浅析人类活动对水文水资源的影响_景凌云
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
项目基金：甘肃省技术研究与开发专项计划“疏勒河中游绿洲生 态需水保障技术研究”（项目编号：１２０５ＴＣＹＡ００５）；甘肃省水利厅 水利重点科研计划项目“刘家峡水库集水区水土保持林配置技 术研究”（项目编号：甘财农〔２０１２〕１３５ 号）。
（编辑 刘锦辉）
２５ ＧａｎｓｕＮｏｎｇｙｅ
西北地区国土总面积 ３３９×１０４ｋｍ（２ 新疆、甘肃、青海、陕西、 宁夏及内蒙古西部），占全国的 ３５％，但水资源总量只有 ２３０４× １０８ｍ３，仅占全国水资源总量的 １２％。水资源的短缺及由此造成的 脆弱生态环境严重制约着当地的经济发展。近几十年来，伴随着 工农业生产水平的提高、城市化进程的加快和人口的增长，对水 资源量的需求越来越大，为满足生产、生活的需求，过度开发利 用水资源，由此导致了河川断流，中下游水量分配不均，地下水 位下降，水环境恶化等一系列问题。由此可见，由气候变化和人 类活动综合因素引起的水文水资源效应，已经严重影响到了人 类社会的生存和发展。如何认识气候变化和人类活动在干旱区 水资源变化中所起到的作用也成为认识和解决干旱区水资源问 题的重要途径。由于人类活动的复杂多样性，选择合适的研究区 将成为定量研究人类活动对流域水资源影响的关键。 参考文献 ［１］郝兴明，李卫红，陈亚宁，等．塔里木河干流年径流量变化的 人类活动和气候变化因子甄别［Ｊ］．自然资源学报，２００８，⒅． ［２］黄玉霞，王宝鉴，张强，等．气候变化和人类活动对石羊河流 域水资影响评价［Ｊ］．高原气息，２００８，⑷． ［３］黄锡荃．水文学［Ｍ］． 北京：高等教育出版社，１９９３． ［４］马金珠，李吉均，高前兆．气候变化与人类活动干扰下塔里木 盆地南缘地下水的变化及其生态环境效应 ［Ｊ］． 干旱区地理， ２００２，⑴． ［５］任建民，忤彦卿，贡力．人类活动对内陆河石羊河流域水资源 转化的影响［Ｊ］．干旱区资源与环境，２００７，⑻． ［６］任立良，张炜．中国北方地区人类活动对地表水资源的影响 研究［Ｊ］．河海大学学报（自然科学版），２００１，⑷． ［７］沈永平，王国亚，张建岗，等．人类活动对阿克苏河绿洲气候 及水文环境的影响［Ｊ］．干旱区地理，２００８，⑷． ［８］王浩，陈敏建，秦大庸，等．西北地区水资源合理配置和承载 力研究［Ｍ］．郑州：黄河水利出版社，２００３．
圈的相互关系。二是人类活动对水循环水资源演变的影响，包括 量化分析人类活动对水文水资源系统变化的影响、人类经济活 动（如工农业生产活动）产生的各种“用水”和“调水”行为对水循 环自然变化规律和对水文水资源系统产生的影响和作用以及地 区和区域特征规律。
二、人类活动影响下的水文水资源研究 ㈠人类活动影响下水文水资源的研究现状 近年来，陆地 表层系统研究作为地球系统中重要的研究领域，受到地球科学 各分支学科的高度重视。随着学科发展，人们发现地球表层是一 个复杂系统，环境要素存在着本质的内在联系，人类活动不仅是 水资源系统演变的重要驱动力之一，而且已经成为驱动整个地 理过程的不可忽视的重要因素。人类活动的水文效应具有双向 性（人类活动导致水文要素变异，水文要素变异又反过来影响人 类的治水和用水）和诸多不确定性，其研究相对比较复杂且发展 滞缓。