時間：2022-02-02 20:24:23
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水文與水資源工程，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1.有效引導學生參與相關學科競賽
學科競賽是檢驗學生綜合能力的重要手段。充分利用一些全國性的高水平學科創新競賽平臺，以任務驅動方式促進學生的工程思維能力、協同創新能力和實踐動手能力培養。對于水文與水資源工程專業，相關的國家級競賽有“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽、“高教社杯”全國大學生數學建模競賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生水利創新設計大賽等。另外，省級及校級的其他各類競賽在此不一一列舉。鑒于水文與水資源工程專業對數據分析處理與建模能力要求較高，故建議在鼓勵并引導學生參與上述各類競賽時，重點推薦參加數學建模大賽。通過參加數學建模培訓，可使學生的程序設計能力、邏輯思維能力、建模能力、模型求解能力及論文撰寫能力得到充分鍛煉與提升，為后續的專業課程（如水文預報、水庫運行調度與管理、水資源規劃及利用、水文水利計算、水信息采集與處理等）學習打下良好的應用基礎，從而有利于將數學建模等多方面能力應用于專業問題的求解。考慮到學生的學習能力與課程設置，推薦大二時參加數學建模大賽培訓。
2.創新課堂教學模式，注重創新思維培養
本科生創新實踐能力的培養是一項復雜的系統工程，需要各個環節的緊密配合，包括課堂教學、課外作業、課下小組討論等環節。課堂教學作為全體學生共同參與的活動，是創新能力培養啟蒙的重要環節，要求專業課教師首先要更新教學理念、統籌規劃，在課堂教學中改變傳統灌輸式教學方式，根據教學內容適當選取適合的專業內容進行系統設計，增加設計性、綜合性和創新性的實驗項目，從而便于引導與啟發學生的創新思維。教師需認真研究教案，討論教學案例設計，特別是針對目前水文、水資源領域中的一些尚未解決的老問題以及伴隨新形勢下出現的新問題重點進行討論。針對我校的區位優勢，可利用三峽地區的水文氣象資料為基礎，在講解中長期水文預報時，方法眾多，類型多樣。課程講解時宜先引入傳統的歷史演變法，再講解該方法的不足，引出其他的預報方法。針對預報因子的選擇以及預報方法，可將學生分組，引導各組學生通過采用不同的預報因子與預報方法進行徑流預報，最后將結果匯總，引導學生進行方法間的綜合對比分析，并歸納各方法的適用條件與優缺點等，進一步針對各方法的不足，引導學生思考如何改進方法。可以讓學有余力的學生查閱相關的參考文獻制訂出改進方案或實施步驟，再經討論后進行實施。這樣可以既鍛煉了學生的小組協作能力與團隊意識，又有利于學生創新思維的培養，增加科學研究興趣。在課堂教學環節，還應不斷更新教學內容與教學手段，讓學生了解最新學科發展動向。如講解《水文預報》課程中的河道匯流方法－馬斯京根法，在講解完方法的提出背景、方法基本理論等后，進一步針對該法的參數率定問題，引導學生在手工率定的基礎上采用計算機優化率定，可以指定學生閱讀事先準備好的相關論文，由學生就算法、率定目標等進行自主選擇，采用競賽的方式評選出預報效果最優的學生或者小組，從而大大激發學生的學習興趣，并從中鍛煉了學生的文獻閱讀、計算機程序設計能力，培養學生采用專業思維模式進行思考問題與解決問題，起到了鞏固專業知識的效果。此外，課堂教學與工程實踐相結合，以研討式、頭腦風暴式、課堂模擬演練等靈活多樣的教學方式開展課堂教學，大膽鼓勵學生敢想敢做，構建“以學生為中心”的教學互動環境。不輕易否決學生的想法，為激勵創新思維，還應從成績評定等方面對學生加以獎勵。通過上述措施達到拓寬學生專業視野、活躍課堂氣氛、啟發創新思維的效果。
3.重視實驗教學，拓展專業實踐
實驗室是從事實驗教學、科學研究的重要基地，是高等學校實施素質教育、培養學生創新精神與實踐能力的重要基地[2]。而目前受學時限制，無論是從實驗數量與質量上都不足以培養學生的專業素質與創新能力。實驗室的開放，不僅可以充分利用實驗資源，還可以為學生提供自主發展和實踐鍛煉的空間，是提高儀器設備利用率的有效措施。因此，在有完善的規章制度保證的前提下，合理的對本科生開放部分專業實驗室，有利于學生提高動手實踐能力。鼓勵學生開展諸如《水文學原理》、《水文信息采集與處理》等課程的相關實驗，特別應適當開設一些帶有探索性質的實驗。此外，大力鼓勵本科生全程參與研究生的課題實驗，盡量為學生創造發現新問題的機會。通過參與實驗，有利于學生了解當今的新技術、新手段、新設備在本專業的應用狀況，如水文自動測報系統、激光顆粒粒度分析儀、ADV、TDR等先進設備。“實踐、認識，再實踐、再認識”是人類認識事物的規律，實踐是本專業學生的重要教學環節。通過實踐環節，可以有效提升動手能力、鞏固課堂所學理論知識。大力鼓勵本科生參與教師的生產與科研課題，提高學生綜合運用知識、分析問題的能力，還可從實際工作中發現問題，有利于培養學生的創新能力。因此，需建立相應的專業實習、實踐基地等以利于學生開展相關的實踐活動。如我校建立了水利與環境工程國家級實驗教學示范中心，與長江三峽集團公司、長江水利委員會三峽水文局、中國水電顧問集團中南勘測設計研究院宜昌分院等單位合作，搭建校外人才培養實踐教學實習基地，為培養大學生社會適應能力與實踐創新能力提供了條件。
4.建立創新實踐保障機制
創新實踐培養環境需要有良好的政策管理保障作為支撐。對于有創新潛力的學生，教師應加大培養力度，從學校、學院層面上應為每個創新實踐小組提供良好的資金與實驗環境，并配備相應的指導教師。采用由學校、學院、系部、學生組成的“四層”創新實踐保障機制，設立相應的管理小組對創新實踐活動全過程與實施效果實行督導與評價，接收學生及指導教師的反饋與工作協調等工作。為鼓勵教師的工作積極性，對于指導學生創新實踐活動的教師給予一定的教學工作量或者補貼等。如我院自2011年起試行了“本科生導師制”項目，從各專業中選拔學習成績較為優秀的學生作為培養對象，在雙向選擇的基礎上為每位本科生配備指導教師，重點培養學生的科技創新能力，從而起到輻射帶動作用，全面提高我校的人才培養質量。此外，學校也設立了“求索”大學生創新活動計劃與科技創新基金，資助大學生科技立項課題、科技論壇。另一方面，加強教師培訓特別是中青年教師培訓，通過校企合作，有計劃、有目的地組織專業教師到企事業、生產單位等第一線定崗掛職鍛煉，培養既有理論知識又具有專業實踐能力的“雙師型”教師隊伍。此外，定期組織具有豐富實踐經驗的工程技術人員到學校為學生做專題講座，增強本專業學生對專業的認識與理解，了解實際工作中存在的問題與難點，更有針對性地開展創新實踐活動。現代水利需要具備一定創新能力的水利專門人才，本文結合我校水文與水資源工程專業的特點，探討了本科生創新實踐能力的培養模式與途徑，建立了“一核心四支撐”的創新實踐能力培養架構，從而達到培養具有國際視野、較強創新實踐能力的高素質復合型人才，為社會輸送優秀的水文與水資源工程專業畢業生，為水利事業培養更優秀的建設者與接班人。
作者：劉冀 董曉華 彭濤 李英海 單位：三峽大學水利與環境學院
工程地質學是水利工程、土木工程、地質資源與地質工程等學科的一門較重要的專業基礎課。它是研究人類工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地質科學，是以地學學科的理論為基礎，應用數學、力學的知識和工程學科的技術與方法，來解決與工程規劃、設計、施工和運營有關的地質問題[2]。由于工程地質學涉及內容多，概念廣，實踐性很強，且學生缺乏必要的實踐經驗和機會，因此，如何在有限的教學時間內合理安排教學環節，使學生既能牢固掌握工程地質學的基本概念及基本原理，又具備分析工程地質條件、解決工程地質問題的能力，是一個值得探討的問題。筆者結合近年來在工程地質學課程教學與實踐經驗，針對目前工程地質學課程教學中存在的問題，就如何提高水文與水資源工程專業工程地質學課程教學質量與教學效果進行探討。
一、煤炭院校水文與水資源工程專業工程地質學課程教學存在的問題
（一）課程內容多，授課學時少
根據國家高等教育對人才培養的要求，近些年來，多數院校在培養方案的制定上存在著向公共課傾斜的現象，這使得專業課學時被不斷壓縮。主要表現在課程學時少，尤其是實踐教學環節。過去動輒幾十學時乃至上百學時的課程，現在多為32～48學時。在多數煤炭院校中，水文與水資源工程專業開設有基礎地質學、礦物巖石學、構造地質學等課程，具有一定的地學背景。即便如此，工程地質學課程仍涉及工程巖土學、工程動力地質作用、巖土工程勘察等方面的內容，這使得該課程教學內容繁雜，教師上課難度增大。在此情況下，如不進行課程教學改革，教師就無法很好地完成相關內容的講授；同時學生對專業領域知識的學習也將停留在較淺的感性認知階段，不能理解機理性的問題，更不能深刻地認識該課程在國民經濟建設中的作用，這勢必對學生未來就業產生不利的影響。
（二）教學方法單調
工程地質學課程基本概念和基本原理較多，同時該課程又具有很強的實踐性，因此，單一的多媒體或板書授課模式很難調動學生的積極性。加之個別教師實踐經驗不足，存在照本宣科的現象；而個別教師授課又完全脫離指定教材，這些都容易使學生產生厭學心理。此外，課程中涉及的一些教學內容，諸如崩塌、滑坡等災害的形成機理及演化過程等比較抽象，單純在PPT中以圖片形式展示，不能很好地呈現，學生缺少感性的認識，這在一定程度上挫傷了學生學習的積極性和主動性。
（三）實踐環節薄弱
近些年來，隨著高校的不斷擴張，教學資源的投入問題已經成為高校普遍面臨的問題。具體到實踐教學環節，主要體現兩個方面：一方面野外實踐場地或基地功能缺失，滿足不了野外實踐教學的需求；另一方面學生人數與設備臺套數不成比例，同時也存在部分試驗儀器無場地安放的尷尬局面，導致部分試驗無法開出，學生動手能力得不到培養。此外，還存在實驗教學方式和時間不靈活等問題。目前多數院校的室內實驗都是教師準備好試驗后，學生在制定的條件下按照實驗指導書進行，學生真正思考的較少，部分學生既不動腦也不動手，而是依靠同組其他同學來完成實驗，這不利于學生實踐能力的培養，容易導致學生實踐能力不足或喪失。
（四）考核方式單一
考核成績比例分配不合理，多數院校該課程考核成績都是由期末考試成績（約占70%～80%）和平時成績（占20%～30%）組成，而平時成績又多以上課出勤率、課外作業以及實踐環節表現等形式存在，其中上課出勤率占主導地位。這樣難免會存在一些學生到課不聽課，考前突擊且考分很高的現象。此外，考核的內容也不夠全面，多側重于理論知識，往往忽視學生動手能力的考核，最終導致校內所學知識與實際工作脫節，不利于綜合人才的培養。
