人类社会向前发展,人向自然界的索取不断增加,对自然的干扰也逐步加剧,致使自然界的承受能力受到影响,人与自然的关系出现紧张。为此,人必须处理好与自然的关系,以免人的生存环境受到威胁。水是自然界的重要因素,和人的生存与人类社会的发展关系密切。由于用水量不断增加和用水不当,一些地区出现水资源危机,人在和水旱灾害进行抗争中,也出现了由于措施不当带来的人为加大灾害的问题。因此,人必须在处理好与自然关系的框架中,认真处理好与水的关系,以保障水资源的永续利用和人类社会的可持续发展。

利用长江上游直门达水文站1963～2001年径流量及同期该流域气象资料,分析了长江上游径流量变化规律及其影响因子。研究表明:近40年来长江上游径流量呈减少趋势,其中以秋季径流量减少最为明显;长江上游流域夏季降水量减少、年平均气温升高和蒸发增大引起的气候干旱化趋势是造成径流量减少的主要原因,其中降水量是影响径流量的最主要因子;夏季降水量的减少与秋季径流量的减少关系密切,而秋季径流量的减少最终影响到了年径流量的减少。

论文对西北地区各大型内陆盆地地下水系统中含水系统的结构特征和地下水径流特征进行了对比分析。利用模糊数学方法对内陆盆地各流域地表水与地下水相互转化模式进行了识别,结果表明,各流域地表水与地下水相互转化不仅在形式上是一致的,而且在量化比例上也具有非常的相似性。文章还就水文环境变化和人类活动对地下水系统演化规律的影响进行了探讨。在此基础上,对西北地区内陆盆地水资源合理开发利用提出了一些合理化建议。

利用1982、2003年土地利用现状图、地下水水质资料和监测数据,在GIS支持下,研究云南小江岩溶流域20年来的土地利用变化及其水文环境效应。结果表明:20年来,流域610.12km₂的土地利用面积发生变化;土地利用变化的主要过程是由未利用地向耕地和林地以及林地向耕地的转化;土地利用的空间格局发生很大变化,空间格局指数有不同程度的增加或减少;地下水水质的变化与土地利用变化表现出动态一致性,林地和未利用地转变为耕地后,地下水的总硬度、总碱度、pH值、SO42-、NO3-、Ca2+等离子值明显升高,并形成明显的高值区;1982年流域地下水以I、II、III级水质为主,而2003年流域却以IV、V级水质为主,地下水水质呈明显恶化趋势;流域地下水水质的变化与流域森林质量下降以及耕地扩张带来的化肥污染息息相关。

通过对湖南省1950～2002年水旱灾情、1954～1998年降水量的统计,结合流域自然条件和水利现状综合分析表明:湖南省山丘区水旱灾害交替演进日趋明显,洞庭湖区外洪内涝交织频繁,农村饮水困难人口数量不断增多。7～9月降水量占全年降水量的20%,而4～9月降水量占69%,且多以暴雨形式出现,这一降水特点是导致水安全问题的症结所在。因此,必须充分利用山区有利地形修筑拦蓄小型工程,全方位建设生态环境,挖掘水库群的防洪兴利潜力和提高大型水库的调度水平等措施,调控4～8月的暴雨径流,以减轻水旱灾害,满足供水、发电、航运等方面的需水要求。

以小尺度的三江平原挠力河流域作为研究区域,分析了自1954年以来湿地的空间和时间退缩过程及其驱动力,重建了自1954年以来的土地利用/土地覆被变化过程。结果表明,湿地面积由1954年的1149878hm₂下降到2000年的277691.25hm₂,由占总面积的45.85%下降到11.07%,仅仅是原来面积的1/4不到;而耕地面积由206003.5hm₂增加到1440260.25hm₂,由占总面积的8.21%增加到57.43%。同时指出,人类农垦活动是挠力河流域湿地面积退缩的主要驱动因子。

