水文與水資源工程研究方向范文

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地理水文學（GeographicalHydrology）與水文地理學（Hydro-geography）均屬水文研究的地理學方向，與直接服務于水利工程的工程水文學有所不同。但研究的對象是一致的。50年代受原蘇聯學術界的影響，促進了我國區域水文的研究，并且形成了水文地理學的主題。俄語中的水文地理（гидротафия）與英語中的Hydrography涵義相同。后者于16世紀在歐洲用于水道（河、海）測量制圖的描述［1，2］，在中譯書刊中有人譯為“水象學”。水利工程專業人員把水文地理作為水利的自然條件來看待，例如，地質、地貌、氣候、植被、土壤等等背景，實際上是自然地理因素的特征描述。這里看不出對于水文與水資源本身規律的研究，不能有效地利用地理學原理深入研究水文現象。為此，我們強調水文學的地理方向或地理方向的水文研究。近年來的實踐表明，水的問題直接關系到工農業生產與人民的生活，廣泛涉及生態與環境等的方方面面［3］。水文地理學已突破了單純的水背景研究。實際上，從1978年以后，中國地理學會水文專業委員會的歷屆全國水文學術大會上都強調人與水關系的研究［4-6］。

適應水問題研究發展的需要，并與工程水文學相配合，深化水文研究的理論與實踐，地理水文學更可拓寬水文地理學的研究方向，發展內涵，有利于學科研究發揮自己的特色；促進水文研究與地理科學其它分支科學的橫向結合，如氣候學、地貌學、土壤地理學等，尤其是與人文經濟地理學的結合，形成新的邊緣學科領域和產生新的學科生長點；通過水與資源、社會、經濟、生態與環境的廣泛聯系，有利于綜合性研究優勢的發揮，改變水文地理研究的傳統方法與手段，增加計算技術、遙感遙測與信息系統方法的應用，提高研究工作的水平。

地理水文學的提出是一種發展，而不是對水文地理學的否定。兩者既屬于地理科學也屬于水文科學。為了簡化敘述，它們的關系可以用圖1來表示：

圖1地理水文學與水文地理學示意

Fig.Relationshipbetweengeographicalhydrologyandhydrogeography

顯然，地理水文學與水文地理學均是地理科學（G）與水文科學（H）的公共部分，即集合G與H的交，有共同的元素為X，則：

G∩B＝｛X／X∈G，X∈H｝

只是水文地理學靠近地理學，而地理水文學靠近水文學。從我國地理部門的水文研究來看，針對區域和流域的單純水文地理研究已相對減少，而水文水資源本身的研究相對發展。地理水文學在研究領域、深度層次、實際應用等方面均領先于水文地理學。

2回顧與研究現狀

從30年代后期到80年代中期的研究回顧，見參考文獻［1－3。結合當前，簡要概括如下：我國地理學中現代水文學研究始于30年代末，從吳尚時先生的譯著“江河之水文”為起始。50年代初，謝家澤、郭敬輝、施成熙、羅開富等為推動我國水文研究作出巨大貢獻，50年代中期以后，以河流水文為主的水文研究迅速發展，包括邊遠地區河流水文調查與全國水文區劃的研究。60年以后，從河流水文（包括河口水文）逐漸擴大到其它陸地水體，包括冰川、湖泊與沼澤水文及水文過程（如泥石流、洪水與森林水文影響等）的研究。同時，水文實驗，包括定位半定位試驗相繼發展。70年代，特別是80年代以來，水資源問題與環境水文研究得以迅速發展。80年代中期以后，“人與水”和涉及全球變化的水文研究開始興起，方興未艾。

至于研究現狀的歸納，擇其主要方面分述如下：

2.1水循環與水平衡

作為水文基本理論的水循環與水平衡研究，正在宏觀與微觀尺度上不斷擴展與深化。在宏觀上面向全球。國際地圈生物圈計劃（IGBP）強調的界面過程研究，正力圖把描述全球物理氣候系統的總循環模型（GCMS）與全球水循環模型相耦合。這一研究將提供量化與描述全球水文過程與未來變化的可能，其中包含自然變化與人類活動的影響。IGBP計劃特別注重植被變化的作用，以便把人與生物圈（MAB）計劃的研究緊密聯系起來，這是目前國際上正在開展的一項巨系統研究。在我國結合IHP－IV計劃（大氣、陸地和水系統間的界面過程，氣候變化和水文系統的關系，濕潤熱帶、干旱半干旱區水文研究與水資源管理戰略等）已有初步研究，目前正加強我國地理水文學與地學及生物學各分支學科的跨學科研究。