国内早在 ２０ 世纪 ７０ 年代末就开始系统地研究人类活动 对水文水资源的影响，只是人类活动特征在不断变化，导致水文 水资源以及水环境生态要素也在不断变化，因此，这类研究不可 能完全停止在某个阶段，而国外的类似研究还要早得多。前期研 究主要围绕国际水文十年（ＩＨＤ ）和国际水文计划（ＩＨＰ）早期阶 段展开，研究范围包括：水利工程、农业措施对水循环的影响；森 林的水文效应；城市化对水资源环境的影响和城市水资源危机。 随着 ＩＨＰ 后期阶段和国际地圈生物圈计划（ＩＧＢＰ）的相继实施， 国内外对变化环境下的水文水资源系统研究也逐渐深入和综 合。总体上，国内外人类活动影响下的水文水资源研究成果主要 包括两个方面：一是人类活动影响下水文特征变化的一些定性 分析和概念上的成果较为丰富；二是人类活动的水文效应定量 分析已成为大型水库和跨流域引水工程规划设计，大规模农田 基本建设必不可少的依据，其定量研究也提出了相关成果。
关键词：人标识码：Ａ 文章编号：１６７３—９０１９（２０１３）—１５—００２４（０２）
人类活动对水文水资源的影响研究始于联合国教科文组织 （ＵＮＥＳＣＯ） 于 １９６５ 年提出的国际水文 １０ 年计划 （ＩＨＤ，１９６５～ １９７４）和国际水文计划（ＩＨＰＩ，１９７５～１９８０）。其中重点研究内容 包括人类活动导致水文及水资源的变化，包括灌排系统的发展、 城市化、土地利用方式改变以及河流湖泊、地下水、水库中污染 物的扩散、稀释、自净过程等方面的研究。ＵＮＥＳＣＯ／ＩＨＰ 项目研究 计划已经经历了 ６ 个阶段的研究，目前正在实施第 ７ 个阶段的 研究计划。作为国际水资源权威研究的 ＩＨＰ，其在不同阶段上的 研究主体与项目设置充分反映了国际水资源研究的态势 （严登 华，２００４）。然而，随着社会科学技术的进步，人类活动越来越频 繁地影响着甚至改变着自然地理环境，从而改变着陆地水文循 环状况和全球水量的时空分布。如何评价和定量分析人类活动 对陆地水文过程的影响范围和程度是水文学的未来发展趋势［１～ ４］，已逐渐受到社会各界的重视，并成为水文学前沿研究的重要 组成部分之一 。
三、结论 尽管有不少国内外学者从不同角度对人类活动影响下流域 水文水资源变化进行了研究，并给出了一些相关解释，但至今还 没有提出一个相对完善的定量评价指标和参数，缺少人类活动 与水资源相互影响的互馈机制研究。如何应对人类活动对水资
源变化所带来的影响，趋利避害、合理地安排工农业生产，将人 类活动对水资源变化产生的危害减到最小，这些都已成为干旱 区水资源管理和规划的重点。客观定量地评价人类活动对干旱 区河流水资源变化的影响，不仅是我国水资源评价的基础工作， 而且有助于未来我国西北地区水资源的合理利用和可持续发 展。
㈢讨论 尽管国内外有不少学者对流域水文、水资源过程 进行了大量研究，并取得了一些可喜的成果，同时这些成果也大 大提高了我国流域水文、水资源的研究水平。研究者们在水循环 过程和机理、气候变化和人类活动对水循环演化的影响以及水 循环与各圈层间的相互作用等方面做了大量工作。然而对人类 活动影响下水资源响应机制与定量识别的研究还相对欠缺，同 时正确认识和评价人类活动对流域水循环的影响已成为干旱区 流域水文科学发展的新课题。尤其是在干旱内陆河地区，人类活 动正在成为或已成为驱动水循环方式的主要动力之一。二元水 文循环概念的提出为我们更好地理解水循环的过程特征提供了 理论基础。