研究了三江平原露日的变化特征,并对沼泽地毛果苔草(Carexlasiocarpa)群落和大豆地中露水的凝结进行了实地观测。结果表明:三江平原露水出现频率较高的季节是夏秋季(6～9月),露水凝结量最多的月份是9月;近12年来,年露日在66～108d,平均为95.42d;7～9月大豆地地面的露水凝结量明显高于沼泽地地面,而5～6、10月低于沼泽地地面;沼泽地中冠层的露水凝结量最多,地面上的露水量略低于顶层,而大豆地中露水凝结量的垂直差异不明显;2003年沼泽地、大豆地单位土地面积上实际凝结的露水量为20.68、19.46mm,分别占同期降雨量的5.05%、4.75%。露水在一定程度上弥补了干季降雨的不足,是影响水量平衡的重要因子。

在EPIC模型介绍和模拟精度验证的基础上,利用EPIC模型对黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力和土壤水分动态进行了中期(12a)和长期(30a)评价定量模拟研究。结果表明:(1)在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;(2)在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力呈现波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性显著,但土壤干燥化趋势并不明显;(3)综合分析认为,在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬地麦田土壤干燥化只是一种短期现象,不会导致长期性土壤强烈干燥化现象发生,但产量随降水量变化的波动性不可避免。

根据曲周县统计资料和水利观测资料,分析了近30年来土地投入变化及其对粮食作物单产变化的贡献率,并对区域水资源平衡变化的情况进行了计算和分析。研究结果表明,作为集约化农区的曲周,30年来土地利用集约化程度不断提高,表现为土地的复种指数、化肥投入和灌溉率不断提高;播种作物面积单产的生产函数模拟表明,灌溉保障率的提高对作物播种面积单产的贡献率最大,达到了0.546;作物播种面积单产提高对水资源的高度依赖性,导致了对水资源的过度开采,使区域水资源失衡。这种趋势持续下去,将对区域的资源持续利用产生不利影响。要促进集约化农区水土资源的可持续利用,只有降低复种指数,减少耗水作物,特别是小麦的播种面积。

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响,根据汉江水华发生的成因和关键因子的分析结果,对汉江水华发生的概率进行了定性分析;应用水动力学模型和富营养化动力学模型以及随机模拟法对汉江水华发生的概率进行了定量计算,并提出了相应的防治对策。结果表明熏南水北调中线工程145×108m3方案实施后将增加汉江水华发生的概率,而引江济汉工程的兴建将极大地减少汉江水华发生的概率。汉江自身的水污染治理是减少水华发生概率的最根本措施。丹江口水库增加枯水期下泄流量和三峡电站减少枯水期下泄流量的联合调度将减小汉江水华发生的概率。

结合中国科学院知识创新工程项目“华北地区水循环与水资源安全”的研究工作,论述华北地区紧迫的水安全问题与反思,展望国际水科学研究前沿与热点问题,介绍中国科学院在变化环境下的水循环、农业节水和水资源安全研究的阶段成果和近期研究行动计划,提出中国北方特别是华北地区的水文水资源科学研究与发展的几点建议。目的是研讨未来中国北方特别是华北地区水资源安全国家需求中的长远发展的前沿性问题。

鸣沙山月牙泉自然遗产是世界上罕见的奇特沙漠景观。随着当地旅游业的发展和地下水的不合理开采利用,使月牙泉呈现干涸的趋势,鸣沙山的生态景观受到严重破坏。为了保全这一自然遗产,通过实地考察和数据资料的比较分析研究,提出4个方面的措施:第一,合理开发利用祁连山雪山融水、“引哈济党”,解决区域的用水水源问题;第二,狭管效应、生物降解被(BiodegradableScreen)护岸、生态理念,改善月牙泉形成的地理环境;第三,建立绿色植被隔离带;第四,建立国家级沙漠公园。

土地利用/覆盖变化的区域对比分析被国际地理学联合会LUCC工作组列为2000～2004年期间的三大研究目标之一,闽台因其区域自然背景及历史文化的相似性和经济发展时序递差性成为区域对比研究的理想对象之一。利用闽台相关统计资料对比显示,福建1979～2001年与台湾1969～1998年的耕地非农化呈现周期性变化。对影响耕地非农化因子进行灰色关联分析,结果显示:人口增加及城市化水平提高、农业发展共同构成闽台耕地非农化的第一、二驱动因子;经济发展水平影响闽台耕地非农化的规模与利用效率,从同一时点比较,福建非农化土地利用效率远低于台湾,但就同处于工业化中期的发展阶段比较,福建非农化土地的利用效率明显高于台湾;农副产品的对外贸易量对台湾耕地非农化的影响强于福建。最后分析了闽台不同经济发展时期经济发展政策与土地管理法规对耕地非农化的影响。