水循環研究除在國內已發展的各類流域水文模型外，正深入到單元尺度的細微觀測與計算模擬，尤其是田間水分運動與交換過程的實驗與計算研究。相對于宏觀尺度的研究，我國在這方面已有一定的工作基礎，如土壤－植物－大氣連續系統的研究，發展了多種水體之間多種形式耦合系統的探討；結合中國科學院生態臺站網絡的建立，開展不同地理帶的水循環過程的實驗，致力于揭示界面過程中水分、熱量交換規律，例如，地下／土壤水、植物根系吸收、植物冠層輻射平衡、溫度、總氣孔阻力、邊界層阻力、土面蒸發、土壤熱通量等等。水循環或水量平衡研究，既是發展水資源確切評價方法的基礎，也是農田節水調控、農業合理用水的依據，具有重要的意義和廣闊的應用前景［7］。水循環的微觀與宏觀的結合表征水文科學理論的逐步完善化和系統化。

2.2區域水文與水資源

2.2.1區域水文近年來的主要進展表現在：

①定量分析技術手段有所加強，如應用模糊數學進行區域水文類型的研究，已有黃河流域的水文區劃工作；應用有序量最優分割法，進行河川徑流變化的研究；利用遙感技術進行地區水文條件的判讀，包括對多時相衛星遙感圖像分析區域水文動態等。

②區域水平衡研究進一步深入，如：中國科學院地理研究所進行的全國水量平衡與華北水量平衡的研究；長江流域辦公室與黃河水利委員會提出的長江流域水平衡三要素分布和黃河流域水文要素時空分布及水平衡分析；各省區的水平衡研究，全國已有一半的省市提出研究報告［5］。在這些研究水平衡的工作中，多采用六要素的平衡計算方法。

③全國水文區劃已完成初稿，這項工作開始于1984年，成果即將發表。

④特殊區域的水文研究也取得許多成果。如喀斯特地區、干旱區與半干旱地區、山區、平原地區、高寒地區與小島的水文研究均有相當的研究成果發表。

2.2.2水資源從70年代后期開始，我國的水資源問題一直對水文研究起著導向的作用，而且經久不衰。有人甚至認為一門新的學科——水資源水文學正在興起。這說明水文與水資源不可分割的關系。作者認為水資源的研究可以作為水文學延伸與拓廣。但水資源學并不與水文學等同。水資源學與社會、經濟有更直接的密切關系。1986年在南寧召開的第4次全國水文學術會議以來，水資源的研討非常熱烈：

①針對水資源的涵義，楊戊與劉昌明等分別提出了水資源的定義［8，9］。

②在區域水資源的研究方面，提出了對農業生產至關重要的土壤水的資源評價與利用［10-12］及農業節水的途徑。這方面的研究與原蘇聯學者李沃維奇曾經展望的“水文學的土壤趨勢”相呼應。

③在區域水資源研究方面發表了大量的論著，特別是對邊遠地區（如新疆、等地區）的水資源提出了比較系統的研究成果［13］。

④結合城市水文研究的開展，南京大學與華東師范大學對城市水資源做了一系列的工作，水資源規劃與管理的研究比較突出。

⑤南水北調工程是我國水資源重大戰略性工程，對緩解我國地方水危機有重大作用。由于引水線橫跨江、淮、河、海4大流域，水資源的配置與聯合利用是亟待研究的問題。針對這一問題，應用水文地理的系統分析取得了進展［14］。

2.3冰川、湖沼水文

全國第一次水資源評價中的冰川與湖泊水量均由地理部門完成［15］。中科院冰川凍土研究所計算分析得出全國冰川間積為58651km2，冰川儲量為51322×108m3，冰川融水年徑流量為563×108m3。這部分水量構成了我國西部地區水源的重要成分；中科院地理與湖泊研究所估算了全國湖泊總面積為71787km2，年貯水量為7088×108m3。中國科學院長春地理研究所估算出我國沼澤的面積約為10×104km2。

冰川與湖沼水文的研究，在我國主要集中在地理研究單位。在學術上有舉足輕重的地位。在施雅風先生的倡導下，我國冰川的研究，取得迅速的發展。除水文調查外，冰川水的研究已深入到冰川的水量平衡與融水徑流形成過程的機制方面，并提出了我國冰川水文學的研究專著［16］。

