杨大文-流域生态水文学
浅谈我国生态水文学研究进展
浅谈我国生态水文学研究进展作者：柯碧钦张扬来源：《科学与财富》2019年第04期摘; 要：本文从生态水文学的内涵出发，按湿地、森林环境、干旱区域等生态类型来阐述了我国在生态水文学上的研究进程。
其中重点阐述了不同地域的地理特征与生态特点，诠释了我国生态水文学的发展状况。
在我国研究现状的基础上，提出了对未来我国生态水文学发展的展望。
关键词：湿地干旱环境森林生态过程水文过程引言作为90年代兴起的边缘学科，生态水文学是阐述生态过程与格局的水文学机制的科学。
它研究的是植物对水文过程的影响、及水文过程对植物生长的影响，是水文学与生态学的交叉学科。
为了寻求利于经济发展、利于环境、利于社会的有效管理方式，外界对生态水文学的发展与进程密切关注。
研究生态水文学的方法有系统工程、监测实验、物理实验等。
一、生态水文学的内涵1992年，生态水文学正式成为独立的学科。
多年来，它没有统一的释义。
Hatton于1997年给出了它的内涵：生态水文学是在各种环境之下探讨生态水文过程的，包括湿地、河流、湖泊、干旱地区等环境。
而在1998年，Post等认为，它是研究气象、水文和生态过程之间的关系的，包括各时间内水文过程与生态系统的相互影响。
1999年，Baird等认为，它研究的是植物与水分的相互作用，及影响植物生长的水文过程。
在我国也有程国栋、武强、夏军等学者，给出了他们对于生态水文学的理解。
一般认为，该学科是以植物和水分关系作为学科研究基础，以土壤水和植物蒸散發为主要研究内容，以水文过程和生态过程相耦合的尺度问题作为关键点，以生态系统可持续发展为目标的学科。
2008年之后，生态水文学的发展已趋于完善。
国外对生态水文学及地表生态水文格局已进行了深入的研究。
而我国，在局部区域的研究也很多了，这些都为生态水文学添砖加瓦。
然而我国对于学科的整体研究和系统性研究，仍需一个完整的知识框架。
二、生态水文学的研究进程生态水文学中，有一个重要的研究领域，即陆地、陆地水生生态系统内部水分与植物的关系。
水文学原理与应用 第六章 流域产汇流分析
第六章流域产汇流分析本章要点本章的主要内容包括如下部分：1）介绍流域产流的机制，重点讨论蓄满产流与超渗产流；2）介绍流域产流计算的基本原理和方法；3）介绍流域汇流的基本概念和计算方法。
6.1 概述径流是自然水文循环过程中非常重要的一个环节，径流的产生和发展过程是水文学研究的重要内容。
河道任何一点的径流过程可以通过流量曲线的变化反映，而任意一点的径流过程都是流域上游径流过程综合之后得到的结果，是对整个流域降雨、融雪和其他水量输入的响应。
因此径流产生和发展过程并不是局部空间的水文现象，而是应该在流域尺度下进行研究。
径流的产生和形成是流域尺度上的综合问题，需要综合考虑其他水文过程，如降雨、入渗、饱和及非饱和土壤中的水流运动等。
尽管对这些水文过程单独加以研究已经有了相对成熟的方法，但是如何把这些理论加以综合得到解释流域产流机理的理论尚未取得令人满意的结果，其中一个很重要的原因是流域空间中的变异性太大，各个流域在很多方面都具有差异性。
研究径流的产生和发展过程，人为的可以把整个过程概化为产流阶段和汇流阶段两个阶段。
产流（流域蓄渗）指降雨经植物（树冠）截留、下渗和填洼等过程，形成地表和地下径流的过程。
产生的径流可以分为3种形式：地表径流（坡面流 Overland flow）、壤中流（Interflow / unsaturated flow）和地下径流（Groundwater flow）。
汇流则是指降落在流域上的雨水，从流域各处向流域出口断面汇集的过程。
汇流又可以分为山坡汇流和河网汇流两个阶段。
整个径流的产生和发展的过程可以用下图6-1示意：图6-1：径流产生及过程示意图本章主要研究的内容是地表径流的产流机理和汇流原理。
6.2 流域产流机理流域产流过程实质上就是流域中各种径流成分的生成过程，其实质就是水分经过流域下垫面（包括地面和包气带）作用之后对降水的再分配的过程。
因此不同的下垫面条件对应不同的流域产流机制（Streamflow Generation Mechanisms ），从而进一步影响到整个流域径流发展的过程也不相同。
河流生态水文学研究进展
河流生态水文学研究进展摘要:生态水文学是20世纪90年代兴起的一门新兴边缘学科,主要从流域尺度上研究水文与生态之间的相互关系,探索实现流域生态平衡与水资源可持续利用的新途径。
通过对生态学与水文学相关关系的分析,提出了河流生态水文学的概念与内涵,综述了河流生态水文学的研究进展,着重介绍了水文与生态的相互关系、水利工程的生态效应、河流生态需水量,以及河流生态系统的恢复,并在此基础上,结合中国实际情况,指出了河流生态水文学的研究重点,提出了未来的研究方向。
关键词:生态水文学河流生态系统水文过程生态修复生态水文学是20世纪90年代兴起的一门研究生态过程和生态格局水文机制的边缘科学,于1992年在都柏林国际水与环境大会上作为一门独立的学科提出来,目的是寻求对水文因子与生态系统间结构与功能的理解,是水资源可持续管理的方法[1]。
生态水文学源于湿地生态系统管理和恢复的研究,1996年Wassen[2]等第一次提出了生态水文学的定义,他们认为:生态水文学是为了更好地理解湿地生态系统自然发育以及评价湿地系统价值、保护和恢复的一门应用科学。
2000年Zalewski[3]提出的定义受到了较为广泛的认同,他认为:生态水文学是在流域尺度上研究水文学与生物区功能上的相互作用,是水资源可持续管理的一种新方法。
目前,生态水文学的研究已得到迅速的发展和广泛的重视,成为热点问题。
越来越多的研究人员将理论生态学应用于河流管理以便保护沿河生物群栖息场所的研究,营养物在河道、洪泛平原和河岸区内的迁移规律的研究,以及河流廊道对生物种群结构和空间生态结构的影响方面的研究。
由于人为干扰日益严重,河流生态系统退化已是全球性的生态环境问题,河流生态水文学研究被寄予厚望,成为生态水文学研究的中心问题。
1 河流生态水文学概念与内涵河流生态系统指河流水体的生态系统,属流水生态系统的一种,是陆地与海洋联系的纽带,在生物圈的物质循环中起着主要作用,具有栖息地功能、过滤作用、屏蔽作用、通道作用以及源汇功能。
GBHM模型原理及其在中尺度流域的应用
文章编号:100020240(2006)022*******GBHM 模型原理及其在中尺度流域的应用 收稿日期:2005207211;修订日期:2005210204 基金项目:国家“十五”科技攻关项目(2001BA610A 203);国家自然科学基金/日本学术振兴会项目(2004)资助 作者简介:王磊(1981—),男,江苏六合人,2004年在清华大学获硕士学位,现为日本东京大学博士研究生,主要从事水文模型及水资源规划研究.E 2mail :Wang @hydra.t.u 2tokyo.ac.jp王 磊1, 王忠静1, 尹 航1, 杨大文1, 何 杉2(清华大学水利系水文水资源研究所,北京 100084;2.水利部海河水利委员会,天津 300170)摘 要:分布式水文模型核心之一是对流域的离散方法.基于地形分析和单位线概念,G B HM 利用面积函数和宽度函数概化流域地形特性,将流域划分为一系列内部均一的流带和流条,形成均质坡面流单元,使模型可用一维水份运动方程描述降水产流过程.模型在永定河流域的应用表明,其原理和效率均较为满意.关键词:G B HM ;坡面流单元;流带;分布式水文模型中图分类号:P333.9文献标识码:A 流域地形特性是流域内最为重要的空间属性之一,对流域内的产汇流过程起着决定性的作用.许多模型都通过对流域内地形特性进行适当的描述以获得令人满意的水文模拟结果[1],如TO PMODEL以变源产流概念为基础,利用地形指数ln (α/tan β)反映下垫面的空间变化对流域水文循环过程的影响及空间不均匀性[2].TO PMODEL 模型结构简单,优选参数少,计算耗时少,但它对水文要素的空间变异性及水文单元的相互联系有些考虑不足[3].SH E 模型则将流域栅格化,空间变量在各栅格内相同,反映模型参数、降雨输入以及水文响应的空间分布性.但为保证精度,栅格单元尺寸不能太大,因此计算量大,在大尺度流域中难以应用[4].G B HM [5](Geomorp hology 2Based Hydrological Model )模型则结合TOPMODEL 和SH E 模型的优势,相对于TO PMODEL ,G B HM 模型对水文要素的空间变异性考虑更为完善,但是计算用时增加不多;相对于M IKESH E 模型,G B HM 模型的计算耗时又大大减少.