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【關鍵詞】萬家寨引黃工程；水文；水資源；水量監測；水質監測；泥沙測驗

中圖分類號：P332（225）文獻標識碼：B文章編號：1000-0860（2002）08-0027-02

2001年年底，山西省萬家寨引黃工程已試通水至汾河水庫，由汾河水庫至太原市呼延水廠的輸水管道進入收尾階段.這標志著引黃工程的基本建設工作已大部分完工，在2002年年底前把黃河水引到太原已指日可待.但是，從水文水資源工作的觀點出發，即使黃河水被引到了太原，進入了千家萬戶，仍有不少工作要做，而且其中有些工作必須立即著手去做.其主要工作包括引黃工程沿程的水量和水質監測、泥沙測驗、對汾河上中游水資源的統一調度和管理.

1引黃工程沿程的水量監測

萬家寨引黃工程南干線由黃河干流萬家寨水庫取水，經五級提水至648m后通過隧洞輸水至汾河上游頭馬營出口，而后經汾河上游天然河道送水至汾河水庫，再由PCCP管道及隧洞輸水至太原市呼延水廠.按設計，引黃工程兩端為封閉式的管道（隧洞），而中間部分為開放式的明渠（汾河河道）輸水.由于引黃工程以汾河水庫為主要調節水庫，而在歷史上，汾河水庫既作為灌溉面積為10萬hm2的汾河灌區的主要水源，也作為太原市工業及城市生活用水的主要水源之一.近年來，又在汾河水庫下游、太原市區上游修建了汾河二庫作為調節水庫，以控制和調節汾河水庫下泄的水量及區間來水量.因為引黃水在汾河水庫上游河道中已與天然的汾河水相混和，成為一個整體，而且引黃水在輸送過程中（尤其在汾河上游河道輸送過程中）不斷損耗于蒸發、河道滲漏以及河道沿程城鎮、村莊的居民取用生活用水及農業灌溉用水.因此，無法分清在汾河水庫中究竟有多少引自黃河的水量，又有多少是汾河上游原有的水量.由于引黃工程管理局、汾河水庫管理局、汾河灌溉管理局以及太原市各用水部門不屬于同一行政領導，因此，比較精確地求得汾河水庫中各類水（引黃水及汾河上游流域天然地表水量）的組成比例是重要的.為此，應從引黃工程南干線出口頭馬營起，沿汾河上游河道直至汾河中游義棠，設置一定數量的水文站，以監測汾河沿程河川徑流的動態變化.

自頭馬營以下、義棠水文站以上，汾河干流及支流上原有山西省水文水資源勘測局設立的水文站為（自上游至下游）：汾河靜樂、嵐河上靜游、汾河寨上、汾河蘭村水文站等10處國家正式水文站（未包含汾河源頭處的北石河岔上及太原市西山區域的小面積水文站：冶峪溝董茹、風峪溝店頭水文站）；此外，還有省水保局委托省水文水資源勘測局設立的泥沙觀測專用水文站3處：汾河寧化、汾河河岔、婁煩河婁煩水文站.在進行本次水量監測時，除借用上述原有的水文站外，尚需在合適的地點增設一些水文站.建議增設的水文站為（自上游至下游）：引黃南干線出口頭馬營水文站、天池河好水溝水文站、西馬坊河壩門口水文站、東碾河靜樂水文站、獅子河嘉樂泉水文站、大川河古交水文站、汾河二庫水文站、揚興河陽曲鎮水文站、虎峪溝迎澤橋水文站、南沙河郝莊水文站、烏馬河龐莊水庫水文站、象峪河郭堡水庫水文站、櫻澗河尹回水庫水文站、龍鳳河龍鳳水文站共14處.

原有及增設的水文站除需按國家有關水文觀測規范進行觀測外，尚需對本流域內以地表水為水源的各類用水進行調查統計，這樣才能比較清楚地了解汾河沿程的水量動態變化，也能了解究竟在汾河水庫及汾河二庫中有多少引黃水量.

2引黃工程沿程的水質監測

由于引黃水量需供給太原市城市生活用水，因此水質對于引黃水是至關重要的.在施工階段，引黃工程管理局自1996年起已委托山西省水文水資源勘測局水環境監測中心在沿程做了10個斷面14個點（其中萬家寨水庫3點、汾河水庫3點）的14處水質監測.今后仍需堅持長期監測，并增加監測站點及監測次數，而且在可能的條件下增加監測的項目

在引黃工程沿線，原布設有寧化、東寨、靜樂等7處水質監測站，通常每年監測4～6次，分析32個項目.鑒于引黃水質工作的重要性，建議在水質監測工作中應采取如下措施.

2.1增加水質監測站點

萬家寨引黃工程從萬家寨水庫中引水，但水庫上游有各大城市及廠礦的水污染影響，更有其回水末端準葛爾煤田排污的影響，而且污染程度有加大的趨勢，因此應該在萬家寨水庫上游及庫區增加水質取樣點，在進入汾河上游后，除保留原有水質取樣點外，應在各主要支流及城鎮設置水質監測點，以監測水質的動態變化.

2.2適當增加水質監測次數

因為引黃水為太原市居民生活飲用水源之一，因此應高于水利部《水環境監測規范》（SL219—98）的監測頻次要求，每月至少監測2次，在汛期中因有面污染源（化肥、農藥）影響，應在汾河沿程各主要支流視情況增加測次，以確保安全.

2.3適當增加水質監測項目

由于萬家寨引黃工程的水源受黃河上游及汾河沿程污染的影響，進入汾河水庫的水流中污染物成分復雜，而我們目前沿用的只是常規的污染物監測項目，像COD、BOD這類項目僅為水中有機污染的綜合指標.據發達國家的水質監測經驗，水中微量（痕量）有機物，尤其是多環芳烴類有機物對人體健康的影響巨大，且在人體中有累積性，而且在汾河水庫中亦已發現有此類微量有機物，如苯，甲苯，1、2苯并噻唑等（詳見山西大學環境科學系：引黃輸水模式與毒物歸趨、毒理效應關系研究報告，1999年12月），因此建議應在汾河水庫水質監測中增加若干有機物及重金屬的監測項目.

3引黃工程沿程的泥沙測驗

引黃工程是將黃河水引至汾河水庫后，從汾河水庫取水供太原市呼延水廠.據歷史資料，汾河水庫在汛期易發生異重流，而這對于引水無疑是一種威脅.另一方面，引黃水使得汾河上游的水量成倍地增加，而且增加的都是清水，這就有可能破壞汾河上游河道固有的水沙平衡關系，造成一定的泥沙侵蝕，也就更有利于汾河水庫中異重流的生成.因此，建議除汾河沿程各水文站加強泥沙測驗外，應立即開展汾河水庫的異重流研究，包括異重流的生成、運移及利用異重流排沙問題的研究等.

4對汾河上中游水資源的統一調度和管理

按現行體制，引黃工程通水后，汾河上游地區（包括太原市）的水資源供求關系如下：水源組成有引黃水量、汾河上游原有的地表水量、太原市的地下水量及回用污水；供水方有萬家寨引黃工程管理局（引黃水）、省水利廳（汾河上游水即汾河水庫水）及太原市（太原市地下水及回用污水）；用水方為太原市工業、城市居民及環境用水、汾河上游沿程用水及汾河灌區用水.這種十分復雜而又不相統屬的關系不利于有限的水資源的有效利用，也不利于社會經濟的發展.為實施引黃通水后汾河上游水資源的統一管理，為使有限的水資源發揮更大的效益，建議如下.

第一，組建汾河上中游水文水資源數據的采集/傳輸/處理/查詢/通信系統及相應的數據庫，以作為水資源管理系統的基礎.組建后的水文水資源數據采集/傳輸/處理/查詢/通信系統可集汾河上、中游流域的各類水文水資源數據于一體.在組建中，可參照國家防汛指揮系統及國家水文數據庫的經驗.同時，在組建合適的計算機網絡后，即可有效地為引黃通水后的水資源統一調度決策服務.

第二，建立研究汾河上中游水資源管理系統.此系統的管理范圍應為汾河上、中游地區，即自汾河源至介休市義棠水文站，行政區域包括忻州市、太原市、晉中市及呂梁地區各一部分.主要研究內容為汾河上、中游地區（尤其是汾河水庫流域及太原市）水資源供需關系、發展趨勢，區域（流域）降雨～徑流關系，多種水源的優化調度模型（即汾河水庫、汾河二庫及引黃水量之間的優化調度模型），以及汾河水庫與汾河二庫的防汛指揮系統等.

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關鍵詞：水文水資源工程；行業發展；專業能力；培養途徑

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0021-02

我國水資源工作正經歷著從傳統向現代的變革，這為水文學及水資源專業的發展注入了強大的活力，同時也要求學校積極地進行教學改革以適應新的形勢。對以培養應用型人才為主要目標的院校來說，面向行業發展、滿足社會對專業人才的需求，是關系到專業發展的重要問題。

一、水文水資源工程專業面向的行業及發展趨勢

按照我國當前的專業、行業劃分方法，水文水資源專業主要針對地表水，兼顧地下水，從事水文水資源工作的行業主要是水利行業。地礦、國土、環保、城建等行業也涉及到水資源工作。另外，工業項目和建設項目都需要進行水資源論證、環境評價等先期工作，因此水文水資源專業是以面向水利行業為主的應用非常廣泛的專業。傳統上，水利行業中的水文水資源工作主要是為防汛減災以及水利工程的建設與運行管理提供水文信息服務和決策依據，其特點是以水利工程為中心。但是，隨著水資源成為社會經濟可持續發展的制約性因素，水利事業也在發生轉變，主要體現在：（1）由工程水利轉向資源水利，強調水的資源屬性；（2）遵循流域“三水轉化”的規律，推行水務一體化管理；（3）推進水權水市場建設，發揮經濟手段的作用；（4）重視水生態文明建設，促進人與自然的和諧相處。這些轉變促使水文水資源工作由單純為工程服務的從屬地位上升到核心地位，水利與環保、國土等部門的業務相互交叉融合加強，社會對水文與水資源工程專業人才的需求增加，并且要求專業人才具備更高的能力和素質。

二、專業能力的需求特征

1.行業的發展要求學生具有廣泛的適應性，能處理不同類型的實際問題。新時期水資源工作面臨的問題更加多樣化，除了工程問題，還會涉及到大量的人文及環境問題。比如水權配置，除了涉及水資源的利用效率，還涉及分水歷史、風俗習慣以及環境等問題。所以學生除了具備工程能力，還要有系統觀念和人文關懷。

2.行業的發展要求學生深入并靈活地掌握知識。水文水資源工作的對象不是受控的人工物體，而是降雨、河流等大尺度的非受控自然對象。由于水資源規律的復雜性，專業知識在原理部分涉及到廣泛的自然科學知識和復雜的數學工具，在工程應用部分卻要相對靈活，有時要用精確的、復雜的方法，而有時卻要用經驗性的方法。比如，降雨徑流模型有很多種，分別針對不同的情況，有不同的適用條件。學生首先應當理解這些方法的原理，掌握它們的基本步驟，了解它們各自的使用范圍，能在實際工作中對一般性問題選擇出恰當的解決方案，對復雜問題能有較合理的解決思路。