我國湖泊水文研究，在西北與東南地區都取得了重大進展。中國科學院新疆地理研究所，提出了亞洲中部湖泊的近期變化［17］的研究成果，為中亞湖泊水資源利用提供了科學依據。中國科學院南京地理與湖泊研究所毛銳，在太湖蒸發的長期研究基礎上，針對1991年太湖水災時期湖水位日變化分析得出排淺阻礙論據，對于世界銀行為治災投入資金的決策起了很大作用，顯示了研究論文的價值。此外，1992年中國科學院地理研究所在南四湖蒸發的系統研究成果也通過了科學鑒定，發展了水面蒸發的計算模型［18］。

沼澤水的研究以東北三江平原的沼澤水文研究為代表，已獲得了多年的科學積累［19］。

2.4水文過程與環境水文

水文過程在自然地理過程與環境變化的研究中具有極其重要的意義與應用價值。在水文過程的驅動下，導致地貌演化，流水造成侵蝕、搬運與沉積，起著地形的塑造作用；攜帶地表層化學元素的遷移、沉淀，對化學地理景觀起著重要作用；對于地球表面的主要熱量（太陽能）進行調節與傳輸，影響到氣候的形成與變化；蒸發過程包含著生物界的一個基本生理過程——蒸騰作用，涉及到植物生長發育。在這個過程中，水與二氧化碳一起是構成植物碳水化合物的主要物質；另一方面，水文地理或環境條件又對水文過程發生影響，成為環境變化研究的命題。水文過程的研究近年來非?；钴S。

2.4.1水文過程模型結合各地水文計算的需要，對產流與匯流發展了不同的模型。中山大學、南京大學、貴陽師大與成都科技大學等單位分別研制了巖溶地區水文模型［20，21］。結合流域地貌水系結構，中科院地理研究所等單位發展了地貌單位線方法，用于徑流過程的計算?？紤]土地利用對水文過程的影響，劉昌明、于靜潔提出了森林攔蓄降雨極限量模型①，用于森林攔蓄降雨的計算問題。

①北京林業大學，國際森林水文模型班講義，81－87，1990。

2.4.2水量轉化近期，在我國平原地區，開展了“三水”（降雨、地表水與地下水）轉化的研究，考慮到土壤水，稱為“四水轉化”，再進一步聯系到植物水分，稱為“五水轉化”，這是研究工作的一種循回漸進，從簡單到復雜的過程。這方面的研究由于采用了系統的觀點和演繹方法［22］，使水量轉化過程的理論得到了進一步的發展。這些進展表現出對水文過程研究的全面概括和預見性，揭示出界面水文研究的前景，同時，也豐富了自然地理過程的理論。

2.4.3環境水文主要探討環境變化（包括自然與人為變化）造成水量與水質過程的變化，這一研究是以水文過程的理論為基礎，計算分析各種水文要素對環境條件改變的響應。在研究方法上，目前主要采用鑒定評價法、模擬法以及外推法等［23］。近幾年，國內環境水文的研究大多結合各地的環境保護規劃與實施進行，如華北地區的水環境與上海市的水環境［24］。在一些薄弱的領域，如：地下水的污染，也開展了研究［25］。1990年國際地理聯合會（IGU）在北京舉行區域大會后，IGU執委會批準在中國建立了區域水文對氣候變化和全球變暖響應的二級學術研究組織并推選劉昌明為主席，使環境水文的研究由較小尺度的研究轉向更加宏觀的大尺度環境水文研究。1992與1993年分別在美國華盛頓與中國拉薩舉行了國際會議，研討了全球變暖對水文與水資源的影響和高寒地區水文水資源對氣候與全球變暖的響應［26］。這些學術活動推動了我國大環境水文的研究。

2.5實驗水文

水文學理論的深入發展必須借助于實驗研究。目前，水文的定位觀測遍及我國的主要陸地水體，包括冰川、湖泊、沼澤與小河流的降雨徑流、土壤水與地下水。比較著名的臺站可以山東禹城水循環與水平衡試驗站、太湖試驗站、東北三江平原沼澤試驗站與西北天山冰川試驗站為代表，這些實驗站納入了中國科學院生態系統網絡，覆蓋了我國主要的生態類型區，為我國地理水文的理論與應用研究提供了最有力的支撐。實驗的內容不僅包含了所有的水文要素的試驗觀測，而且結合了能量與溶質等不同地理地帶的生態與環境條件的研究。在實驗技術與手段方面，除了引進國外的先進儀器（如普遍配置土壤水分中子儀，太陽輻射儀等）外，根據實驗與模擬的需要還自行研制了室內與野外實驗裝置［27］。配合對土壤－植物－大氣系統（SPAC）的觀測，設計了多種儀器的綜合裝置，發展了新的研究課題。