通过自然和社会水循环的综合研究，初步确定了以经 济发展与生态保护的双重目标的定量权衡方法。在流域的水文 变化中，如何客观定量地界定人类活动对河流径流量的影响程 度；在全球变化和人类活动影响下，干旱区流域水循环与生态演 变趋势如何；如何定量评价人类活动对流域水资源的空间作用 方式与强度；如何定量识别并合理处置人类活动影响下流域水 循环要素及其过程的时空变异性；这不仅是流域水文科学研究 中新的科学问题，而且也是目前流域水文工作者和管理者所关 注和面临的一个难题［８］。
一、变化环境下的水文水资源问题 ２０ 世纪末，在世界面临资源与环境等全球问题的背景下， 联合国教科文组织（ＵＮＥＳＣＯ）、国际科学联盟理事会（ＩＣＳＵ）、国际 水文科学协会（ＩＡＨＳ）和世界气象组织（ＷＭＯ）等国际机构实施了 一些研究计划，如国际水文计划（ＩＨＰ）、ＷＣＲＰ 及其子计划全球能 量和水循环试验项目（ＧＥＷＥＸ）、国际地圈生物圈计划（ＩＧＢＰ）及其 子计划水文循环的生物圈 （ＢＡＨＣ） 方面、世界水资源评价计划 （ＷＷＡＰ）等。为了从全球、区域、流域尺度及交叉学科等途径，探讨 变化环境下的水循环及其由此引发的种种资源与环境问题［５～６］。 面对日趋严峻的世界性水资源问题，２００１ 年 ７ 月荷兰举办 了两个直接与水科学有关的大型国际会议， 其主要热点问题为 两方面：一是环境变化与水文循环问题，包括生态环境退化的主 要驱动力、环境变化作用下的水循环规律、水圈一大气圈一生物
２４ ＧａｎｓｕＮｏｎｇｙｅ
甘肃农业
２０１３ 年第 １５ 期（总 ３６９ 期）
节水农业
㈡人类活动影响下水文水资源的定量研究 对于人类活动 水文水资源效应的定量研究，主要是对人类活动影响下水资源 系统的某些特征值进行定量研究或预测、对系统模型的一些参 数进行率定等，给出了人类活动导致的水文要素变异大小的量 化指标［７］。例如，燕荷叶对人类活动影响下的沁河流域径流进 行研究，给出了对 １９８０ 年代以前的径流计算成果进行修正的相 应公式。总体来看，水文要素变异多影响因素综合性的定量研究 成果较少。在水文要素变异影响因素的量化研究方面，国内外研 究较广泛的是对径流序列影响因子进行分割量化。目前，对年径 流量发生变异的影响因素进行识别最为常见。国外的研究主要 有：上下游相应洪峰水位的相关关系，流域平均降雨量与产流量 的相关关系等。另外国外也广泛采用逐项还原法定量分析人类 活动对于河川径流的影响，但它实际上只还原了水利工程增加 和损耗水量对径流的影响，而未还原下垫面状态改变对径流的 影响。Ｉｓｍａｉｙｌｏｖ 等（２００１）曾对比了伏尔加河 １１４ 年的天然径 流量和实测径流量，发现在气候变化和人类活动的双重影响下， 伏尔加河流域年径流量发生了变化。还有一种是通过相应的流 域或区域水文模型 （如考虑土地利用及覆被变化的流域水文模 型）来计算人类活动对流域径流的影响。
节水农业
甘肃农业 ２０１３ 年第 １５ 期（总 ３６９ 期）
浅析人类活动对水文水资源的影响
景凌云①，孙栋元②，费喜亮③ （①，③甘肃省水土保持科学研究所，甘肃 兰州 ７３００２０；②甘肃省水利科学研究院，甘肃 兰州 ７３００００）
摘 要：重点针对人类活动对水文水资源的影响问题从以下三个方面分析了现状：一是变化环境下的水文水资源问题，分析了 环境变化与水文循环问题，人类活动对水循环水资源演变的影响等。二是分别综述了人类活动影响下水文水资源定性分析研究与定 量研究成果，在此基础上提出在干旱内陆河地区，人类活动影响下水资源响应机制与定量识别的研究还相对欠缺的结论。三是提出 在干旱区应加强进行定量识别人类活动对水资源的影响、人类活动与水资源相互影响的互馈机制研究。