二、課程教學改革探索
針對當前教學過程中存在的問題，結合近年來的教學和實踐經驗，提出從教學內容、教學手段和教學環節等幾方面對課程教學進行改革。
（一）合理優化教學內容，改專業通識教學為行業特色教學
在教學內容的選擇上，要突出院校的特色優勢。針對煤炭院校水文與水資源工程專業具有地學背景這一特點，工程地質學課程教學可主要講解三部分的內容，即巖土體工程地質性質研究、工程動力地質作用研究以及工程地質勘察等。巖土體工程地質性質研究是該課程的基礎，該部分主要講授土的物質組成、物理力學性質以及巖土體的工程地質特性；工程動力地質作用研究是該課程的核心內容，講授學時應占總學時的一半以上。該部分主要講授活斷層和地震、斜坡、巖溶、泥石流及地下硐室的工程地質研究；工程地質勘察部分主要講授工程地質測繪、勘探、試驗以及長期觀測等幾種工程地質勘察方法。課程教學要確保在有限的學時內突出重點，同時也要注意前后所學課程內容上的銜接，避免重復。
（二）豐富教學方法和手段，改單一的滿堂灌為交互式教學
工程地質學具有較強的實踐性，其教學目標是要培養學生對于工程地質現象的認識、判斷能力和工程地質問題的分析、處理能力，這需要在傳統教學模式的基礎上，緊扣學科的發展前沿和熱點問題，豐富教學方法和手段，靈活組織課堂教學。
傳統課堂教學方式使學生獲取的知識較多地局限在抽象的經驗上，而現代化的教學手段不僅可以使學生獲取抽象的理論知識，還可以提供豐富的觀察經驗，在一定程度上將理論與實踐相結合，因此要充分利用現代化的教學手段。如在講授滑坡、泥石流等內容時可采用flash動畫或影像資料展示災害的形成過程、危害以及其防治措施；在講授地震的工程地質研究內容時可結合典型的地震（512汶川大地震），講解地震發生的機理及預警預防措施；在講解地下硐室位置的工程地質論證時，可借助物理模型來分析地形、地質構造、巖性特征等對硐室位置的影響等等。這些方法和手段的引入不僅可增強教學的直觀性、主動性，同時也可節省一定的時間，擴大課堂教學的信息量，提高教學效果。
鑒于該課程內容多，課時少，可采取學生自學、教師課堂講解和課外輔導答疑相結合的教學方法，以鍛煉學生的自學能力。還可就工程地質學領域的熱點問題，設置課堂辯論。通過教師布置論題學生收集資料學生課堂辯論教師講解剖析的教學過程，改過去教學單行道（教師到學生）為雙行道（教師到學生，學生到教師），引導學生分析問題和解決問題。例如，針對近期發生的崩塌、滑坡、泥石流等地質災害，可設置地質災害的主要誘因？人類活動or自然條件的論題，讓學生通過查閱與崩塌、滑坡、泥石流等災害相關的資料，展開討論與辯論，從而達到牢固掌握崩塌、滑坡、泥石流等相關知識的目的。此外，還可增加一些工程實例課，讓學生嘗試用所學知識去解決實際問題。例如利用最新發生的地震、滑坡及泥石流等地質災害的工程實例，探討這些災害的發生機理及防治措施，從而鍛煉學生發現問題和分析問題的能力。
（三）加強實踐環節教學，改被動式接受為主動式探索
在實施實踐教學活動時，要強調以學生為主體，培養學生的動手能力，充分發揮實驗教師的引導作用。在進行實驗之前，指導教師可提出實驗要求及注意事項，并給出參考意見，讓學生自行設計實驗方案，將原來的驗證性實驗改為設計性實驗。盡量創造條件讓學生開拓思維，發揮想象力和創造力，激發學生學習的主動性和積極性，提高洞察力，培養嚴肅認真和實事求是的工作作風，提高學生的綜合素質。
野外實踐應有效地將理論與實際相結合。因此，在進行野外實踐教學時地點應盡可能選擇工程地質現象豐富的地方。對河南理工大學而言，可在市區北部的縫山針公園進行為期半天的實踐教學活動。結合園區內原有采石場開挖形成的人工邊坡講解邊坡的應力分布狀態及變化特征，邊坡變形破壞類型及穩定性的影響因素，同時還可結合該園區的生態恢復治理工程講解邊坡變形破壞的防治原則和措施。此外，可結合水文與水資源工程專業學生未來就業意愿和方向，在畢業設計（論文）環節安排一些與工程地質有關的實踐內容，例如巖土工程勘察設計或巖土工程分析與評價、邊坡穩定性分析與評價以及煤矸石堆積體穩定性分析等。在畢業設計（論文）過程中要充分發揮學生的主觀能動性，讓學生多動手、多動腦，多方位培養學生獲取知識的能力和創新能力。
（四）完善考核內容與方式，改重視理論考核為突出實踐性考核
改變考核成績的比例組成，將平時考核成績的比例提高10%～20%，弱化到課率在平時成績中的主導地位，突出學生實踐環節的綜合表現。同時加大課堂表現方面的考核力度，就重點內容的一些問題進行課堂提問，積極主動回答問題者每次加2分，答對的再加3分，這在一定程度上能促進學生思考問題的積極性，也有利于教與學之間的互動。在考核內容上要增加一些綜合能力的考核，不僅要考核理論知識，還要設置一些案例分析題，考核學生運用所學理論知識解決實際問題的能力，使學生綜合素質得到提高。
【摘要】：近年來，全球經濟社會都得到了快速發展，人類活動的增多對自然環境產生了較大的影響。在全球氣候變化的大背景下，全球水文與水資源也出現了變化。基于此，研究全球氣候變化對水文與水資源的影響，對維護生態平衡與水資源保護，都具有至關重要的作用。本文立足全球氣候變化實際，探析水文與水資源的發展變化趨勢，并提出行之有效的保護策略。
【關鍵詞】：氣候變化；水文；水資源；氣象研究
自從工業革命以來，人類活動對于自然環境產生了深刻的影響。以全球氣候變暖為最主要特征，全球氣候呈現出深刻的變化，并突破了傳統的地域性限制，演化為全球共同的問題[1]。全球氣候變化對水文和水資源產生了巨大的影響，在不同地域，水文和水資源分布受到全球氣候變化的巨大影響，進而影響到人類經濟社會的發展。在全球氣候變化背景下，水文和水資源問題是重要的科研問題，同時也是重要的社會問題，探尋有效的保護路徑，是現代環保領域的重要課題。
1、全球氣候變化對水文和水資源的影響
1.1對水循環產生的影響
水是地球生命誕生的基礎，也是人類賴以生存的基礎。在全球生態系統中，水資源系統是最為重要的組成部分，對全球氣候和人類活動都產生直接的影響。水資源是一個體系性的系統，對氣溫、大氣環境等都會產生直接的影響。隨著全球氣候變化的深入，水資源變化也反作用于人類，并直接影響到水循環系統。基于此，全球氣候變化對水文和水資源產生了深刻影響，并制約了人類水資源的利用情況。
1.2對水資源的影響
作為一種循環資源，水資源是一種重要的生存資源。在資源分布上，水資源分布具有不平衡性，全球氣候變化的深入推進，更是加劇了這種不平衡性[2]。從人類利用角度來看，水資源具有循環性特征，但是全球氣候變化可能打破這種循環平衡，當水資源平衡遭到破壞以后，對于人類生產、生活都將產生重要的影響。水資源通過蒸發、降水等方式，實現水資源的平衡與再利用，但是全球氣候變化卻打亂了這種平衡，對水資源的管理與開發產生深刻的影響。
2.3對供水的影響
全球氣候變化對于供水產生深刻的影響。舉例來說，隨著全球氣候變暖的加劇，全球降水分布會發生變化，導致洪澇災害產生，同時干旱地區將更加炎熱缺水，造成水資源的不平衡性，進而對于供水也將產生更強烈的影響。在這樣的背景下，探尋全球氣候變化對于供水的影響，是現代環保領域研究的重要課題，也是關系到人類生存和發展的重要課題。探尋全球氣候變化對供水的影響，并探索其中的規律，可以總結出科學策略，指導水庫、水電、水質等工作，提升水資源利用水平。
2、減小全球氣候變化對水文和水資源的影響策略
2.1強化水資源供需與管理
在全球氣候變化的大背景下，強化水資源的利用與管理水平，對于維護生態平衡具有至關重要的意義。隨著全球氣候的不斷變化，水文和水資源特征也產生了較大變化，在這樣的情況下，有針對性的分析水文和水資源分布特征，并根據不同地區氣候變化特點，總結出相應的管理和利用方式，對于維護全球水平衡具有十分重要的意義[3]。強化水Y源的利用與管理，要建立水資源利用與管理體系，通過全球化的制度構建，提升水資源的利用效率，保護水資源在全球范圍內的穩定，避免水文和水資源的系統性風險，進而應對全球氣候變化對于水文和水資源產生的不利影響，適應當代環境和經濟社會的發展需求。
2.2加強節水高效利用
在全球氣候變化背景下，要應對全球氣候變化帶來的不利影響，必須加強節水工作，通過水資源的高效利用，保護水資源，提升水資源的利用水平和效率，實現水資源保護目標。保護水資源主要由于兩條路徑，一是保護并提升水資源的利用率，主要是通過節約用水、采用節水型用水方式等方式實現；二是減小污染物排放，加強污水處理及排放的監管，特別是對水資源污染嚴重的能源行業，減小水資源的污染。強化提升水資源利用效率，尋求有效的水資源保護方式，對于人類的可持續發展，具有至關重要的作用[4]。相關水文和水資源保護部門，要加大宣傳力度，鼓勵全社會參與到水資源保護工作中來，讓社會公眾養成環保意識，通過深入的宣傳教育，提升水資源保護的科學性和規范性，實現水資源保護目標。
2.3完善相應的法律法規
在全球氣候背景下，強化水文和水資源保護水平，要完善相應的法律法規，建立相應的制度保護體系，提升水文和水資源保護的總體水平，提升水資源保護效率。隨著全球氣候變化的深入，水文和水資源保護問題已經成為重要的社會問題，要不斷加強體制改革，提升水資源管理的規范化和科學化，推動水資源保護工作不斷提檔升級，通過制度的有效約束，形成相應的保護體系，進而減小全球氣候變化對于水文與水資源的影響，并為相應保護工作提供法律依據和法律武器[5]。
2.4踐行環境保護理念
人類活動的加劇，造成了全球氣候變化的局面，在這樣的背景下，要強化水文和水資源的保護利用水平，必須踐行環境保護理念，對于自然環境心存敬畏，通過自身的實際行動，提升環境保護水平。在實踐工作中，要注重日常環保工作，提升防災減災能力，科學應對水文和水資源問題。水文和水資源系統具有體系性特征，發揮著“牽一發而動全身”的作用。因此，要形成全局化的環保理念，提升水文和水資源保護工作總體水平。
結語：
綜上所述，在全球氣候變化的大背景下，水文狀況與水資源分布也發生了變化，探尋水文和水資源變化的規律，對于環境保護、水資源開發利用乃至社會經濟的發展，具有至關重要的意義。在全球氣候變化的大背景下，尋找并落實保護水資源的有效方式，是當代水文水資源工作長期面臨的重要課題，需要政府部門、水文與水資源專家和社會公眾的長期共同努力。
【參考文獻】：
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[3]張永勇，張士鋒，翟曉燕等.氣候變化下石羊河流域徑流模擬與影響量化[J].資源科學，2013，35（3）：601-609.