2.6應用性研究

結合國家與地方的任務，適應市場經濟與生產需要，在國土整治、區域發展、城鄉規劃、工礦交通建設、大型水利工程生態與環境保護等許多方面，進行了大量的研究工作。在缺水的華北與西北地區的工作如節水農業［29］等。有些研究突出地理學的特色，如在華北平原進行的古河道調查［30］，為區域的水量調蓄工作，提供了重要參考。

3、21世紀地理水文研究若干問題

展望未來，地理水文的研究，將有廣闊的發展前景。密切結合社會各方面對水日益增長的需求，適應市場經濟的發展，考慮國際學術的發展趨勢，面臨著嚴竣的挑戰和眾多的機遇，研究工作任重而道遠。下面提出的若干方面僅供商榷。

3.1水資源仍為研究主題

隨著社會經濟的發展和人口的增長，今后應以地理水文與工程水文相結合，為水資源評價、開發、利用、管理和保護提供水資源水文的科學依據，深入水文規律的研究，創造新的水文分析方法。由于供水量的不斷增長引起廢棄水的增加，水質的研究和地下水及一些新水源利用，將會更加迅速地發展，不斷擴大規?；虺叨鹊娜祟惢顒訉λY源的影響，包括三峽大壩與南水北調等超大型水資源工程的影響，將為地理水文研究提出新課題。

3.2全球變化與地理水文

埃里克·巴倫提出的通用循環模式（GENESIS）進一步發展了全球增暖的認識。對全球變暖引起的水文水資源變化的研究，是我們責無旁貸的任務。中國是世界大國，幅員遼闊，大約跨4°－53°N之間，水資源對氣候變化的響應是非常復雜的。主要特點是：

①因緯度帶而異；

②水文水資源量的響應屬非線性（見圖2）；

③水文的變異，包括極值，有隨溫度升高而俱增的特點。這些特點會影響到水資源開發利用的規劃與管理。因此，必須開展全國不同地理區或緯度帶的水文水資源對全球氣候變化響應的研究，并為水資源未來情景作出預測。

圖2年徑流（R）對氣溫（T）與降水（P）的響應

Fig2AnnualRunoffResponsetoAnnualTemperatureandPrecipitation

3.3全球能量與水循環實驗（GEWEX）

GEWEX是一個跨世紀的國際研究計劃，它屬于世界氣象計劃（WCP）的內容，橫向與水文學的研究相結合。研究計劃在1990年制定，1995年以前屬準備階段。我國早在50－60年代已由黃秉維先生提出了與其基本相同的課題，即“熱水平衡”的研究。因此，在我國開展這一工作已具備了一定的基礎。特別是目前正在建立的中國科學院生態臺站網絡，將為開展GEWEX的研究和國際間的合作提供良好的條件。由于GEWEX的研究需要解決大小尺度空間系統的耦合問題，今后的研究從我國的實驗觀測臺站來看，存在著小尺度能量與水分運動的計算，如何在尺度上延伸或升級（Upscale），當然，全球大尺度的模型，也需要考慮尺度的降級（Downscale）。隨著GEWEX研究向21世紀的邁進，水文與氣候學在大尺度上的結合，將會產生出嶄新的成果，發展新的前沿。

3.4水文循環的生物圈方面（BAHC）

在國際地圈、生物圈計劃（IGBP）中，BAHC是核心計劃之一。這與1966年澳大利亞著名土壤－水文學家菲利浦提出了土壤－植物－大氣連續系統的研究一脈相承。1992年已在法國召開了國際學術討論會，歐洲與北美及澳洲均在開展研究，加拿大國家氣候中心立項作為專題項目。

BAHC作為IGBP的核心研究項目，將密切配合國際地圈、生物圈計劃的研究，旨在通過植被對水循環實現調控。在我國地球與生命科學的一些研究單位也正從實驗的途徑開始工作。由于水循環控制關系到水資源調蓄利用，這項研究不僅具有重要的應用前景，而且結合IGBP計劃將促進一門新的水文學科——宏觀生態水文學的發展。

3.5過度或交錯帶（Ecotones）的水文問題

Ecotones原意為群落交錯帶。隨著環境變化的深入研究，提出了生物多樣性的問題，Ecotones是環境水文問題研究的延伸。根據人與生物圈（MAB）的活動計劃，1993年7月，在法國里昂召開國際地下水與地表水交錯帶的國際學術研討會，主要有以下三方面的議題：