因此,G B HM 适合于大尺度流域完整水文过程的模拟计算.1 G B HM 模型基本原理1.1 流域地形特性的描述(1)面积函数:如图1所示,首先定义x 为距离单元流域出口的流距,G B HM 模型面积函数为自单元流域出口至流带d x 的累积面积对流距x 的微分:A (x )=d A C (x )d x =A C (x )-A C (x -d x )d x(1)图1 G B HM 模型的“流带坡面”划分体系Fig.1 Flow interval 2hillslope scheme of G B HM (2)宽度函数:在G B HM 模型中,宽度函数定义为在x 位置处,流带d x 中河段的分布情况,即流带d x 中河段的数目.数学描述如下:W (x )=∑Ni =1n i(x ,di min,d i max )(2)式中:i 为河段编号;N 为该单元流域中河段的总数;d i min 和d i max 分别是第i 个河段的上游端和下游第28卷 第2期2006年4月冰 川 冻 土J OU RNAL OF G L ACIOLO GY AND GEOCR YOLO GYVol.28 No.2Apr.2006端距离该单元流域出口的流距.函数n i 定义如下:n i (x ,d i min ,d i max )=1,d i min <x <d i max 0,ot herwise(3)1.2 流域划分体系G B HM 模型的“流带2坡面”划分体系如图1(a )所示,在单元流域范围内,从源头到单元流域出口的汇流路径被划分为若干流带,显然每个流带中又包含着若干河段.假定在每一流带中,任一河段的两边具有对称坡面,并且这些坡面几何相似(通过坡长和倾角来表示),那么每一流带可以用若干几何相似的坡面来表示,每个这样的坡面就是一个坡面流单元.G B HM 基于坡面流单元所构造的模型,是一种具有物理意义的坡面响应模型.坡面流单元是垂直河流方向的梯形土柱,各土柱上水分运动由地表快速流运动、包括土壤水运动在内的SPAC 系统和地下水运动构成.如图1(b )所示,坡面通常简化为倾斜平面,宽d x (流带的宽度),倾角α(取流带中各网格的最陡坡降的平均值),坡长L 计算如下:L =A (x )2W (x )(4)式中:A (x )为面积函数;W (x )宽度函数.由上可知,计算单元的几何特性可以用流距的一维形式描述,即概化为x 的单值函数.1.3 流域空间特性表达(1)降雨.根据泰森(Thiessen )多边形原理:r (x )=∑mi =1r i ・a r i (x )/∑mi =1a r i (x )(5)式中:r (x )为流带内平均面雨量(mm );m 为流带内雨量站泰森多边形切片的数目;r i 为流带内第i 个雨量站泰森多边形切片的雨量值(mm );a r i (x )为流带内第i 个雨量站泰森多边形切片的面积(m 2).(2)土地利用和土壤类型分布.模型对土地利用和土壤类型分布概化如下:对每个坡面流单元,假设有n 种土地利用和m 种土壤类型,则两者的组合共有n ×m 种情形.将坡面沿河道方向再一次离散为若干相互平行的矩形,每个矩形代表流带内一种土地利用和土壤类型的组合即流条,各流条面积等于该流带中相应土地利用和土壤类型组合面积占流带面积的比例.各矩形所产生的径流直接汇入单元流域的主河道.在坡度、坡长、土地利用和土壤类型等水文要素已知的情况下,每个坡面流单元的产流模式可以认为是确定的[6].1.4 产流模型(1)冠层截留.冠层截留能力的大小与植被覆盖度和叶面指数成正比,对某一植被:S co (t )=I 0・K v ・L A I 0(6)式中:S co (t )为该植被在t 时刻的截留能力(mm );I 0为该植被一年中的最大截留能力(mm );K v 为该植被的覆盖率;L A I (t )为该植被在t 时刻的叶面指数;L A I 0为该植被一年中叶面指数的最大值.实际的冠层截留量由降雨量和冠层潜在储水能力共同决定.t 时刻冠层潜在储水能力为:S cd (t )=S co (t )-S c (t )(7)式中:S co (t )为t 时刻冠层的潜在储水能力;S c (t )为t 时刻冠层的蓄水量(mm ).考虑到降水速率r (t ),则在该Δt 时段冠层的实际截留量I actual 为:I actual (t )=r (t )Δt r (t )Δt ≤S cd (t )S cd (t ) r (t )Δt >S cd (t )(8) (2)蒸散发.模型中的蒸散发计算考虑以下部分:冠层、植被根系区、地表积水面和土壤表面.冠层蒸发与地表蒸发,依据实际蓄水量按实际蒸发能力计算;根系蒸发和土壤(裸土)表面蒸发,取决于潜在蒸发能力,而且取决于土壤特性、土壤含水量及地下水位.本模型中,将受植物根系分布影响的土壤沿竖直方向离散为N r 层(本次计算中取N r =10),分别计算每层的散发量.各类蒸发计算如下式:冠层的蒸发:E canopy (t )=K v K c E p S c (t )≥K v K c E p Δt S c (t )/ΔtS c (t )<K v K c E p Δt(9) 地表积水面的蒸发:E surface (t )=E p (1-K v )S s (t )≥E p (1-K v )ΔtS s (t )/Δt S s (t )<E p (1-K v )Δt(10) 植被根系区的散发:E tr (t ,j )=[K v K c E p ]f 1(Z j )f 2(θj )L A I (t )L A I 0(11) 土壤表面的蒸发:E s (t )=[E p (1-K v )-E surface (t )]f 2(θ)(12)式中:E canopy 为冠层的实际蒸发速率;E p 为潜在蒸发速率(mm ・h -1);K c 为作物系数;S c (t )为t 时刻冠层的蓄水量(mm );E s (t )为土壤表面的蒸发速率(mm ・h -1);θ为表层土壤的含水率;E tr (t ,j )为t 时刻根系区第j 层的散发速率;Z j 为第j 层的平均深度;f 1(Z j )为根系分布函数;f 2(θj )为土壤水7522期王 磊等:G B HM 模型原理及其在中尺度流域的应用分函数;θj 为第j 层的土壤含水率.(3)非饱和带土壤水运动.对于干旱半干旱或者半湿润地区,土壤含水量很难达到蓄满产流的状态,故土壤水运动中的水平分量可以忽略不计,只对竖直方向的一维运动用Richards 方程描述:5θ(z ,t )5t =-5q v 5z+s (z ,t )(13)式中:θ为体积含水率;s (z ,t )为源汇项,例如:蒸散发;z 为自地表竖直向下的距离,取向下为正(m );q v 为垂直方向的土壤水通量,以下式计算:q v =-K (θ,z )[5ψ(θ)5z-1](14)式中:K (θ,z )为导水率;ψ(θ)为毛细水吸力(m ).(4)地下水运动及其与河道的水量交换.根据图1(b )所作简化,地下水运动可以简化为沿坡面流动的一维运动,可用Darcy 公式模拟:q G (t )=K g ・(H 1-H 2)L/2・h 1+h 22(15)式中:K g 为潜水层的导水率(m ・h -1);L 为坡长(m ).1.5 汇流模型鉴于坡面2河道系统中复杂的河网与坡面位置确定的困难性,对径流演进模型进行了简化:假定流带中的所有坡面产流都直接排入单元流域主河道,则河网简化为主河道系统,在其中进行径流演进.径流演进采用一维动力波模型的连续方程和动力方程:连续方程:5Q 5x +5A r5t=q L (16)式中:x 为河道顺着径流演进方向的距离(m );t 为时间(s );A r 为河道的断面积(m 2);Q 为x 处的流量(m 3・s -1);q L 为侧向入流(m 3・s -1・m -1),由地表入流和地下入流两部分组成.动力方程:Q =S 1/20np2/3・A r 5/3(17)式中:S 0为河床坡度;n 曼宁系数;p 为湿周(m ).2 G B HM 模型在永定河流域的应用永定河是海河流域的一条三级河流,系官厅水库的主要水源.本文应用试点区域为永定河官厅水库入口以上流域,集水面积41692km 2.该流域属大陆性半干旱季风气候,十年九旱,春旱风大、夏热多雹、秋水集中、冬季寒冷.多年平均降水不足400mm ,其中1990年降水442mm ,略丰于该流域多年平均水平.2.1 数据准备建立流域的水文模型需要包括DEM 图、土地利用、土壤分类及等地理信息及相应参数,还包括降水、蒸发等气象数据以及用于模型率定、校核和验证的水文观测与还原资料等.本模型使用的基础数据来源与特征如下:(1)DEM 图(图2a ).原始D EM 图精度为30m ×30m 网格,相当于1∶50000的地形图,来源于国家测绘局.考虑到一般计算机的速度和其他可利用的地理信息精度,本模型计算中利用30m 精度栅格生成流域河网,用合成后的150m 精度栅格分块计算。