【關鍵詞】GIS技術；水文水資源；資源管理；資源政策；防洪抗旱
前言
GIS技術（地理信息系統）是當前水文和水利工作的重要基礎性技術，由于GIS技術立足于計算機技術，這使得水文水資源工作可以利用數字、通信領域的新發展得到迅速的發展，實現水文水資源科學的管理、水文資源政策合理的制定、防洪抗旱能力的提高，可見GIS技術對于水文水資源工作的重要價值。應該從GIS技術的水文水資源基礎認知入手，分析水文水資源工作應用GIS技術存在的問題，找到問題存在的深層次原因，以水文水資源工作和GIS技術的特點出發，探尋水文水資源領域GIS技術應用的要點，把握GIS技術應用于水文水資源領域的方向，更好地實現GIS技術對于水文水資源工作的價值，促進水文和水利領域的各項工作走向深入。
1 GIS技術的概述
GIS技術是立足于計算機技術和地理信息處理技術的信息加工和處理系統，GIS技術具備地理信息的收集、存儲、加工、分析、管理、應用功能，是地理分布、空間信息加工的重要技術，是水文工作重要的基礎性技術。GIS技術為水文工作提供了一個嶄新的平臺，形成了不同于傳統水文工作的思路和方法，特別在水資源管理、水資源監測、水資源保護、資源政策指導、防洪抗旱工作中GIS技術具有較好的適應性，是現代水文工作中不可替代的基礎性技術。
2 水文水資源工作應用GIS技術存在的主要問題
2.1 缺乏統一的GIS技術平臺
當前水文水資源行業已經看到GIS技術的重要價值，并展開了GIS技術的應用工作，但是由于各自為戰，導致GIS技術的開發平臺多種，數據格式多樣，沒有完整的標準和規范，這個水文水資源信息交流和共享帶來了極大的不便，影響GIS技術的進一步應用。
2.2 GIS技術與其他工作溝通不想
當前，GIS技術的應用工作多重視水文水資源數據的采集，沒有利用GIS技術的優點展現與其他工作和領域的合作與溝通，導致GIS技術的交互性出現不足，特別是GIS技術數據與現有的水文模型不能有效契合，出現GIS技術的深層次優勢沒有得到發揮的問題。
2.3 GIS技術的動態效果有待于提高
GIS技術對水文現在的表述多屬于靜態描述和簡化處理，這會產生GIS技術與實際之間的較大差異，進而會影響GIS技術動態模擬效果的真實性和有效性，出現GIS技術的表達障礙。
3 GIS技術在水文水資源領域的應用
3.1 水資源規劃中應用GIS技術
水資源規劃包括：水資源調查評價、需水預測、節約用水規劃、水資源保護規劃、供水預測、水資源配置、規劃實施效果評價等內容。可通過GIS技術可以建立水資源計算與評價模型，根據具體實際情況進行評價，輔助進行水資源評價，以便做出水資源合理的規劃。
3.2 水資源管理中應用GIS技術
水資源管理包括對水文基本信息、地形地貌、水文地質條件、河流水系、土壤植被、水利工程等多種不同類型要素的管理，GIS技術可以實現多元信息的疊加分析及空間數據和屬性數據結合，為水資源管理提供基礎信息的服務。
3.3 防洪抗旱中GIS技術的應用
通過GIS技術與GPS技術、RS技術的結合可以建立洪水預警和干旱預警的系統，對洪澇災害和旱災進行災情評估、災情預報和災害風險分析，有利于控制災害的風險，降低災害的損失。
3.4 水資源政策制定中GIS技術的應用
GIS技術的應用可以豐富水資源政策制定中的數據基礎和理論基礎，有利于縮小理論和實踐的差別，形成科學的決策支持系統，以大量的數據及相應的模型作為基礎作為水資源政策的支撐，在數據的基礎上通過GIS相關空間分析功能得到相應的結果，為水文水資源規劃、評價及工程實施服務。
4 GIS技術在水文水資源應用的展望
4.1 GIS技術在建立水文地理空間數據庫中的應用
水文地理空間數據庫是今后水文水資源工作的重要基礎，是GIS技術在水文水資源領域中應用的核心，數據庫要保障實時查詢則要求保持服務器端數據庫與實時報汛數據庫之間的通信，創建并存儲洪水預報相關數據，進行更新、插值計算后得到最新信息，以便在水文水資源工作中得到有效地應用。
4.2 GIS技術與水文模型的融合
GIS技術的發展方向是與水文模型做到合理的契合，GIS技術應用于水文模型的數據處理過程，通過單指標空間分析和多圖層加權疊加，模擬地下水運移規律和轉化過程，實現水文水資源專業模型GIS技術的集成。
4.3 GIS技術的二次開發
水文水資源領域要重視GIS技術的二次開發，優化增加空間決策支持系統的功能，加強對水文動態變化過程進行模擬，為決策規劃工作提供必要的服務。
5 結語
綜上所述，GIS技術具有系統性和基礎性的優點，在水文水環境領域有著重點的應用，在水資源管理、水資源保護、抗旱防澇、資源決策等方面，GIS技術可以提供重要的支持，應對GIS技術的基本概念和功能熟練掌握，立足于水文水環境的實際，解決GIS技術應用方面的難題，在把握GIS技術應用重點的同時，提高水利水環境工作的質量。此外，作為技術人員和從業者，應該對GIS技術的發展有所展望，要明確GIS技術與水文工作結合的關鍵，以期更好地促進水文水利工作取得新發展。
參考文獻：
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[3]劉佳，于福亮，李傳哲，尹吉國.GIS在水文水資源領域中的應用進展[J].水電能源科學.2007（02）.
水是生命之源，水是支撐地球社會經濟系統發展不可替代的資源。但是，由于全球變化、人類活動的負面影響，地球上水的循環在發生變化，許多地區正在發生嚴重的水的問題與危機，如洪水、干旱和江河水體污染，而成為限制國家河區域可持續發展的關鍵性因子，水科學問題也成為國際地球科學發展中的一個重要方面。
2001年7月在世界知名海岸水利工程建設的荷蘭王國連續舉辦了兩個直接與水科學有關的大型國際科學大會。一個是7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹（Amsterdam）由國際地圈生物圈計劃（IGBP）、國際人文計劃（IHDP）和世界氣候研究計劃（WCRP）聯合舉辦的“全球變化科學大會(GlobalChangeOpenScienceConference)”。國際地圈生物圈計劃（IGBP）是國際著名的全球變化科學研究計劃，受到國際地球科學屆廣泛的關注和參與。在跨入2000后的IGBP首次重要國際學術活動-“全球變化科學大會”云集來自國際的100多個國家的全球變化研究的專家學者、管理者約1600多人。大會主題是：一個變化的地球的挑戰（ChallengesofaChangingEarth）。中國派出以科學院為主體的約60多人的代表團，進行學術交流和討論，其中除了碳循環和土地覆被變化是大會主要議題外，水循環及水資源是大會重要內容之一。
另一個是7月18-27日在荷蘭的馬絲特里特（Masstricht）舉行的第6屆國際水文科學大會。(The6thScientificAssemblyoftheInternationalAssociationofHydrologicalScience)。這是一次專門針對國際水文科學進展的回顧和研討大會，來自國際60多個國家的500名代表出席了大會。第6屆國際水文科學大會的主題是：一個干旱地球新的水文學（ANewHydrologyforaThirstyPlanet）。
受國家自然科學基金委員會地球科學部的部分資助，筆者應邀參加這兩個大會，并擔任第6屆國際水文科學大會第二學術研討會的分會主席。本文是對這兩個國際會議中關于水科學研究進展的綜述，希望介紹水科學方面一些新的進展，提出我國對國際水科學的貢獻和存在的問題與挑戰。
二.全球變化與水文科學問題
全球環境變化（簡稱全球變化）是目前和未來人類和社會發展面臨的共同問題。全球變化既包涵全球氣候變化又包括了人類活動造成環境變化的影響。了解自然變化和人類活動的影響是國際地球科學發展最為關系的問題。
7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的“全球變化科學大會”，內容十分豐富。但都圍繞有兩大主專題，即：（1）一個不斷變化的地球的挑戰：對全球變化的科學理解。（2）展望未來：地球系統科學與全球可持續性。大會邀請若干專家學者做報告，在大會研討中設立一系列專題研討會和招貼展示論文。
大會專題報告內容有：
·一個不斷變化的地球的挑戰：對全球變化的科學理解（BerrienMoore）
·土地變化的集中性與復雜性：虛構與現實（B.L.Turner）
·氣候變化與海洋生態系統動力學：可持續資源利用的內涵（MichaelJ.Fogarty）
·21世紀中的糧食：全球氣候的差異性（MachendraShah）
·人類時期的大氣化學（PaulJ.Crutzen）
·火與薄霧：東南亞空氣質量的社會與政治因素上的不均性（SimonS.C.）
·海洋和陸地碳動力學（IanR.Noble）
·碳與科學政策的聯系：京都的挑戰（RobertT.Watson）
·對CO2挑戰的工業響應（CharlesNicholson）
2．水與全球變化的關聯：世紀資源的挑戰？（LeenaSrivaatava）。
·我們會有足夠的高質量的水嗎？（HartmutGrassl）
·水會滿足人們的需要嗎？（PeterD.Tyson）
·大壩對漁業的影響：三峽大壩實例研究。Chen-TungArthurChen教授，臺灣，國家SunYat-Sen大學，海洋地理和化學學院。
·澳大利亞大陸上的水，碳和氮：氣候和土地利用變化的影響（MichaelRaupach）
3．全球生物地球化學：星球新陳代謝系統的理解（PamelaMatson）
·海洋生物地球化學：變化的海洋（DavidM.Karl）
·陸地上碳的過去、現在和未來（RobertJ）
·大氣酸雨、臭氧損耗和氣候變化的案例分析（OranR.Young）
4．陸地—海洋的交互作用：區域與全球的聯系。（RogerHarris）
·生物地球化學的交互作用與反饋（TimJickells）
·沿海地區的全球變化：東南亞的實例研究（LianaTalaue-McManus）
5．氣候系統：預報、變化和可變性
·以前和以后的氣候變化：我們究竟去何處（ThomasF.Pedersen）
·氣候變化的1000年（RaymondS.Bradley）
·正在變化的寒區：高緯區全球變暖的影響（OlegAnisimov）
·耦合氣候系統：可變性和可預測性（AntonioJ.Busalacchi）
6．土地利用變化的熱點地區和地球系統：區域和全球的聯系
·陸地表面與氣候有聯系嗎？北非：撒哈拉沙漠；
·東南亞1：理解變化的亞洲季風系統：大規模植被和土地利用在水循環和氣候中的作用
·東南亞2：人類引導的陸地覆蓋的變化能對亞洲季風有多大的改變？
·亞馬遜河流域和土地利用的變化：未來能平衡嗎？
·陸地表面與氣候有聯系嗎？一種綜合。
7．模擬和觀測地球系統（DavidCarson）
·處理地球系統的復雜性和不確定性（H.J.Schellnhuber）
·監視地球系統的短期不穩定性和長期的趨勢：一個空間的挑戰（JoseAchache）
·虛擬現實的過去、現在和未來（JohnMitchell）
8．地球系統需要生物多樣性嗎？（AnneLarigauderie）
·為什么地球系統科學需要海洋生物多樣性？（KatherineRichardson）
·生物多樣性是如何影響陸地生態系統的過程與功能（SandraDiaz）
9．科技能夠補償星球嗎？（MikeBrklacich）
·自然的回歸：為什么和怎樣進行（JesseH.Ausubel）
·工業變革：生產與消費中的探測系統變化（PierVellinga）
10．面向全球可持續性（HansOpschoor）
·區域和全球可持續性的挑戰和障礙（JuliaCarabias）
·轉向可持續性的研究系統（WilliamC.Clark）
·可持續性科學起源討論：什么是可持續性科學？為什么要可持續性科學？（JaneLubcheno）
·可持續科學和氣候變化（BertBolin）
·重新概念化自然-社會的交互作用：將環境和發展結合起來理解（RobertW.Kates）
·雅基盆地資源的可利用性、脆弱性和持續性：環境與社會交互作用中不可持續的發展趨勢（P.A.Matson）
·人與環境相互作用的脆弱性：尤卡坦南部事例（B.L.Turner）
·各學科間的可持續性科學（RobertW.Corell）
大會專題討論內容十分豐富，有：A1-全球碳循環；A2-大城市與全球變化；A3-南厄爾尼諾的擺動同過去、未來氣候變化的聯系；A4-地球系統的演化；A5-生物多樣性的全球變化；A6-全球變化與火；A7-海岸區人類活動；B1-食品生產和環境間的平衡；B2-理解土地利用的變化，以致重建、描述或預測土壤覆蓋度；B3-冰雪層和全球變化：制度和指標；B4-地球系統分析；B5-陸地生物圈與全球變化；B6-社會轉化過程；B7-海洋與氣候變化；C1-水資源對環境變化的脆弱性：一種系統方法；C2-把人放入地球系統中：受害者或是破壞者，擾亂者或是解決者?C3-大氣和全球變化;C4-全球變化非線性變化和驚訝;C5-生態系統管理可持續發展的展望;C6-科學和政策過程：IPCC;C7-全球變化與山地區。
大會報告集中在水科學問題的主題有：全球變化中的水問題-21世紀資源的挑戰，尤其值得提到的是7月12日下午，大會專門針對水循環水資源問題，舉行了“環境變化的水資源脆弱性系統分析”學術研討會。WCRP/GEWEX北美主席、美國地理學會水文專業委員會主席、亞利桑那大學水文水資源系的SorooshSorooshian教授介紹“WCRP/GEWEX和SAHRA計劃中水問題的研究：半干旱區流域水文循環與可持續性”。德國的CharlesVorosmarty教授報告了“地球系統科學對全球水評估的貢獻”。WolframMauser教授研討歐洲GLOWA項目的核心“完整的流域管理”經驗。JosephAlcamo教授指出全球“水危機區與脆弱性”。JimWallace教授強調“防洪安全與水資源問題”。ClaudiaPahl-Wostl教授研討“面向社會經濟可持續性：水管理部門職能的轉變過程挑戰”。
三.水文科學與水資源安全
7月18-27日第6屆國際水文科學大會在荷蘭的馬絲特里特（Masstricht）舉行。大會對過去水文水資源研究進行總結，對未來水文科學的發展進行展望。會議由4個專題學術大會（Symposium，簡寫為S）和6個學術研討會(Workshop，簡寫為W)組成。會議主要集中在水文科學基礎研究和社會經濟發展與水資源研究兩個方面：
1.水文學基礎研究
S4.土壤-植被-大氣轉化方式和大尺度水文模擬
WS4.高山地區水文過程與冰圈作用
WS2.水文長期變化與氣候影響
S3.人類活動對地下水動態的影響
WS6.海岸濕地水文的演化
2.社會經濟發展與水資源研究
S1.社會經濟發展與水危機
S2.區域水資源管理
WS1.全球變化與洪水預報
WS3.信息技術在可持續水管理的作用
WS5.GIS&RS在土壤侵蝕和水質變化的應用
特別需要指出，由于全球變化、社會經濟發展，水資源問題愈來愈突出，給水文科學研究提出新的課題，即變化環境下的水資源形成與演化規律問題。IAHS會議的S1-S2，主要研討這些國際國家和區域尺度急迫的問題。關于S1和S2的研討內容題目摘錄如下：
S1：水脅迫下的社會經濟發展（E.Servat）
水源豐富，資金缺乏，水工業能否繼續生存尚未可知。
·健康部門希望從水文學家那兒得到什么?