①地下水與地表水界面的作用。

②地下水與地表水界面的障礙：原因與評價方法。

③地下水與地表水界面的管理與恢復。在我國Ecotones尚屬一個新的研究領域，目前國內水文地理與化學地理工作者正在著手開展Ecotones的研究，除了地表水與地下水交錯帶外，河湖與陸地過渡帶Ecotones也開始研究，預計未來其它交錯帶的研究也會逐漸發展，這一研究作為水文學與環境學的交叉研究課題需于重視。

3.6雨水資源化

雨水資源化顧名思義是雨水利用的問題，80年代以來熱衷于這一研究的各國學者已舉行了六屆大會和多次區域性會議，1992年10月在日本東京都召開了國際雨水資源化區域會議。1993年8月初在肯尼亞內羅畢召開了第六屆會議，說明雨水利用問題深受各國學術界的重視。

1989年8月初在菲律賓召開的第四屆國際大會上，醞釀成立了“國際雨水收集系統協會”（IRCSA）并推選了美國夏威夷大學水文學家，美籍華人霍雨時為該協會的第一任主席，該協會的成立進一步推動著雨水利用的研究。

雨水利用的研究應用前景廣闊，其內容也甚為廣泛，特別是對我國廣大農村農戶的供水、對缺乏河川的漁島、遠離地表水源的山村等有很重要的意義，拓寬的雨水利用還包括雨云的研究（和人工增雨），屋頂雨水的收集技術以及水質保存的方法、雨洪的調蓄等等。對于我國缺水的北方與南方石灰巖山區。地表水缺乏的地區，雨水利用的研究可望緩解局部地區的缺水問題。在我國降雨分配不均的情況下，這一研究的意義不言而喻。1985年6月將由中國地理學會水文專業委員會與組織在我國召開第七屆IRCSA大會，可望推動我國的雨水資源化研究。

參考文獻

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篇2

關鍵詞：GIS技術；水利水電；空間數據庫

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0068-02

1 GIS技術在水利水電領域的應用

GIS技術（地理信息系統）是當前水文和水利工作的重要基礎性技術，由于GIS技術立依靠計算機的功能技術，這使得水利水電工作可以利用數字的新發展得到迅速的發展，實現水利水電科學的管理、水利水電政策合理的制定、防洪抗旱能力的提高，可見GIS技術對于水利水電工作的重要價值。應該從GIS技術的水利水電基礎認知入手，分析水利水電工作應用GIS技術存在的問題，找到問題存在的深層次原因，以水利水電工作和GIS技術的特點出發，探尋水利水電領域GIS技術應用的要點，更好地實現GIS技術對于水利水電工作的價值，促進水文和水利領域的各項工作走向深入。

1.1 GIS技術在建立水文地理空間數據庫中的應用

水文地理空間數據庫是今后水利水電工作的重要基礎，是GIS技術在水利水電領域中應用的核心，數據庫要保障實時查詢則要求保持服務器端數據庫與實時報汛數據庫之間的通信，創建并存儲洪水預報相關數據，進行更新、插值計算后得到最新信息，以便在水利水電工作中得到有效地應用。

水資源數據庫就是一個巨大的數據庫集成體，可對現狀數據進行整理、儲存，利用GIS技術，對水資源分布進行分析，結合經濟發展需求，確定區域水資源承載力，提出科學合理的水資源調度方案，為水資源綜合規劃的編制提供依據。

1.2 水資源規劃中GIS技術的應用

水資源規劃包括了水資源調查評價、節約用水規劃、需水預測、供水預測、水資源保護規劃、水資源配置、規劃實施效果評價等內容。通過GIS技術輔助進行水資源評價，以便做出合理的水資源規劃。

1.3 水資源管理中GIS技術的應用

水資源管理包括了對水文基本信息、水文地質條件、土壤植被、河流水系、地形地貌、水利工程等多種不同類型要素的管理，通過GIS技術可實現多元信息的疊加分析及空間數據和屬性數據結合，為水資源管理提供基礎信息的服務。

1.4 防洪抗旱中GIS技術的應用

通過GIS技術與GPS技術、RS技術的結合可以建立洪水預警和干旱預警的系統，對洪澇災害和旱災進行災情評估、災情預報和災害風險分析，有利于控制災害的風險，降低災害的損失。