（编辑 刘锦辉）
２５ ＧａｎｓｕＮｏｎｇｙｅ
西北地区国土总面积 ３３９×１０４ｋｍ（２ 新疆、甘肃、青海、陕西、 宁夏及内蒙古西部），占全国的 ３５％，但水资源总量只有 ２３０４× １０８ｍ３，仅占全国水资源总量的 １２％。水资源的短缺及由此造成的 脆弱生态环境严重制约着当地的经济发展。近几十年来，伴随着 工农业生产水平的提高、城市化进程的加快和人口的增长，对水 资源量的需求越来越大，为满足生产、生活的需求，过度开发利 用水资源，由此导致了河川断流，中下游水量分配不均，地下水 位下降，水环境恶化等一系列问题。由此可见，由气候变化和人 类活动综合因素引起的水文水资源效应，已经严重影响到了人 类社会的生存和发展。如何认识气候变化和人类活动在干旱区 水资源变化中所起到的作用也成为认识和解决干旱区水资源问 题的重要途径。由于人类活动的复杂多样性，选择合适的研究区 将成为定量研究人类活动对流域水资源影响的关键。 参考文献 ［１］郝兴明，李卫红，陈亚宁，等．塔里木河干流年径流量变化的 人类活动和气候变化因子甄别［Ｊ］．自然资源学报，２００８，⒅． ［２］黄玉霞，王宝鉴，张强，等．气候变化和人类活动对石羊河流 域水资影响评价［Ｊ］．高原气息，２００８，⑷． ［３］黄锡荃．水文学［Ｍ］． 北京：高等教育出版社，１９９３． ［４］马金珠，李吉均，高前兆．气候变化与人类活动干扰下塔里木 盆地南缘地下水的变化及其生态环境效应 ［Ｊ］． 干旱区地理， ２００２，⑴． ［５］任建民，忤彦卿，贡力．人类活动对内陆河石羊河流域水资源 转化的影响［Ｊ］．干旱区资源与环境，２００７，⑻． ［６］任立良，张炜．中国北方地区人类活动对地表水资源的影响 研究［Ｊ］．河海大学学报（自然科学版），２００１，⑷． ［７］沈永平，王国亚，张建岗，等．人类活动对阿克苏河绿洲气候 及水文环境的影响［Ｊ］．干旱区地理，２００８，⑷． ［８］王浩，陈敏建，秦大庸，等．西北地区水资源合理配置和承载 力研究［Ｍ］．郑州：黄河水利出版社，２００３．
圈的相互关系。二是人类活动对水循环水资源演变的影响，包括 量化分析人类活动对水文水资源系统变化的影响、人类经济活 动（如工农业生产活动）产生的各种“用水”和“调水”行为对水循 环自然变化规律和对水文水资源系统产生的影响和作用以及地 区和区域特征规律。
二、人类活动影响下的水文水资源研究 ㈠人类活动影响下水文水资源的研究现状 近年来，陆地 表层系统研究作为地球系统中重要的研究领域，受到地球科学 各分支学科的高度重视。随着学科发展，人们发现地球表层是一 个复杂系统，环境要素存在着本质的内在联系，人类活动不仅是 水资源系统演变的重要驱动力之一，而且已经成为驱动整个地 理过程的不可忽视的重要因素。人类活动的水文效应具有双向 性（人类活动导致水文要素变异，水文要素变异又反过来影响人 类的治水和用水）和诸多不确定性，其研究相对比较复杂且发展 滞缓。国内早在 ２０ 世纪 ７０ 年代末就开始系统地研究人类活动 对水文水资源的影响，只是人类活动特征在不断变化，导致水文 水资源以及水环境生态要素也在不断变化，因此，这类研究不可 能完全停止在某个阶段，而国外的类似研究还要早得多。