·河流生態系統的研究和管理中對水文數據的需求。
·多學科綜合研究—對水危機的響應。
·食物保障中的水資源及管理。
·洪水控制與城市排水系統管理。
·全球水協作計劃
S2區域水資源管理
S2-1過去水管理的經驗與教訓（A.SchumannM.C.Acreman，M.Marino）：
·可持續發展的度量及其在實際水管理計劃中的實現。
·可持續水庫發展—津巴布韋實例研究。
·Yamuna河流域的可持續區域水管理：Delhi區域的實例研究。
·Limpopo河：逐步走向可持續發展和一體化的水資源管理。
·中國新疆博斯騰湖流域的水資源可持續性發展管理經驗的啟示。
·印度干旱地區過去管理實踐經驗總結。
·水壩功能新探——一個不應忽略的問題。
·Dehli區域水資源管理的一體化進程：問題與展望。
·北尼日利亞半干旱區域的Hadejia河上建壩的影響：對未來管理的建議。
·可持續發展的特征及供水管理模型。
·澳大利亞富營養化進程的現階段研究。
·城市水計劃書——印度班加羅爾的實例研究。
·水資源系統中相對可持續發展實現的框架。
S2-2可持續發展與水資源管理（夏軍，D.Rosbjerg，G.Schultz)
·為保護水生態系統的整合水質與水量的數學生態模型的發展。
·歐洲地下水可持續發展管理的指導方針。
·清除河岸異生植被是否為一種有效的水資源管理策略。
·地表水和地下水的聯合管理。
·河流管理可視化中的變換系統邊界。
·改善環境中被忽視的因子——監控。
·加入風險基金平衡流域經濟、社會、環境壓力之間的沖突。
·使用風險分析提高水資源系統模型的效率和精度。
·整合水資源管理中的角色分配。
·Volta流域的水資源競爭。
·復雜水環境管理中的空間適應方法。
S2-3水資源管理的方法（R.Davis，S.Walker）
·流域水平上的水資源管理整合模型。
·提高以決策支持系統為基礎的模型的精度——水管理中的一種好的建模實踐。
·持續性水系統的水力學標準。
·人工神經網絡系統實現的河流洪水預報。
·氣候變化影響評估中的不確定因子的概率特征。
·研究城市化對區域水資源影響的一種流域水文模型。
·水、氮循環的一種大尺度評估模型——在Elbe河流域的基礎研究。
·基于地形學和土壤水文學的濕地重建計劃方法的發展。
·英格蘭西南部Dartmour地區放牧對水文的影響。
四.21世紀水文科學的發展機遇與展望
傳統的水文學研究只考慮水量的自然變化，現代水文循環需要考慮地球生物圈、全球變化以及人類活動等方面的影響。國際地圈生物圈計劃（IGBP）代表國際地球學科發展前沿，水文循環的生物圈方面(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle，簡稱BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陸面生態-水文過程與空間格局的變化規律和受人類活動影響的關鍵問題，以科學地解釋：植被是如何與水文循環的物理過程相互作用的？改變陸面生態過程的直接原因是什么？是大尺度人類活動改變了陸面覆蓋？還是大氣中二氧化碳濃度增加的緣故？這些影響變化的水文后果如何？通過這些研究，為認識自然變化和人類活動影響下的土地利用/土地覆被變化與陸地表層生命物質過程，評估人類對生物圈的影響，保護環境和資源可持續利用提供科學的基礎依據。
通過7月在荷蘭舉行的IGBP和IAHS國際學術大會可以清楚看出，變化環境（即全球變化與人類活動影響）下的水文循環研究成為21世紀水科學研究的熱點。根據二十一世紀IGBP發展方向，國際上的BAHC研究重點也相應地進行了調整，主要有以下8個方面：
·小尺度水、熱、碳通量研究；
·地下過程作用的評價；
·陸地-大氣相互作用的參數化；
·區域尺度土地利用與氣候的相互作用；
·全球尺度植被與氣候的相互作用；
·氣候變化和人類活動對流域系統穩定與傳輸的影響；
·山區水文學與生態學；
·開發全球數據集；
此外，還有兩個交叉研究問題：
·設計、優選和實施綜合的陸地系統實驗；
·情景發展與風險/脆弱性分析。
變化環境下的水文循環及其時空演化規律研究，是國際國內地學領域積極鼓勵的創新研究課題。結合土地利用/土地覆被變化與陸地碳循環過程的水循環研究，是一個新的交叉方向。研究的熱點問題有：
問題1：全球變化與水文循環問題
它需要研究回答：全球變化對區域水循環規律？過去對氣圈-水圈-生物圈的相互聯系/作用是如何認識？現在又是如何認識水資源的演變？其規律是什么？
值得指出的是，過去在氣候系統與陸地水文循環之間存在一個誤區，即長期以來,水文學者把氣候看作是靜態:一個地區的氣候是指某種統計的平衡,WMO規定系列30年的平均作為準平均,用極差/標準差描述氣候變異。對陸地水文過程研究方面，認為長序列水文均值是穩定不變的，年徑流出現的豐、枯現象，被看作圍繞均值的周期變化。水利（水資源）工程設計：要求的水文計算都是以幾十年-幾百年時間尺度的水文過程穩定不變為前提。未來被看作是過去的重復或外延。例如，水資源的保證率有W75%，W50%等；設計洪水有千年設計和萬年校核等。另一方面，在氣候/天氣過程研究中，長期以來氣候學者把陸地水文看作是靜態，氣候/天氣過程研究僅僅到降水為止，較少研究流域水文循環動力機制與反饋作用。例如，天氣模式研究中僅設置若干參數代替水文過程變化和空間分布，認為陸面水文-生態的作用也是穩定不變的。例如，許多GCMs對水文循環作用過程考慮相當粗糙,平面無徑流聯系與循環過程。但是，現在人們業已認識：一個地區的氣候/水文循環過程并不處在統計的平衡狀態，而是以不同尺度變化（年際、十年際、百年際-千/萬年際變化）。決定氣候變化因子不僅僅是大氣內部的過程，還有大氣上邊界（太陽行星系統）和下邊界（陸地水文-生態、海洋系統）的各種物理化學過程。20世紀科學研究與進展顯示：陸面生態系統對大尺度水文循環有十分重要的反饋作用。因此，全球變化對水文水資源的影響是21世紀水文科學研究的前沿問題之一。因此，特別需要大力加強水文學家與大氣物理學家的聯系與合作，積極開展“全球-陸地-區域-流域尺度水文循環”科學基礎的研究。
問題2人類活動對水循環水資源的影響
人類活動對水循環及水資源有那些主要影響？人類活動如何對水的變化規律產生影響？有什么地區、區域特征規律？如何量化人類活動對水循環水資源的變化及影響？這是近代水科學面臨的主要科學問題。在IGBP科學大會上，特別強調土地利用/覆被變化與水循環、碳循環的關系。需要研究從“點”-“典型流域“的水循環機理、水文循環與生態系統的相互作用、地表水與地下水交換的相互作用，“大氣-土壤-植被”界面過程中的物質與能量轉化規律；開拓流域水文循環過程中的非線性機制研究；創新“分布式流域水文循環模型”，量化區域水文循環演化與土地利用/土地覆被影響關系，為認識陸地表層生命物質過程的提供重要的基礎科學支撐。
結合中國的實際背景，人類活動影響是驚人的。例如，在中國南方的長江流域，建國后洞庭湖圍墾1700余平方公里；鄱陽湖圍墾1400余平方公里；荊北所有通江湖泊被堵閉，減少調蓄長江洪水面積約5700余平方公里。建國后，長江中下游地區約有1/3以上湖泊面積被墾殖；損失湖泊面積13000余平方公里，相當于五大淡水湖泊面積總和的1.3倍；損失湖泊容積500億立方米左右，相當于三峽水庫調蓄庫容的5.8倍，淮河年徑流1.1倍。建國后，中游長江干流河道內的江洲河灘幾乎全部被圍墾。據不完全統計，圍墾面積約1213平方公里；城陵磯至螺山江段河床變遷劇烈，泥沙淤積問題嚴重。98洪水后，國家提出治理長江32字方針：“封山育林、退耕還林、移民建鎮、以工代賑、退田還湖、平垸行洪、加固干堤、疏浚河道”。但是，如何退田還湖？如何平垸行洪？認識人類活動（湖區開發、三峽工程）對水循環關系影響水科學基礎問題，都是十分重要又十分現實的問題。
在中國北方，人類活動劇烈。例如，在華北地區，水文循環機理比較復雜，它不僅與陸地表層系統中各種自然地理要素時空分布密切相關，而且與農業開發、都市化等土地利用/土地覆被直接相聯。由于社會經濟發展，人類活動改變了水循環自然變化的空間格局和過程，加劇了水資源形成與變化的復雜性。過去有關部門在華北水資源方面做了相當的工作。但是，在華北地區究竟缺多少水等基礎方面仍分歧較大。有人認為在華北通過自身的節水和提高用水效率可以解決水資源的需求問題；有人認為即使南水北調也不能從根本上解決北方缺水問題。爭論問題的科學問題焦點是：在自然變化和人類活動的綜合影響下華北地區水循環演化規律是什么？如何科學測算華北地區可供水資源量？華北地區節水的潛力究竟有多大？如何保障華北地區的水資源安全？爭論的原因是：自然變化和人類活動加劇情況下的華北地區水循環演變格局與過程機理，有待重新認識；受人類活動影響等變化環境下的華北地區水資源可利用量的測算科學依據不很充分；水資源安全與生態需水、節水潛力、國民經濟發展之間的量化關系需要研究。因此，開展自然變化和人類活動影響下的水循環及水資源安全研究，具有十分重要的科學意義和研究價值。
總之，21世紀水科學的挑戰問題是：迫切需要回答的科學問題是陸地水循環演化格局、過程與機理，即：
·如何對水、碳和能量在土壤~植被~大氣界面交換中的變化進行認識？