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流域作为人类活动和环境过程的功能地理区域!"#$%!直接关系到一个地区甚至一个国家的社会经济可持续发展和生态环境安全"目前!由于全球气候变化和人类活动的强烈影响!流域的可持续发展面临着严峻的挑战"首先!气候变化和人类活动严重地紊乱了流域水循环和生物循环的动态平衡"其次!流域水管理主要采用机械的水文工程方法!没有考虑流域尺度的水循环对生物地球化学演化的作用!&%"如在我国众多流域中因大规模进行水利工程建设而带来的水循环短路化#绝缘化及生态系统的孤立化等一系列问题!严重制约着流域社会经济可持续发展!’%"因此!我们必须采用生态水文学的理论思维和系统科学的方法来研究流域水文系统与生态系统#水循环与生态过程之间的相互作用关系!确保流域社会经济与生态环境协调#稳定#可持续发展!加快我国小康社会建设的进程"(流域生态水文学研究的内涵流域生态水文学$()*+,-.+/+01#.2!/,13142%是以流域为研究单元!应用生态水文学的理论思维和系统科学的方法!5%!在时空尺度上研究生态过程与水文过程相互影响#相互作用#共同耦合演进的过程#机理和机制!探求流域水资源持续利用与水环境安全管理的一门新型学科!最终目标是为流域社会经济与生态环境协调#稳定#健康发展提供科学依据和决策指导"流域不仅是土地利用综合评价与管理的基本地理单元!6%!同时也是生态水文学研究的最佳尺度"目前!流域土地利用7覆被变化$89::%和生态水文学的研究是国际地圈#生物圈计划$;<=>%重要的组成部分之一!?%"其中!生态水文学是在"??@年ABC3DE国际水与环境会议上正式提出的!是描述生态格局和生态过程的水文学机制的一门学科!其生态水文格局#生态水文过程与生态水文模型是重点研究内容!"F#"&%"两者之间的联系是因为土地利用7覆被变化能影响流域范围内径流#蒸腾#入渗和降水!然而!流域水循环必将影响和改变生态格局和生态过程!以及土地利用和相关的管理方法的选择"%流域自然因素对生态水文格局与过程的影响机理%12自然营力与地质环境塑造了流域基本的生态水文格局陆地表层系统在自然营力作用下!如第四纪新构造运动#火山地震等!其结构物质#地形地貌#水文地质环境等要素都发生了巨大的变化!塑造了流域基本的生态水文格局!同时原本的生态水文过程产生了紊乱!在新的驱动机制作用下!生态过程与水文过程相互作用!共同演变成相对稳定的生态水文格局"因此!研究流域自然演变历史对深刻认识近代生态水文过程有着重要的指导意义"重点是从时间序列上研究流域水文系统构造环境的演变#水文循环和水质演化的过程与规律#生态系统演替的规律及其趋势!尤其是加强对河流的洪泛平原的地质历史研究"洪泛平原是人类聚居和生产活动的主要场所!具有较高的生产力"同G.DEHDE4)C1B*()*+,-.+/I01#.2/,13142J+-+),0.章光新中国科学院东北地理与农业生态研究所K长春"LFF"@M1,*.+)-*;E-*D*B*+1N<+14,)O.2)E/P4,D0B3*B,)3I013142K:PQK:.)E40.BE"LFF"@K:.DE)流域生态水文学是以流域为研究单元!应用生态水文学的理论思维和系统科学的方法!探求流域水资源持续利用与水环境安全管理的一门新型学科"重点论述了流域自然地理要素演变对生态水文格局与过程的影响机理#流域生态水文格局与过程对土地利用和管理的响应机制以及建立特色流域生态水文模型的构思!并就流域生态水文学急需研究的重要科学问题作了详细的阐述和探讨!旨在为保证流域社会经济与生态环境协调#稳定#可持续发展提供科学依据和决策指导!加快我国小康社会建设的进程"流域生态水文学$生态水文格局$生态水文过程$生态水文模型$自然地理要素@A&A62)));BCDB+%))*02%;))&%;)A()*+,-.+/+01#.2/,13142D-)E+R-BCS+0*)OO32DE4*.+*.+1,2)E/-0D+E*DND0T+*.1/1N+01#.2/,13142*14,1O+)N*+,-B-*)DE)C3+ 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流域生态水文格局与过程对土地利用和管理的响应机制流域作为一个完整而连续的自然综合体"其生态水文格局也具有连续性"主要表现在水文系统的连续性%生态系统的连续性%水域与陆域的连续性%陆域的连续性等方面!#$&但是"在大规模无序的人类活动作用下"流域生态水文格局的连续性遭到破坏"生态水文过程发生急剧的变化"流域生态水文系统的内部结构和功能产生弹性变化"通过自身调节"达到稳定状态"有时超越弹性限度可导致整个系统的瓦解和崩溃&CD%土地利用E 覆被变化!FGHH "对流域生态水文格局与过程的影响流域土地利用-覆被变化#./00’是一个相当复杂的过程"可从逐渐转变#外来种群逐渐入侵’到整个改变#草地转变为森林和耕地’!1($"直接作用于生态景观格局"景观格局中的植被可以在多个层次上影响降水%径流%蒸发和入渗"从而对水资源进行重新分配"由此影响和改变了流域水文循环过程&234546789:;;认为"在流域中土地利用的作用是至关重要的&土地利用使降水分成两部分!!*绿水+通过蒸腾作用由水蒸汽流向大气)"*蓝水+流到河流中或补给地下水&水文过程对流域土地利用具有高度敏感性"因此"水资源综合管理必须考虑水资源系统的土地利用和管理因素"它是实现水资源可持续利用的成功关键!1($&土地利用方式的变化也可直接导致水资源的利用方式和强度的改变"如在半干旱地区的雨养旱田改为灌溉水田"主要靠过度抽取地下水来灌溉"导致水位下降"形成降落漏斗"同时加速地下水与地表水体之间的水量交换&水利工程建设"可直接破坏流域的连续性"导致流域水循环短路化%绝缘化及生态系统的孤立化"紊乱生态水文格局和过程&土地覆被的变化能够有效地影响地表反射率%地表温度%下垫面的粗糙度和土壤<植被<大气连续体间的水分交换!=><="$&由上可见"运用*@+技术和模型技术"加强流域土地利用A 覆被变化条件下的生态水文效应研究"模拟不同土地利用情景下的生态水文过程"揭示生态<水文相互作用机理"为土地合理利用与退化的生态环境恢复重建提供了科学依据&CD!流域生态水文格局与过程在水环境安全调控中的作用和功能流域生态水文格局与过程在水环境安全调控中的作用和功能主要体现在以下两个方面&%"流域的淡水生态系统与营养负荷淡水生态系统被认为是四维结构系统"环境变量的空间格局和生物数量由纵向%横向%垂向和时间梯度来决定"它们之间通过水%能量和物质通量来联系!B($&水是地球表层系统中的物质和能量传输的载体"水文过程可以通过各种水文要素"如水位%流速%流量等影响营养物质在淡水生态系统的分布和富集&CD E:FFG3:H5;<IFJK9LJ4等学者认为"在流域水平方向上"水<营养元素的运移系统被陆地景观的结构"也就是陆地的形态,地貌结构$%土地利用,已耕种的土地"可耕土地$和土地覆被所决定&淡水生态系统周围的湿地%洪泛平原可通过改变地表径流和水文格局来影响地下水的补给%径流和排泄"在控制和降低营养物的沉积%运移%营养负荷"以及净化水质量等方面具有重要作用&!"土地不合理利用和管理带来的人为污染土地利用带来的点源与面源污染已引起国际社会的关注和重视&流域作为土地管理和社会经济发展的基本单元"土地不合理利用和管理给流域生态水文系统带来了严重的污染"在我国七大江河流域系统均遭受不同程度的污染&目前"国际上盛行合理利用自然湿地或构建人工湿地来处理污染物%净化水质"这是人为利用生态水文格局和过程来调控区域水环境安全的一种新型模式&针对上述科学问题"建议重点开展以下研究工作!!流域系统营养元素-盐分,盐渍土区$时空分异规律%运移机理以及与生态水文格局和过程的耦合关系)"流域生态水文过程及其演变机制"构建合理的生态水文格局"处理人类活动造成的污染)#流域水文系统及其水文化学过程对植物的成分%结构%分布和演替的影响!==$&"建立流域生态水文模型的构想流域生态水文模型是在揭示流域生态水文过程机理的基础上"建立的预测植被类型或植物群落对水文生境或水文地球化学生境变化的响应模型!