在北方农牧交错带植被重建中适宜乔、灌、草种生态区划的基础上,以该区域黄土高原区作为研究区,结合该区1989和1999两年的土地利用分类图,通过计算区域缺水指数及对其分级,探讨了缺水指数在时间和空间上的变化规律,分析了耕地、林地、草地等该区主要土地利用类型在时间和空间上与缺水指数的关系。在此基础上,构建水分亏缺风险指数(RiskIndexofWaterDeficit),从研究区整体和各生态分区两个尺度上探讨了不同土地利用类型的RIWD时空分异。得出如下结论:①1989～2000年,研究区缺水指数均在中度以上,其变化幅度有逐年减少的趋势;②对比1989年和1999年两年的缺水指数,区域整体缺水状况有所缓解,但各生态分区内的缓解程度在空间上仍存在差异;③从研究区整体而言,各土地利用类型的水分亏缺风险指数逐渐减少,依次为林地、耕地、草地;④因各生态分区内的地理特征包括水分状况存在变化,故各土地利用类型的水分亏缺风险程度排列顺序与区域整体有所不同。

提出了宁夏河套灌区市场经济条件下农业水资源高效利用模式。通过对市场经济条件下灌区农业水资源高效利用机理的研究和对市场条件下农业水资源高效利用原则的剖析,认识到宁夏河套灌区要在市场经济条件下实现农业水资源高效利用,必须基于投入产出分析做好以下6方面的工作:①大型灌区骨干工程更新改造;②中低产田改造配套;③地表水与地下水联合运用;④改变作物种植结构和灌溉制度;⑤实施灌区现代管理;⑥合理调整水价。

根据渔业区划中东海区的地理水文特点,将东海区划分为地理上的3个区域,即黄海中南部、长江口和东海中南部。据1987～1998年东海区上海、宁波、江苏、舟山四大渔业公司中上层鱼类渔捞数据,以渔获量和平均网产为指标,分析了东海区中上层鱼类资源的季节性特性和时空分布特征。最后利用空间趋势面拟合方法,分析东海区中上层鱼类资源的区域分异特征。结果显示,不同海区的中上层鱼类资源大致具有自西南向东北或者自西向东减少的趋势,与该区主要海流相对应。

受区域生态环境的影响,新疆绿洲经济发展普遍具有封闭性、局限性和不平衡性特征,经济规模小而内向,生态约束性强,市场化动力不足,制约了城市化、工业化加速发展。基于非连续封闭流域的绿洲经济,提出应采取具有区域特色的发展战略,通过强化开放和流通解决市场问题,采取“相对集中发展战略”,建设大城市、大基地和大通道,克服市场化结构和布局矛盾,发展流域生态经济的战略构想。

疏勒河流域河水的化学组成虽不尽相同,但大部分河段阴离子中以HCO3-占优势,阳离子中以Ca2+为主。以每升水中的毫克浓度为单位,阴离子HCO3->Cl->SO42-,阳离子Ca2+>Mg2+>Na++K+;只有党河下游段敦煌所采水样则是HCO3->Cl->SO42-,Ca2+>Na++K+>Mg2+。按照水文地质学的常用方法,根据每升水中主要阴、阳离子的浓度,将河水分为3种类型押重碳酸盐类、硫酸盐类和氯化物类熏但大部分河段属重碳酸盐类。根据取样测试,河水的总矿化度值256.12～413.74mg/l,河水总硬度变化在3.37～7.16me/l之间,其总碱度值2.62～4.25me/l。文章还对疏勒河流域河水中微量元素的含量进行了分析、研究,对水质状况进行了评价并提出了水环境保护的意见和措施。