·變化環境下的水文循環時空演化有哪些特征規律？如何識別和量化？
·水循環物理過程在不同尺度（宏觀/中觀/微觀）是如何聯系、影響與作用的？
·如何評價那些由于土地利用及土地覆被變化而導致的陸面性質的改變，這些變化又影響陸地水循環過程變化和空間格局的變化？
回答上述問題，迫切需要建立認識陸地水循環演化格局的空間信息支撐系統、陸地水循環過程變化的實驗研究支撐系統和可定量描述自然變化/人類活動影響的分布式水循環模型等。這需要在充分利用現代科學技術，開展國家水平/國際間的水文科學實驗、變化環境下的水文水資源理論創新研究。這是21世紀水科學發展面臨的新的機遇與挑戰！
致謝：本文系國家自然科學基金委資助項目（49971017）和科學院2000年“百人計劃”中有關的國際前沿研究與展望研究內容，得到國家自然科學基金委員會和科學院地理科學與資源所的資助，對此表示衷心的感謝！
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關鍵詞：水土保持；水資源；水環境；水文分析；非點源污染中圖分類號：S157 文獻標識碼：A
水土保持的水資源效應和水環境效應概述
（一）水土保持的水資源效應
水土保持的水資源效應，簡稱為水土保持的水量效應，是指水土保持措施對流域或區域水資源數量變化的影響。水土保持措施能夠有效地減少小流域的徑流、產沙模數，消減洪峰流量、降低徑流含沙量，滯后洪峰出現時間，改變洪水歷時，改變降水產流、產沙關系，從而對流域或區域的水循環和水資源量造成影響。
（二）水土保持的水環境效應
水土保持的水環境效應是指水土保持措施吸收、過濾、遷移和轉化土壤與水體中的一些有害物質，防治流域或區域非點源污染，改善地表水和地下水水質的作用。根據污染物的來源和產生原因，非點源污染可以劃分為如下類型：
在農業生產中產生的農業型非點源污染；
由于有水土流失而產生的水土流失型非點源污染；
由于農村居民生活產生的農村生活型非點源污染；
隨著徑流進入水體而產生的城市徑流型非點源污染；
大氣中的污染物質隨著降水下落而造成的降水降塵型非點源污染。
非點源污染具有隨機性大、潛伏性強以及來源復雜、分布廣泛、形成機理模糊、發生相對滯后、研究和控制難度大等特點。水土保持生物措施、工程措施及農業措施等三大措施對水環境的影響主要表現為對非點源污染的控制。
水資源和水環境效應的分析方法
（一）水文分析措施研究
水文分析措施，是利用水文泥沙觀測資料分析水土保持蓄水攔沙作用的一種方法。水文法的基本原理是基于對降雨產流產沙基本規律的分析，建立有一定精度的治理前流域產流產沙模型，然后將治理后的降雨條件代入，還原計算得到相當于治理前的產流產沙量，再與治理后的實測水沙量比較，從而求得水土保持措施對水沙的影響量。
“水文法”主要有經驗公式法、雙累積曲線法、不同系列對比法、單位毫米有效降雨產流產沙量對比分析法和徑流系數還原法等五種水文分析方法。水文法的優點是建立的模型比較直觀、簡單，計算也較方便，在目前水文資料精度的情況下，對于大面積水沙變化計算不失為一種有效方法。
水文分析法能夠計算水保措施的減水減沙總量，但不能區分各單項措施的減水減沙量。該措施考慮了年內不同時期降雨對徑流輸沙影響的差異，將汛期和非汛期降雨對產流的影響分開處理，概念明確，應用的降雨資料易于獲得，此措施也便于推廣。
（二）成因分析措施研究
成因分析措施是根據各項水土保持措施減水減沙作用實測成果，并考慮產沙在河道中的輸移及沖淤變化，以及人類活動新增水土流失數量等，計算水土保持減水減沙效益的一種方法。其關鍵是水土保持措施數量的統計和蓄水保土定額的確定。該方法的主要優點包括：
一是能直觀了解在實施各項措施的土地上土壤侵蝕減輕的程度；
二是能在一定范圍內檢驗水文法計算結果的合理性；
三是不僅能分析計算現狀治理措施的蓄水攔沙效益，而且能預測規劃治理措施的蓄水攔沙效益。它是計算水保效益、分析當前治理現狀、預測未來水沙變化的一種重要分析方法。
三、以川西高原為例分析水土保持對水資源和水環境的作用
（一）川西高原的水資源與水環境特點
降雨量偏小，年內分配不均
川西高原位于青藏高原東側，海拔高差大，氣候立體變化明顯，全年干濕季節明顯，降雨量總體偏少。干季（11月至次年4月）主要受大陸內部干冷氣團控制及北方冷空氣南下的影響，氣候干燥寒冷，多大風、風沙、浮塵；濕季（5月至10月）主要受印度洋東北上的西南暖氣流和西太平洋副熱帶高壓影響，氣候涼爽，光照較強，空氣濕潤，降水量可占全年的85%以上。
降雨量的年內分配不均，加上地處高原，屬于生態脆弱地區，造成水保林木成活率低，林草恢復困難。
2、降水變率大，早澇災害嚴重
青藏高原的降水環境總的概括起來就是量小、變率大、雨量集中，它對水土保持措施的影響歸納起來就是：生物水土保持措施的建造困難；工程措施易于毀壞。因此實施水土保持措施費用增大。
水土流失嚴重，泥沙問題突出
雖然水資源不足是青藏高原工農業生產面臨的主要問題，但由于青藏高原特殊的地理環境，短時強烈的降雨又使青藏高原成為世界上水土流失最為嚴重的地區之一。青藏高原5至10月份的降雨主要以暴雨形式出現，土壤侵蝕強烈，使該區域于、支流的輸沙量大幅度增加，年產沙量主要是由一、二次暴雨所形成。
水資源污染嚴重
水資源的污染包括點源污染和非點源污染。點源污染主要是由于工業和生活污水的排放所引起。而非點源污染與土地的使用密切相關，例如，它可以來自區域的水土流失，農業和林業施用的肥料和其他化學物質，城鎮、礦區、林區的地表徑流和區域的大氣沉降等。
（二）水土保持對水資源和水環境的作用
1、總體作用
水土保持措施包括工程措施、林草措施和農業技術措施。這三個措施可以有效地減少地表徑流，減少入黃泥沙，攔截降水，增強土壤肥力。
其中水土保持工程措施與水土保持生物措施及其他措施同等重要，是水土保持措施體系的主要組成部分，它通過改變一定范圍內小地形增加土壤降雨入滲，建立良性生態環境，減少或防止土壤侵蝕。
生物林草措施主要是通過林冠截流、林下草灌和枯枝落葉層的攔蓄。指在水土流失區植樹造林種草，保護地表土壤免遭雨滴直接打擊，增加土壤抵抗水流沖刷的能力，改善生態環境。
農業技術措施是以保水保土保肥為主要目的，提高水分入滲時間，達到涵養水源、減少水土流失的作用。
2、對非點源污染控制和飲用水源地保護具有現實意義
水土保持科研工作因為水土流失治理具有長期性、復雜性和艱巨性，因此始終面臨著挑戰。在同等降雨條件下，水土保持生態環境建設通過改變下墊面條件、導致降雨徑流關系和各類非點源產污使得坡面和河川徑流量、非點源污染物產生量比以前有所減少，增強了流域或區域水資源的利用效率，有效地改善了水環境。開展水土保持對水資源與水環境的研究工作，是我國及各級水土保持管理部門水土保持規劃和決策水平的提高的實際要求，對非點源污染控制和飲用水源地保護具有現實意義。
3、低洪峰流量，攔蓄徑流、泥沙
水土保持措施可以有效地降低洪峰流量、減少徑流泥沙量，具有較好的攔蓄徑流、泥沙的作用，從而對流域水資源產生重要的影響。不同類型措施攔減水沙的機理不同，根據水土保持措施的特征可以包括滯蓄型即造林、種草和作物輪種等措施，對土壤有良好的改造作用，增大了流域的滯蓄量和徑流調節能力，直接影響徑流量和徑流含沙量。另外還有攔蓄型，它包括淤地壩和水庫等工程措施，通過修建水利工程，形成一定的容量空間，可以削減洪峰，減少下游沖刷，是解決水土流失的有效措施。
4、防治水土流失
水土保持措施可以防治水土流失，能夠有效控制土壤的侵蝕和搬運，減少污染匯系統的污染物通量。水土保持中的生物措施通過改善土壤質地、提高植物覆蓋度、增加土壤團粒結構、改善土壤水分條件等功能，并可以明顯改善區域地表水、地下水水質，防治流域內非點源污染。
5、水土保持措施對水資源和水環境的負面影響
水土保持措施改變了區域的下墊面條件，對流域產流機制、水循環過程都造成了一定的影響。其負面影響主要有以下三點：
（1）減少徑流量
攔蓄洪水是水土保持的一項重要作用，但同時也減少了地表徑流。研究表明，黃土高原林草面積的增加只有利于攔蓄徑流，而無增雨作用或通過入滲量增加地下水補給的功能，當人工植被林擴大和土地生產力提高后，蒸騰蒸發增加，促進土層干燥，從而阻斷地下水補給，減少地下徑流量。水保工程措施如淤地壩、梯田等攔蓄地表徑流，多被小流域內人畜和農田利用，從而導致流域徑流總量減少，對下游斷流造成一定的影響。
（2）對流域生態環境造成影響
任何在自然系統中主要是人為而引起的變化，對那個系統都可能是有害的。目前，淤地壩的長期生態效應還不太清楚，有待于進一步研究。
（3）有可能導致局部水資源短缺問題加重
在青藏高原年降水量500～800mm、半干旱半濕潤條件下，多年生林草植被蒸發蒸騰量多于或等于年降水量。其虧缺部分靠吸取土壤深層水分來補充，影響結果是形成下伏干層，多年累計土壤水分虧缺量較大。這種現狀直接導致林草成活率低，據統計分析，青藏高原植物的總成活率較低，而存活下來的樹也因條件惡劣生長質量不高。因此由于水資源短缺，林草措施往往達不到水土保持的預期效果。
參考文獻
[1]李雪松，伍新木.我國水資源循環經濟發展與創新體系構建[J].長江流域資源與環境，2007.3.
