

（1）水资源总量（W）： 它指流域水循环过程中可更新恢复的地表水与地下水资源总量（WL）。流域水循环受自然变化(包括气候变化)和人类活动的影响，可更新恢复的地表水与地下水资源量也在不断变化。另外，除了本地产生的水资源量外，人工跨流域调水（WT）可以增加本流域（或地区）的水资源总量。由于流域水循环降水和径流形成的不确定性，对应不同保证率的水资源量，有流域水资源总量关系

W= WL + WT

（2）生态需水量（We）：生态系统是流域水循环和流域环境系统的基本部分，满足一定环境要求的最小生态需水量（We）首先应该加以估算。它们通常由河道外的生态需水的估算（如天然生态需水、人工生态需水等），和河道内的生态需水估算（如防止河道断流所需的最小径流量等）构成。

（3）可利用水资源量（WS）：流域可利用水资源量是指在经济合理、技术可行和生态环境容许的前提下，通过技术措施可以利用的不重复的一次性水资源量。在概念上，维系生态环境最小的需水量需要扣除，以保证生态环境容许的前提条件。因此，原则上讲，可利用水资源量可以通过流域可更新恢复的地表水与地下水资源总量加上境外调水扣除生态需水量加以估算，即：

WS = aWL + WT – We

式中：a为反映工程技术措施的开发利用系数。

（4）水资源需求总量（WD）: 流域社会经济发展规模水平可以表达为人口数量(P)，国民生产总值(GDP)或净福利(H)等指标。因此，它们对水资源需求包括：人口需水(Wp)，工业需水 (WI)，农业需水(WA) ，环境和其它需水(WM)等。因此，社会经济发展对水资源需求总量（WD）可表达为：

WD = Wp + WI + WA + WM

（5）流域水资源承载力的平衡指数（IWSD）：为了描述水资源的承载力，首先需要定义流域水资源承载力的供需平衡指数（IWSD）即：

很显然，当流域可利用水量小于流域社会经济系统的需水量，即，有，这说明流域可供的水资源量不具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力。流域水资源对应的人口及经济规模是不可承载。但是，通过调水增加WS和通过节水减少 WD可提高IWSD。 反过来，当流域可供水量大于等于流域社会经济系统的需水量，即，这说明流域可供的水资源量具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力，流域水资源对应的人口及经济规模是可承载，供需为良好状态。

（6）水资源承载力的分量测度：如何量度流域水资源的承载力呢？由定义和上述水资源承载力的供需指数可知，首先需要建立研究对象的“水-社会经济-环境”系统关系。它们的作用是将水资源量支撑的环境、社会经济系统规模（如人口数或人口密度、人均GDP工业产值、农业产值、水环境污染级别等）联系起来。然后，通过一定的水资源开发利用阶段与有限发展目标，分析识别出由供大于需，即 IWSD > 0 可行域退化到IWSD＝0，即系统供需平衡达临界状态的水资源WS=WD所对应的流域人口数（P）和社会经济规模（GDP）等等指标参数。记水资源供需平衡达到临界状态的可供水资源量为， 进一步，可以定义水资源承载力的各个分量，即：

意义是：λ1表明维系现状/目标水平的人口规模所需要最少水资源量WS；λ2维系现状/目标水平的经济规模所需要的最少水资源量WS。

流域的综合水资源承载力（F） 是其分量的集成， 例如，

λ = 人均GDP / WS = (GDP/p )/Ws

（7）单位水资源量承载力的度量：为了达到水资源承载力分量和总量可比性的目的，可以进一步转化水资源承载力分量为某单位水资源量的承载指标参数。例如，当统一转化W0为亿m3的可比单位水资源量，有对应的水资源承载力的各个分量，即：

上述公式中的就是流域系统第i个水资源承载力分量。例如，F1的单位量纲是每亿m3的人口数目，说明该流域每亿m3可利用水资源量能够承载的最大人口数。同理，F2的单位量纲是每亿m3的GDP，它说明该流域每亿m3可供水资源量能够承载的经济发展最大规模的GDP。

同理， 流域的综合水资源承载力（F）是其分量的集成。例如：

F= 人均GDP /亿m3 = (GDP/p )/W0

4．西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题

广义上的西北地区包括新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西和内蒙古的西北部，总土地面积为374万km2，占全国的39%，总人口约1亿，占全国的8%。涉及西北内陆河流域（包括新疆的部分外流河流域）、黄河流域、长江流域和澜沧江流域。本文讨论的范围，界定在西北内陆河干旱地区。