=?$"为政府提供土地利用与管理的理论依据和科学决策&"D%生态水文模型研究进展简介生态水文模型已成为国际水文计划,IEM $和国际地圈<生物圈,I2NM $的热点研究课题&=>世纪’>年代中期"土壤O 植被<大气连续体,@MC0$概念引入我国"以刘昌明院士为首的科学家们以农田生态系统为主要研究对象"就@MC0系统界面的水分过程%通量的估算模型以及能量物质交换等方面开展了系列研究工作&(>年代中后期"我国学者注重作物耗水规律和节水农业技术的研究!=P$&此外"夏军教授等人研制了水<生态耦合模型"成功地应用于博斯腾湖水资源的可持续管理!=Q$&国际上成功开发并应用的主要生态水文模型有以下几种&!荷兰开发的陆地生态系统生态水文影响评价模型<IRST@"描述植物种群和生境因子,如土壤%地下水和土地管理$之间的相互关系"可用来评价人类活动引起环境变化条件下的植物种群响应机制"以及用来计算水文变化的生态效应的*+,UCR 生态水文模型!=V<=&$&"澳大利亚联邦科学与工业研究组织,0@ITS $研发的分布参数水文模型,RSMS2WIT,$"用来预测流域尺度上土壤<植被<大气系统界面的水分过程%碳循环以及物质与能量通量!=’$&#ICE@建立了各种尺度的*植物<土壤<大气+相互作用模型"适合不同生态类型的大尺度生态水文过程模拟模型不断被提出和应用"@XCR Y 土壤O 植被O 大气Z 传输模型在各种尺度上得以迅速发展"通过对陆地生态系统的不同参数化处理"形成了种类繁多的生态水文过程模拟模型&如德国开发的中尺度生态水文模型@[I,,@K:F 4\][4;83I\;8^34;8],K]8F $是用来研究分析气候变化的区域响应"在流域尺度上综合了水文%植被%侵蚀和氮的动态变化!=(O?>$&$I0EST@生态水文"C!"#$%&’"$(%%))*+,-.’"/%%%0模型!用来预测化学和水文生物因子对植物种群响应的影响"!地下水对地表生态有一定的控制作用!与植被群落结构#种类和其他生态特征之间的关系十分密切!近期发展了针对地下水生态过程的多种模拟模型!如!"#以及$%!等"此外!还有&’()*+,-#./&&,%0#0&)#)12,#3425,等生态水文模型"&1%建立特色的流域生态水文模型根据流域人类活动的干扰程度!可把流域大致分为人工化#半人工化#自然状态6种类型流域"重点研究植物群落多样性与环境要素以及人类活动相互作用关系!选择对植物生长和种类分异贡献率大的环境要素作流域生态水文模型类型变量$如植物种群#土壤#水文#土地管理#气候%"通常大部分流域生态系统是土壤#水文#气候与人类活动的综合体"其中!水文和土壤条件控制着许多环境因子$包括氮的可获取量#盐分#有机物质的分解#矿化度速率等%!因此!主要变量可划分为几个子变量$如土壤包括结构#化学#含水量!水文包括水化学#水文区#地下水埋深#水位上升速率等%7689"采用数理统计方法和先进的模型技术!建立有特色的流域生态水文模型!预测植物种类和群落对环境要素和人类活动的响应态势!为退化生态系统的恢复重建以及政府有关部门水土资源管理!提供科学依据和实践指导"2结束语流域生态水文学是在人们认识流域作为人类活动和环境过程的功能地理区!也是社会经济发展和土地管理的基本单元的背景下诞生的!它是保证流域水资源持续利用与水环境安全管理的理论依据和实践工具"在理论体系和研究方法上需要不断地对其改进#完善和发展!尤其在流域生态水文学研究的内涵#变化环境下流域水循环的生态水文学基础研究76:9#流域尺度与生态水文尺度的配比拟合关系!以及生态水文模型的经验;统计#专家知识$等级划分%#黑箱关系应该向定量化发展等方面!需要深入研究和探讨"在实践应用方面!应该首先在我国干旱#半干旱地区和盐渍土区开展流域生态水文学的研究!因为那里的流域水循环和生态环境都比较脆弱"参考文献+345467897:0!"#$%&’%(()*+,&-*(./012341546789381:39*+’;<65=49741>6?875@A=12875!565>!B#.B3A95783:+5C6935D15478<875565>75@(757>1D154)EFFG)HIJKLM EHNOEPE.!Q#,R’STU B)UT;/TU V W.X5@6?7439=3:740D154017840M 741?056?78219=21?46C1!U#.(18Y3A951M Z&XU-<AY86=065>)Q[[E.!H#\%(]’X*%.T5C6935D1547865@6?7439=:3957463578=47413:40115C6935D15491239465>!U#./01’75@%A=497867M &47413:401T5C6!935D154^T5C6935D15478X5@6?7439=L)EFF_.!P#Z-((X//TT -*,R/TU&\TV (R*!RWT(T*/.*1‘=49741>61=:39RD196?7a=‘7419=01@=!U#.,7=065>435VZM *7463578R?7@1Db <91==)EFFF.!G#(RZXTB cR’T,&SX.T?30b@9383>b !!!401=?61546:6?Y7?d>93A5@43A=11?3=b=41D 293219461=7=D757>1D1544338=43‘79@=A=47657Y6864b 3:‘741991=3A9?1=!B#.T?3!83>6?78T5>6511965>)Q[[[)EeJEfM EO_.!e#刘树坤.中国水利现代化和新水利理论的形成!B#.水资源保护)Q[[H)EFJQfM EOG.!N#阎水玉)王祥荣.流域生态学与太湖流域防洪"治污及可持续发展!B#.湖泊科学)Q[[E)EEJEfM EON.!_#T5C6935D15478<9341?4635%>15?b JT<%f.’75@=?721D35643965>7==1==D15491!=179?02875!U#.;&T<%eQ[g U OFPg [[F)EFFP.!F#]URV ]R&&)UR’<\T)]hTU&)1478.X5!41>9741@>13>97206?787==1==D1543:15!C6935D15478?35@6463565‘7419?74?0D154=M 865d65>875@=?7211?383>b)15C6935D15478D3@18865>75@WX&!B#.\b@9383>6?78<93!1==1=)Q[[[)GFJPfM QFFOHEF.!E[#U-VUXW;Tc OX/;U]T.<8754=65‘7419O 35493881@1?3=b=41D=M 7?46C19381650b !@9383>6?293?1==1=75@91=235=143‘7419=491==X)=?32175@>1519783A48651!B#.R@!C75?1=65,7419U1=3A9?1=)Q[[E)QP JNfM eFGON[G.!EE#赵文智)程国栋.干旱区生态水文过程研究若干问题评述!B#.科学通报)Q[[E)PeJQQfM E_GEOE_GN.!EQ#赵文智)程国栋.生态水文学!!!揭示生态格局和生态过程水文学机制的科学!B#.冰川冻土)Q[[EJPfM PG[OPGN.!EH#R*VUT,]RXUV)U-]TU/,X’]h.T?3!0b@9383>b !(#.’35@35M U3A481@>1<91==)EFFF.!EP#U-VUXW;TcOX/;U]T X.T?30b@9383>bM 70b@9383>6?219=21?46C13:?86D741O=368O C1>1474635@b57D6?