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。基于研究過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。基流流量的自然頻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。現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。
第二條本辦法所稱水文、水資源調查評價，是指對地表水、地下水的水量與水質等項目的監測、水文調查、水文測量、水能勘測，水文水資源情報預報，水文測報系統工程的設計與實施，水文分析與計算以及對地表水、地下水的水資源調查和對水量水質的評價等專業活動。
本辦法所稱建設項目水資源論證，是指依據江河流域或者區域綜合規劃以及水資源專項規劃，對新建、改建、擴建的建設項目的取水、用水、退水的合理性以及對水環境和他人合法權益的影響進行綜合分析論證的專業活動。
第三條凡從事水文、水資源調查評價的，應當按照本辦法的規定，取得《水文、水資源調查評價資質證書》，并在規定的業務范圍內開展工作。
凡從事建設項目水資源論證的，應當按照本辦法的規定，取得《建設項目水資源論證資質證書》，并在規定的業務范圍內開展工作。
第四條水利部負責全國水文、水資源調查評價資質和建設項目水資源論證資質審批的組織實施和監督管理，并對資質證書的發放實行總量控制。
《水文、水資源調查評價資質證書》和《建設項目水資源論證資質證書》，由水利部統一印制。
第五條水文、水資源調查評價資質和建設項目水資源論證資質按照申請單位的技術條件和承擔業務范圍不同，分為甲、乙兩個等級。
取得水文、水資源調查評價資質和建設項目水資源論證資質的單位以下簡稱持證單位，可以在全國范圍內承擔與資質證書載明的資質等級和業務范圍相適應的業務。
第六條取得水文、水資源調查評價甲級資質的單位，可以在全國范圍內承擔資質證書核準業務范圍的各等級水文、水資源調查評價工作。
取得水文、水資源調查評價乙級資質的單位，可以在全國范圍內承擔資質證書核準業務范圍的水文、水資源調查評價工作。
下列水文、水資源調查評價工作，只能由取得甲級資質的單位承擔：
（一）全國性的水文、水資源調查評價；
（二）國家確定的重要江河、湖泊的水文、水資源調查評價；
（三）跨省、自治區、直轄市行政區域的水文、水資源調查評價；
（四）國際河流的水文、水資源調查評價。
第七條取得建設項目水資源論證甲級資質的單位，可以在全國范圍內承擔各等級建設項目的水資源論證工作。
取得建設項目水資源論證乙級資質的單位，可以在全國范圍內承擔地表水日取水規模4萬立方米以下或地下水日取水規模1萬立方米以下的各類建設項目水資源論證工作。
下列建設項目的水資源論證工作，只能由取得甲級資質的單位承擔：
（一）由國務院或國務院委托國家計委審批的；
（二）在國際跨界河流、國際邊界河流干流上取水的；
（三）在省際邊界河流、湖泊上取水的；
（四）跨省（自治區、直轄市）行政區域、跨流域（特指國家確定的重要江河、湖泊）取水的；
（五）涉及國家、地區安全的特殊行業取水的。
第八條申請取得水文、水資源調查評價資質的單位，應當具備以下基本條件：
（一）具有法人資格，有固定的工作場所和完善的內部管理制度；
（二）能夠獨立承擔并完成國家規定區域和水系范圍內的水文、水資源調查評價全部或單項業務；
（三）擁有能滿足從事對地表水、地下水的水量與水質等項目的監測、水文調查、水文測量、水能勘測，水文水資源情報預報，水文測報系統工程的設計與實施，水文分析與計算，水資源調查評價等工作要求，符合上崗條件，熟悉和遵守國家有關政策、法規、標準和技術規范的專業技術人員；
（四）配備有與業務范圍相適應的專業設施和專項儀器設備。
第九條申請取得建設項目水資源論證資質的單位，應當具備以下基本條件：
（一）具有法人資格，有固定的工作場所和完善的內部管理制度；
（二）能夠獨立完成建設項目水資源論證工作中取水、用水、退水等主要因素的調查分析和影響預測，有能力開展相關區域水資源現狀調查和預測，有分析、審核技術報告、監測數據的能力，能獨立編寫建設項目水資源論證報告書；
（三）擁有能滿足從事水資源調查評價、水資源規劃、水利工程和給水排水工程規劃設計、生態與環境分析、經濟分析等工作要求，熟悉和掌握流域和區域水資源狀況，符合上崗條件，熟悉和遵守國家有關政策、法規、標準和技術規范的專業技術人員；
（四）配備有與業務范圍相適應的專業設施和設備。
第十條申請取得水文、水資源調查評價資質和建設項目水資源論證資質的單位，應當提交以下材料：
（一）申請表一式四份；
（二）法人資格證明；
（三）法定代表人和主要技術負責人的簡歷及身份證明；
（四）在職專業技術人員統計表、技術骨干職稱證明；
（五）承擔過水文、水資源調查評價或建設項目水資源論證相關業務的業績證明；
（六）必備的工作場所和專業技術設施、設備證明；
（七）單位章程或有關的管理規章制度；
（八）審批機關要求提供的其他材料。
第十一條水文、水資源調查評價資質和建設項目水資源論證資質甲級證書，由水利部審批和頒發；乙級證書由省（自治區、直轄市）人民政府水行政主管部門（以下簡稱省級水行政主管部門）審批和頒發。省級水行政主管部門應當在頒發乙級證書后的三十日內，將有關情況報水利部備案。
水利部在國家確定的重要江河、湖泊設立的流域管理機構（以下簡稱流域管理機構）的所屬單位申請甲、乙級證書的，由水利部審批和頒發。
第十二條申請取得水文、水資源調查評價資質和建設項目水資源論證資質的單位，應當按照本辦法第十條的規定提交申請材料，經主管部門簽署意見后，按照本辦法第十一條的規定，報水利部或者省級水行政主管部門。其中，申請取得甲級資質的，在報水利部前，應當先報省級水行政主管部門，由省級水行政主管部門提出初步審查意見。流域管理機構和國務院有關部門的直屬單位申請取得甲級資質的，直接報水利部審查。
第十三條水利部或者省級水行政主管部門收到申請材料后，應當在三十日內完成審查工作，并自作出決定之日起十日內，向符合條件的申請單位頒發資質證書；向不符合條件的申請單位發出書面通知，并說明理由。
第十四條水利部應當定期公布取得資質證書的單位名單和相應的資質等級。
第十五條從事水文、水資源調查評價和建設項目水資源論證的技術人員，應當取得上崗培訓證書。
水利部或者其委托的單位負責定期或者不定期組織業務培訓。對經培訓并考試合格的，發給上崗培訓證書。
持證單位應當組織本單位從業技術人員參加培訓。
第十六條持證單位在與委托單位簽訂合同時，應當在合同書中載明資質證書的等級、編號、業務范圍、法定代表人、注冊地址等事項。
持證單位受委托完成的成果，必須附有資質證書的復印件、主要技術負責人的簽名以及工作人員的上崗培訓證書編號等內容。
第十七條對資質證書實行年檢和日常檢查制度。年檢工作由發證機關組織進行。
年檢期間為每年三月一日至三十一日。
第十八條持證單位有下列情形之一的，由發證機關提出限期改正的意見或者年檢不予通過：
（一）不按規定填報《資質年度檢查表》的；
（二）沒有在合同或完成的成果上注明資質等級、編號、技術負責人等有關內容的；
（三）一年內完成的成果兩次沒有通過審查的；
（四）不參加年檢或拒絕接受日常檢查的；
（五）人員或設施設備發生變動，不符合資質申請最低標準的。
第十九條持證單位有下列情形之一的，應當及時到原發證機關辦理變更手續：
（一）單位發生分立、合并的；
（二）單位名稱、法定代表人或注冊地址變更的；
（三）單位主要技術負責人變更的；
（四）其他應當辦理變更手續的事項。
第二十條持證單位解散、破產、依法被撤銷或者由于其他原因而終止的，應當自終止之日起一個月內到原發證機關辦理資質證書注銷手續。逾期不辦理的，發證機關予以注銷。
第二十一條資質證書的有效期為五年。有效期滿后，需要繼續從業的，應當在距期滿六十日前按照本辦法規定，重新申請相應的資質。
第二十二條違反本辦法規定，偽造資質證書或者沒有取得資質證書從事水文、水資源調查評價或者建設項目水資源論證業務的，其評價或者論證報告無效，由省級以上人民政府水行政主管部門處以違法所得三倍以下的罰款，最高不超過三萬元的罰款。
第二十三條違反本辦法規定，以欺騙手段取得資質證書的，由發證機關收繳其資質證書，并處以三萬元以下的罰款。
第二十四條持證單位有下列情形之一的，由發證機關降低其資質等級或者收繳其資質證書：
（一）轉包或變相轉包所承擔的業務的；
（二）以不正當手段承接業務的；
（三）超出資質業務范圍從事水文、水資源調查評價或建設項目水資源論證活動的；
（四）出借資質證書的；
（五）連續兩次年檢不予通過的；
（六）從業過程中弄虛作假并造成嚴重后果的；
（七）取得資質證書后兩年內沒有開展業務工作的。
第二十五條水行政主管部門的工作人員在資質的審批和監督管理過程中、、的，由其所在單位或者上級主管部門依法給予行政處分；構成犯罪的，依法追究刑事責任。
關鍵詞：生態水利工程；可持續；生態環境
中圖分類號：S891文獻標識碼： A
1 水利工程對生態環境的影響
1．1 對局部氣候的影響
水利工程可改變所在地區降水、空氣濕度、溫度、風向等氣候因子。當水庫工程建成蓄水后，庫區形成水面，使該區域的水熱交換方式以及強度發生改變，進而導致當地氣溫發生變化，一般會提高庫區平均氣溫。另外，庫區蓄水、水域面積增大，也使水庫及其周邊蒸發量、降雨量及濕度增加，使當地降水時空分布特征發生一定程度變化。
1．2 對水文情勢和水溫的影響
水利工程的建設不但會改變工程河段的水文情勢，也會影響到整個流域。筑壩使河流非連續化，庫區由原河流生態系統變成了湖泊生態系統，其水流速度、水域深度、水溫和水流邊界條件都發生了極大變化，蓄水也多會導致庫區地下水位升高；壩下河道內徑流量、徑流過程、水溫及流態明顯改變，壩下河道減脫水多導致沿岸地下水位下降。通常徑流調節能力強的水庫上述變化幅度很高，徑流式水庫變化就相對沒那么明顯。
1．3 對地質環境的影響
水利工程建成后，庫區巖土結構、地下水水位、水壓等一系列物理因素的改變，可能導致地震、山體滑坡、塌岸等地質災害的發生。水庫蓄水導致地殼應力增大，易引發地震。庫區地下水位上升，易引發滑坡、坍塌等事故。
1．4 對水質的影響
水利工程建成后，庫區水流速度變緩，水中的溶解性礦物質減少，溶解氧量下降，水體富營養化可能性增大。進入庫區水體的建設垃圾和工農業廢水，其含污染物種類多、成分相對復雜、難降解，而庫區流態又不利于水中污染物擴散，導致庫區水體水質的污染。
2 生態水利工程建設必要性與其設計工作發展現狀
2．1 建設生態水利工程實現可持續發展
水資源是基礎性及戰略性的自然資源。在世界各國水資源開發與環境保護都日益受到關注，人們已經意識到只有更加科學地、綜合地利用水資源、減少對生態環境的影響，才能實現社會經濟的可持續發展。而生態水利工程是一種兼顧水利工程功能及對環境資源可持續利用的新興水利工程，它從生態環境的全局著手，把科學規劃、河流綜合管理以及污染防治技術等有機結合，在開發利用水資源、滿足社會經濟需求的同時，兼顧生態環境的保護。生態水利工程不僅高效開發利用水資源，同時，也妥善保護環境資源，維護社會經濟發展與環境保護關系的和諧統一。
生態水利與傳統的水資源利用存在著本質的不同。傳統的水資源開發利用是粗放型經濟增長模式下的產物，其特點是只顧及眼下，不考慮長遠，只注重經濟效益，不看重生態價值，為追求經濟發展，不惜犧牲生態環境質量。由此，造成了當今日益加劇的生態環境問題，嚴重威脅人類生存與發展。這種“涸澤而漁，焚林而獵”的資源利用方式，必然代之以協調有序的、可持續利用方式。而生態水利正是這樣一種可持續的資源利用模式，它通過對流域水文系統綜合整治與管理，充分發揮水系的資源功能、生態功能、環境功能，使全流域安全保障性、生態適宜性都得以維持或不斷改善，支持流域內社會經濟的可持續發展。
2．2 生態水利工程設計原則
2．2．1 安全可靠與經濟合理原則
從安全角度出發，生態水利工程建設、施工須符合水文學、工程力學相關規定，確保設施的規范性；河流縱、橫斷面規劃設計時，要全面考慮河流泥沙輸運、河床侵蝕沖刷特性及河勢變化趨勢，以確保河流修復改造工程的安全穩固性和持久性。從工程的經濟因素考慮，應本著投入小、風險小、收益大的原則進行設計。
2．2．2 維持或恢復河流形態空間異質性原則