西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题有：变化环境的流域水循环模拟研究，生态需水研究，社会经济可持续发展的水资源需求研究，流域水资源承载力的计量，西北干旱区水资源承载力综合。下面重点讨论水循环模拟，生态需水和指标体系问题。

（1）变化环境的流域水循环模拟研究

水文循环是联系地球系统地圈~生物圈~大气圈的纽带，是全球变化三大主题碳循环、水资源和食物纤维中的核心问题之一，它受自然变化和人类活动的影响，决定水资源形成与演变的规律。因此，人类活动经济开发和影响剧烈地区的水循环与水资源安全研究，是21世纪资源环境学科领域一个十分重要的方向性问题。

目前水科学发展的前沿问题突出反映在：水文循环的生物圈方面，自然变化和人类活动影响下的水资源演变规律，水与土地利用土地覆被等社会经济相互作用影响等。因此，水文循环需要考虑地球生物圈、全球变化以及人类活动等方面的影响。国际地圈生物圈计划（IGBP）代表国际地球学科发展前沿，水文循环的生物圈方面 (Biosphere Aspects of Hydrological Cycle，简称BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陆面生态-水文过程与空间格局的变化规律和受人类活动影响的关键问题。进入90年代末，变化环境（即全球变化与人类活动影响）下的水文循环研究成为热点。

人类活动对水文过程的影响，集中表现在对下垫面的改变上，改变流域下垫面的地形、地貌、土壤、植被等条件，可概括为土地利用和土地覆被的变化。下垫面条件发生变化了，水文过程的各环节也相应发生变化，如蒸发、入渗、产流的量会加大或减小，水循环的路径和速率也会发生变化，也就是说，利用原来的降水-径流关系不能反映土地利用/土地覆被变化后的流域降水径流形成规律和水文循环过程，分析人类活动（土地利用/土地覆被变化）对流域径流形成规律的影响成为当水资源承载力研究的基础问题。

以河西走廊的黑河流域为例，由于中游引水等人类活动的剧烈影响，已经完全改变了流域中下游水循环关系，造成下游流量减少和断流，产生严重的生态环境问题。为了说明黑河干流的水资源变化，我们将黑河干流上游出流控制水文站（莺落峡站）及下游输水控制水文站（正义峡站）1959年以来的实测流量资料进行了分析比较。根据1959-1998年实测资料统计，黑河莺落峡多年平均流量49.83m3/s，相当于年径流量15.71×108m3，正义峡多年平均流量31.05 m3/s，相当于径流量9.80×108m3，莺落峡流量高于正义峡流量18.78 m3/s，相当于区间多年平均每年损耗水量5.92×108m3。

从两站流量多年变化趋势看，莺落峡站水量历年变化平稳，年际变化不大，甚至还稍有上升。正义峡站水量不仅远远小于莺落峡站，且水量在逐年减少（图2），两站水量年均差值越来越大（图3）。

图2 黑河莺落峡及正义峡历年径流量变化图

图3 莺落峡-正义峡年均流量差值图

造成下游水资源量减少的原因：中游张掖地区人口持续增长，工农业生产迅速发展，用水量急剧增加，导致黑河干流水资源大量损耗，水资源的变化与人类活动的关系密不可分。

因此，深入研究自然变化和人类活动影响下的黑河流域水循环规律，是建立黑河流域水资源承载力模型的重要基础。

（2）生态需水研究

中国西北地区气候干旱、水资源短缺，水已经成为中国西北地区环境与发展最大的限制因子。实际观测与实验研究表明，水对生态环境质量有明显的限制作用，生态系统对水的需求也存在胁迫响应的机制。生态环境需水量是维系生态系统平衡最基本的需用水量，是生态系统安全的一种基本阈值。因此，生态环境需水估算问题成为生态环境建设依据的重要基础。确定不同生态类型的生态需水量，是生态环境建设区域配置的重要内容，是建设生态环境系统的关键。这也是中国工程院咨询项目“西北地区水资源合理配置、生态环境建设和可持续发展问题”中第2课题中的关键问题之一。