前期研 究主要围绕国际水文十年（ＩＨＤ ）和国际水文计划（ＩＨＰ）早期阶 段展开，研究范围包括：水利工程、农业措施对水循环的影响；森 林的水文效应；城市化对水资源环境的影响和城市水资源危机。 随着 ＩＨＰ 后期阶段和国际地圈生物圈计划（ＩＧＢＰ）的相继实施， 国内外对变化环境下的水文水资源系统研究也逐渐深入和综 合。总体上，国内外人类活动影响下的水文水资源研究成果主要 包括两个方面：一是人类活动影响下水文特征变化的一些定性 分析和概念上的成果较为丰富；二是人类活动的水文效应定量 分析已成为大型水库和跨流域引水工程规划设计，大规模农田 基本建设必不可少的依据，其定量研究也提出了相关成果。
关键词：人标识码：Ａ 文章编号：１６７３—９０１９（２０１３）—１５—００２４（０２）
人类活动对水文水资源的影响研究始于联合国教科文组织 （ＵＮＥＳＣＯ） 于 １９６５ 年提出的国际水文 １０ 年计划 （ＩＨＤ，１９６５～ １９７４）和国际水文计划（ＩＨＰＩ，１９７５～１９８０）。其中重点研究内容 包括人类活动导致水文及水资源的变化，包括灌排系统的发展、 城市化、土地利用方式改变以及河流湖泊、地下水、水库中污染 物的扩散、稀释、自净过程等方面的研究。ＵＮＥＳＣＯ／ＩＨＰ 项目研究 计划已经经历了 ６ 个阶段的研究，目前正在实施第 ７ 个阶段的 研究计划。作为国际水资源权威研究的 ＩＨＰ，其在不同阶段上的 研究主体与项目设置充分反映了国际水资源研究的态势 （严登 华，２００４）。然而，随着社会科学技术的进步，人类活动越来越频 繁地影响着甚至改变着自然地理环境，从而改变着陆地水文循 环状况和全球水量的时空分布。如何评价和定量分析人类活动 对陆地水文过程的影响范围和程度是水文学的未来发展趋势［１～ ４］，已逐渐受到社会各界的重视，并成为水文学前沿研究的重要 组成部分之一 。
三、结论 尽管有不少国内外学者从不同角度对人类活动影响下流域 水文水资源变化进行了研究，并给出了一些相关解释，但至今还 没有提出一个相对完善的定量评价指标和参数，缺少人类活动 与水资源相互影响的互馈机制研究。如何应对人类活动对水资
源变化所带来的影响，趋利避害、合理地安排工农业生产，将人 类活动对水资源变化产生的危害减到最小，这些都已成为干旱 区水资源管理和规划的重点。客观定量地评价人类活动对干旱 区河流水资源变化的影响，不仅是我国水资源评价的基础工作， 而且有助于未来我国西北地区水资源的合理利用和可持续发 展。
㈢讨论 尽管国内外有不少学者对流域水文、水资源过程 进行了大量研究，并取得了一些可喜的成果，同时这些成果也大 大提高了我国流域水文、水资源的研究水平。研究者们在水循环 过程和机理、气候变化和人类活动对水循环演化的影响以及水 循环与各圈层间的相互作用等方面做了大量工作。然而对人类 活动影响下水资源响应机制与定量识别的研究还相对欠缺，同 时正确认识和评价人类活动对流域水循环的影响已成为干旱区 流域水文科学发展的新课题。尤其是在干旱内陆河地区，人类活 动正在成为或已成为驱动水循环方式的主要动力之一。二元水 文循环概念的提出为我们更好地理解水循环的过程特征提供了 理论基础。通过自然和社会水循环的综合研究，初步确定了以经 济发展与生态保护的双重目标的定量权衡方法。在流域的水文 变化中，如何客观定量地界定人类活动对河流径流量的影响程 度；在全球变化和人类活动影响下，干旱区流域水循环与生态演 变趋势如何；如何定量评价人类活动对流域水资源的空间作用 方式与强度；如何定量识别并合理处置人类活动影响下流域水 循环要素及其过程的时空变异性；这不仅是流域水文科学研究 中新的科学问题，而且也是目前流域水文工作者和管理者所关 注和面临的一个难题［８］。
