试述人类活动的水文效应及其研究方法

由于自然或人为因素，使地理环境发生改变，从而引起水循环要素、过程、水文情势发生变化，称为水文效应。人类活动的水文效应可分直接与间接两类，直接影响是指人类活动使水循环要素的量、质或时空分布直接发生变化，如兴建水库、跨流域引水工程、作物灌溉、城市供水或排水等。间接影响指人类活动通过改变下垫面状况、局地气候，以间接方式影响水循环各要素。如植树造林、发展农业、城市化等。

不同的人类活动，其水文效应的影响规模、变化过程、及变化性质上的可否逆转等均各异。例如跨流域引水、大型水库等水利工程措施，这类活动埋单短、范围小，但可突然改变水循环要素，而且一旦改变，将发生持久变化，长期而不可逆转的存在下去。而植树造林、城市化等长期的人类活动，其水文效应是渐变的，且对水文要素的影响也是逐渐加重的。

水文效应的强度与原水体水量的大小有关，影响的改变量与总量是相对而变的。

总之，人类活动对水循环有很大的影响，而水循环的改变，又会引起自然环境的变化。这种变化可能昌朝着有利于人类的方向发展，也可能朝着不利于的方向发展。

人类活动水文效应的研究，通常是先对影响导致的后果进行调查，做出定性的分析，然后按照实际资料进行宣的计算。水文效应的定量化学，基本原理是建立在水循环过程的一系列基本理论和方法上的。

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水量平衡法：根据水量平衡原理和方法，分析主要要素受人类活动影响后的差异和变化，即按平衡的自然状况，结合人类活动改变某一分量来计算。多年平均情况下的流域水量平衡为：径流＝降水－蒸发，受人类活动影响后仍然满足上述方程。一般可认为人类活动对降水要素的影响较小，可假设降水不变。

对比分析法：一是按同一测站历史资料对比计算，即按人类活动前后的观测或史料记载进行对比分析。比如用人类活动以前的降雨径流资料建立降雨径流相关曲线，然后用人类活动以后的降雨资料推出径流量，与实测径流量相对比。二是不同流域的对比计算，即选条件相同或相似的未经人类活动影响的水文测站与研究测站同期资料进行对比。

流域水文模拟法：一是用人类活动影响前，或影响很小的资料率定模型的参数，再对率定的参数进行检验，然后用率定的模型来摖自然状况下的径流过程，并与实测资料进行对比，以此来鉴别人类活动对径流的影响。另一方面，也可以改变模型中反映下垫面条件变化较敏感的参数，逐年拟合受人类活动影响后的资料，并分析该参数的变化规律，用以预测未来的水文情势。

三、 试题

论述中国水资源开发利用问题及其对策。

论述中国水资源的时空分布特点及其开发利用对策？

中国水资源的时空分布特点

地区分布：因受海陆位置、水汽来源、地形条件等因素影响，我国水资源的地区分布很不均匀，总趋势是由东南沿海向西北内陆递减。降水是水资源的重要补给来源。河川径流的地区分布趋势与降水分布基本一致，但由于受地面因素的影响，地区分布更不均匀。按照年降水量和年径流的多少，全国大致可划分为水资源条件不同的5个地带：

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多雨－丰水带：年降水量大于1600毫米，年径流深超过800毫米，年径流系数在0.5以上。包括浙江、福建、台湾、广东等省的大部分地区，广西东部、云南西南部、西藏东南部以及江西、湖南、四川西部的山地。 湿润－多水带：年降水量800－1600毫米，年径流深200－800毫米，年径流系数为0.2－0.5。主要包括淮河两岸，长江中下游地区，云南、贵州，四川、广西等省大部入东北的长白山区。

半湿润－过度带：年降水量400－800毫米，年径流深50－200,年径流系数0.1－0.25 。包括黄淮海平原，东北三省、山西、陕西的大部分，甘肃和青海的东南部，新疆北部和西部山地，四川西北部和西藏东部。

半干旱－少水带：年降水量200－400毫米，年径流深10－50毫米，年径流系数在0.1以下。包括东北地区西部，内蒙古、宁夏、甘肃的大部分地区，青海、新疆的西北部和西藏部分地区。

干旱－干旱涸带：年降水量小于200毫米，年径流深小于10毫米，有的地区为无流区。扬内蒙古、宁夏、甘肃的荒漠和沙漠，青海的柴达木盆地，新疆的塔里木盆地和准噶尔盆地，西藏北部地区。

季节变化：河川径流量的季节变化取决于河流的补给条件。按照河流补给情况，全国大致可分为三区：

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秦岭以南主要为雨水补给区，河川径流量的季节变化主要受降水季节分配的影响，夏汛比较突出。因流域的调节作用，河流少雨季节一般比多雨季节滞后一个月左右。

东北地区、华北地区、黄河上游和西北一些河流，为雨水和冰雪融水补给区，有春、夏两次汛期，年径流过程线呈双峰型。但一般春汛水量不大。

西北内陆地区的祁连山、天山、阿尔泰山、昆仑山以及青藏高原部分河流，主要由高山冰雪融水补给，径流量的变化与气温有密切关系，年内分配比较均匀。

多年变化：受气候条件多年变化周期的影响，水资源量也往往具有多年的变化周期性。

水资源开发利用存在的问题

1、水资源供需矛盾问题

我国的水资源问题丰富，但人均、亩均水量较少，且水资源的时区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应。由于人口持续增长和经济高速发展，工农业和人民生活用水持续增加，使水资源供求矛盾更趋激化。