20世纪90年代后，随着国际地圈生物圈计划（IGBP）等大的科学计划推动，如水文循环的生物圈方面（BAHC）实施，国际国内对生态环境需水问题十分重视并且已有了一些研究。国家“九五”科技攻关项目有关课题，如“西北地区生态环境保护对策研究”等，利用土地利用/覆被变化的遥感信息对区域生态需水进行初步的估算。中国工程院一期咨询项目《中国可持续发展水资源战略研究》，取得了一批重要的研究成果，所完成9个专题报告中对生态环境用水也做出初步的测算，取得一些进展。但是，目前有关生态需水的研究仍处在初级发展阶段，人们对“生态需水”问题理解还不尽相同。目前，与生态需水有关的概念和定义有多个方面，如“生态需水”、“生态用水”、“生态环境耗水”等。不同人从不同角度看问题有不同的理解与解释。总之，生态环境与水文水资源以及人类生存环境的交叉研究，面临许多挑战，也存在不同的学术观点与看法。

由于目前对“生态需（用）水量”一词，还没有确切的或者得到公认的定义，因此在对它的理解与计算上还存在这样那样的问题。总的来看，多数认为：生态需水量是指在水资源短缺地区为了维系生态系统生物群落基本生存和一定生态环境质量（或生态建设要求）的最小水资源需求量。它包括天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。其内涵：以可持续发展为前提的天然生态保护与人工生态建设的需水，其外延包括地带性植被所用降水和非地带性植被所用的径流。因此，生态需水量可以理解为维系一定生态系统功能所不能被占用的最小水资源需求量，包括天然生态和人工生态，其计算有河道内和河道外之分。基础是自然变化和人类活动影响下的流域水循环规律的认识与模拟。

·河道外的流域上的生态需水的计算

根据补给来源，生态需水首先可以分为降水性生态需水和径流性生态需水。降雨形成径流以及径流运动过程中，地带性植被所在的天然生态系统完全消耗降水量，非地带性植被所在的天然生态系统消耗径流量为主、降水为补充，处于地带性与非地带性的交错过渡带以消耗降水为主、径流为补充。

从生态系统形成的原动力又进一步分为天然生态需水和人工生态需水两大类。从植物生理角度分析生态需水，可以得到天然植被或农作物正常生长时的总腾发量ET。其水分来源有两部分：直接利用的有效降水，以及通过水利工程直接或间接利用的供水。

区域生态需水计算应该以流域为单元，建立变化环境下的流域水循环模型，如图1所示意。然后，充分利用高分辨率的土地利用遥感信息，结合陆面水文生态实验站的校核分析识别确定。对于每个流域，结合其生态特点和水循环特点，确定一级分区为山区、平原绿洲、过度区、荒漠无流区。为了突出人类活动影响，在山区和平原绿洲中进一步区分天然生态系统和人工生态系统，作为二级计算分区。二级计算单元内在以土地利用单元作为三级计算分区， 由遥感信息土地利用图上读取各类生态面积单元。对三级分区的每一项，单独计算其生态需水或经济需水。在计算中考虑了天然植被或人工植被对径流性水资源和降水性水资源的同时利用。国家“85”科技攻关项目中的一种基于水循环概念的流域生态需水计算框图如图6所示意（细节略）。

·河道内的生态需水的计算

河道内的生态需水的计算主要考虑的问题是维系河流湖泊水系的生态平衡的最小水量。主要考虑的方面有：

维持河湖水生生物生存的最小需水量；

维系城市人工生态环境景观的最小需水量；

防止河流泥沙淤积所需最小径流量；

防止河流水污染的最小水量；

防止海水入侵所需维持的河道最小流量；

防止河道断流、湖泊萎缩所需维持的最小径流量

通常需要通过流域水循环模拟、枯水分析后，在给出一定生态环境标准（或要求）下确定上述多个的最小流量组合的阈值（具体方法讨论略）。

（3）水资源承载力评价指标及计算方法

水资源承载力评价指标的建立是水资源承载力研究中的另一个关键问题。核心是用什么指标体系反映“社会-经济-环境”系统的发展规模与质量？目前，借鉴土地资源承载力的概念，采用在水资源可供给量所能维持生产的粮食产量的基础上计算水资源承载力的方法显然将问题过于简化了[10]。

从目前的认识，水资源承载力评价指标的选取有不同的做法。例如，有人从定义出发直接选取可支持人口数量、工农业发展规模等人口和社会经济发展指标作为衡量水资源承载力大小的依据[14]。也有人从水资源可供水量、需水量，可承载人口、社会、经济技术发展水平和规模，水环境容量等方面综合考虑建立水资源承载力评价指标体系，采用层次分析方法进行评价[15]。