=!B#.,7419U1=3A9?1=U1=179?0)Q[[[)HeJEfM HOF.!EG#(RZXTB cR’T,&SX.T?30b@9383>bOO401=?61546:6?Y7?d>93A5@43A=11?3=b=41D 293219461=7=D757>1D1544338=43‘79@=A=47657Y6864b 3:‘741991=3A9?1=!B#.T?3!83>6?78T5>6511965>)Q[[[)EeJEfM EO_.!Ee#,X’Z\T’(’i)]UX*S(R**)RU/;U (RW*;&cT,&SX)1478./01=49A?4A9175@:A5?46353:401j6=4A78U6C19:833@287655179<83?d)<3875@!B#.T?383>6?78T5>6511965>)Q[[[)EeJPfM EGFOEee.!EN#U-]TU/]%ZS\%;&)(XZ\%T’]-ZS)&/Ti%*,TXTU&./01=274678@6D15=6353:875@=?721=A=47657Y6864b !B#.T5C6935D154)V1C1832D15475@&A=47657Y6864b)Q[[Q)P JHfM QHNOQGE.!E_#\X’’]UXZ\/OX’S-,&S%%)Uh]%S B)UcT<TZSX (.T?30b@9383>6?7891=179?03:87d1O‘7419=01@91874635=65@6C19=6:61@875@=?721J(7=A9675’7d1875@)<3875@f !B#.T?383>6?78T5>6511965>)Q[[[)Ee JEfM FEOF_.!EF#WU%\%(BT,X//.Z756541>9741@‘741991=3A9?1=D757>1D154=A=4765401293C6!=6353:1?3=b=41D >33@=75@=19C6?1=k !B#.<0b=6?=75@Z01D6=49b 3:401T7940)Q[[Q)QNJEEOQQfM __NO_FG.!Q[#黄奕龙)傅伯杰)陈利顶.生态水文过程研究进展!B#.生态学报)Q[[H)QHJHfM G_[OG_N.!QE#\TU]&/()VXTSSU;WTU ]./0165:8A !15?13:401=274678=49A?4A913:=3682932!19461=35‘7419Y7875?1D3@1865>657D6!?93=?781?74?0D154!B#.<0b=6?7875@Z01D6=49b 3:401T7940)Q[[Q)QN JF OE[fM N[EONE[.!QQ#]RXUV R B),X’]h U ’.T?3O0b@9383>bM 28754=75@‘74196541991=4967875@7lA746?15C6935D154=JY33d 91C61‘=f.EFFFM NO_.!QH#\%UUh -’VT jT*/TUX*S)(%U/X*B ,%&&T*.%?3D2796=353:=6m D3@18=291@6?465>C1>147463591=235=1430b@93!83>6?7807Y6474?075>1!B#.T?383>6?78(3@18865>)EFFN)E[EJQOHfM HPNOHeE.!QP#于贵瑞)王秋凤.我国水循环的生物学过程研究进展!B#.地理科学进展)Q[[H)QQJQfM EEEOEEN.!QG#贾绍凤)王国)夏军#等.社会经济系统水循环研究进展!B#.地理学报)Q[[H)G_JHfM QGGOQeQ.!Qe#TU/&T*%Z V.T?30b@9383>6?786D27?4O7==1==D154D3@1865>M 751m7D281:39419!91=496781?3=b=41D=65*339@O\38875@!B#./01*14019875@=.T5C6935D15478(3@1865>75@%==1==D154)EFFF)EeJPfM EHOQQ.!QN#UT(Z-j%*T S.T?383>6?781::1?4=3:‘7419D757>1D15465401*14019875@=M 401D3@18VT(*%/!B#.T?383>6?78T5>65119!65>)Q[[[)EeJEfM EQNOEPE.!Q_#,%UUXZS U)V%,T&.TC78A746353:7@6=496YA46352797D14191?30b@9383>6?78D3@18J/-<-WOXU(f 357=D788?932265>93474635?74?0D154!B#.B3A95783:\b@9383!>b)EFFN)EFEJEOPfM ePO_e.!QF#王根绪)刘桂民)常娟.流域尺度生态水文研究评述!B#.生态学报)Q[[G)QG JPfM _FQOF[H.!H[#j%’T*/X*%SUh&%*-j%.(1=3=?7811?30b@9383>6?78D3@18865>437578b=191!>635781::1?4=3:?86D741?075>1!B#.T5C6!935D15478(3@1865>75@%==1==D154)EFFF)EGJPfM QGFOQNE.!HE#U%(&X&&%’%(%.\b@9383>6?7891!=235=1A5643:401-9@&47>16996>74635791775@401@b57D6?:68865>3:7lA6:19=3:401XC7503175@<7?d=7@@81<8765=!U#.Z&XU-’75@75@,7419/1?056?78U12394[Ng[Q)Q[[Q.!HQ#夏军)孙雪涛)谈戈.中国西部流域水循环研究进展与展望!B#.地球科学进展)Q[[H)E_JEfMG_OeN.章光新!关于流域生态水文学研究的思考&&。
华北平原大型灌区生态水文综合观测网络设计
华北平原大型灌区生态水文综合观测网络设计吕华芳;雷慧闽;杨大文;薄宏波【摘要】清华大学水利水电工程系在华北平原地区建立生态水文综合观测网,进行农田生态水文综合试验研究.该观测网络通过对不同空间和时间尺度的水、热、物质循环的连续观测,形成对不同时间和空间尺度水循环机理的系统认识,为现代水文学与水资源科学的发展提供试验数据.同时,将该网络与卫星遥感观测相结合,可以将田间观测推广到全灌区,对指导该地区农业水资源管理和制定社会经济可持续发展规划具有重要的实践意义.该观测网络测量项目完整,观测手段先进,可为其他类似站网的建设提供参考.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2013(030)005【总页数】5页(P26-29,33)【关键词】农田生态系统;水文综合观测站;水热循环;通量观测;多尺度【作者】吕华芳;雷慧闽;杨大文;薄宏波【作者单位】水沙科学与水利水电工程国家重点试验室,清华大学水利水电工程系,北京100084;水沙科学与水利水电工程国家重点试验室,清华大学水利水电工程系,北京100084;水沙科学与水利水电工程国家重点试验室,清华大学水利水电工程系,北京100084;山东省聊城市位山灌区管理处,山东聊城252000【正文语种】中文【中图分类】S271-33我国农田生态系统占国土面积的19%，是我国第3大植被生态系统［1］。
农业用水占到总用水量的63%，且有效利用率仅为40%左右，远低于发达国家，农业生态节水已引起国家的高度重视。
华北平原是我国最大的粮食产区，占我国农田总面积的18.6%［2］，而水资源量仅占全国水资源量的3%（1956—2000年平均），提高农业水资源利用效率不仅可以减少农业水资源的消耗，同时还有利于控制农业面源污染对环境和生态的影响，因此农业生态用水的合理高效利用在华北平原尤为重要。
目前，我国有关农业生态节水应用基础理论与试验研究方面比较薄弱，缺乏农业生态节水发展所需要的基础数据积累［3］。
基于1960-2018年实测径流与水文学方法的开都河生态流量分析
第31卷第6期2020$1月水资源与水工程学报Journal of Water Resources &Water EngineeringVol.31 No.6Dec.，2020D01：10.11705/j.issn.1672 -643X.2020. 06. 03基于I960 -2018年实测径流与水文学方法的开都河生态流量分析季小兵1马玉其1王新友1杨疆卫1朱成刚2(1.新疆维吾尔自治区塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆库尔勒841000; 2.中国科学院新疆生态与地理研究所，荒漠与绿洲生态国家重点实验室，新疆乌鲁木齐830011)摘要：为科学地确定河流生态流量，保障流域水安全与生态环境健康，基于开都河大山口水文站I960 -2018年的实测径流数据，采用Tennant法、典型水文频率年法、最枯月平均流量法'Qp法等4种水文学方法计算了河流的生态流量，通过对比分析确定基于Tennant法的计算结果最为适宜。
计算结果表明:开都河大山口水文站10-翌年3月的平均生态流量应不小于1/ 60m3/s,对应最小生态环境需水量为2.47 x108m3;- 9月的平均生态流量应不小于46. 1/ m3/s,对应最小生态环境需水量为7. 30 X108m3,全年生态流量平均不小于30. 88m3/s,对应最小生态环境需水量为9. 77 x108m3。