生態系統群落多樣性與生境多樣性呈正相關關系，而一個區域的非生物環境空間異質性越強則往往其生境多樣性越大。傳統的河道治理工程使天然河道渠道化，致使河流生境單一化，導致河流生態系統退化。生態水利工程的根本目的之一，即在于保護和恢復河流乃至流域的生物多樣性。因此，在生態水利工程設計時應首先對河流演變歷史和現狀進行調查評估，確定河流生態修復目標，明確保護目標制約因素，對保護物種關鍵生態因子進行分類和評估，并確定生物對生態因子適宜范圍，必要時利用數理模型對不同情境下的非生物環境要素進行模擬。
2．2．3 利用生態系統自組織能力進行設計
生態系統有自組織功能，生態學用以解釋生態系統動態平衡特征，也可用來解釋生物群落的動態演替過程。生態工程設計是一種“引導性”或者說是一種“觸發性”的設計，生態工程主要依靠生態系統的自組織功能，而設計工作，旨在為生態系統的這種內秉功能建設或恢復適宜的條件，包括演替初期一定的群落組成及水文特征、水質、土壤、地貌等生態因子。
2．3 當前生態水利工程設計工作存在的主要問題
2．3．1 缺少針對性的設計方法及評價標準
每一個生態水利工程的具體服務目標都會因時因地不同，這就要求生態水利工程設計要因時因地而異。當前，尚缺乏具體的、有針對性的生態水利工程功能評價方法與標準，缺少足夠的技術標準與規范，使得生態水利工程建設目標不夠明確、針對性不足。
2．3．2 水利工程設計者與生態科技人員缺乏合作
水利工程設計必須要遵循生態學原理、遵循流域生態需水規律，但是在具體設計工作中，水利工程設計者與生態科技人員尚缺乏真正意義的合作，部分設計人員對工程生態服務功能考慮不足，對工程設計方案生態可行性研究較少，對設計方案生態影響評價工作重視程度不夠，導致許多水利工程的生態效益不明顯，甚至是產生很多的不利影響。
2．3．3 缺乏生態水文測驗資料
生態水文測驗資料是生態水利工程設計的重要基礎數據之一，能夠幫助分析評價生態過程受水文過程的影響情況。缺乏水文資料，生態水利工程設計工作就難以有效的設計理論、方法與技術參數進行。目前，我國的水文測驗工作相對仍不完善，生態水利工程設計人員不能獲得足夠的水文基礎資料，是致使生態水利工程設計工作未能很好地進行的主要原因之一。
2．4 改善生態水利工程設計現狀的主要措施
(1)依靠工程水文學與生態水文學進行生態水利工程設計，加強水利工作者與生態科技人員間的合作。生態水利工程設計要有機的將工程水文學與生態水文學相結合，科學制定水利工程生態功能目標。在設計中，既要重視對水利工程社會經濟服務目標，又要保障生態目標對水資源的需求，才能提高設計的科學性，從而實現水利工程社會經濟服務功能與生態保護功能的和諧統一。生態水文學與工程水文學是生態水利工程設計的重要理論基礎，基于對生態水文知識一定認識高度基礎上的設計，才可能使水利工程建設對生態的不利影響因素得到更加全面、有效地控制，進而才可能實現水利工程的生態服務功能目標。生態水利工程設計工作具有鮮明的跨學科特性，水利科學與生態科學在該項工作中的地位均舉足輕重。水利工程設計人員與生態科技人員在設計中的全過程交流反饋，是科學設計、實現生態水利工程價值的基礎。
(2)明確生態敏感目標，豐富設計基礎資料，科學進行生態水利工程設計。生態水利工程設計首先要明確設計的內容和目標，設計過程中要清楚地認識到工程直接或間接影響的生態目標，在工程規劃設計階段充分考慮到對生態目標各方面的不利影響，在實際設計工作中有針對性的調整、優化設計方案，以避免或減緩工程的不利生態影響，使不利生態影響最小化；同時水利工程設計方案須符合水利建設的實際，保證水利工程的正常進行。設計中基礎資料的充分搜集十分重要，應盡可能的搜集已有水文、生態等基礎觀測資料及研究成果，相關專業科技人員應注重溝通與資料的共享。
(3)生態水利工程結合環境工程設計。生態水利工程設計要吸收環境科學理論與技術，對水量與水質進行同步科學配置，盡量將生態水利工程與水污染防治工程相結合。可依具體工程建設區域及水量變化過程進行設計，具體工程實施方案應考慮水量季節變化，使生態水利工程能夠更好的建設、運用。同時，應設計以水資源高效利用與凈化水質為目的的生態水利工程，如以減小土壤鹽漬化風險為目的適度開采地下水進行水稻種植，以實現水質凈化為目的的人工濕地工程等，實現水利工程生態服務功能與水污染控制功能的兼備。
3結束語：
1植被生態建設與水資源的保護和利用
伴隨著人類認識、改造自然界，各種破壞自然界的活動也在不斷進行著，其結果則是潛移默化地影響、改變生態平衡，造成生態系統的破壞。特別是植被生態系統的破壞，往往可以直接影響土壤、水文、大氣和生物等其他生態系統的平衡，帶來連鎖效應。因此，可以說植被生態系統建設是生態環境建設的重中之重。植被生態建設是以自然植被的種植建設為主的生態建設過程，具體包括了灌木植被、森林植被、草原植被、荒漠植被等類型的植被建設。通過相關的監測數據及研究發現，森林植被建設是整個植被生態建設的關鍵，這是由于森林覆蓋面積廣、生態系統復雜多樣、對生態氣候的影響最直接。因此，森林植被建設不僅是植被生態建設的關鍵，也是生態環境建設的重點。森林植被建設與水資源的保護利用，是以生態系統中的水循環為基本原理:大氣降水通過森林被部分截留并下降到地面，再被森林逐層吸收、分流、下滲，而被森林截留降水部分通過植被直接吸收，部分被大氣水循環利用。對于森林植被，水文作用的影響非常明顯，這是因為森林植被體量較大、結構復雜，林下土壤滲體量較大、結構復雜、林下土壤滲透性強，這也使得森林植被的水文特點突出且對生態系統的調節作用很明顯，概括起來為以下三個方面:(1)森林生態系統有很強的截留蓄水能力。由于森林生態系統復雜多樣、覆蓋面積較廣，因此對于大面積降水或區域降水，能夠很好地涵蓄水分。同時由于森林生態系統中植被的生長周期較長，其深層土壤的涵蓄能力更是突出。特別是復雜緊密的森林系統，其涵蓄能力比單層稀疏的人工林要強3～5倍。因此，我們應加強保護天然林，使之更好地服務于生態建設。(2)森林生態系統有很好的平衡徑流河川的作用。由于森林生態系統的復雜多樣性，使得其對截流蓄水方面有著明顯作用，而這也為調節河川徑流的水文特點起到重要的作用。一方面在突發性暴雨期間，森林生態系統龐大的涵蓄能力，不僅有效補給了地下水含量，同時也牢固了地表土壤，大大縮短了洪水峰值的出現時間;另一方面在季節性枯水期間，森林生態系統依靠自身的涵蓄給養，不僅保證了森林生態系統的正常，同時也可以間接補給河川徑流，大大降低了枯水期干枯的機率。(3)森林生態系統能明顯減少徑流總量，對調節大氣溫度具有顯著作用。森林系統的水流散量與地面水分蒸散量的比例大小直接決定了其所在區域徑流總量。通過長時間的觀察研究，在濕度較大的區域，森林系統對徑流總量的影響很小，因此森林系統對該區域的徑流影響也較小。但是對于較干旱區域，森林系統可使該區域徑流總量比例系數下降10%，明顯改善該區域的大氣生態和植被生態。
2水土保持綜合治理與水資源的保護和利用
水土治理不僅關系到水文、土壤、生物等相關生態系統的平衡，同時更是植被生態系統改善恢復的關鍵，因此水土綜合治理是生態建設的基礎。水土保持綜合治理究其本質，就是加強植被生態建設。一方面充分發揮植被生態對水土保持的調節作用，另一方面積極提高水土保持對植被生態的維護作用。所謂水土保持，就是積極采取相關措施，包括生物措施、土地措施和工程措施等，以達到改善平衡水土資源的生態循環。水土保持對水資源有積極的影響，特別是在復雜植被生態區域，其生態建設效果也更加明顯。(1)能大幅提高生態系統的截水效果，并顯著提升生態系統對水資源的循環利用。一方面通過采取有效的植被建設，不僅可以增加生態系統的截留蓄水的能力，增加地下水的蓄水量和調節河川徑流的流水量，最終可以直接作用于農業生產;另一方面水土保持綜合治理能積極改善相關的其他生態系統的平衡，增加生物和植物的數量，最終可以提高水資源的循環利用率。(2)能顯著調節江川河流的水文特性，并直接改善區域生態環境。對突發性降水區域，有監測數據表明，通過水土保持綜合治理后，能明顯削弱洪水效應，特別是中小流域的區域，其削洪效應可達40%以上。而洪水效應的削弱，不僅使得周邊的農村田地免受侵害，更重要的是直接改善了周邊生態環境，包括土壤生態、空氣生態和植被生態等。因此，我們應加大水土綜合治理的力度，提高水土綜合治理的技術措施。(3)有效減少江川河流的徑流總量，明顯減少次生災害的發生。通過水土保持綜合治理，能使水土和植被聯系更加緊密，直接提高在降水過程中有效截留水量，從而減少江川河流的徑流總量，不僅能降低洪水爆發時的災情，也可以減輕持續干旱時的破壞。有監測數據表明，目前通過對黃河流域部分區域的水土保持綜合治理，已經明顯減少了黃河徑流總量，特別是7—8月黃河汛期期間，其徑流減少量可達3%以上;同時顯著降低了黃河洪災的發生，改善了沿河區域的生態環境，使得水質、土壤、植被及生物等都有了“質”的提升。（本文來自于《環境科學導刊》雜志。《環境科學導刊》雜志簡介詳見）
3尚需研究的問題
生態環境建設，特別是植被生態建設和水土保持綜合治理，與水資源的保護利用有著十分緊密的關系，一方面生態環境建設可以直接提高水資源的利用，另一方面水資源的保護利用可以進一步調節生態環境。但是目前由于監測數據的缺乏或技術手段的不到位，仍存在一些問題無法得到應證:(1)森林植被與水文氣候的關系仍缺乏有效的監測數據論證。雖然現在對森林植被的研究較多，但大多數仍停留在森林植被與小范圍水文特性的關系研究，由于缺乏必要的技術手段，使得森林植被與大區域大氣水文關系缺乏足夠的有效數據。而這一點也阻礙了森林植被與區域水文特性關系的深入研究，特別是森林植被與區域性降水，無法驗證其二者的相互關系。再如對復雜的森林植被系統(主要指由于森林面積較大，包含2個以上氣候帶的森林植被系統)，其與區域性水文特性的關系仍是通過小范圍實驗得到，因此也就阻礙了利用森林植被調節區域性氣候的研究進展。(2)荒漠化防治建設工作有待進一步深入開展。由于我國荒漠化的加劇，使得荒漠化防治成為我國當前生態環境建設的重點工作。然而由于我國荒漠化研究起步晚，加之荒漠化研究缺乏科學的技術方法，使得荒漠化防治處于摸索試驗階段。而荒漠化水土保持與植被生態建設的關系，以及區域水文特性與荒漠化植被的關系，是研究開展荒漠化防治建設工作的重點。因此，在今后的工作中應重點推進荒漠化防治建設工作的理論研究和試驗監測，力求遏制我國荒漠化的態勢。
作者：和向東王靜波單位：云南省環境科學研究院
[關鍵詞]可持續發展 水文資源 信息共享
[中圖分類號] TV211.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-3-274-1
水是人類最寶貴的自然資源，是保障人類生存與發展的必要條件。可是隨著經濟社會的發展，人類對水資源進行大量的開發與利用，卻忽視了對水資源和水環境方面的保護，導致水資源短缺、水資源環境惡化、洪澇災害頻發等一些列的問題。所以研究水問題，是當今社會實現可持續發展的首要任務，而水文水資源信息的共享是研究水問題的基礎，因此加強水文水資源信息共享的工作勢在必行。
1水文水資源信息共享的作用
水文水資源信息共享就是通過計算機、網絡、通訊、媒體平臺等各種信息儲存技術的綜合應用為支撐，以利于可持續發展的水利科學數據為資源，經過科學分類，基于共享原則，展示在應用軟件媒介上的數據共享體系。
水文水資源信息用途是十分廣泛的。因為其信息中不但包含水文、水資源、水旱災害等水利信息，還包括氣象、地理、水土保持等相關的信息內容，所以水文水資源信息不僅可以給防洪抗汛、水利工程、水電建設等方面提供有利的幫助，還可以給國土資源規劃、城市設計改造、鐵路交通的建設等方面提供相關的信息依據。由此可以看出，水文水資源信息對與我國建設的很多方面都有很重要的作用，是建設可持續發展社會的基礎。
2可持續發展水文水資源信息共享的現狀
我國的水文水資源信息共享工作始于“七五”計劃期間，后隨著計算機科技的發展，水文水資源信息共享工作也得到了一定的發展。現階段，我國的水文水資源信息共享工作，已經實現了用計算機處理和接受信息，遠程文件傳輸便捷、公文和檔案分類管理、數據庫存儲量增大等方面內容，但是對于可持續發展社會的建設，水文水資源信息共享的工作中還存在很多的不足之處。
2.1缺乏相應的法律法規