3.學生必須具備嚴謹、全面的工作作風。水文水資源工作有時直接關系到廣大群眾的人身和財產安全，比如洪水A報、防洪調度等。因此，水文水資源從業人員要有高度的責任感和嚴謹的工作作風，能規范、熟練、準確地完成工作。另外，還應具備風險意識和風險分析能力，對各種自然與人為的不確定性有所估計，充分做好應急預案，最大限度地保護國家的利益。

三、專業能力培養的途徑

學生專業能力的培養是一個系統的工程，本文認為以下三個方面是能力培養的基本途徑。

1.建設需求導向的課程體系。完善的課程體系是專業能力培養的基本保證，它應當與三個層次的需求相適應：行業需求、地域需求和個體需求。行業需求是基本的需求，為此在課程體系建設和修訂的過程中應集思廣益。除了一線教師，還要邀請行業資深工程師、技術主管和往屆的畢業生參與進來，根據實際崗位需求、學生情況、學校辦學條件共同研討。根據崗位工作需要確定能力需求要素提出具體的規格和要求，然后落實到各理論教學課程和實踐教學課程。滿足地域需求是指學校，尤其是地方院校要考慮區域水資源工作的特點，積極融入地方工作，為解決區域水資源問題培養人才。比如黃河下游地區基本沒有水能資源，黃河水主要用于城市供水和灌溉，因此就應當減少水能方面的內容而增加給排水和農田水利方面的內容。學生能力、興趣、職業規劃等因素的不同，其對專業的需求也有差異。當前高校普遍采用“平臺+模塊”的教學模式，在這種情況下，滿足行業需求和地域需求的任務應當主要由通識課、基礎課和必修課模塊承擔，而選修課模塊應當用于滿足學生的個體需求。選修課應當涉及面廣，并且以3―4門課構成一個小方向，在深度和廣度兩方面滿足學生的需求。

2.完善課內課外結合的實踐教學環節。實踐教學包括課內和課外兩部分。課內部分是課程實驗、課程設計、畢業設計等教學環節；課外部分是學生的科技創新活動，它是對課內教學的必要補充，必須予以足夠的重視。除了經費、儀器、基地等基本要素外，完善課內課外相結合的實踐教學環節還應當注重以下幾點：（1）教師要有計劃地積累實習資料，包括水文地質數據、影像、工程圖紙、運行記錄等。不斷豐富實習指導書的內容，細化對學生的能力要求，持續改進實習效果。（2）要多開設計性、綜合性的實驗。指導學生應用所學知識分析實驗數據，鼓勵學生提出和解決實驗中出現的問題，對于有余力的學生，可以增加實驗難度滿足學生提高實踐技能的愿望。（3）開展多種實習方式，既可以走出去，也可以引進來。目前，各生產單位都不太愿意接收實習的學生，因此我們可以讓生產單位的教師到學校來，帶著實際生產問題指導學生的實習和論文。校內教師配合校外指導教師工作，給學生充分的指導，提高其積極性和學習的效果。（4）開展專業性的學生科技創新活動。大學生科創活動不僅鍛煉了學生的動手能力，還鍛煉了學生的團隊協作能力。學生科創應當與專業相結合，與課內實踐教學相互促進。水資源問題是當前的熱點問題，有許多值得探討的問題。比如，濟南市的保泉問題、引黃水庫的水質安全問題等。學生只要用心思考，總能在本專業內找到合適的題目。專業性的科創活動離不開專業教師的指導，要激勵教師更多地投身其中，帶領學生共同學習和探索，這對教師自身專業水平、科研水平的提升有很大的作用。

3.建立多踴的考核方式。為適應能力培養要求，教師應當改變過去單一的、以書面答題為依據的考核方式，建立多樣化的考核方式。（1）豐富考試的形式。對于實踐教學課程不能只通過實習、設計報告評價學生的能力水平，而是應當建立一個覆蓋全過程的評價體系。對于專業課程，不能只依賴結業考試，應當增加階段性考核，隨著課程的深入分次進行?？己丝梢允菚娴模部梢允怯懻撌降?，可以讓學生推選自己的“專家”當場打分，這樣既調動了學生的積極性，又能減輕教師的工作量。（2）改革評分方式。無論是什么樣的考核形式，教師都應當規范評分，但是又不能機械地按照標準答案考評能力。教師應當定性與定量相結合，通過逐層分解的方法將難以量化的問題化為容易量化的問題。比如，對分析論述題，教師按學生答題的完整性、專業水平以及創新性給分，其中完整性可以細化為論述是否有針對性、材料是否充分；專業水平可以細化為專業詞匯的掌握、專業方法的應用；等等。這種方式既能讓學生有所發揮，也能發揮教師的專業判斷力。

新時期的水資源工作對水文水資源工程專業學生的專業能力有了新的需求，學校應當與時俱進，面向行業的發展，為社會培養出更多優秀的人才。學生能力的培養是一個系統工程，而建設需求導向的課程體系，完善課內課外結合的實踐教學環節以及建立多樣化的考核方式是實現培養目標的有效途徑。

參考文獻：

[1]莫淑紅，宋孝玉，等.新形勢下水文與水資源工程專業人才培養保障體系探究[J].中國電力教育，2014，（5）：61-63.

[2]劉冀.水文與水資源工程專業創新實踐型人才培養模式研究[J].教育教學論壇，2014，（6）：186-188.

[3]郭家力，彭濤，等.水文與水資源工程專業學生工程意識與實踐能力培養研究[J].教育現代化，2015，（11）：65-68.

[4]徐剛，董曉華，等.水文與水資源工程專業實踐能力培養體系研究[J].中國電力教育，2013，（1）：33-34.

[5]謝勇.建立自動化專業學生實踐能力評價體系的探索[J].實驗技術與管理，2011，28（1）：12-15.

On the Major Ability Education of Hydrology and Water Resources Engineering Oriented

the Development of Trade

KONG Ke，JIA Guan-xin，HAN Yan-cheng

（School of Resources and Environment， University of Jinan， Jinan，Shandong 250022，China）

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問題鏈ESP水文水資源教學模式在全球經濟體系中，英語作為重要的交際語言，其國際語言的地位日益得到加強，具有專業知識又有語言技能成為與世界接軌的關鍵。為此，教育部于2007年以教高1號文件《教育部、財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》和教高2號文件《教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》都對教學方法和教學模式提出做了專門要求。同時《大學英語教學大綱（修訂本）》對大學英語教學提出了更全面的要求，其中顯著的特點之一就是將專業閱讀改為專業英語，將“以英語為工具獲取專業信息”提高為“以英語為工具交流信息”。從新大綱的頒布可以看出英語教學已經邁向更高的層次，英語已不再是一項特長而轉變為一種必備工具，進行專業英語教學方法探索就顯得尤為重要。鑒于此，本文以培養學生思維方式為方向，針對水文水資源專業英語，對“問題鏈”式教學法的應用進行探討。

一、“問題鏈”式教學

“問題鏈”式教學是通過梳理教學目標和教學內容，結合學生已有的知識或經驗，從教材知識點中提煉出具有一定系統性、層次性、相對獨立又具有內在聯系的系列問題，并設計為呈鏈狀的、一環扣一環的問題集合?！皢栴}鏈”式教學注重的是知識點之間的邏輯聯系以及知識的遞進、增長和創新，通過在已知、未知以及新舊知識之間設計出的“問題鏈”，建立起所授課程的知識體系。在具體的教學設計中，“問題鏈”可根據教學目標、教學重點及教學難點，設定中心問題展開全方位、漸進式設問。問題之間環環相扣、相輔相成，使學生在問題的展開中完成相應的學習內容。在具體教學實踐過程中，教師應首先根據教學大綱建立起基于知識點之間的知識網，并確定知識網中的關鍵點和發散點；然后根據每節課的教學重點，圍繞關鍵點和發散點巧妙設置問題形成“問題鏈”；在課堂教學中通過啟發學生發現問題、解決問題，激發學生的求知欲望，以指導、激勵、幫助學生掌握所學內容。

二、“問題鏈”設計

我國高等院校專業英語一般安排在第三學年第二學期，或者第四學年的第一學期。這一時期專業基礎課學習基本結束，正處于專業課學習階段，已經具備了基本的專業框架。另外，通過兩年的基礎英語學習，四、六級英語備考，學生具備了較強的英語綜合應用能力。因此，在水文水資源專業英語教學中，主要是完成專業英語詞匯、典型科技英語句型、科技英語文獻翻譯技巧等內容的學習，以培養具有國際競爭能力的、復合型的水文水資源方向的高級專門人才。以下以詞匯及課文學習為例敘述“問題鏈”式教學模式在水文水資源專業英語教學中的應用。

（一）詞匯的“問題鏈”式教學設計

1.核心詞匯選擇

水文水資源專業英語雖然詞匯量大，單詞復雜，但構詞相對簡單，大部分詞是在詞根的基礎上加前、后綴而構成。針對這一構詞特點，在課堂教學中將專業詞匯中包含詞根、前綴、后綴的詞選擇出來，然后根據所選詞匯的基本詞義，進行“問題鏈”設計，引導學生，完成詞匯學習。下面以水文水資源專業英語中地質地貌單元的學習為例，具體闡述該教學方法。

以單詞geomorphy（地貌、地貌學）的學習為例，首先引導學生進行如下思考，“geomorphy”的意思是什么？是否有前綴？前綴代表什么意思？該詞的詞性是什么？具有這個前綴的詞還有哪些？并以表1的形式設計板書。 同樣，在其他單元的教學中以此類推，比如進行hydrology（水文、水文學）單元學習時可選擇hydrology為中心詞，以前綴hydr-為關鍵點進行問題設計，然后逐步延伸至hydrability（水化性），hydrobiology（水生物學）等專業名詞。

2.關聯詞匯學習

在掌握了一組核心詞詞匯后，可以此組名詞作為發散點進行鏈式問題設計，在水文水資源專業英語教學中常用的是后綴和詞組設問法。同樣，在此以geomorphy為例進行問題設計。首先引導學生思考這類詞匯通過前、后綴的變化可以生成哪些詞？這些詞的詞性有哪些？不同的詞性用在句子的什么地方？然后進一步引導大家思考，這些詞可以和哪些詞組合形成詞組。通過這由簡到繁、由少到多的鏈式問題設計，完成詞匯的聽、說、用學習，實現專業知識和相應英語詞匯的無縫對接，完成地質地貌學單元專業英語的詞匯學習。掌握諸如geomorphic cycle（地貌循環）、geomorphic anomaly（地貌異常）、geomorphic accident（地貌突變）等系列詞匯。課程教學中設計的詞匯學習知識網見圖1。

通過以上問題鏈式方法學習，不僅可以記住一個單詞的不同形式，更重要的是通過一個單詞延伸并記憶相關類型的大量詞匯，實現了從現有認知向未知認知的平穩、順利過渡，達到事半功倍的效果。這種鏈式學習方法符合學習心理學規律，操作性強，可快速擴展專業詞匯，達到甚至超過教學目標。