本文建议，从水资源承载力的基本概念出发，通过水循环系统模拟，水资源评价、生态需水估算和社会经济对水的需求分析，选取计算参数，主要有：对应不同保证率的水资源量，最小生态需水量，可利用水资源量，水资源需求量（包括人口需水，工业需水，农业需水，环境和其它需水等）；通过流域“社会-经济-环境”系统的实际分析，确定水资源承载力评价指标体系，如水资源承载力的平衡指数（IWSD）等。运用本文提出的量化方法，获得比较具体和实在的水资源承载力的度量结果，如维系现状/目标水平的人口规模所需要最少水资源量，维系现状/目标水平的经济规模所需要的最少水资源量等。

总之，希望概念清楚，基础扎实、评价方法简单、可比性好。这方面研究工作需要在实际中发展和完善。

4．结语

水资源承载力的研究在我国虽然已有诸多研究课题和论述，但总的来说，已有的研究重点主要集中在对水资源承载力的评价与计算等方面，还没有形成水资源承载力研究的成熟的理论和方法。笔者“抛砖引玉”。希望在其概念、新的理论与方法研究方面开展研讨。几点建议如下：

（1）加强学科交叉融合的研究

水资源承载力研究涵盖了从理论到实证，从“水-生态-社会经济”多学科基础问题和可持续发展问题。从变化环境下的水文循环水资源演变规律到流域水文生态、植被耗水机理等微观领域，从水文水资源科学到社会经济科学、规划科学等不同层次、不同学科的研究范围，并以多目标决策分析方法、系统动力学方法、遥感与地理信息系统方法等作为技术手段，因此，迫切需要加强学科交叉融合的研究。

（2）技术方法的创新

目前制约水资源承载力研究的一个重要因素就是数据的获取与分析处理。GIS在支持与水文和水环境有关的地理空间数据的获取、管理、分析、模拟和显示，以解决复杂的水资源、水环境规划和管理问题方面显示了其强大的功能[17]。水资源承载力研究必须突破陈旧的数据获取与分析手段，充分利用现代先进技术，将地面水文观测与空中遥感信息相结合，利用地理信息系统进行数值计算和模拟，并将现有水资源承载力数学模型方法与GIS集成，这是水资源承载力研究取得突破性进展的一个关键所在。

（3）研究领域的拓展

地域分异和空间格局历来是地理学最重要的优势研究领域，水土资源与社会经济活动的空间配置状况对水资源承载力有着极为重要的影响。因此，如何加强水资源承载力密切相关的区域合理配置研究，尤其是区域可持续发展是21世纪地理科学新的挑战。它包括水土资源配置，上、中、下游的城市与产业合理布局，水源保护区区域范围内的人口、产业布局等。将其纳入水资源承载力研究的范畴，不但是水资源承载力研究的一个重要方面-水资源承载力区域差异研究的需要，也必将使水资源承载力研究成果对社会实践具有更明确的指导作用，这是当前水资源承载力研究中极具潜力的一个研究领域。

第9篇：水循环的要素范文

关键词：大城市，中小城市，市政给排水规划与设计，给水系统，排水系统，循环水系统

 

市政给排水工程规划与设计是一个系统工程，分为给水系统、排水系统和循环水系统3个子系统。免费论文，给水系统。市政给排水规划与设计是城市基础规划与设计的重要组成部分，关系着城市给水管网新建、扩建、改建工程管网优化；关系着城市地面水的排除，而城市污水的处理是使水资源得以良性循环的基础，对居民居住环境有十分重要的意义，排水系统是水循环中水质和水量的连接点，再生水利用是水循环中质与量的桥梁，污水资源化，污水的再生和利用既提高了水的利用率，又有效的保护了水环境，有利于城市水资源系统健康、良性的循环。通过先进的计算机辅助系统平台，解决城市给排水系统的规划与设计势在必行。

一、城市给排水系统规划与设计的主要内容

城市给水规划的主要内容有：市政给水范围的划定，市政给水量的预测等规划内容；而城市给水设计的主要内容有：给水厂，给水泵房，给水管网及阀门井，计量设备等设计内容。

城市排水规划的主要摘要的设备等设计内容。

二、城市给排水系统规划与设计存在的问题

城市给排水系统规划与设计存在的问题有：

①市政给水工程规划科学依据不足，城市水系统规划的基础性工作主要包括各类指标、标准、基础数据和分析工具，其中水量预测和水平衡分析是核心工作。目前，我国的水量预测工作主要是参照《城市给水工程规划规范》(GB50282-98)中有关规定，但我国不论在国家还是在区域层次上都缺乏对用水工艺、各种用水器具和用水行为的详实系统监测，缺乏对新型用水技术替代规律和扩散规律的基础研究，缺乏对多种信息的综合性和结构性分析。