目前，我國尚未出臺任何有關信息共享的法律法規，水利行業內部也沒有相應的信息共享法規。由于缺乏相關的法律約束，在共享水文水資源信息的同時就忽視了共享人或單位應承擔的責任和義務，這樣就很容易造成數據濫用、亂用或是虛假數據的出現，給需要水文水資源信息數據支持的項目建設帶來阻礙。
再者，水文水資源信息數據是知識財產，在信息共享中容易涉及到知識產權的問題。如果處理不好知識產權保護和公益事業之間的關系，會使提供信息數據的非營利性科研單位缺乏動力和積極性，更不利于水文事業的發展。
2.2缺乏完善的技術標準
目前我國水文水資源信息共享系統標準規范不健全，缺乏完善的標準化體系建設。一些已經建立的數據庫規范性較差，缺乏信息數據的相關介紹，信息內容難以理解，使這些數據庫只能被少數熟悉的人員使用，限制了信息數據的共享范圍。還有一些數據庫是為解決個別項目而建立的，這種數據庫的信息格式和結構都不統一，有些內容出現了重復甚至是相互矛盾的問題，這使許多數據庫不再具備繼續運行的條件而成為了“死庫”。這些問題都給實現水文水資源信息共享的工作帶來了困難。
2.3缺乏良好的共享氛圍
現實中接受“共享能使社會受益”觀念的人很少，很多人認為共享自己獲得的信息，不僅等于失去了收入來源，甚至還會使自身失去競爭優勢。所以很少有相關的技術人員或是技術單位，共享新的、可靠的水文方面及相關內容的信息數據，使水文水資源信息共享的范圍縮小了很多。
2.4缺乏統一的數據管理
為了各個項目建設的查詢方便，水文水資源信息系統建立了對應的數據庫及相應的應用軟件。可是由于各個項目的任務目標、技術水平和資金來源不同，使這些數據庫大都分散在各個不同的地區和部門中，致使水文水資源信息分布混亂、成條狀分散，難以真正實現信息的全面共享。
3完善水文水資源信息共享工作的幾點措施
3.1健全信息共享相關的法律法規
我們都知道立法是個漫長的過程，但是為了保障水利事業的順利發展，我國立法機關還是應該積極整理資料，加快對水文水資源信息共享立法的建設。從而保證水文水資源信息能夠得到相應的法律保護，明確相應的責任和義務以及知識產權的歸屬問題，確保水文水資源信息共享工作的開展順利進行，為我國水利事業和其他相關項目的建設提供可靠的幫助。
3.2建立統一的技術標準
標準化是實現水文水資源信息共享的基本要求。所以對水文水資源信息數據庫的管理，要建立統一的技術標準，規范數據的格式和結構，使信息數據規格一致，便于查找。并加強每個數據庫之間的聯系，減少重復數據的出現，注重對數據庫文檔的重視，明確數據庫資料的具體內容。
3.3創建積極的共享氛圍
創建積極良好的共享氛圍不僅需要水利部門的努力，更需要國家加大對“信息共享”的宣傳力度，讓社會大眾逐步接受“信息共享”的意識，懂得為社會提供信息資源是一種自我價值的體現，是在為我國的經濟和科學的發展做貢獻。
3.4完善共享平臺
完善的共享平臺是水文水資源信息共享的基礎媒介。建立完善的共享平臺，就需要水利部門加強對計算機、網絡的應用，緊跟計算機技術的發展腳步，結合水文水資源信息收集和傳送的特點，優化數據庫管理，從而完善共享平臺。
4結語
可持續發展水文水資源信息的共享，是水利事業發展的必要條件，也是建設可持續發展社會的需要。利用水文水資源的共享信息，可以很好的解決水問題，并為其他相關項目的建設提供有利的依據。所以水利部門務必要加強對水文水資源信息共享工作的力度，構建完善的共享平臺，統一技術標準，擴大信息資源的應用，為我國經濟社會的發展做出貢獻。
參考文獻
關鍵詞：水利工程 工程設計 生態理念
中圖分類號：TV85 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0058-02
人類強烈干擾下墊面環境，使得全球水循環受人工側支的影響越來越明顯，導致水資源量分配不均。人類干擾下墊面環境中有一項重要內容是水利工程。當水利工程加劇了區域或流域水資源自然分配的不均一性時，容易導致一系列生態環境問題的出現，如修建水庫或過量引提河流水資源導致河道下游缺水或斷流、水生生物減少或水體自凈能力下降、水體功能發生變化；濕地因生態流量減少而退化；大量引水導致水源水量減少，水質下降，維持原來水域食物網穩定的能力下降等。在種種水利工程所引發的生態環境問題不斷出現、并嚴重危及區域經濟社會的可持續發展時，人們開始全面、深入地審視水利工程給人類及生態所帶來的效應。正是在這種背景下，生態水利工程被人們提上了議程。如何基于生態目標進行水利工程的設計，當前還有許多問題需要探討。筆者結合工作實踐，就有關生態水利工程設計方面的相關問題進行闡述。
1 水利工程與生態水利工程的區別
水利工程可以理解為人類通過工程措施或行為實現水資源的再分配和利用。水利工程最初的作用是防洪（如：修建防洪堤、水庫）、提供穩定的水源（如：修建水庫、打井）、緩解或防止農作物旱澇漬災害（如：修建提水泵站、排水溝、灌溉渠道等）、提供清潔能源（修建水電站）和水利旅游景點（如：修建水庫、人工湖泊等）等，這主要體現了水利工程的資源性、經濟性與社會性。而生態水利工程則更強調水利工程的主要服務目標是生態。有學者認為生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如：治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標；對于已建工程，則是對被嚴重干擾的河流進行生態修復。筆者認為生態水利工程是現代水利的標志，至少應包括以下兩個方面的科學內涵：生態水利工程的開發應有明確的生態服務目標與功能。在設計階段，應當將生態系統健康過程的維持置于重要位置，并作為設計的制約因子，使水利工程能滿足適宜的生態水文過程要求。生態水利工程應強調工程選址、布局、施工過程的環境友好性與經濟性。防止在工程實施過程中產生巨大的環境成本和經濟成本，實現社會經濟與生態保護的雙贏。這是生態水利工程最難以操作的一個內容，同時又是最為關鍵的一個方面，需要基于系統的多目標決策方法與技術進行科學比選。
2 生態水利工程設計面臨的主要問題
（如圖1）水利工程必然會干擾水量與水質的時空變化過程，而生態水利工程防止了工程作用下的生態過程發生根本性變化。嚴格來講，基于一個流域，天然的水文過程對維持其流域的生態過程是最好的。流域內由于人類的存在，使資源按最有利于人類發展的方向配置，這正是最初水利工程設計的出發點。生態水利工程充分考慮了生態的自組織規律，試圖在開發、設計、施工和運行管理過程中充分降低或規避對生態的負面影響，但事實上，生態水利工程從開發到工程實體付諸使用還面臨著諸多的問題。
2.1 缺乏基于不同區域的生態水利工程設計方法與評價標準
生態水利工程對服務目標具有特定性和地域性。由于生態系統存在地理區域的差異，因此決定了具體的生態水利工程也具有因地制宜的特征。當前，對生態水利工程的功能有一些理論評價指標和評價方法。但對于一個具體的生態水利工程實踐缺少可操作性的評價方法與標準。這與當前水利工程對生態影響的科學研究工作開展得較少和相應科研成果積累較少有關。水利工程由于涉及工程力學的穩定性與安全性，因此國家對水利工程結構建筑物執行了一系列的強制性標準，但缺少足夠的技術標準來規范工程的生態服務目標。
2.2 水利工程設計人員與生態科技工作者缺少合作的機會與機制
水利工程設計人員基于流域生態需水規律來進行設計的意識不強，將生態服務目標作為常規設計要素考慮的意識還不普及。在水利工程可行性研究階段，環境影響評價工作往往介入較晚，大部分是在水利工程可行性研究方案確認后才進行環境影響評價，加上當前我國環境評價管理制度與環境影響評價咨詢市場還不完善、不規范，環境評價單位替業主考慮得較多，對生態目標考慮得相對較少，有的甚至隱瞞工程真正的生態影響后果，導致許多水利工程的生態效益不明顯，負面影響相當突出。水利工程設計人員與生態環境科技工作者缺少合作的機會與機制，生態水利工程的開發與設計相對滯后。
2.3 生態水利工程與原有水利工程設施難以協調運行
在一個流域內，新的生態水利工程可能要在原有水利工程設施的基礎上進行改造和優化設計。如白洋淀濕地供水工程、扎龍濕地補水工程、洪河國家自然保護區水資源恢復工程等生態水利工程，均要借助原有水利工程設施，合理科學地配置一些分水工程和蓄水工程對區域來水量進行重新分配或對水的去向進行重新調整等。生態水利工程的介入必然會影響原來水利工程設施的服務對象與功能，如原來工程的防洪排水標準、發電效能、灌溉功能等，甚至會給原有水利工程的安全運行帶來一些風險。由于原有水利工程與生態水利工程最為顯著的差異是服務目標與功能的差異，因此有必要在開發生態水利工程的同時，對原有水利工程的服務目標與功能進行適度調整。所以，如何實現生態水利工程與原有水利工程設施的協調運行，是生態水利工程設計應全面系統考慮的問題。
3 生態水利工程設計應遵循的理論與技術路線
就生態水利工程的設計原則與理論，我國已有學者進行了卓有成效的探討。如董哲仁曾提出生態水利工程的五項基本原則。筆者根據自身的工作實踐與經驗認為生態水利工程設計還應遵循以下3個方面的理論與技術路線。
3.1 應以生態水文學與工程水文學作為工程設計的基礎，進行水文過程的分析與計算
重視生態水文學與工程水文學的結合，這樣才能為生態水利工程的設計提供基礎。因為生態水利工程的服務對象比較廣，往往同時涉及濕地、林業、草原、農業、畜牧業和江河湖泊等生態用水和工業、城鎮、消防、居民等經濟生活用水，所以只有弄清生態目標對水資源的時空要求規律，生態水利工程的設計才能建立在科學的基礎上。如由黑龍江農墾勘測設計研究院進行規劃設計的/兩江一湖（黑龍江、烏蘇里江和興凱湖）干流沿岸灌區工程，其中提水灌區的開發與設計就是從生態水文學與工程水文學相結合的角度，充分考慮了在非灌溉期或灌溉空隙時間為濕地補水和利用灌區尾水給退化濕地進行補水的可行性，并對工程措施的技術經濟可行性進行了充分論證，屬于生態水利工程設計的一個實踐。
3.2 識別工程可能影響的關鍵生態敏感目標
生態水利工程的設計應當能準確識別受工程直接或間接影響的生態目標，并在工程規劃階段予以充分考慮。但當前許多水利工程的設計很少或沒有考慮流域生態敏感點。如：三江國家級自然保護區濕地的水資源主要來自降水、上游來水（如：別拉洪河和濃江）以及烏蘇里江和黑龍江洪水期倒灌補充，所以上游來水的減少，會影響保護區濕地的水文過程。水文測驗資料分析結果顯示：由于別拉洪河上游開挖了許多人工排水渠道（如：新開挖的別拉洪大排干），使上游來水直接排入撓力河和烏蘇里江，沒有經下游保護區進入烏蘇里江。致使別拉洪流域流經三江國家級自然保護區的徑流總量比1978年以前減少了約70%；撓力河流域在上游修建的龍頭橋水庫在非汛期（1～5月，10～12月）不向下泄流，根據多年水文數據分析，非汛期8個月的平均流量為4122 m3/s，經初步計算，與水庫修建前相比，每年約減少下泄水量8700萬m3，嚴重影響了下游的撓力河國家級濕地自然保護區；在三江平原早期實施的防洪治澇工程中，有的地方跨流域排水，如1988年修建完成的濃鴨截洪總干使濃江中游的洪河國家級自然保護區濕地減少了730 km2的地表徑流匯入，使其水資源明顯退化[4]，這些均與當時沒有考慮生態敏感點有直接的關系。
3.3 生態水利工程的設計要與環境工程設計進行有機結合
生態水利工程的設計應當充分吸收環境科學與工程的理論與技術，實現水量與水質同步科學配置的目的。當前尤其是應與水污染防治工程進行有機結合，由于水利工程作用的水量一般較大且具有明顯的季節性變化，使生態水利工程的設計與實施存在較大的挑戰與阻力。如：黑龍江省扎龍濕地補水工程，雖然實現了連續幾年的補水，但由于水質不符合濕地水質要求，導致濕地水域中底棲生物明顯減少，部分物種消失，一些遷徙水禽不在此處停留。為了減少旱田排水挾帶泥沙或污染物進入下游湖泊或天然濕地，可以在進入湖泊或濕地的過渡帶設計生態處理溝渠或氧化塘。而水田排水溝渠可以在植物生長季節充分蓄水，利用人工溝渠濕地對有機污染物質進行降解。在缺水地區種植水稻，特別是在開采地下水種植水稻的地區，應當進行以水量高效利用與水質凈化為目的的生態水利工程設計。而這種設計思路來源于水污染的自然穩定塘處理理論與工藝。因此，生態水利工程與水污染控制工程的結合是今后生態水利工程的一個重要發展方向。
參考文獻
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