该生态流量目标可满足开都河大山口至博斯腾湖河段的河道径流损失，保证河流基本生态功能与水生态安全。
计算分析结果可为开都河河流生态流量管理提供支撑。
关键词：生态流量；径流；水文学方法；开都河中图分类号:TV121+.2 文献标识码：A文章编号：1672-643X(2020)06-0017-07Analysis of ecological instream flow of Kaidu River based on hydrologicalmethods and measured runoff data from I960 to 2018JI Xiaobing1,M A Yuqi1,W ANG Xinyou1,YA N G Jiangwei1,ZHU Chenggang2(1.Bayingol Administration of Tarim, River Basin in Xinjiang Uygur Autonomous Region of China,Korla84 1000, China；2.State Keg Laboratory 〇oDesert ann Oasis Ecologg, Xinjiaag Institute eoEcologg and Geographg, Chinese Acaaemg 〇oSciences,Urumqi83001 1,China)Abstract：In order to investigate the ecological instream flow and ensure the water secu environment health of t he river basin,the proposed analysis was carried out on the ecological instreamflow of Kaidu River by four hydrological methods including the Tennant method,the typical hydrologicalyear method,the d riest month average fl〇"w method and Q p method based on the measured runoff data ofthe Dashankou Hydrological Station from I960 to2018. Comparative analysis suggests that the calculationresult of Tennant method is the most suitable.T he average ecological instream flow of Kaidu Riv hankou Hydrological Station from October to March of the following year should be no m3/s,and the c orresponding minimum ecological environmental water requirement is 2. 47 X108m3.Whereas the average ecological instream flow from April to September should be no less than46. 1/m3/s,and the c orresponding minimum ecological environmental water requirement is 7. 30 X108m3.Furthermore,the average annual ecological instream flow is no less than 30. 88 m3^s,and the corresponding minimum ecological environmental water demand is9. 77 X108m3.It is found that these objectives of ecological i nstream flow can make up for the water loss of the section between the mountain andBosten Lake of Kaidu River,ensure the basic ecological function of the river and the security of water e-收稿日期：2020-03-26;修回日期：2020- 07-13基金项目：科技部科技基础资源调查专项(2019FY100203);国家自然科学基金重点项目（41630859);博斯腾湖流域生态 用水保障的可持续性与水量调度及工程布局专项研究项目（Y9/12/1)作者简介:季小兵（1967-)，男，江苏武进人，大学本科，高级工程师，主要从事干旱区内陆河流域水文研究及水资源管理。
漓江中上游小流域土壤和底泥氮磷含量分布
BC引C言 土壤与底泥氮磷含量的累积是造成农业面源污
染及水体污染的主要原因之一"探究土壤和底泥氮磷 含量分布情况是控制农业面源污染的关键*$+ ( 小流 域是水土资源利用)养分和污染物运移及管理的基本 单元"土壤和底泥作为地表和水体中污染物富集较为
#!#国#家#自#然#科#学#基 金 ! G$G:’&&" $ # 广 西 自 然 科 学 基 金采样ຫໍສະໝຸດ 土壤 H底泥位置和土地利用
1)> 稻田土和河 1)> 点分别位于农田出水口和天华村"两点周
流底泥
围均有大面积 稻 田"面 积 分 别 约 为 ; j$&8 .%
! $%& 亩$ 和 !9!j$&8 .%! G& 亩$
S 河流底泥 监测点位于鱼塘出水口"周围是养殖场"主要 养有鸡)鸭)鱼等动物
先通过 E--32//1,0R 对会仙试区和金龟河试区的 水系分布 )地貌状 况 进 行 初 步 识 别" 为 闭 合 区 域 选 择 和采样点布设提供参考( 会仙试区的闭合流域共有 8 条河流"分别为古桂柳运河)睦洞河)会仙河和相思 江"其中前 ! 条河流分别汇入相思江中( 在金龟河试 区"主要河流为金龟河)金龟河的支渠和桃花江"其中 金龟河和支渠在下游交汇"最终汇入桃花江中( 选取 闭合流域后再 通 过 A,S3+=$&9% 和 Z\AK模 型 模 拟 试 区的排水 沟网 "并 与 实 际 的 排 水 沟 网 进 行 比 较" 充 分 考虑水流运 动 后" 在 河 流 的 水 流 方 向 沿 程 布 设 采 样 点 "并 根 据 实 际 情 况 和 遥 感 图 像 制 作 试 区 土 地 利 用 图 ! 图 $)图 %$ (
数字流域综述
数字流域综述第1章概述1998年1月31日美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心做的题为“数字地球：展望21世纪我们这颗星球”的长篇演讲中首次提出了“数字地球”的概念，引起了世界各国的广泛重视，并纷纷制定出本国相应的对策。
我国政府对这个问题也非常重视，中国国家主席江泽民在接见中国科学院第九届院士大会和中国工程院第四次院士大会部分院士和外籍院士时讲话指出：“当今世界以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，初见端倪的知识经济预示人类的经济社会生活将发生巨大变化，前几年提出了信息高速公路，随后又提出知识经济，最近美国又提出数字地球的概念，真可谓日新月异。
”但科技界至今尚未有关于“数字地球”的确切学术定义。
戈尔在他的文章里指出：“‘数字地球’是一种关于地球的可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的三维表示”。
我国大部分学者认为：“数字地球”是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识，它包括构成体系的数字形式的所有空间数据和与此相关的所有的文本数据，及其涉及到的把数据转换成可理解的信息并可方便地获得它的一切相应的理论和技术。
也有的学者认为：“数字地球”是指信息化的地球，或者说是地球的虚拟对照体。
伴随着“数字地球”的提出，数字流域也随之产生，数字流域是“数字地球”的重要组成部分，数字流域的建设是对流域的开发与管理的必要途径，是“数字地球”流域数字化建设的重要一环。