（二）課文的“問題鏈”式教學

專業英語中涉及的文章屬于科技論文的范疇，文章的涉及面窄、句長復雜、內容多是其教學的難點，但文章的邏輯性強、結構嚴謹和層次分明是其優點。在教學中如何揚長避短，圍繞課文的論述主題，將文中的句與句、段與段設計為一系列基礎問題、重點問題、難點問題、拓展問題，由淺入深引導學生進行學習，是問題鏈式教學的關鍵。下面以水文水資源專業外語中“Groundwater”單元的學習為例闡述課文的“問題鏈”式教學方法。

在“Groundwater”課文的鏈式教學設計首先從專業角度理清文章的邏輯結構和行文特點，然后根據教學目標和教學重點，確定知識點即主干信息，構建知識網?！癎roundwater”的行文特點是首先是基本概念的闡釋，其次是特征要素描述，然后是影響因素剖析。即圍繞什么是地下水？地下水在土壤和巖石是中如何運動、分布的？以及地下水形成的影響因素有哪些？等問題的探究，由淺入深幫助學生學習、掌握水文水資源中的重要知識――地下水。因此，本文教學以“concept”“distribution”“influencing factors”等為知識點構建一級關鍵點，而后拓展構建二級關鍵點，形成如圖2的課文學習知識網。

在確定了課文的關鍵知識點后，結合課文難點構建諸如“How does water distribute beneath the earth's surface？”“Which kinds of water can be called groundwater？”等問題，形成問題鏈。通過這樣一環扣一環、一層進一層地追問，引導學生沿著問題鏈思考，形成初步的有關地下水基本知識的英文知識網，從而完成“Groundwater”的課堂教學。

三、結語

“問題鏈”式教學模式，是通過將所學知識問題化、鏈條化，以鍛煉學生的辯證及創造性思維；通過問題的目標指向和內在聯系，引導學生進行自主學習，以提高學生學習的積極性和主動性。但是，“問題鏈”式教學模式在不同專業不同科目的實施中形式、重點會有所不同。問題鏈式教學法是以教師為主導，以學生為主體的教學方式，應用中要以調動學生的主觀能動性為主，問題設計要注重知識點之間的邏輯聯系以及知識的遞進、增長和創新，只有合理設置問題鏈，才能體現出該教學方法的優點。本文是筆者對“問題鏈”式教學模式在專業英語教學中的初步探討，問題的深度、廣度及其之間的聯系等都需要在以后的教學中進一步提高。

參考文獻：

[1]馬睿穎.建國以來英語專業主導教材發展走向及其啟示[D].福建：福建師范大學，2012.

[2]莊智象，劉華初，謝宇等.試論國際化創新型外語人才的培養[J].外語界，2012，（2）：41-48.

[3]束定芳.對接國家發展戰略，培養國際化人才――新形勢下大學英語教學改革與重新定位思考[J].外語學刊，2013，（6）：90-96.

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關鍵詞：生態水文學西部地區生態需水

1、生態水文學的發展

水文學(hydrology)是地球科學的一個重要分支，它研究地球上水的起源、存在、分布、循環和運動等變化規律，并運用這些規律為人類服務的知識體系[1]。自從科學界公認水圈、巖石圈和大氣圈都從地圈中分離出來，并作為地球的獨立圈存在后，水文科學的形成就有了其基礎和地位[23]。

人類進入20世紀末，由于社會經濟發展，人與自然的沖突加大，生態環境問題愈來愈突出，如濕地的退化、河道斷流、入海水量減少、水體污染加劇等等。近20年來，生態學家們愈來愈意識到水文過程對生態系統功能的重要影響。但是，缺乏了解水文過程與生態系統植物群落變化與相互制約的內在聯系。同樣，過去水文學家關心最多的是洪水與干旱的成因、工程水文的實際的設計應用等。但是，隨著生態與環境問題的重視與提出，愈來愈多的水文學家開始關注與水相關的生態問題，例如流速如何影響河道內的植物生長？河川徑流的情勢與濱岸生境生態過程之間是如何相互作用與聯系的？由于水文循環聯系地球系統地圈~生物圈~大氣圈的紐帶作用，水文循環過程的變化與其相關的生態環境的變化交叉研究與社會需求，產生了新的學科生長點，即生態水文學(eco-hydrology)。

生態水文學是20世紀80年代以后逐步發展的一門新興交叉學科[1-20]。它重點研究陸地表層系統生態格局與生態過程變化的水文學機理，揭示陸生環境和水生環境植物與水的相互作用關系，回答與水循環過程相關的生態環境變化的成因與調控。利用生態水文學原理可以積極地用來保護和改善自然景觀，正確指導生態環境脆弱地區的生態環境建設與水資源管理。

生態水文學的提出與發展大致在20世紀70年代以后。早期的生態水文學主要定義在生態濕地系統范疇。例如，1996年wassen等學者專門撰文[44]，認為“生態水文學是一門應用性的交叉學科，旨在更好地了解水文因素如何決定濕地生態系統的自然發育，特別在自然保護和更新方面有重要價值”。

1971年，聯合國教科文組織（unesco）正式啟動人類生物圈（mab）計劃，水生生態系統研究成為該計劃中的一個重要項目。第一階段的會議于1986年在法國圖盧茲召開，主要討論了土地利用對水生生態系統的影響。會議期間，確定了一個具有決定性意義的主題：陸地生態系統和水生生態系統之間的過渡帶，對生物化學循環和景觀鑲嵌體具有重要的調控作用。因此，過渡帶的研究被推薦為unesco未來生態系統工作的重點。它是生態水文學發展的雛形階段。

1988年，unesco組織了過渡帶研究的國際專題研討會。期間，國際應用系統分析協會和匈牙利科學研究院籌劃了水陸過渡帶功能方面的合作研究項目，試圖通過對生態過程的充分理解，確定過渡帶恢復或重建的管理思想。

1996年9月在法國召開了“小流域生態水文學過程”研討會。會議共收到30篇論文，研究集中在小尺度上，內容主要包括土壤和大氣相互作用的模擬，徑流產生過程和水流路徑、水量和水文生物地球化學行為等。在這次會議中，還討論了分區和尺度的影響問題，分析了氣候變化對水文行為和數量的影響。1997聯合國教科文組織出版了“小流域生態水文學過程”會議文集。

聯合國教科文組織（unesco）國際水文計劃（ihp）是由世界各個國家政府組織參加、在國際上有重要影響的水科學及其相關的水資源和環境科學的大型國際研究計劃。從1965-1974聯合國科教文組織實施國際水文十年（ihd）計劃后，ihp已經執行了五個階段，其中：第一階段（ihp-i，1976-1980）著重人類活動影響，水資源與自然環境之間關系的研究；第二階段（ihp-ii，1981-1985）著重于把研究領域擴大到各個特定的地理、氣候區域，并向著綜合利用水資源的水問題方向發展；第三階段（ihp-iii，1986-1990）定名為“為經濟、社會發展合理管理水資源的水文學和科學基礎”，除繼續把水文科學作為重點外，把計劃內容擴大到合理管理水資源；第四階段（ihp-iv，1991-1995）研究計劃重點是“大氣-土壤-植被”之間的水循環關系，全球氣候變化對陸地水文過程的影響。

ihp第五階段（ihp-v，1996-2001）方向是“脆弱環境中的水文水資源開發”，由三個模塊、八個主題和31個計劃項目組成。模塊1的資源過程與管理研究中主題2是“地表生態過程”。生態水文學是ihp計劃的核心內容[14-19]。之后，生態水文學得到了迅速發展。從1996年到2002年，聯合國教科文組織國際水文計劃召開了一系列生態水文學研討會。

1997年國際水文計劃出版了專集：生態水文學—水生資源可持續利用的新范例。文集指出生態水文學主要是為了研究水循環過程、機制與生物、非生物之間的相互關系。水生環境的水量、水質和某些過程，不僅受氣候因素的控制，而且在很大程度上受生物因素的影響。因此，生態學和水文學知識的綜合，被認為是一個研究水和生物關系的合適的新工具。這本書首次提出了新的、具有挑戰性的概念——生態水文學，建立淡水資源可持續發展的基礎。圖1表明了生態水文學與以往生態學和水文學思維的不同方式：

1998年5月在波蘭召開了unescoihp-v2.3-2.4工作組會議。同年，出版了會議文集，主要包括以下4個方面的內容：1）介紹了生態水文學的框架和研究領域；2）提出了當前存在的缺點和未來發展路線；3）宣傳生態水文學的概念，認為河流生態系統是受水文過程控制的“超有機體”。確定生態水文學研究的目標為：（a）比較和評價現有的水文和生態過程相互關系的信息；（b）評論預測的潛力、確定未來研究最重要的方向；（c）識別與水文過程相關聯的環境問題層次；（d）定量生物因素、非生物因素之間的聯系以及它們在水中的沉積物質、營養物質和污染物質運輸、轉化中的作用，以確定從區域到流域尺度上的轉移路徑；（e）以可持續發展為目標，建立可操作性的程序交互平臺以及科學家、政策制定者和決策者之間新的思維方式。這一出版物為生態水文學的研究提供了指導作用。

1999年9月8日至22日，ihp-v組織了生態水文學研究進展方面的會議，在不同科學團體之間交流了生態水文學的研究成果。會議為來自24國家的不同領域的年輕科學家提供了辯論的機會。在生態水文學和水資源管理方面，科學家交換了基礎性研究和應用研究的最新觀點?；谘芯窟^程中得到的數據和知識，科學家討論和提議了生態水文解決環境問題的潛在辦法。2000年出版了生態水文學研究進展文集。

需要指出，ihp-v中生態水文計劃的核心目標旨在從流域觀點、從河流系統與自然社會經濟的聯系中，理解生物和物理過程的整體性，以提高水資源的管理水平。專家們認為，當今世界范圍的水資源問題已經受到來自全球氣候變化和人類自身經濟開發活動的巨大影響與挑戰。在面對不斷變化環境的水資源管理中，生態水文學的研究方法和思想將是最好的、可持續的方法。這一范例認為，流域就好像一個超有機體，它具有反抗壓力的抗性和彈性特征，是面對變化環境下水資源可持續管理的最有效的一個工具。

1999年，為倡導生態水文學方面的科學研究，國際知名的英國水文研究所正式改名為“生態水文學研究中心”。

同年，英國謝菲爾德大學（sheffielduniversity）自然地理系andrewj．baird博士和德比大學（derbyuniversity）自然地理系高級講師、美國國家大氣研究中心項目科學家robertl．wilby博士共同編著出版了《生態水文學》。它是綜述有關陸生環境和水生環境植物與水分關系問題方面的第一本書，闡述和探討了各種環境植物與水分相互作用問題。該書對于水文學家、生態學家、自然保護學家以及研究生態系統、植物生活和水文過程的其他學者有很大的參考價值。中國科學院寒區旱區環境工程研究所趙文智和王根緒博士翻譯出版了該書的中文全文[44]。

目前，在生態水文學或水文生態學的研究領域，活躍著一大批科學團體，使得這一領域的研究有了很大的發展。在聯合國教科文組織國際水文計劃（unescoihp）-v(2.3/2.4)的支持下，由maciejzalewski組織出版了一系列“生態水文學”專集，是一個里程碑。以后“生態工程雜志（eej）”雜志、“水文科學雜志（hsj）”都出版了“生態水文學”專刊。以zalewski為特約主編致力于生態水文學研究的新期刊。國際水文科學協會（iahs）也專門由acreman博士主編了“水文生態學”有關專集。