1.5 GIS技術與水文模型的融合

GIS技術的發展方向是與水文模型做到合理的契合，GIS技術應用于水文模型的數據處理過程，實現水利水電專業模型GIS技術的集成。

2 GIS測量技術在水利監測的貢獻

測繪科學隨著電子計算機和電磁科學的發展而發展，憑借GIS技術的優越性，在水利監測的貢獻主要表現為高效率、高精度、便捷、科學、系統的反映河道水利信息。

2.1 遙感圖像在水利信息方面的應用

GIS技術的除了擁有采集地理信息數據，并對水利數據進行存儲和整理，并進行可視化之外，還能對水利的數據進行復雜的整合，能夠提醒、預測預算等各種輔助決策功能。用遙感手段對取得的水利信息通過計算機進行專門的圖像處理和轉換，把遙感信息源傳輸到GIS上。遙感測量和實際測量之間是有誤差的，而且在未轉換前GIS是不能識別遙感圖像的，為了減少保持遙感圖像和實際測量地形圖的誤差和GIS的順利識別，必須對遙感圖像做必要的變換和圖像處理。運用圖形圖像資料提取高程數據，以建立數字高程模型（DEM）。GIS利用數字高程模型數據統計出兩沖淤監測斷面間的沖淤量，沖淤分析是河道演變的主要工作，通過分析可以自動繪制出檢測出沖淤累積圖，既便捷又準確。

2.2 遙感動態監測水利狀況

遙感動態的進行水利監測能及時細化的反映水利狀況。通過對相同的水利監測點，從各個時相分析獲得的圖像，形成理想的遙感影像。動態監測技術是遙感技術應用的主要方面，可以對同一地區內的各個時相的圖像進行識別記錄，形成地區變化的遙感影像。不同類型的傳感器同時作用于同一地區水利環境檢測，從客觀上把握水利狀態。以遙感影像作為數據源并進行復雜的圖像處理，提取了精確清晰的圖像，為水環境研究提高輔助資料和決策依據。用數字遙感技術能動態的檢測河道的各個時相的水況變化，對防洪防災和調度水資源、河道建設等提供參考。

2.3 對河道沖淤變化的檢測

從信息處理軟件獲取可見光的水體厚度信息獲得水深的情況。原理就是利用水輻射的強度和水深、水體渾濁度的特定關系，測量水深。在實際測量中，遙感技術測量和實際測量是有精度偏差的。其原理是：遙感水深誤差大多是受到多方面的的影響，兩個或者多個時相之間的測量有誤差，采用減少系統誤差的方法，減少遙感信息源轉換的信息誤差，提高檢測的準確性。實現了遙感測量地形和實際測量地形結果的一致性，測量數據滿足河床變化分析和沖淤量分析的研究要求。

3 水利水電工作應用GIS技術存在的主要問題

3.1 缺乏統一的GIS技術平臺

當前水利水電行業已經看到GIS技術的重要價值，由于各自為戰，導致GIS技術的開發平臺多種，數據格式多樣，沒有完整的標準和規范，這個水利水電信息交流和共享帶來了極大的不便，影響GIS技術的進一步應用。

3.2 GIS技術與其他工作溝通不想

當前，GIS技術的應用工作多重視水利水電數據的采集，沒有利用GIS技術的優點展現與其他工作和領域的合作與溝通，導致GIS技術的交互性出現不足，特別是GIS技術數據與現有的水文模型不能有效契合，出現GIS技術的深層次優勢沒有得到發揮的問題。

3.3 GIS技術的動態效果有待于提高

GIS技術對水文現在的表述多屬于靜態描述和簡化處理，這會產生GIS技術與實際之間的較大差異，進而會影響GIS技術動態模擬效果的真實性和有效性，出現GIS技術的表達障礙。

4 GIS在水利水電中應用的具體事例分析――以云南省為例

云南省地處西南邊陲，地理位置和氣候條件特殊，位于我國第三級地貌臺階和暖溫帶向南亞熱帶的過渡地帶，具有十分明顯的過渡性征。

歷史上，云南省是全國洪澇災害發生較為頻繁、災害比較嚴重的省份之一。隨著社會經濟和科學技術的飛速發展，我省的防洪工作將逐步從“以洪水為敵”的控制洪水向體現水資源特性的洪水管理轉變，全面建成覆蓋全省的水利信網絡，其中防洪減災屬于重點應用系統。

以云南省五萬分之一數字高程模型（DEM）數據為基礎，采用先進的數字化和3S技術，利用國際上先進的流域水文模擬系統（HEC-HMS），研究開發適合云南省廣大山丘區和流域洪水預警預報系統，全面實現主要水文斷面和中型水庫、多座小型水庫以及個山丘區小流域洪水預警預報，開展山洪災害預警，達到以人文本、科學決策、全面減輕山丘區洪澇災害。

GIS在這些系統中的作用主要有以下幾個方面：空間數據處理、查詢、檢索、更新和維護；利用空間分析能力和可視化模擬顯示為防汛指揮決策提供輔助支持；為各類應用模型提供實時數據；優化模型參數；預報預測和防汛信息及決策方案的可視化表達。