②排水体制规划还比较混乱，虽然目前绝大部分城市的排水体制分别由环保局、市政工程管理处、水利局等不同部门管理，由于部门间沟通不够，加之相关的法律法规不够健全，对排水设施存在的问题和发生的新问题都不能及时解决。另外传统的防洪和排水设施设计中，强调采用分流体制将雨水、污水尽快排出城市，而忽视了城市径流面源污染的控制和雨水资源的利用。随着流域整体水质的改善，城市随机性的暴雨径流和突发事件引起的对水体生态系统的冲击，也成为流域污染控制的主要内容。免费论文，给水系统。

③传统的给排水专业不能满足市场需要，由于城市给排水规划与设计技术参数多，不定因素多，且由于城市发展新增交叉学科的特点，这使城市排水规划难度大大增加，而从传统的给排水专业毕业学生，因为受知识的限制，而不能从宏观的分析论证，不适应城市发展新增加规划多学科、多层次的分析论证要求，不能满足城市给排水规划与设计的需要。

④市政排水工程规划滞后，而市政道路给排水设计过程中，给排水处于配合地位，影响了城市给排水规划科学化发展。往往出现道路要求快速建设，造成排水工程规划没有编制，一些排水工程不能与道路工程同期施工，有的虽然设计完成，而排水规划由于相关原因需要修改，许多工程项目未能按照规划建设，规划的指导意义也没有得到真正的体现，造成工程需要再次改造。

三、城市给排水系统规划与设计解决的措施

城市给排水系统规划与设计解决的措施有：

①城市水系统需要与城市规划相协调，城市水系统规划是针对一定时期内城市的水源、给水、排水、污水处理等子系及各个要素的综合布置。城市用水规划的总量平衡非常重要，必须优化组合各种可行的节水、回用水等方案。免费论文，给水系统。要做到这些，首先要了解城市水利用规划，内容应包括：地面水、地下水、雨水和海水等水资源平衡；给水、排水和污水再生利用等总量的平衡；给水节水规划和污水处理与再生利用规划；水的生态循环规划；各类水工程设施的规模和布局等。免费论文，给水系统。对于当前我国的城市水系统建设中的普遍出现的规划不协调、建设不配套、管理不统一等问题，规划别要注意管网配套和给水、排水和污水处理能力的协调增长，确定规划期内水系统及网络设施建设的规模、详细布局和运行管理方案。

②水量规测是给排水规划的基础，水量规模预测是否符合发展趋势和实际需要，对水资源的工程总体布局、合理利用、实施步骤和工程费用产生重大影响。国家标准《城市给水工程规划规范》是测算城市总用水量规模的主要依据，预测包括：总体规划阶段给水水量预测；总体规划阶段污水水量预测；分区规划阶段及专业规划给水量预测；分区规划阶段及专业规划污水量预测；总体规划阶段污水水量预测；详细规划阶段给水量预测；详细规划阶段污水量预测。改革以来，工业生产、城市建设、住宅建设、第三产业迅速发展，使给水量不断增长。作为城市基础设施之一的给水量的增长规律也将与过去不同，水量预测就不能仅按历史的发展计算，还要根据具体的城市规划对不同类型用水量分别预测分析。

③在城市水系统中增加节水子系统，加强节水力度，促进城市给排水系统的良性循环。免费论文，给水系统。在城市水系统中增加治污子系统，加强治污和再生水会同力度，重视再生水、中水等非传统水资源利用，促进城市给排水系统的良性循环，是城市水资源可持续发展的关键。免费论文，给水系统。

结束语

编制城市给排水规划时要善于处理好城市发展中可能面临的水资源，水环境，水灾害等问题，绿色环保节能已成为未来城市发展的方向，充分利用有利的地形合理地布置管网，充分做好系统安排，远近期结合，使管网设计具有现实性和超前性；而在设计中可以充分利用计算机道路辅助设计系统，道路资料可直接提取到给排水设计人员，使城市道路与给排水工程设计实现科学化。

参考文献

【1】中华人民共和国建设部.GB50282-98城市给水工程规划规范.北京：中华人民共和国建设部,1998.

【2】中华人民共和国建设部.GB50318-2000城市排水工程规划规范.北京：中华人民共和国建设部,1998.

【3】上海市市政工程设计研究院.GB50013-2006室外给水设计规范.北京：中国计划出版社,2006.

【4】上海市市政工程设计研究院.GB50014-2006室外排水水设计规范.北京：中国计划出版社,2006.

【5】林向明.城市排水管网的规划设计【J】科技咨询导报.2006，8.