進入21世紀后，國際水文計劃（ihp）實施2002-2007年新的第六階段計劃，方向確定為“水的相互作用：來自風險和社會挑戰的體系”。主要的不同點是需要考慮下面若干方面新的研究與挑戰的問題，即：地表水與地下水、水文循環的大氣與陸地部分、淡水與咸水、全球化的流域與河流尺度、質與量、水體和生態系統、科學與政治、水與文化。它由五個主題組成：主題1、全球變化與水資源；主題2、流域地表水與地下水動力學集成；主題3、陸地生境水文學；主題4、水與社會；主題5、水教育與培訓。其中主題3的陸地生境水文學仍然是生態水文學核心內容。

總之，生態水文學是現代水文科學與生態科學交叉中發展的一個亮點，它以生態過程和生態格局的水文學機制為研究核心，以植物與水分關系為基礎理論，將尺度問題貫穿于整個研究之中，研究對象涉及旱地、濕地、森林、草地、山地、湖泊、河流等。因此，生態水文學的發展對我國生態環境建設，將會有重要的促進和推動作用。

2.國內外生態需水研究的問題

生態需水（ecologicalwaterrequirements）是生態水文學中的一個重要的研究課題。凡是聯系到與水相關的生態系統自然發育、氣候變化和人類活動干預下的生態系統退化等問題，都需要回答維系生態系統所需求的水或者河川徑流等問題。在國際上提出生態需水的概念與研究生態需水的理論與方法，已經有了一段歷史。在我國，生態水文學的研究剛剛起步，生態需水理論與方法還有待于發展與完善。

早在20世紀四十年代，隨著水庫的建設和水資源開發利用程度的提高，美國的資源管理部門開始注意和關心漁場的減少問題。美國魚類和野生動物保護協會對河道內流量與魚類生長繁殖、產量的進行了許多研究，提出了河流最小環境(或生物)流量的概念，已有學者撰文強調了河川徑流作為生態因子的重要性。

在20世紀70年代后，澳大利亞、南非、法國和加拿大等國家針對河流生態系統，比較系統都開展了關于魚類生長繁殖、產量與河流流量關系的研究。以大馬哈魚的河流生境（habitat）需水為例，加拿大哥倫比亞大學（ubc）有關學者通過大量的實地調查，分別獲得了維系大馬哈魚到淡水河流繁衍所必需的河流生境的基本生態需水基本數據，其中包括適宜的流速和水深等。進一步，他們繪制了大馬哈魚繁衍所必需的河流生境質量的高低與基本生態需水（流速和水深）之間的曲線關系。

為了保護水生生物或生境，通常是基于河流物理形態、魚類和無脊椎動物確定最小或最佳的生態需水流量。但是，這一流量僅僅考慮了漁業的流量需求或者濕地對水的需求，并沒有體現生態系統的完整性。國外學者g.e.,petts認為，在河流管理中生態的需要與河流流量變化特征相聯系應該至少考慮3個方面，即：（1）縱向的連接；（2）洪泛平原的流量；（3）維持河道的流量，包括最小的和最適宜的流量?；髁髁康淖匀活l率和持續時間也應加以考慮，無論何時，都要盡可能地保持生態可接受的流量變化。

gleick提出了基本生態需水量的概念（basicecologicalwaterrequirement），其概念實質是生態建設（恢復）用水[10]。falkenmark區分了綠色水（greenwater）和藍色水的概念，指出從“藍色”水的社會利用部門轉向利用“綠色”水的生態系統中來，這種“綠色”水儲存在土壤中用于蒸發或合成植物有機體。事實上，“綠色”水就是生態需水的概念，這種“綠色”水的概念適用于水生生態系統和陸地生態系統。

直到20世紀90年代，隨著國際水文計劃等大的項目推進，研究的對象開始打破過去局限于所關心的物種（如魚類）或某一單一目標的情景，人們才開始考慮維持河流系統完整性的生態流量需求，提高對河流生態系統保護的有效性。但是，由于在西方發達國家，并沒有中國西部如此生態問題的多樣性和復雜性，因此，他們對生態需水的研究主要集中在維系自然生態系統平衡的方面，比較少考慮高強度人類活動大量擠占生態需水的現實問題。

中國是一個降水時間空間分布非常不均勻、人口壓力大的發展中國家。人口、資源與環境的矛盾比較突出。就中國西部地區而論，20世紀90年代以前的水資源規劃與配置管理中，很少涉及生態環境建設與生態需水問題。水資源可持續利用與合理配置是從國家“九五”攻關項目開始，提出的“生態需水”是一個新生事物。在中國，由于生態水文學基礎研究起步比較晚，大家對于“生態需水”概念的理解也不盡相同。許多國內文獻書籍、研究報告出現有“生態需水”、“生態用水”和“生態耗水”多個名詞。有人認為它們的概念與涵義是不同的，但是有人認為它們都是指一回事（見文獻[22]、[26-46]）。

1989年，中國科學院地理研究所湯奇成較早提出生態用水問題[45]。他認為“為了保證塔里木盆地各綠洲的存在和發展，必須要保護各綠洲的生態環境，而生態環境的保護也離不開水，這部分水可統稱為生態用水”。1995年[46]，他認為“對生態環境用水很少或根本沒有安排，這種情況必須徹底加以改變，否則干旱區綠洲外的環境將日益惡化；應該在水資源總量中專門劃出一部分作為生態環境用水，另一部分為國民經濟各部門的用水，包括工、農業及城市生活用水等”。以后許多專家學者對生態需水、生態用水和生態耗水等，提出不同的觀點、定義和研討，豐富了生態需水的理論與學術研究。

2001年，由錢正英、張光斗主編正式出版了的中國工程院重大咨詢項目研究成果“中國可持續發展水資源戰略研究”[27]。提出我國水資源的總戰略必須以水資源的可持續利用支持經濟的可持續發展；建議從防洪減災、農業用水、城市和工業用水、生態環境建設等8個方面實行戰略性改變，在中國大地上真正展開一場提高用水效率的革命。在該報告中，對生態用水做的定義是：“從廣義上說，維持全球生物地理生態系統水分平衡所需用的水，包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等，都是生態環境用水；狹義的生態環境用水是指為維護生態環境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量?！?。

在學術研討方面，潘啟民等把生態用水理解為生態需水量（狀態值）和生態耗水量（動態概念）兩個概念[47]。嚴登華等把河流水可劃分為生態水、資源水和災害水[30]。王芳等通過她的博士論文研究探討了生態需水理論問題[38-39]，將生態需水概念界定為：為維護生態系統穩定，天然生態保護與人工生態建設所消耗的水量。將生態需水劃分為可控（非地帶性）與不可控（地帶性）生態需水和天然與人工生態需水。劉昌明強調要在研究水循環和水量轉化規律的基礎上確定生態需水的理論內涵，提出陸地系統中的水可分解為資源水、災害水、生態水和環境水。生態需水研究面臨許多新的挑戰。

筆者們參加了中國工程院重大咨詢項目“西北地區水資源配置、生態環境建設和可持續發展戰略研究”。有幾個不同的觀點：（1）我們理解的國際水文計劃（ihp）研究意義上的生態需水，是指以水文循環為紐帶、從維系生態系統自身生存和生態功能角度，相對一定生態環境品質目標下客觀需求的水。例如，為了維系河流某魚類的生境，需要必須的基本水文特征值保證（如一定的河川基流、一定的水流速度、水深要求等），生態系統對水資源需求的大小需要通過科學實驗與觀察獲得，并不是人們主觀要給出什么樣的水資源配置。水的配置是針對水資源管理、不同水的用戶即用水而言。因此，就應該有生態耗水和用水的概念，它們與生態需水有區別也有聯系。（2）中國工程院重大咨詢項目中所指的“生態需水”不同之處，在于為水資源的合理配置服務、為生態建設（林草，河道生態功能要求）服務的生態需水。所以，國際上提出的生態需水概念需要討論與擴展。通過討論，有比較一致的看法是：

生態需水是指維系一定環境功能狀況或目標（現狀、恢復或發展）下客觀需求的水資源量。進一步，對中國西部生態環境建設研究工作的目標，生態需水可以理解為維系一定生態功能的環境目標（例如維系現狀生態系統不再退化、恢復某個時期的生態景觀、或者具體目標如黑河水必須要到東居延海等）下科學意義下生態系統需求的水資源。它是生態環境建設重要的科學依據。

生態耗水是指現狀多個水資源用戶（生產、生活和生態）或者未來水資源配置（生產、生活和生態）后，生態系統實際消耗的水量。它需要通過該區域社會經濟與生態耗水的平衡計算確定。生產、生活耗水過大，必然擠占生態耗水。

因此，生態需水與生態耗水是有不同的含義，既有聯系又有區別。例如，在黃河上游地區，自然降水條件下一般能夠滿足天然植被蒸散發對水的需求（降水p大于蒸散發e），因此，生態需水估計的數量比較小。但是，由于人的行為通過水土保持等措施建設林地，耗用（減少）了輸送到河流下游的水資源量。人們往往稱這部分耗用（減少）的實際水量為生態耗水量。所以，在黃河上游地區生態需水量與生態耗水量是有不同的。

相比之下，在西北內陸地區河流的下游，由于內陸地區河流的下游降水非常少，為維系胡楊林生態系統生存，估計的生態需水將完全占用河川徑流量。維系胡楊林生態系統的生態環境用水也完全取決與能夠提供給下游的河川徑流量。在某種意義下，維系胡楊林生態系統的生態需水量也就是生態耗水量。

因此，生態需水與生態耗水的概念在西部地區既有聯系又有區別。通過生態需水的估算，能夠提供維系一定的生態系統與環境功能所不應該被人所擠占的水資源量基本的信息，它是西部地區水資源可持續利用與生態環境建設的基礎，它也是估計在一定的目的、生態環境建設目標或配置條件下，生態環境耗水大小的基礎。通過對生態需水和生態耗水的估計，能夠分析人對生態需水擠占的程度，決策生態環境建設對生態環境用水的合理配置。

3.中國西部地區生態需水研究的挑戰

水是干旱區的關鍵生態因子,植被的組成和結構由水密切控制,同時在各種尺度上對水產生重要的反饋作用。因此，在干旱區，研究生態學和水文學的相互關系，研究生態需水問題，對干旱區生態建設的模式和生態恢復至關重要。一方面，干旱區水文過程對植被生理特征和格局成因產生影響，同時植被對水土流失具有控制作用。

生態需水的實質是生態系統結構、功能和水分之間相互關系問題。生態需水是生態水文學研究的重要內容之一，只有建立在流域水循環基礎上通過生態水文學理論的指導，生態需水量的確定才會更合理。目前在生態需水估算方面，面臨許多挑戰的問題。主要有：