5 結語

GIS是實現水利測量工程的進步和發展的有力技術手段，GIS在參與水利工程測量的各項工作中，為河道、水利監管以及水利的情況的記錄帶來技術變革，準確的為河道水利勘測管理方面提供科學資料。所以，針對GIS在水利水電的應用進行深入的研究和探討是有著十分重要的意義。

參考文獻

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篇3

關鍵詞：數字孿生流域；水利工程；水資源管理

數字孿生流域與數字孿生水網、數字孿生水利工程互聯互通、信息共享、各有側重，共同構成數字孿生水利系統核心，是推動新時代水利高質量發展的重要實施路徑之一。當前水利部已編制完成《數字孿生流域建設技術大綱(試行)》《數字孿生水利工程建設技術導則(試行)》《水利業務“四預”功能基本技術要求（試行）》《數字孿生水網建設技術導則（試行）》等一系列文件，為數字孿生流域、數字孿生水網、數字孿生水利工程建設提供了技術指南。在水利部統一部署下，長江水利委員會、黃河水利委員會等7大流域管理機構和三峽、小浪底等11家水利工程管理單位均完成了數字孿生流域或數字孿生水利工程建設先行先試實施方案編制工作，為流域防洪和水資源管理調配等業務系統建設提供了指南。本文調研梳理了數字孿生流域緣起、主要進展和未來研究方向，以期為數字孿生流域建設提供借鑒參考。一、緣起與發展

數字孿生流域構想可追溯到21世紀初提出的“數字黃河”，隨著數字孿生技術發展，數字流域和數字孿生逐步融合嬗變，誕生“數字孿生流域”。

1.數字黃河

數字黃河的基礎是數據，核心是模型，目標是應用。圍繞模型這個核心，清華大學王光謙等主持研發了數字流域模型，數字流域理論和技術在水利信息化的推動下逐步深化拓展，為流域水循環及其伴生過程耦合模擬提供了關鍵支撐。

2.數字孿生技術

2002年美國密歇根大學MichaelGrieves教授首次明確提出“物理產品的數字等同體或數字孿生體”概念,2017年我國提出“數字中國”概念，數字孿生技術與流域及城市管理等行業逐步融合，形成了數字孿生技術下的數字孿生城市等一系列新概念。

3.數字孿生

流域2021年，水利部正式啟動數字孿生流域建設工作，指出要按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”要求，以數字化、網絡化、智能化為主線，以數字化場景、智慧化模擬、精準化決策為路徑，以算據、算法、算力建設為支撐，加快推進數字孿生流域建設，實現預報、預警、預演、預案功能。在現代人類活動影響下，流域物理空間實體既包括自然地貌、植被和水系，也包括水庫、堤防、閘壩、泵站等水利工程體系，還包括流域和水利工程監測、管理及服務機構等，對象種類繁多、關系復雜、系統耦聯，亟待研發一套技術實現上述實體與自然水系數字體、水利工程智能體和水利管理智慧體的全要素映射、多過程模擬和復雜場景推演。

二、主要進展

數字孿生流域建設及應用主要包括信息化基礎設施、數字孿生平臺、業務應用系統三大部分。在以往信息化建設基礎上通過理念更新、數字賦能、奮發建設，數字孿生流域已經取得一系列重要進展和成果。

1.信息化基礎設施

基于全國水文水資源監測站網，構建了天—空—地一體化水利監測感知網，實現了重要水信息及時掌握。全國各類水情站點達到12萬處，5186條有防洪任務的中小河流實現水文監測全覆蓋，11萬座國家報汛站雨量水情監測信息收集傳輸時間由過去的小時級縮短到分鐘級，在有防治任務的2076個縣建設了山洪災害監測預警平臺，監測預報預警能力顯著提升。水利信息網傳輸能力、安全性、可靠性大幅度提升。綜合應用低功耗物聯網、北斗衛星通信技術等實現了偏遠、無公共網絡覆蓋地區的水文要素監測與數據傳輸。水利云服務設施隨著業務系統的建設和升級穩步拓展，業務覆蓋范圍越來越廣，智慧水利管理類App等“微應用”在水利業務管理中的應用日益廣泛。