一、变化环境下的水文水资源问题 ２０ 世纪末，在世界面临资源与环境等全球问题的背景下， 联合国教科文组织（ＵＮＥＳＣＯ）、国际科学联盟理事会（ＩＣＳＵ）、国际 水文科学协会（ＩＡＨＳ）和世界气象组织（ＷＭＯ）等国际机构实施了 一些研究计划，如国际水文计划（ＩＨＰ）、ＷＣＲＰ 及其子计划全球能 量和水循环试验项目（ＧＥＷＥＸ）、国际地圈生物圈计划（ＩＧＢＰ）及其 子计划水文循环的生物圈 （ＢＡＨＣ） 方面、世界水资源评价计划 （ＷＷＡＰ）等。为了从全球、区域、流域尺度及交叉学科等途径，探讨 变化环境下的水循环及其由此引发的种种资源与环境问题［５～６］。 面对日趋严峻的世界性水资源问题，２００１ 年 ７ 月荷兰举办 了两个直接与水科学有关的大型国际会议， 其主要热点问题为 两方面：一是环境变化与水文循环问题，包括生态环境退化的主 要驱动力、环境变化作用下的水循环规律、水圈一大气圈一生物
２４ ＧａｎｓｕＮｏｎｇｙｅ
甘肃农业
２０１３ 年第 １５ 期（总 ３６９ 期）
节水农业
㈡人类活动影响下水文水资源的定量研究 对于人类活动 水文水资源效应的定量研究，主要是对人类活动影响下水资源 系统的某些特征值进行定量研究或预测、对系统模型的一些参 数进行率定等，给出了人类活动导致的水文要素变异大小的量 化指标［７］。例如，燕荷叶对人类活动影响下的沁河流域径流进 行研究，给出了对 １９８０ 年代以前的径流计算成果进行修正的相 应公式。总体来看，水文要素变异多影响因素综合性的定量研究 成果较少。在水文要素变异影响因素的量化研究方面，国内外研 究较广泛的是对径流序列影响因子进行分割量化。目前，对年径 流量发生变异的影响因素进行识别最为常见。国外的研究主要 有：上下游相应洪峰水位的相关关系，流域平均降雨量与产流量 的相关关系等。另外国外也广泛采用逐项还原法定量分析人类 活动对于河川径流的影响，但它实际上只还原了水利工程增加 和损耗水量对径流的影响，而未还原下垫面状态改变对径流的 影响。Ｉｓｍａｉｙｌｏｖ 等（２００１）曾对比了伏尔加河 １１４ 年的天然径 流量和实测径流量，发现在气候变化和人类活动的双重影响下， 伏尔加河流域年径流量发生了变化。还有一种是通过相应的流 域或区域水文模型 （如考虑土地利用及覆被变化的流域水文模 型）来计算人类活动对流域径流的影响。
节水农业
甘肃农业 ２０１３ 年第 １５ 期（总 ３６９ 期）
浅析人类活动对水文水资源的影响
景凌云①，孙栋元②，费喜亮③ （①，③甘肃省水土保持科学研究所，甘肃 兰州 ７３００２０；②甘肃省水利科学研究院，甘肃 兰州 ７３００００）
摘 要：重点针对人类活动对水文水资源的影响问题从以下三个方面分析了现状：一是变化环境下的水文水资源问题，分析了 环境变化与水文循环问题，人类活动对水循环水资源演变的影响等。二是分别综述了人类活动影响下水文水资源定性分析研究与定 量研究成果，在此基础上提出在干旱内陆河地区，人类活动影响下水资源响应机制与定量识别的研究还相对欠缺的结论。三是提出 在干旱区应加强进行定量识别人类活动对水资源的影响、人类活动与水资源相互影响的互馈机制研究。