3.1干旱區植被對缺水的適應機制研究

研究表明，干旱區的某些植物具有水分補償能力，即利用冬季（低強度）降水補償夏季干旱用水，冬季干旱就以夏季降水來補償，這大概是灌木在這種環境中得以與一年生植物競爭的一種手段。另外，在干旱區，植物為了適應荒漠環境，具有許多生理結構上的變化。國外學者ewenari把荒漠植物分為兩類：一類是隨水變植物，這類植物對極端干旱具有許多生理上的適應性；但大多數植物屬于恒水植物，這些植物對干旱有許多適應機制。不同植物的水分利用效率的、對水分虧缺的生理響應機制等研究，將為植被建設和恢復提供理論支持。

3.2植被格局成因的控制性因素研究

干旱區植被最顯著的特點就是低覆蓋度。研究表明，如果干燥度系列從p/etp>1（降水量與潛在蒸發量的比值）降到<0.3，就會發現潛在植被從全面覆蓋而經一系列破碎的植被冠層到植被處于斑塊狀分布狀態。近期研究表明，在黑河下游，隨著上游來水的減少，不同景觀類型的面積、數目和優勢植被發生了很大的變化。在干旱區，胡楊、檉柳的空間分布普遍呈緊縮分布現象，當干旱程度有所減緩時，植被在空間上的分布相對較為分散。在防止土壤侵蝕的人工植被建設方面，由于只考慮植被蓋度和高度，忽視了斑塊格局及其配置方式。所以出現了北方人工植被土壤旱化、穩定性低的問題。以上說明了水分動態影響植被的分布格局，但這種分布格局如何響應水文過程的變化，它的生態學意義何在？植被的這種自然分布格局能否指導干旱區植被恢復等均有待研究。在今后的研究中，應加強植被類型、格局的生態水文學和生態需水研究。

3.3植被格局對水土流失、土壤侵蝕的定量化研究

在干旱地區，植被多呈斑塊狀分布，這種分布對改變水分徑流的路徑、減緩水蝕，提高斑塊內的土壤水分含量等都具有重要意義。盡管對植被斑塊的叢生狀況有所認識，近來理論方面的研究和模擬方面的研究也有助于了解這一過程，但對這種現象的生態機制卻知之甚少。這種綴塊分布格局如何影響徑流？這種格局的生態學意義何在，都是值得探討的問題。另外，應加強大時空尺度上的植被格局和水文過程的關系研究。

分析干旱植物在水分脅迫下的群落組成結構、分布格局與演變過程，始終是干旱區生態水文科學研究的重要領域，迄今為止，關于這方面的研究未能取得突破性進展，尤其是群落演變的生態機理仍然處于未知階段。近年來，關于干旱區植物分布如何影響徑流和水分分布，以及如何調節干旱區侵蝕等問題的研究受到廣泛重視，同時，大尺度“土壤—植被—大氣”傳輸相互作用以及干旱區植被隨氣候變化的演化也是目前生態學家和水文學家共同感興趣的話題。

3.14區域生態需水估算方法研究

我國的生態水文學基礎研究剛剛起步。盡管在一些方面已經取得令人鼓舞的成果，如陳亞寧在新疆塔里木下游生態需水方面新的研究等，但總的看，目前處在初期發展階段，沒有比較成熟的估算方法，還存在這樣或那樣的問題，需要多途徑比較與發展。

現行的區域生態需水估算方法主要思路是：依據不同氣候帶與降水等條件，開展自然生態系統分區，確定生態需水計算的不同類別的生態-水文參數；利用遙感提供中國西部區域土地利用信息，確定生態需水計算的不同類別的范圍；通過不同植被類型的蒸散發計算、流域降水-徑流計算確定河道外生態需水（地帶性和非地帶性的生態需水）以及河道內生態需水；最后利用水資源分區的水量收支平衡控制，估算生態需水或生態耗水總量。

由于對于生態需水概念理解的不同，實際中生態需水估算的方法就有不同或者差異。例如，按維護現狀生態系統不再退化的理解，就會有一套基于2000年的遙感圖，依生態分區，分類以及用總水量平衡核算的核算方法。按生態建設目標（過去，現狀和未來），又有不同數量的估算方法。

客觀說，基于生態水文學的研究思路是估算生態需水的基本途徑，它從成因觀點估算流域的生態需水，有比較好的理論依據。但是，由于西部地區生態環境問題的復雜性，特別是缺乏必要的生態水文過程與空間變化的資料，由點的植被蒸發擴展到面的植被耗水機理的尺度問題等，導致目前估算有一定困難與結果的差異?，F行的水量平衡方法估算生態耗水，能夠從宏觀總量上給予控制，但是生態需水的精度取決于水資源平衡中其它耗水部門估算的正確與否。因此，在區域生態需水估算方法不成熟的情況下，鼓勵多種途徑方法的相互比較和佐證，可能比一種方法為好，這也是新生事物學科發展所需要的。如何在有限水文水資源資料和生態監測資料條件下，獲得更為客觀與科學的生態需水估計，的確是一個重要的挑戰性任務與課題。

4.結語

生態水文學是一種對環境有利、經濟可行和社會可接受的有效方式。由于生態退化等問題的出現，生態水文學成為國際研究的熱點問題之一。本文回顧了生態水文學的發展歷程，討論了生態需水研究明亮的問題與挑戰。它們作為生態環境建設的基礎與學科發展，有如下幾點認識與建議：

（1）優先、重點保護原則：在西北地區，由于水資源匱乏，不可能保護所有的生態系統，只能優先保護控制性生態系統，滿足控制性生態系統對水分的需求。在此基礎上，進一步形成保護干旱區生態系統的網絡結構。干旱區流域下游荒漠綠洲是外來徑流作用的產物，綠洲景觀結構及組成類型的空間分布嚴格受河流廊道影響。因此，若把河流兩岸喬灌木林和河岸灌叢草甸視作河流廊道的構成要素，則荒漠綠洲的高級生物組成實質就是河流廊道。在干旱區河流廊道不僅具有傳輸能量與養分的功能，而且是綠洲生物流的載體和傳導源，為維持整個流域生態系統的穩定發展奠定了堅實的基礎。所以干旱區河流廊道就是控制性的生態系統，生態需水應該優先得到滿足。

（2）以生態水文學為基礎研究生態需水問題：生態水文學是生態學和水文學的交叉學科，它所關心的是水文過程對生態系統配置、結構和動態的影響，以及生物過程對水循環要素的影響。水文循環深刻地影響著全球生態系統的結構和演變，包括自然界中一系列的物理過程、化學過程和生物過程，是其它物質循環的基礎。因此，確定某一生態系統需水時，只有以水文過程為基礎，結合生態系統的特性需求，才能較為合理地計算生態需水量。這也是今后生態需水理論與實踐研究重要的發展方向。

篇(5)

關鍵詞：地礦特色 水文專業 實踐性教學 改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）003-176-02

煤礦特色的水文專業人才，要求將地下水與地表水、水資源開發與礦井防治水緊密結合起來，使之成為有機統一的整體，這就要求水文專業不能僅僅局限于地表水資源，必須和礦井地質礦井水文地質緊密結合。

目前，我國煤礦水害事故頻發，礦井安全任務艱巨，礦井水害是僅次于瓦斯的煤礦第二大災害，其防治變得突出重要。煤礦安全生產要求礦井防治水專業人才必須煤礦特色鮮明，這就要求學校教育與礦井的實際需求緊密結合，不僅要求畢業生知識面廣，而且要適應能力強，更重要的是專業技能扎實。

面對市場的迫切需求，本文探索從實驗教學體系改革、強化課程設計的教學效果、建設完備的實習基地幾個方面，進行實踐教學環節設置與改革的探索，以培養學生具備防治水工程設計、施工、運行、管理等多方面的實際動手能力。

1 實踐教學環節設置

科學合理的教學環節通過專業培養計劃來體現和保證，在專業培養計劃中保證實踐教學環節的系統和規范，并切合煤礦實際需求，具有煤礦的行業特色。實踐環節一般包括課程實驗和實習、課程設計、專業實習等環節。

在化學、物理、水力學、水文地質學、物探等需要借助試驗揭示基本原理的課程中，均安排有適量的實驗課時。在學完相應專業課程以后，在培養計劃中集中安排對應的專業實習，主要是專業認識實習、生產實習和畢業實習，時間分別安排在二、三、四年級。設計類環節分為針對礦井突水進行注漿堵水、礦井疏干排水、水源地的勘查和評價、抽放水試驗等課程性設計和畢業設計等綜合性涉及兩類。另外培養計劃中還安排有參與科研、大學生創業、社會調查、公益勞動等，都有一定的學分要求。

2 實驗教學環節改革

實驗教學是水文專業必不可少的實踐教學環節，一般分為三個層次，即課程演示性實驗教學、綜合驗證性實驗教學和科研項目創新性實驗教學。實驗教學環節改革包括：

2.1 改革實驗課程體系

專業課程的實驗一般安排在對應的理論課講授完以后進行，以驗證性實驗和演示性實驗為主，如水文地質學基礎的達西定律、抽水試驗等。目前普遍存在學生多、指導教師有限、實驗操作時間較難保證等問題，學生的實際動手機會受到一定限制。在特色專業培養計劃中，按照實驗內容的相關性及前后連續性，將幾個單項內容的實驗集中起來，開設成綜合性實驗，既保證了單項內容的實驗時間，又加強知識的綜合和融會貫通，拓寬了學生思維，學生動手能力的培養和訓練得到有效地保證。

2.2 改革實驗教學內容

各單項實驗針對具體章節，不利于學生創新能力的培養，也容易造成儀器的浪費，集中開設時，整合實驗內容，體現綜合性和創新性，如結合實際的煤礦水害問題，識別礦井出水水源，既要有水化學常規分析，又要同位素分析，還要數學模擬，力學推導，要求必須綜合運用理論知識，又要求責任心強，培養了扎實的實驗技能。

2.3 改革實驗教學模式

受設備限制，專業課程演示性實驗較多。由于學生理解接受能力的差異，實驗教學效果有待改善。針對試驗中的不足，我們精心制作多媒體課件，將實驗全過程演示出來，原理是什么，怎么操作，重點、難點是什么，那些地方容易出錯，都一一作剖析。

2.4 完善實驗設備

特色專業培養對實驗設備和儀器提出了更新、更高的要求。為了保證實驗開出率和效果，我們不斷補充和更新實驗設備和儀器。同時還想辦法設計制作部分模型，通過和生產廠家緊密結合，設計制作了河間地塊潛水運動、向斜盆地承壓水運動實驗模型和裝置，直觀展示了達西流實際應用的問題。

2.5 開放性實驗

結合礦井實際需求，并依托教師的科研項目，我們還設計、提供開放性、研究性的實驗。這種研究性實驗為學生積極參與實際的煤礦項目搭建良好的科研平臺，這些措施和辦法，旨在培養學生分析和解決工程實際問題以及創新的能力。

3 課程設計的改革

在課程設計中，我們充分體現礦井水的資源化及水害防治這個煤礦特色。主要內容包括富水區勘查、礦井水綜合利用、水害防治等。

以往，為了方便批閱，一般讓全班就同一個題目開展設計，這樣做存在一定不足，比如內容雷同、形式單一，存在學生相互抄襲的，教學效果難以保證。為此，我們做相應的改革，如對西北某礦水害問題做設計，先將學生進行分組，分別就水源探查、導水構造以及生態需水、水資源保護等內容擬定不同的題目，再指導學生確定設計方案，計算和繪圖等工作量分解到每個小組成員，這樣，整個設計有分工、有合作，較好地讓每個學生得到鍛煉，從而有效改善設計的培養效果。