在我国，一方面是供水量不足，另一方面是用水效率低下，属粗放型用水，且水资源浪

费严重，这大大加剧了全国性的水资源供需矛盾。

2、洪涝旱灾频繁发生问题

中国的主要洪涝旱灾发生在七大江河流域，这一地区是我国祔经济最发达的地区。洪灾造成严重的经济财产损失，威胁人民生命安全。旱灾会引起严重的水资源不足，甚至导致全国性或地区性的供水危机。

3、水污染与水环境问题

供水水源受到严重污染既造成环境污染，也是供水不足的重要原因。过度的水资源开发利用对生态、环境破坏明显，如沙漠化、河流断流，水土流失、地面沉降等问题。

4、水资源管理问题

对水资源本身的认知不足，仅把水做为资源，而忽略生态环境因素的观念导致一系统的水资源开发利用决策失误，造成重大损失，如华北平原的深层地下水开采。各区域的水资源因地方利益问题缺乏统一管理。水资源的价值未能在水价中完全体现，存在着水价过低，不敷供水成本的问题。

开发利用对策

1、坚持“适水发展”，建立节水型社会。

2、严格执行水污染防治法规，保证水质和水环境安全。 3、大力开发利用非常规水资源。

4、加强水文水资源科学应用基础研究。

5、建立政府与市场相结合的水资源配置机制。 6、完善水事决定机制。

四、 试题

生态水文学的科学问题有哪些

生态水文学是研究有关生态圈与水文圈之间的相互关系以及由此产生的相关问题的一门新兴学科。生态水文学重点研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理，提示植物与水的相互作用关系，回答与水循环过程相关的生态环境变化的原因与调控。

生态水文学的研究归纳为3个主要方向：一是流域中区域水文循环过程中生态与水文相互作用与影响问题，研究生态过程如何影响流域或区域的，包括河道内水生生态系统对河流水文过程的作用；二是流域水利工程措施作用和影响流域内的生态系统，也就是流域水文过程或水文情势变化对生态系统有何影响的问题，包括河道内和河道外相关区域；三是生态水资源问题，研究流域内各种生态系统的水资源需求和水消耗规律，包括不同水供给情况下的生态水分胁迫的响应机理。前两个方面可以称为生态水文学的水文过程领域，后者则是生态水文学的水资源问题领域。可以认为生态水文学是基于水文学和生态学理论基础的包含生态水文过程与生态水资源两个理论与实践相结合的学科体系。 1 生态水文过程 生态水文过程研究存在多方面的来自学科交叉与村民委员会观念上的和技术手段上的等诸多困难，面临的最大挑战在于缺乏生态过程要素中有关水文的一些关键性的数据和信息

积累，如植被结构如何影响降雨和雪的截留作用，土壤水分的有效性有水汽压差如何控制着植物功能性组分的蒸腾作用等，而且存在比水文过程更加复杂和困难的尺度问题。 1.1水文过程对生态系统的影响

这是早期生态水文学的核心领域，以流域水利工程措施如何作用和影响流域内生态系统为主要研究内容，以及针对湿地生态系统——湿地、沼泽、泥炭地和水文生态系统等，研究水生生态对水文情势变化的响应。另外，全球变化和人类活动共同作用下水文过程变化及其水资源的时空再分配淡水生态系统的影响，以及人类由此从淡水生态系统中丧失的生态服务功能及其未来变化趋势，将是生态水文学的核心科学问题。生态系统与水文过程一样有着时间与空间的尺度效应，并且这种尺度效应与水文过程的尺度效应有着不同的范畴。应研究生态水文学的多尺度问题，并将这种尺度与已有的水文尺度建立联系。 1.2 生态系统对水文过程的影响

生态系统对水分的消耗以及植被系统蒸散发作用对水文循环过程起着重要影响，如森林和草地植被对流域产汇流的影响以及区域生态系统碳排放与水分结合对区域降水过程的影响等。森林水文生态作用研究内容主要是以不同的时空尺度来了解主认识森林植被变化与水分运动的关系以及与之相伴随的生物地球化学循环、能量转换。为研究流域生物地球化学过程中的生态水文耦合与水土界面的可持续管理问题，需要研究大气－土壤－植物界面相互作用（SVAT）的原理研究及相关模型的建立。这同时涉及到生态系统的尺度问题。由于土地利用与覆被变化是陆地生态系统变化的主要表现，生态水文学的另一个热点问题是围绕土地利用与覆被变化，分析流域水文过程的响应过程。 2 生态水资源

生态水资源领域主要是生态需水及相关问题的研究。人类对淡水资源的开发利用，必须将陆地淡水生态系统和环境质量维持的需水量纳入到人类社会水资源利用的整体中，建立基于这种考虑的全新的水资源理论体系，研究面向生态环境的流域水资源主人与开发利用模式的研究。其中生态需水量的定义及量化是重点。

生态需水量的研究目前可分为河道内生态需水量和河道外生态需水量两大体系。生态需水量指维护生态系统正常结构、功能与完整性所需要的水分，强调的是满足不同生态环境体系维持其正常生态体系健康的基本水量需求，生态需水量不仅与生态类型密切相关，而且还与生态系统的结构和生态特征关系密切，不同类型的生态体系，其需水量不同，对植被生态而言，其需水量主要表现在生长期间的有机体水分平衡以及蒸腾耗散，因此还与所处地域的气候、水文条件有关。

生态需水量的计算方法：

1、水量平衡法：将区域水资源多年平均消耗项扣除水域蒸发、境外排泄和人类利用等量后作为生态需水量。

2、以植被蒸散发特性参数为基础，利用一些经验和半经验方法计算较小空间尺度植被生态系统需水量。

3、基于遥感与GIS技术的区域生态需水量估算法：依据不同气候带与降水等条件，开展自然生态系统分区，通过不同植被类型的蒸散发计算，估算生态需水或生态耗水量。