氣候異常之亞熱帶地區(qū)水文循環(huán)及生態(tài)需水量研究

前言

第1章　緒論

1.1　研究背景

1.2　研究目的和意義

1.3　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.4　研究區(qū)域基本情況

1.5　本書主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線

第2章　華南地區(qū)水文循環(huán)及其對氣候變化的響應(yīng)

2.1　大氣降水分析

2.2　蒸發(fā)

2.3　河川徑流

2.4　水循環(huán)演變趨勢分析

2.5　本章小結(jié)

第3章　人類活動對水循環(huán)的影響分析

3.1　分析思路與方法

《氣候異常之亞熱帶地區(qū)水文循環(huán)及生態(tài)需水量研究》可供從事水利、環(huán)保、生態(tài)、氣象、地理等有關(guān)專業(yè)的科技工作者和管理人員參考。隨著我國亞熱帶地區(qū)經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，對生態(tài)與環(huán)境產(chǎn)生了巨大的壓力，并有可能威脅該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。然而，關(guān)于亞熱帶地區(qū)的資源、環(huán)境、生態(tài)的研究還十分薄弱，遠不能滿足該地區(qū)制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。因此，以亞熱帶地區(qū)水文循環(huán)及生態(tài)需水研究作為《氣候異常之亞熱帶地區(qū)水文循環(huán)及生態(tài)需水量研究》的基本論點，揭示該地區(qū)的水文循環(huán)、環(huán)境與生態(tài)需水的特點和規(guī)律，探索研究分析該地區(qū)水文循環(huán)、環(huán)境與生態(tài)的新方法、新技術(shù)和新途徑，為該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供一定的參考價值。

《氣候異常之亞熱帶地區(qū)水文循環(huán)及生態(tài)需水量研究》以大量資料和研究成果詳細闡述了我國亞熱帶地區(qū)水文循環(huán)要素的基本特點與規(guī)律，分析了近50年來水文循環(huán)要素對氣候變化響應(yīng)的事實，揭示了人類活動對水文循環(huán)要素演變的驅(qū)動作用和機理。在全面評價華南地區(qū)水環(huán)境和水生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及演變趨勢的基礎(chǔ)上，深入研究了華南地區(qū)生態(tài)需水量特點，提出了適合該地區(qū)的生態(tài)需水量計算方法。從宏觀層面對生態(tài)需水量短缺和水質(zhì)惡化可能產(chǎn)生的經(jīng)濟損失計量進行了分析與評價，試圖在《氣候異常之亞熱帶地區(qū)水文循環(huán)及生態(tài)需水量研究》的研究成果和我國亞熱帶地區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略決策需求之間架起一座橋梁。

本書可供從事水利、環(huán)保、生態(tài)、氣象、地理等有關(guān)專業(yè)的科技工作者和管理人員參考。

生態(tài)環(huán)境需水正逐漸成為水資源及相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點，研究涉及到河流、湖泊、濕地等多種生態(tài)系統(tǒng)類型，由于人類活動對河流需水的影響最為直接，因此在河流方面的研究開始相對較早，也最為活躍。河道生態(tài)需水量的研究大致可以分為3個階段。

1、20世紀60年代之前屬于河道生態(tài)需水理論的萌芽階段，主要針對滿足河流的航運功能進行研究，缺乏成熟的理論和方法。

2、20世紀70年代至80年代末期，此階段河道生態(tài)需水及其相關(guān)概念得到人們的普遍認同，開始從不同角度對其進行系統(tǒng)研究。最初根據(jù)水文歷史資料進行河流流量分析。提出了一些基于水文學分析的方法，如Tennant法，后來水力學家根據(jù)河道斷面參數(shù)判斷河流所需流量，形成了基于水力學分析的方法，如科羅拉多州水利局專家提出的R2一CROSS法。

3、20世紀90年代之后，隨著河流連續(xù)統(tǒng)籌思想的提出，河道生態(tài)需水理論開始完善，原有的研究方法不斷得到改進，同時出現(xiàn)了一些新的研究方法，其中最為突出的是南非BBM法和澳大利亞的整體研究法，特點是注重對河流生態(tài)系統(tǒng)整體的考慮。此外，還出現(xiàn)了一些其他方法，如從流量與生物的直接關(guān)系人手進行研究的方法，從滿足河流稀釋、自凈環(huán)境功能出發(fā)的研究方法。