在選題上，我們結合煤礦井的實際工程項目，采用“真題假做”甚至“真題真做”的形式，理論聯系實踐，充分體現煤礦特色，如東部礦區水資源評價，必須結合礦井水量大、煤泥多，酸性大的特點；西北礦區則體現綠色開采、生態保水的特點；華北型礦區則體現奧灰水的特點等。

在特色水文專業實踐教學中，畢業設計是最重要的實踐教學環節。煤礦企業要求特色專業畢業生能獨力承擔野外調查、鉆探、物探、礦井地質、礦井防治水工作，因此在畢業設計中，必須培養學生的綜合能力，包括分析礦井地質條件、發現礦井防治水中存在的問題并采取針對性處理。在以往的畢業設計中，存在選題雷同、內容相近、實用性不足等問題。我們通過畢業設計選題，解決了這個問題。我們的做法是，由教師從實際的煤礦科研項目中提煉，并考慮到學生的就業方向，從礦井生產中發現問題，凝練畢業設計（論文）題目，保證選題符合煤礦實際，切實要求能夠培養特色專業學生的綜合能力；在選題時，我們實行師生雙向選擇，根據學生的興趣，一人一題，并鼓勵學生到畢業后將要從事工作的煤礦企業，對實際礦井水文地質問題進行深入了解，然后和指導老師一起提煉畢業設計題目和內容。其次嚴格對畢業設計（論文）的管理，畢業實習和設計階段，明確規定各階段的任務，學生在規定的時間內應提交相關的材料，指導教師可以隨時進行抽查，并認真批閱。最后還要完善考核機制，特別要注重對實習過程和設計過程的考核。

4 建設穩定的實習基地

實習基地是實踐教學的關鍵場所，在實踐教學環節中有著不可替代的作用。一個穩定、完備的實習基地不僅教學內容要豐富、代表性要好，還要具備適宜的交通、食宿、安全等條件。

目前，水文專業的實習基地包括校內實習基地和校外實習基地。校內實習基地依托電子、金工和測量等相關專業進行安排；校外實習基地既包括登封、周口店、云臺山等世界地質公園，也包括“產、學、研”合作單位，一般設在地質隊、國土資源部門、水利部門、勘探公司、煤礦等，要求各實習單位高度重視，為學生實習提供便利的生活條件，并由經驗豐富的工程技術人員擔任現場指導老師，學生全程參與工程項目的設計、招投標、施工生產和項目總結鑒定等相關工作。

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論文 關鍵詞：水資源綜合規劃；防洪安全；防洪規劃；水文模型

論文摘要：為了研究城市水資源綜合規劃中各類涉水規劃對防洪的影響，分析了平原河網區城市的洪澇特性及洪澇災害形成原因，提出了適用于平原河網區城市水資源綜合規劃的防洪安全校核 計算 方法．以太倉市水資源綜合規劃防洪安全校核計算為實例，根據該市土地利用特點和下墊面特性，分別建立相應的產匯流模型，計算不同規劃條件下的河網洪水位，計算結果可以為制定滿足太倉市防洪安全要求的水資源綜合規劃方案提供依據．

我國的涉水規劃主要包括水資源規劃、水環境保護規劃、水運規劃、防洪規劃以及水生態和水景觀規劃等．以前這些規劃多數都是單獨考慮，或者只考慮其中一部分，尤其是在各個城市的水利規劃中，由于涉水管理部門眾多，每個部門都制定各自的規劃，有些規劃之間無法達成一致甚至產生沖突，造成不必要的重復建設，影響城市的長遠 發展 。因此，有必要把以上規劃綜合起來考慮，進行水資源綜合規劃，系統、 科學 地規劃涉水事務，充分反映各涉水部門的需求，實現水資源的高效利用，統籌涉水工程的合理布局，對城市水系進行有序的開發利用，為人與 自然 的和諧共處奠定基礎。

水資源綜合規劃必將涉及對原有河道及水利工程的調整，而這會對城市的防洪安全產生一定的影響，尤其是我國很多城市位于平原河網地區，如太湖流域、珠江三角洲等地區，地勢平坦，地面高程較低，有的城市還遭受潮汐、臺風或梅雨的影響，外河水位在汛期和期可能高于城市地面高程，極易造成嚴重的洪澇災害．因此，必須通過防洪安全校核，對水資源綜合規劃中的各類工程進行安全模擬，檢驗這些工程是否滿足規劃條件下的防洪要求，并提出新規劃條件下的防洪除澇方案。

水資源綜合規劃保障水資源的可持續發展，滿足人類社會、 經濟 發展對水資源日益增長的需求，而防洪安全校核是水資源綜合規劃得以實施的安全保障，因此，防洪安全校核在水資源綜合規劃中的應用研究具有重要的理論意義和實用價值．本文研究了平原河網區城市的產匯流特性及水文計算方法，針對水資源綜合規劃進行水系調整和水利工程布設，運用城市產匯流理論和河網水動力學相結合的方法，計算不同規劃水平年相應防洪標準下的河道洪水位，檢驗規劃工程的安全狀況，為防洪措施的制定提供科學依據。

1平原河網區城市產匯流計算

產匯流計算是防洪校核研究的前提和基礎，計算精度直接影響防洪校核研究的可靠性，產匯流計算涉及的產匯流分區情況、下墊面分類、設計暴雨計算、產流計算、匯流計算均需與水資源綜合規劃保持一致性。

1產匯流分區及下墊面分類

平原河網地區地勢平坦，河道交錯，湖泊池塘眾多．隨著城市經濟的快速發展，大量開發區的建設，下墊面的特性發生了顯著變化，不透水面積明顯加大．不同的下墊面具有不同的產流 規律 ，因此，根據河網水系分布、地形特點、水利工程布局及洪水特性把研究區劃分為不同的產匯流分區，各分區再根據城市的土地利用狀況劃分為4種不同的下墊面條件，即水面、水田、旱地(包括山丘地和非耕地)和城鎮。

1．2暴雨計算

由于形成各次特大暴雨的氣象條件不同，而且雨區的地形千差萬別，所以特大暴雨的雨量時空分布是多種多樣的，并沒有一種固定的形式．一般統計當地的歷次實測特大暴雨資料是取其平均值，或取其最惡劣的組合情況，作為擬定設計暴雨時空分布的依據。

1．3產流計算

由于平原河網區下墊面由4種不同類型組成，因此，產流計算時需針對不同的下墊面用不同的產流模式進行計算。

對于水面，按水量平衡方程由降雨扣除水面蒸發推求產水量；對于水田，考慮水稻不同生長期的水田需水深度、耗水系數及灌排方式推求灌排水量；對于旱地采用新安江三水源模型進行產流計箋；對于城鎮區域則劃分為不透水面積和透水面積兩部分分別計算產流量，其中不透水面積是從降雨中扣除洼地蓄水及蒸發，剩余部分全部為地表徑流，透水面積按新安江模型計算產流量。

1．4匯流計算

坡面匯流計算采用單位線法或推理公式法．河網匯流計算采用明渠非恒定流模型，根據流域河道和水利工程資料，將水系概化成由河網和水域組成的體系．河網由流域內骨干河道和重要連接等組成，是流域輸送水流的載體；水域由支流小溪、水塘等水體概化而成，主要起調蓄水量作用．對河網采用節點一河道模型，對成片水域則劃分為單元，每個單元僅起蓄水調節作用，不起動力輸水作用．引入陸域寬度概念，使河網和水域組成統一的數學模型。

2防洪安全校核在太倉市水資源綜合規劃中的應用

2．1防洪分區及分區控制要求

太倉市位于江蘇省東南部，自2004年起，太倉市開展了水資源綜合規劃的編制工作，包含水資源、水環境、水景觀、水運等規劃內容，這些規劃所作的近、中、遠期工程布局與防洪相互影響，有必要根據水資源綜合規劃確定的工程總體布局，進行規劃工程的防洪安全校核計算，得出近、中、遠期規劃的河網最高洪水位，以檢驗規劃工程的安全狀況，從而保障水資源綜合規劃的順利實施。

根據太倉市各地洪澇特性、水利工程狀況、地面高程、土地利用條件、防洪要求等要素，將太倉市分為4個防洪分區，每個分區內又劃分為4種不同的下墊面條件：水面、水田、旱地(包括山丘地和非耕地)和城鎮。

a．圩區：區內地勢較低，地面高程在吳淞3．50m左右，主要依靠動力排水，規劃要求圩區能抵御外河50年一遇最高洪水位，圩內遭遇20年一遇暴雨時不受澇。

b．半高地：太倉城區和經濟開發區均在此區域，地面高程3．5- 4．0m，汛期易受洪澇侵襲．規劃要求：遭遇50年一遇洪水時最高水位不超過4．0m；遭遇100年一遇洪水時，太倉城區和經濟開發區通過水閘控制能夠抵御最高洪水位；遭遇20年一遇暴雨時，太倉城區、經濟開發區及其他圩區不受澇。

c．平原區：區內地勢平坦，地面高程4．0 -4．5m，汛期暴雨遭遇時排水困難易發生洪澇災害．規劃要求遭遇50年一遇洪水時，楊林塘以南地區最高水位不超過4．0m，楊林塘以北地區最高水位不超過4．5m。

d．沿江區：沿江區是太倉市沿江經濟開發帶，區內地勢較高，地面高程4．5-5．0m，排水能力較強，規劃要求遭遇100年一遇洪水時最高水位不超過4．5m。

2．2河網水位計算結果及分析

2．2．1計算結果

根據水文水力模型按洪水歸槽計算得出現狀及近期、中期、遠期規劃工程條件下，太倉市50年一遇及100年一遇各典型河道最高水位．南北向與東西向骨干河道交匯節點最高洪水位計算值見表1．

2．2．2結果分析

a．對于50年一遇最高洪水位，按各水利分區地面高程分析，除平原區和沿江區南部瀏河沿線附近地區外，大部分地區不能抵御50年一遇的最高洪水位。

b．在近期規劃條件下，水系進行了系統調整，骨干河道加以拓寬和銜接，河網的通暢性得到很大提高．規劃區50年一遇洪水位比現狀工況條件有了較大降低，按各防洪分區地面高程分析，除圩區、半高地區南部地面高程低于50年一遇最高洪水位外，其他大部分地區地面高程均高于50年一遇的最高洪水位。

c．在中期規劃條件下，水系調整已經趨于完善，水系通暢性良好，沿江河道和水閘排澇能力較強，與近期工況條件相比，平原區和沿江區50年一遇和100年一遇最高洪水位有了顯著降低；而圩區和半高地區受陽澄淀泖區洪水影響比較顯著，降低幅度相對較小，地面高程仍不能抵御規劃工況條件下的最高洪水位。

d．遠期規劃僅對水系進行適當調整，與中期工況條件相比，平原區和沿江區最高洪水位略有降低，洪水狀況和與中期規劃類似．

以上各水平年河網最高水位 計算 結果可以為各分區制定防洪控制措施提供 科學 依據．

篇(7)