数字流域是建立在流域尺度上以水为纽带的复杂系统。
李纪人指出：数字流域可以理解为在数字模拟环境下的表达和再现，它以空间坐标为框架，以空间技术为主要手段，是流域信息资源采集整合、管理更新、共享服务和开发利用的支撑平台。
国外发达国家数字流域研究与应用起步较早，数字流域与流域管理紧密结合，随着计算机等现代科学技术的发展，从数字化、建模、系统仿真到虚拟现实，历经30多年时间，现代科学技术在传统水利的应用得到充分体现，美国、加拿大、日本、澳大利亚以西欧发达国家在流域自然管理、现代工程管理上，数字流域技术都发挥了很大的作用。
教育部关于2015年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)奖励的决定
教育部关于2015年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)奖励的决定【法规类别】奖惩高等教育【发文字号】教技[2016]1号【发布部门】教育部【发布日期】2016.02.01【实施日期】2016.02.01【时效性】现行有效【效力级别】XE0303教育部关于2015年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）奖励的决定（教技[2016]1号）为深入贯彻落实党的十八大和十八届三中、四中、五中全会精神，大力实施科教兴国战略、人才强国战略和创新驱动发展战略，促进高等学校科技创新，根据《高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）奖励办法》，我部组织开展了2015年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）评审工作。
经评审委员会评审、奖励委员会审核和教育部批准，决定授予“FJRW 理论”等47项成果高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖，授予“哈德雷环流变宽机理及其气候效应研究”等70项成果高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖；授予“大型互联电网阻尼特性在线分析与控制技术及应用”等20项成果高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖一等奖，授予“气固环流技术的开发与应用”等25项成果高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖二等奖；授予“一种连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器”1项成果高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖（专利类）二等奖；授予“基因工程小鼠等相关疾病模型研发与应用”1项成果高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖特等奖，授予“中国脑卒中高发成因和精准预防的研究与转化”等43项成果高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖一等奖，授予“下颌下腺移植治疗重症干眼关键技术体系的创建及应用”等79项成果高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖二等奖；授予“国家税务大数据计算与服务关键技术及其应用”等2项成果高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖（推广类）一等奖；授予“综合康复在汶川大地震伤员功能障碍中的应用研究”等5项成果高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖（推广类）二等奖；授予“躲不开的食品添加剂--院士、教授告诉你食品添加剂背后的那些事”1项成果高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖（科普类）一等奖；授予“高速列车技术科普”等3项成果高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖（科普类）二等奖；授予许晨阳等8人高等学校科学研究优秀成果奖青年科学奖。
“生态水文学”课程教学模式探索
2022年11月第48期Nov. 2022No.48教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM“生态水文学”课程教学模式探索王 宇a，b，卞建民a，b，孙晓庆a，b（吉林大学 a.新能源与环境学院；b.地下水资源与环境教育部重点实验室，吉林 长春 130021）［摘 要］ “生态水文学”是一门新兴的、前沿的热点学科，也是水文与水资源工程、地下水科学和工程专业的一门重要专业课程。
针对教学过程中存在的学生对课程重视度不够、课程内容复杂、教学难度大、教学模式传统等主要问题进行归纳总结，分别从学生认知、教学内容、教学模式等多个方面提出改进措施和建议，着重探讨了以“学生为中心”教学策略、“线上+线下”混合式教学模式和“5G+智慧课堂”的教学环境于一体的教学改进措施和建议，从而为提高课程教学质量和效果，加强培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，推动专业人才培养目标的真正实现提供参考。
［关键词］ 生态水文学；教学模式；教学改革［基金项目］ 2021年度吉林大学教学模式与教学方法改革项目“基于新工科OBE理念的线上线下混合式水力学实验教学模式改革”（2021XZC069）［作者简介］ 王 宇（1988—），女，吉林长春人，博士，吉林大学新能源与环境学院讲师，主要从事水文水资源理论及教学研究；卞建民（1968—），女，吉林延吉人，博士，吉林大学新能源与环境学院教授（通信作者），主要从事地下水动力学课程教学、水环境与水生态保护理论及教学研究。
［中图分类号］ G642.4 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）48-0145-04 ［收稿日期］ 2021-09-27“生态水文学”为吉林大学水文与水资源工程、地下水科学和工程专业本科生的专业选修课，是一门新开设的课程。
生态水文学兴起于20世纪90年代，是一门新兴的生态学与水文学的交叉学科，主要研究生态系统内的水文循环规律、植物与水文过程间的互馈关系，解决生态建设、生态系统管理与保护中与水有关的问题。
生态水文学研究进展
生态水文学研究进展生态水文学是水文过程与生态过程相互作用的学科领域，主要涉及从微观到宏观的不同尺度上水文学与生态学的交叉融合。
近年来，随着全球气候变化和人类活动的加剧，生态水文学的研究越来越受到。
本文将回顾生态水文学的发展历程，介绍近年来研究进展以及探讨重要问题，展望未来的发展方向和应用前景。
一、核心主题生态水文学以水为核心，研究其在生态系统中的循环过程、对环境变化的响应机制以及为人类和自然生态系统所提供的功能和服务。
该领域水资源的可持续利用、生态系统的健康和人类福祉之间的相互关系，为解决全球气候变化和人类活动带来的水资源和生态环境问题提供了重要的理论和技术支持。
二、历史回顾生态水文学的发展历程可以追溯到20世纪初，当时的水文学家开始水文循环与生态系统的相互作用。
随着学科的发展，生态水文学逐渐形成了自己独特的研究领域和理论体系。
20世纪90年代以来，随着全球气候变化和人类活动的加剧，生态水文学的研究更加受到重视。
研究者们开始系统地探讨气候变化对水文循环的影响、水资源与生态系统的相互作用以及生态水文学在环境管理和决策中的应用等。
三、研究进展近年来，生态水文学的研究取得了显著的进展。
在理论研究方面，研究者们基于地球系统科学、生态学和水文学的理论与方法，深入探讨了水文循环与生态系统的相互作用机制。
在实验研究方面，通过野外实验和室内模拟实验，对不同尺度上的水文循环和生态系统过程进行了深入研究。
同时，随着遥感技术和GIS技术的发展，数据分析也变得更加高效和精准。
这些研究进展为解决实际问题提供了重要的科学依据和技术支撑。
四、重要问题探讨生态水文学的研究面临着一系列重要问题，如水资源管理、生态保护、气候变化等。