1、生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及修復(fù)目標分析。這是生態(tài)需水研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。生態(tài)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它包括生物及其周圍的環(huán)境，由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、相關(guān)理論支持等方面的限制因素，需要通過分析生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，找出主要的生態(tài)問題，確定生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的目標和重點，為生態(tài)需水研究工作指明方向。

2、生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵生態(tài)因子的選擇。表征生態(tài)系統(tǒng)狀況的因子很多，如存在珍貴動物的河流，就以該珍貴動物的數(shù)量作為生態(tài)系統(tǒng)狀況的關(guān)鍵生態(tài)因子。為了便于后期計算，需要該因子除了要能夠反映生態(tài)系統(tǒng)的主要生態(tài)問題，還可以定量描述，與水建立數(shù)量關(guān)系。

3、生態(tài)需水關(guān)鍵因子的選擇。生態(tài)需水的關(guān)鍵因子主要分為水質(zhì)和水量兩類，表征水量的因子有流速、流量、水文周期等；表征水質(zhì)的因子有pH值、COD、BOD5、NH₃、重金屬濃度等。在研究中不可能涉及所有的生態(tài)的因子,只能根據(jù)對生態(tài)系統(tǒng)主要生態(tài)問題影響程度的大小，選擇生態(tài)需水的關(guān)鍵因子。

4、生態(tài)需水量計算。建立生態(tài)因子和需水因子之間的定量關(guān)系。關(guān)鍵生態(tài)因子和生態(tài)需水關(guān)鍵因子都是從眾多的因素中選擇的最具代表性的因素，其他非關(guān)鍵的因子對于生態(tài)因子和需水因子之間的關(guān)系有重要的影響，本文稱之為背景參數(shù)，如河流的縱向形狀、河床材料、橫斷面形狀、地下水的水位等，選擇背景參數(shù)作為計算的條件，分析生態(tài)因子和需水因子之間的定量關(guān)系。 2100433B

生態(tài)需水量是指一個特定區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)的需水量，并不是指單單的生物體的需水量或者耗水量。它是一個工程學的概念，它的含義及解決的途徑，重在生物體所在環(huán)境的整體需水量(當然包含生物體自身的消耗水量)。它不僅與生態(tài)區(qū)的生物群體結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與生態(tài)區(qū)的氣候、土壤、地質(zhì)、水文條件及水質(zhì)等關(guān)系更為密切。因而，“生態(tài)需(用)水量”與“生態(tài)環(huán)境需(用)水量”的含義及其計算方法應(yīng)當是一致的。計算生態(tài)需(用)水量，實質(zhì)上就是要計算維持生態(tài)保護區(qū)生物群落穩(wěn)定和可再生維持的棲息地的環(huán)境需水量，也即“生態(tài)環(huán)境需水量”，而不是指生物群落機體的“耗水量”。對于水生生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)需水量的確定，不能只考慮所需水量的多少，還應(yīng)考慮在此水量下水質(zhì)的好與壞。生態(tài)需水量的確定，首先，要滿足水生生態(tài)系統(tǒng)對水量的需要；其次，在此水量的基礎(chǔ)上，要使水質(zhì)能保證水生生態(tài)系統(tǒng)處于健康狀態(tài)。生態(tài)需水量是一個臨界值，當現(xiàn)實水生生態(tài)系統(tǒng)的水量、水質(zhì)處于這一臨界值時，生態(tài)系統(tǒng)維持現(xiàn)狀，生態(tài)系統(tǒng)基本穩(wěn)定健康；當水量大于這一臨界值，且水質(zhì)好于這一臨界值時，生態(tài)系統(tǒng)則向更穩(wěn)定的方向演替，處于良性循環(huán)的狀態(tài)；反之，低于這一臨界值時，水生生態(tài)系統(tǒng)將走向衰敗干涸，甚至導(dǎo)致沙漠化。