關鍵詞：靜止衛星；水利；應用；水文水資源監測；災害監測；水利通信

中圖分類號：TP79；TV21文獻標識碼：A文章編號：1672-1683（2013）04-0134-06

地球靜止軌道衛星（以下簡稱靜止衛星）位于地球赤道上空距地面約36 000 km，軌道平面與赤道平面夾角為零，并且繞地球運行的角速度與地球自轉的角速度相同，故相對于地面靜止。由于靜止衛星與地球自轉的同步性，衛星可以實現連續對地觀測，在氣象、通信、軍事、農業、林業等行業都有較廣泛的應用，特別是在氣象和通信領域，已成為不可或缺的監測和數據獲取工具和平臺。

水利行業中許多領域都存在對靜止衛星的應用需求，如水資源日常監測、突發事件應急監測、災害監測預警等，但總體上對靜止衛星的應用仍處于起步階段，多局限于氣象預報產品應用等方面，應用范圍有待進一步拓寬，應用程度有待進一步深入[1]。

本文通過對現有靜止衛星主要參數和特點的歸納，以及對國內外靜止衛星水利應用的調研和分析，基于靜止衛星在我國水利行業的應用現狀，提出未來我國靜止衛星水利應用前景的設想和展望。

1國內外水利相關靜止衛星發展狀況

國外水利相關靜止衛星發展較早。1975年，美國率先實現了人類首顆靜止氣象衛星GEOS-1業務運行；1977年，日本第一顆靜止氣象衛星GMS-1發射；1978年，歐空局的Meteosat靜止氣象衛星首次實現了水汽通道圖像傳輸；1982年，印度第一代INSAT衛星發射，集通信、廣播和氣象探測于一身。

目前，美國的GEOS系列已經發展到了第四代，擁有更穩定的平臺，支持更新的成像儀、空間環境探測器（SEM）、垂直探測器和太陽X射線成像儀（SXI）。新一代的GOES-R系列也已提上日程，預計于2014年實現業務運行，將搭載先進的基線成像儀（ABI）和超光譜環境監測儀（HES），性能將大幅提升，在同步衛星監測領域繼續保持領先優勢。

日本的MTSAT-2和MTSAT-1R雙星在軌運行，互為備份，較上一代GMS-5的自旋穩定姿態控制不同，MTSAT采用三軸穩定方式，成像時間短、圖像信噪比、靈敏度高。

歐盟第二代靜止氣象衛星MSG-2替代了上一代Meteosat，雖然仍采用自旋穩定方式，但在傳感器通道數、空間分辨率、圓盤成像時間和量化級數上有了很大提高。MSG-3已于2012年7月發射，第三代靜止氣象衛星（MTG）將會在成像精度上和數據傳輸速率上有大輻改進，首顆衛星將于2018年開始服役。

俄羅斯在軌靜止衛星二代GOMS-N2和印度在軌靜止衛星INSAT-3D都采用先進的多通道掃描成像儀，擁有各自的特點。

我國水利相關靜止衛星發展起步較晚。1997年6月10日，我國第一顆靜止氣象衛星FY-2A正式投入使用，2004年10月FY-2C發射成功，實現業務化運行，比美國晚了整整29年，總體水平也只相當于美國20世紀90年代初的水平，據估計這樣的差距可能在風云四號才能趕上。不過風云二號也有很多自己的特色，尤其在圖像定位配準方面已經達到了世界先進水平。2006年12月，FY-2D靜止氣象衛星發射成功，與FY-2C星實現了雙星備份，主汛期每天每15分鐘可提供一張圖像。2008年12月，FY-2E星接替已經超期服役的FY-2C星繼續運行。這三顆星均采用自旋穩定的姿態控制方式，搭載5通道掃描成像儀和空間環境探測儀，但是和發達國家相比，還是有一定的差距。表1是各國靜止氣象衛星搭載主要荷載對比。

2.1靜止衛星在水利行業的可用性分析

2.1.1水利相關應用參數分析

隨著水利現代化的不斷深入，傳統水利監測手段已經無法滿足需求。在水資源監測方面，傳統水文監測只采集站點數據，且水文站網密度有限，展布到面后精度有一定不確定性。水旱災害監測也距實時、持續監測與預警的業務需求有一定差距。傳統水質監測能力也落后于管理需求，指標不夠全面，站點密度不夠，快速機動監測能力差，突發性水污染預警系統不夠完善。

極軌等高空間分辨率遙感衛星重訪周期長，幅寬窄，可能在區域性單次監測上精度較高，但在大尺度動態監測方面較為薄弱。靜止衛星可每30 min獲取一次影像，尺度可覆蓋全球，并且新一代靜止衛星多配置高分辨率多通道傳感器，將為水利業務監測提供多指標、真實可靠的實時監測數據，大幅提高日常管理和應急能力。

從GEOS-1只搭載單臺掃描成像儀，提供單一氣象資料，到如今搭載多種高分辨率空間探測器，并依托各國靜止氣象衛星建立起的全球靜止氣象衛星觀測系統，靜止衛星已實現為水文監測、重大水旱災害監測和實時水情數據傳輸提供動態數據和多種定量產品支持，表2是全球主要靜止氣象衛星的水利相關應用領域。除提供初級遙感信息外，靜止衛星還可提供多種定量產品，為水利行業提供更深入、針對性強的業務應用產品，表3是我國FY-2C衛星提供的水利相關定量產品。此外，靜止衛星還為水利部門提供相關數據轉發和衛星通信系統網絡支持，20世紀90年代，我國水利部就購買了亞洲二號半個轉發器，并以此為依托建立了水利衛星通信系統。另外，靜止衛星移動通信系統和全球導航系統也可應用于水利行業。靜止衛星移動通信系統主要有全球覆蓋的國際海事衛星（Inmarsat）通信系統和區域覆蓋北美的移動衛星（MSAT）通信系統、亞洲蜂窩衛星（ACeS）通信系統、瑟拉亞（Thuraya）衛星通信系統等。比較成熟的衛星導航系統有美國的全球定位系統（GPS）、俄羅斯的GLONASS和我國自行研制開發的區域性有源三維衛星定位與通信系統（CNSS），即北斗衛星導航系統。目前，為我國水利通信建設提供服務的靜止衛星系統主要是Inmarsat-C海事衛星系統和北斗衛星導航系統。

相對于傳統地面觀測和其它衛星在水利中的應用，靜止軌道衛星的主要優勢在于可以高時間分辨率探測信息，有效的動態跟蹤和監測大尺度系統的形成、發展及演變規律。一顆靜止軌道氣象衛星每30 min就能獲得近地球的氣象圖片資料，對水資源運行調度管理實時監測、水旱災害監測，洪水、暴雨和突發水污染事故應急監測以及水情數據轉發具有突出的能力。因此，靜止衛星在水利方面的應用有著廣闊的前景。

在水資源監測方面，傳統水文監測只采集站點的數據，擴展到面后精度不高，且許多地區水文站網密度不夠，甚至還存在無監測地區，降水、徑流監測和預報等技術手段尚不能完全不能滿足水資源評價、規劃與管理等方面的需求，而極軌等高空間分辨率遙感衛星由于重訪周期過長，幅寬較窄，可能在區域性水資源監測精度較高，但對于大尺度動態水資源監測方面較為薄弱。在水資源管理方面，由于人工側支循環，使得流域水資源的分配和轉換關系異常復雜，分配層次多，流域降水和徑流變化趨勢不同步，降雨徑流預報和水資源趨勢預測依然是世界級難題，滿足不了流域水資源配置和調度管理的需要。靜止軌道衛星每30 min就能獲得水文監測資料，尺度可覆蓋全球，相信配備高空間分辨率傳感器的靜止軌道衛星會在全球水資源領域有更深入的應用。

在水旱災害遙感監測方面的，我國雖已開展多年，但距實時、持續監測與預警的行業需求還有一定的差距。高分辨率的靜止軌道衛星數據，進一步提高業務化程度，以形成一套完整的水旱災害遙感監測產品。

2.2在水文水資源監測中的應用進展

2.2.1降水監測

降水是水文循環中的基本環節，在水資源評價、管理、水循環模擬等方面都有著大量的數據需求。從1978年美國人L.E.Spayd Jr.和R.A.Scofield[12]第一次基于GOES數據提出估算熱帶氣旋降雨量方法并業務化應用以來，不論是在理論還是手段上，基于靜止衛星的降水監測技術都已相當成熟，方法呈現多樣化。美國NOAA的NESDIS 發展了利用GEOS紅外資料估算降水量的系統并于1997年投入業務運用[13]，我國水利部信息中心也使用云分類方法對GMS衛星數字云圖估算面雨量[14]，張云惠、史可傳[15]基于GMS衛星云圖對哈密地區降雨進行估算，徐亮等[16] 基于靜止衛星氣象數字化產品采用多元決策加權法估算降雨，熊秋芬[17]提出了基于GMS衛星4通道資料的人工神經網絡技術估算降雨的方法，并進行了實例驗證。

為了彌補靜止衛星空間分辨率的不足和發揮其高時間采樣頻率的優勢，靜止衛星降水監測主要采用多種傳感器聯合監測的方法?，F在水利行業應用較廣的全球降水監測數據集——全球衛星降水制圖（GSMaP） 和 GPCP就是多種傳感器聯合監測的成果。GSMaP 數據集采用的GEOS衛星的可見光/紅外數據，空間分辨率為0.03635°（在赤道上相當于 4 km） ，時間分辨率約為30分鐘，覆蓋區域為60°N ～ 60°S，在海洋上的監測效果最好，在高山上的表現最差。在陸地和海岸帶地區，GSMaP 數據難于識別強降水，同時低估強度大于10 mm/h 的降水。GPCP數據集主要數據源是GOES、GMS、Meteosat衛星，逐月、逐日和每5日降水分析資料空間分辨率分別為2.5°、1°和2.5°。

2.2.2土壤含水量與蒸散發監測

土壤含水量與蒸散發監測是水資源評價、管理中的重要一環，獲取實時連續監測數據是做好實時調度和管理工作的必要保障。靜止氣象衛星的紅外掃描輻射計在土壤墑情、溫度、溫度和植被監測方面均有所應用。趙長森等[18]提出了基于靜止衛星的陸面區域蒸散模型，并采用FY-2C數據對淮河流域蚌埠以上農業區進行了多時間尺度的區域耗水模擬，開創了利用靜止衛星模型模擬區域耗水的先河。裴浩等[19]借鑒極軌氣象衛星監測植被和土壤墑情的研究成果，采用GMS的多通道數據監測土壤墑情和植被指數。楊曉春[20]利用FY-2數據對土壤濕度進行模擬，并在多年干旱監測中得到了應用。