针对这些问题，本文提出以下解决方案和建议：1、水资源管理：生态水文学为水资源管理提供了新的思路和方法。
通过研究水文循环与生态系统的相互作用机制，我们可以更好地理解水资源的形成、分布和变化规律，进而制定更加科学合理的水资源管理策略。
从土壤水动力学到生态水文学的发展与展望_杨大文
收稿日期：2015-11-30基金项目：国家自然科学基金项目（91225302）作者简介：杨大文（1966-），男，四川成都人，教授，主要从事水文水资源研究。
E-mail ：yangdw@水利学报SHUILI XUEBAO 2016年3月第47卷第3期文章编号：0559-9350（2016）03-0390-08从土壤水动力学到生态水文学的发展与展望杨大文，丛振涛，尚松浩，倪广恒（清华大学水利水电工程系，北京100084）摘要：在20世纪80年代，土壤水动力学成为我国水文水资源领域的一个新兴研究方向。
在此后的30多年中，土壤水动力学得到了巨大发展，并对我国农田水利、水文水资源等领域的科学与技术起到了巨大的推动作用。
以土壤水动力学为基础，逐步认识了非饱和土壤中水分与热量、溶质等耦合运移机理与规律，在20世纪90年代发展了土壤-作物-大气之间的水热交换和传输理论（即土壤-植物-大气连续体理论，简称SPAC 理论）。
以SPAC 理论为基础，农田作物模型得到了快速发展，成为本世纪研究气候变化对农业水资源和粮食生产影响的主要工具。
与此同时，从农田到区域的水转化机理与规律、不同尺度的农业用水效率、以及水资源开发利用的生态和环境影响等基础科学问题和生产实践问题逐渐被重视，从而形成了新的交叉学科——生态水文学。
生态水文学以水分-能量-物质耦合循环的动力学过程为基础，注重区域气候-植被/作物-水文相互作用的基础科学问题，旨在为区域水资源、生态和环境评价与管理提供科学依据。
关键词：土壤水动力学；土壤-植物-大气连续体；水分-能量-物质循环；生态水文学中图分类号：TV21文献标识码：A doi:10.13243/ki.slxb.20151288土壤是地球表层系统的重要组成部分，是陆地植被生长的重要环境，也是陆地水文循环的重要通道和水分储存的主要场所。
对陆地水文循环而言，土壤对降雨下渗、陆地蒸散发、径流等过程起着重要的调节作用。
杨大文-流域生态水文学2014
蓝水：径流 （可再利用）
气候变化的流域生态水文响应研究是水文学前沿和热点
流域生态与水文过程之间存在着复杂的相 互作用，气候是二者的主要驱动力之一； 气候变化下的流域生态水文响应研究，必 将促进流域水文学、植被生态学及其他相 关学科的交叉与融合，从而推动水文学研 究的不断深入。
气候 变化
水文 过程
0.6 0.4
温 度 距
0 平 （ ℃ -0.2 ） -0.4 -0.6 0.2
全球气候变暖
全 球
1860
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
1.0
温 度 0.5 距 平 （ -0.5 ℃ ）
-1.0 0
1860
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
生态水文学在水文科学发展中的地位
对 流： q c 弥 散： Dsh c/ z 分子扩散＋机械弥散→水动力弥散 源汇项：S c 液相以外的动态贮存：cs
2.4.2 土壤溶质迁移转化行为
土壤中溶质迁移转化的基本行为 （物理、化学、生物）
根的吸收 — 根的密度、离子浓度差（竞争方程） 挥发 — 在土壤表面以气态形式的损失 降解 — 如农药的水解与微生物的降解 c=c0e –kt、半衰期 ti/2=o.693 / k
SPAC水热传输模拟
Rn
大气
c
λE
Ta
ea ra r1 rC
大叶模型 三个介质 土壤 植物（叶） 大气 两个介面 土壤－植物 植物－大气
Rv
冠层
cv cs
λE v
T1
ra r1
流域水文过程与植被相互作用研究现状评述
水文科学从以研究陆地水循环过程为核心的地表水文学、土壤水动力学、地下水动力学以及为生产实践服务的工程水文学现已逐渐发展成为综合研究水分、能量与物质（泥沙、二氧化碳以及营养物质等）耦合循环及陆面与大气相互作用、水文过程与生态过程相互作用等为主要内容的综合性、交叉性学科。
生态水文学是水文学与生态学的交叉学科，由于气候变化与人类活动加剧引起的流域植被生态退化问题日益严峻，同时由于流域水文过程与植被生态过程的紧密相互作用，流域植被生态水文问题近年来成为国内外的研究热点之一［1］。
基于文献调研，本文旨在从流域水文过程与植被相互作用机理、流域植被生态水文模型、气候变化下的流域生态水文响应三个方面阐述流域水文过程与植被相互作用研究的现状，分析流域生态水文学研究的发展历程与趋势。
1流域水文过程与植被相互作用规律研究1.1植被对水文过程的影响植被通过根系吸水和气孔蒸腾对水文过程直接作用，同时也通过其垂直方向的冠层结构和水平方向的群落分布对降雨、下渗、坡面产汇流以及蒸散发过程产生间接影响，形成了植被对水文过程的复杂作用。
植被对降雨的影响主要表现为冠层截留及茎干流对降雨的重分配作用。
植被的截留能力受植被类型、郁闭度、降雨量和降雨强度等因素影响。
一般情况下，郁闭度愈大、降雨量和降雨强度较小，植被的截留能力愈大。
据统计，我国各类森林生态系统的林冠降雨截留率的平均值为22%左右［2］。
流域水文过程与植被相互作用研究现状评述杨大文，雷慧闽，丛振涛（清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084）摘要：从流域水文过程与植被相互作用规律、流域生态水文模型、流域生态水文对气候变化的响应三个方面，对国内外相关研究现状进行了总结分析。
从中发现，当前流域水文学正在从以单一水循环过程为主要研究对象发展成以研究水分、能量与物质耦合循环以及水文过程与生态过程的相互作用等为主要内容的综合性、交叉性学科。
现关于流域水文过程与植被之间的关系研究多集中于单向作用的研究，如水文过程对植被的影响研究和植被变化对水文过程的影响研究，而对水文过程与植被之间的反馈机制以及对流域内土壤-植被-大气复杂系统的整体研究不足，缺乏对流域水文过程与植被相互作用机理的全面认识。
流域水文过程与植被相互作用研究现状评述_杨大文
水文科学从以研究陆地水循环过程为核心的地表水文学、土壤水动力学、地下水动力学以及为生产实践服务的工程水文学现已逐渐发展成为综合研究水分、能量与物质（泥沙、二氧化碳以及营养物质等）耦合循环及陆面与大气相互作用、水文过程与生态过程相互作用等为主要内容的综合性、交叉性学科。
生态水文学是水文学与生态学的交叉学科，由于气候变化与人类活动加剧引起的流域植被生态退化问题日益严峻，同时由于流域水文过程与植被生态过程的紧密相互作用，流域植被生态水文问题近年来成为国内外的研究热点之一［1］。
基于文献调研，本文旨在从流域水文过程与植被相互作用机理、流域植被生态水文模型、气候变化下的流域生态水文响应三个方面阐述流域水文过程与植被相互作用研究的现状，分析流域生态水文学研究的发展历程与趋势。
1流域水文过程与植被相互作用规律研究1.1植被对水文过程的影响植被通过根系吸水和气孔蒸腾对水文过程直接作用，同时也通过其垂直方向的冠层结构和水平方向的群落分布对降雨、下渗、坡面产汇流以及蒸散发过程产生间接影响，形成了植被对水文过程的复杂作用。
植被对降雨的影响主要表现为冠层截留及茎干流对降雨的重分配作用。
植被的截留能力受植被类型、郁闭度、降雨量和降雨强度等因素影响。
一般情况下，郁闭度愈大、降雨量和降雨强度较小，植被的截留能力愈大。
据统计，我国各类森林生态系统的林冠降雨截留率的平均值为22%左右［2］。
流域水文过程与植被相互作用研究现状评述杨大文，雷慧闽，丛振涛（清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084）摘要：从流域水文过程与植被相互作用规律、流域生态水文模型、流域生态水文对气候变化的响应三个方面，对国内外相关研究现状进行了总结分析。
从中发现，当前流域水文学正在从以单一水循环过程为主要研究对象发展成以研究水分、能量与物质耦合循环以及水文过程与生态过程的相互作用等为主要内容的综合性、交叉性学科。
现关于流域水文过程与植被之间的关系研究多集中于单向作用的研究，如水文过程对植被的影响研究和植被变化对水文过程的影响研究，而对水文过程与植被之间的反馈机制以及对流域内土壤-植被-大气复杂系统的整体研究不足，缺乏对流域水文过程与植被相互作用机理的全面认识。