為了彌補靜止衛星在空間分辨率上的不足，舒云巧等[21]提出利用FY-2C結合MODIS產品估算河北灌溉農田實際蒸散量的方法，利用靜止衛星時間分辨率強的優勢，提高了遙感監測的質量。由于靜止衛星的紅外傳感器空間分辨率往往都是千米級的，因此，比較適于大、中區域尺度高時間分辨率的地表參數反演。張霄羽和王嬌[29]利用風云二號靜止氣象衛星數據，提出了多時相熱紅外/可見光反演地表水分的算法，在中尺度區域上定量化土壤表面含水量，并在中國西北地區進行應用，獲得了5 km×5 km空間尺度的日均土壤含水量，并且與先進的AMSR土壤水分產品相比，均方根誤差為0.025 g/cm3，最大估算誤差在0.07 g/cm3以內。這一研究為中尺度高時間分辨率土壤含水量產品的獲取提出了一種思路。

2.2.3冰雪監測

冰雪融量的計算是水文學上的一個重要問題，靜止衛星也在大尺度連續動態觀測冰雪上很有優勢，但由于空間分辨率較低，目前還處于初探階段。裴浩等[19]嘗試利用GMS可見光通道探測冰雪分布并取得了較好的精度。中國科學院冰川所利用氣象衛星云圖來計算雪被覆蓋的范圍、厚度、冰雪融量，并追索其連續演變，進行了祁連山冰川水文學的研究。

2.3在水旱災害監測中的應用進展

2.3.1洪災監測

靜止氣象衛星在全天候洪水監測和汛期降雨預報方面均有應用，是防洪減災輔助決策的重要信息來源。中國氣象局國家衛星氣象中心從20世紀80年代中期開展提供氣象衛星監測洪澇災害的科研服務，曾成功對1991年江淮大水、1996年華北水災以及1998年長江洪水等重大洪澇災害進行了監測[19]。王慶齋等[23]也根據GMS-5靜止氣象衛星數字化衛星云圖曲灰度分布，建立云頂溫度與地面實測降水關系曲線，實現對黃河流域汛期降水的預報。

2.3.2旱災監測

靜止氣象衛星監測旱情問題，已引起國內外學者的關注，并進行了一些研究嘗試。張元元[24]利用FY-2/VISSR數據生成PRETA干旱指數產品，應用于全國范圍的旱情連續監測，與極軌衛星同類產品相比，在監測范圍和頻次上都具有明顯的優勢，很好地反映了2009年秋季至2010年春季西南大旱的旱情時空變化。姬菊枝等[25]利用風云二號衛星并結合NOAA的數據用熱慣量法估計了2003年哈爾濱春季干旱受災情況，提出了防治措施。

2.3.3冰雪災害監測

靜止氣象衛星在重大冰雪災害也有一些應用。朱小祥等[26]利用FY-2C、D星結合modis數據在2008年南方雪災中向有關部門提供降雪天氣預報、受災區積雪覆蓋范圍等方面的遙感監測信息。

2.4在國內水利通信中的應用進展

靜止衛星在水利行業中的應用除包含靜止氣象衛星提供水利相關應用的直接產品外，還承擔著轉發水情數據、進行水利通信的任務。1991年，北京海事衛星通信系統（Inmarsat-C）地面站正式運行，開始承擔起用戶、衛星與移動終端之間水情數據轉發的任務，使得水情測報系統不受距離和下墊面條件的限制。我國自主研發的北斗導航系統也為水情部分流域的水情測報系統提供服務，承擔著部分水利衛星通信任務，具有覆蓋范圍廣、傳輸數據量大和成本低的優勢。此外，我國從1976年開始投資水利通信網。1994年，水利部一次性購買了亞洲二號的半個Ku波段轉發器，建設水利通信系統，經過十多年的努力，建立了以語音、數據、圖像為媒介的水利通信網。2008年，亞洲二號退役，水利部又租用亞洲五號Ku波段轉發器和亞太六號C波段轉發器，實現混網組合，組建了新一代的水利通信系統，并于2010年投入使用，提高了抗雨衰能力，EIRP和G/T指數值在邊遠地區比前代提高了16倍，增強了發射和接收能力。新系統集圖像、數據、語音和應急通信業務為一體，采用新型的DVB-S2通信體制，加大傳輸帶寬，充分提高衛星信號傳輸能力，滿足了防汛、抗旱衛星通信需求，有效保證了水利通信系統的業務應用。

3存在問題與展望

靜止衛星自身雖然有覆蓋范圍廣、成像周期短、資料來源均勻、連續、實時性強、成本低等先天性優勢，但犧牲了傳感器精度、荷載和傳輸速率等條件，造成業務應用面窄和深化程度不夠的問題。因此，靜止衛星在水利行業得到廣泛應用還需要解決以下幾個問題。

（1）提高衛星穩定性，保證監測數據的持續穩定獲取。我國的FY-2號還采用自旋穩定姿態控制方式，衛星運行穩定性差，數據噪點多，難以實時穩定更新，改進靜止衛星姿態控制方式，提高傳感器靈敏度和穩定性，是保證監測數據高質量持續穩定傳輸的有效手段。

（2）提高傳感器性能，滿足行業應用精度要求，深化業務應用。目前水利行業采用的靜止衛星數據源大多空間分辨率和光譜分辨率較低，離行業應用的精度要求尚有一定距離，另外，有效荷載種類過少，監測范圍不足，相關應用領域較窄，需加大高軌、高分辨率傳感器的研發投入，深化業務應用，在保證靜止衛星同步、大尺度觀測特性的同時，開展新型傳感器的研究，擴展監測領域，進行精細化研究，提高傳感器觀測精度，保證行業應用的可靠性。

（3）做好與傳統地面監測數據的協同應用。不管是單一靜止衛星遙感監測數據，還是傳統地面監測數據，都在反應真實水利應用狀況時存在優缺點，做好和地面觀測數據同化處理，實現與傳統地面觀測技術的結合應用，才能提供更加全面、真實、精確地監測數據。

（4）做好與高空間分辨率數據源的同化應用。靜止衛星可提供全天候、大尺度的遙感監測資料，但不足之處是空間分辨率較低，數據精度有限，做好靜止衛星數據與高空間分辨率遙感衛星數據的協同應用，是保證數據精度的發展方向之一。

目前，靜止衛星在水利方面的應用還僅限于一些氣象水文信息、水旱災害的初級監測和水情的轉發，像水土流失、水環境狀況、灌溉面積監測、水利工程監測等更多水利信息的獲取應用還不深入，并且由于應用理論水平的限制，也不能完全滿足業務需求。但是，在高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率為代表的新型傳感器的研發和高穩定姿態控制技術的發展下，隨著數據傳輸能力的提高、地面數據處理技術的發展，靜止衛星數據與傳統監測數據和高空間分辨率數據的同化技術的深入研究，靜止衛星數據的應用水平將不斷提高。近期，依托高分辨率對地觀測系統重大專項，我國將發射一顆高空間分辨率的光學靜止衛星，將在衛星姿態控制和傳感器物理指標上有重大突破，會大幅提升靜止衛星的空間監測能力，為地表水體變化、水利工程運行狀態監測、農作物長勢監測以及水旱災害監測與預警、突發水污染事件和其他突發災害應急監測提供更加全面的監測數據，相信會更加深化靜止衛星數據在水利行業的應用水平。

參考文獻：

[1]周旋，周曉中，吳耀平.美國氣象衛星的現狀與發展[J].中國航天，2006，（1）：30-33.

[2]Rao P R，et al.Weather Satelites，Systems，Data and Environmental Ap-pplications[M].American Meteorological Society，1990.

[3]周潤松，葛榜軍.美國新一代氣象衛星系統發展綜述[J].航天器工程，2008，17（4）：91-98.

[4]徐建平.美國地球靜止環境業務衛星-N R系列衛星[J].國際太空，2006，（8）：14-15.

[5]徐建平.日本MTSAT多功能衛星[J].氣象科技，2005，33（1）：96.

[6]閔士權，朱曼潔.通信衛星現狀與發展[A].中國衛星應用大會[C].2008：451-461.

[7]劉云，祝明，周楊.水利通信發展與展望[J].水文，2006，26（3）： 75-77，47.

[8]丁軍，方明.水利衛星通信網的建設與衛星通信的展望[J].中國水利，2001，（4）：63-65.

[9]劉陽，何為.衛星通信在三峽水情自動測報系統中的應用[J].水電能源科學，2007，25（3）：29-32.

[10]林燦堯，丁軍.新一代水利衛星通信系統[J].水利信息化，2010，（1）：58-61.

[11]雷昌友，蔣英，史東華.北斗衛星通信在水情自動測報系統中的研究與應用[J].水利水電快報，2005，26（21）：26-28.

[12]L.E.SpaydJr.，R.A.Scofield，陳善敏.應用地球靜止衛星資料估計熱帶氣旋降水量的方法[J].氣象科技，1984，（4）：37-42.（L.E.SpaydJr.，R.A.Scofield，CHEN Shan-min.The Method of Use Geostationary Satellite Data to Estimation the Tropical Cyclone Precipitation[J].Meteorological Science and Technology Journal，1984，（4）：37-42.（in Chinese））

[13]Vicente，Gilberto A.，Roderick A.Scofield，W.Paul Menzel.The Operational GOES Infrared Rainfall Estimation Technique[J].Bull.Amer.Meteor.Soc.1998，79：1883-1898.

[14]楊楊，戚建國.數字衛星云圖估算面雨量的應用試驗[J].氣象，1995，21（3）：35-39.

[15]張云惠，史可傳.靜止衛星云圖在哈密降水天氣預報中的應用[J].新疆氣象，1998，21（5）：17-19.

[16]徐亮，張吉農，賈紅莉.靜止氣象衛星數字化產品在西寧短期降水預報中的應用[J].青海科技，2006，（6）：41-44.

[17]熊秋芬.神經網絡方法在靜止衛星多通道資料估算降水中的應用[J].氣象，2002，9（28）：17-21.

[18]趙長森，夏軍，李召良，等.基于高時間分辨率靜止衛星數據的區域耗水時空格局研究-以春旱季節淮河流域蚌埠以上農業區為例（英文）[J].自然資源學報，2008，23（6）：1055-1067.

[19]裴浩，韓經緯，李云鵬，等.利用靜止氣象衛星資料遙感監測植被、積雪和土壤墑情的研究[J].內蒙古氣象，2001，（1）：31-35.

[20]楊曉春.基于FY-2的大氣強迫數據在土壤濕度模擬中的應用[D].南京：南京信息工程大學，2010：1-66.

[21]舒云巧，李，雷玉平.基于靜止氣象衛星的河北平原實際蒸散量遙感估算[J].中國生態農業學報，2011，19（5）：1151-1156.

[23]王慶齋，王春青，傅德勝.利用GMS-5靜止氣象衛星資料定量測量黃河流域汛期降水[J].河南氣象，1999，（3）：156-160.

[24]張元元.應用FY-2地表蒸散產品監測西南特大干旱[J].氣象，2011，37（8）：999-1005.

[25]姬菊枝，安曉存，魏松林.利用衛星遙感技術對干旱進行監測[A].中國氣象學會2005年年會論文集[C].北京：中國氣象學會，2005：3706-3712.

[26]朱小祥，吳曉京，劉誠，等.衛星資料在2008年中國大范圍低溫雨雪冰凍天氣過程中的綜合應用[A].2008年海峽兩岸氣象科學技術研討會論文集[C].北京：中國氣象學會，2008：136-144.

[27]李紀人.遙感在水利行業中的應用[J].衛星應用，2012，（1）：61-64.