2.數字孿生平臺

2022年4月水利部啟動數字孿生流域建設先行先試項目，黃河、長江、淮河等主要江河流域的數字孿生平臺建設陸續規劃實施，在數據底板、模型和知識平臺方面進展顯著。全國規劃在建主要流域L1級數據底板，蓄滯洪區等重點區域L2級數據底板，以及重點水利工程L3級工程模型，部分接入水文水資源監測基礎設施獲取的多要素實時監測數據，構建了流域及工程動態數據資源庫。水利部匯聚完成全國水利一張圖，覆蓋55類1600萬個水利對象，全國范圍內規模以上江河湖泊、水利設施、水行政主管單位都實現了空間化管理，為水利高質量發展提供了堅實數據支撐。在模型和知識平臺方面，基本建成洪水調度和水資源配置專業化模型和知識庫等，水利部正在組織專業機構研發完善具有自主知識產權的流域產匯流及洪水預報模型、全國地下水通用模型和水土保持預報預警模型等。北京市、深圳市等依托市域智慧水務工程建設開展了數字孿生流域和數字孿生水利工程實踐探索，流域、省級、市域的數字孿生平臺建設穩步推進。

3.業務應用系統

按照需求牽引、應用至上原則，數字孿生流域和數字孿生水利工程建設特別強調業務化應用，尤其是預報、預警、預演、預案“四預”功能。水利業務應用主要包括流域防洪、水資源管理調配以及水利工程建設和運行管理等“N”項業務，目前已經探索建立水利業務數字孿生建模平臺，強化大數據、人工智能等新一代信息技術與水利業務的深度融合，水旱災害監測預報預警、水資源管理調配、水利工程建設和運行管理能力顯著提升。

三、未來研究方向

數字孿生流域要通過全面感知、動態模擬、虛擬現實、增強現實等技術融合，建立流域物理空間實體在虛擬數字空間動態映射，未來需重點研究解決“感、存、仿、知、行”五方面技術難題，以獲得科學認知、開展快速推演、實施精準操控。

1.“感”——流域透徹感知

研發“天—空—地—水”“車—船—站—網”全方位立體監測技術體系，突破關鍵設備技術瓶頸，開發數據采集端邊緣計算和智能感知技術，支撐流域透徹感知，實現流域水循環物質—能量全要素、多過程、跨尺度實時動態監測。

2.“存”——數據融合存儲

研究匯聚多來源涉水數據，突破數據噪聲去除、多源數據融合協同等關鍵技術，構建水利數據模型和網絡模型，創新發展流域大數據分析算法與應用體系，打通水利多領域知識關聯，提升數據價值和信息、知識服務能力，為流域數字孿生平臺建設提供數據處理技術支撐。

3.“仿”——過程數字仿真

通過仿真技術與水利專業模型相結合，研發流域洪水快速演進模型、城市洪澇精細化模擬及風險評估模型、水工結構運行安全監控及風險預警模型、水電站智能運維關鍵技術模型等，采用GPU、CPU并行計算加速技術及分布式并行調度算法，實現流域自然—社會二元水循環流場實時、動態、精細化模擬，綜合構建流域、區域/城市、工程不同尺度的智慧模擬平臺，為數字孿生流域和數字孿生水利工程建設提供科技支撐。

4.“知”——業務智能決策

面向“2+N”典型業務應用需求，深入研究流域自然規律，創新升級現有水動力學、水資源配置、防洪決策、灌區需耗水預測和用水多過程調控等模型；研究典型水利應用場景“預報、預警、預演、預案”決策智慧推演技術；開發水旱災害防御、水資源管理調配、城市水系統智慧調度、灌區高效用水調控等業務方面具有四預功能智慧決策系統。

5.“行”——工程安全運行

基于芯片級國產硬件設備、國產操作系統、國產數據庫系統環境，開展安全可控的水利工程智能測控一體化平臺研發，重點突破水工程堤—庫—渠—閘—泵—閥等運行智能診斷、智能控制、智能處置等技術，同時強化水利控制網絡安全防護能力，支撐水利工程智能體建設和業務智能管理能力升級。

四、結語與展望

篇4

［論文關鍵詞］水利高職院校 水文化 教育途徑

水乃生命之源、人類之母，潤澤萬物，孕育文明。中華文明發源于水資源豐富的江河流域，人們在用水與治水的活動中創造了燦爛的水文化，留下了卷帙浩繁的水文化遺產，這些都成為我們中華民族優秀文化的重要組成部分。作為服務于水利建設一線、為水利改革和發展提供智力支持和技術支撐的水利類高職院校，應責無旁貸地承擔起水文化教育的重要使命。

一、水文化及水文化教育的內涵

水文化作為一種獨立的文化形態加以研究，是1988年10月在蚌埠召開的淮河流域治淮宣傳工作會議上提出來的。水文化是水與文化的聯姻，有著豐富的內涵，研究者從不同的視角對其進行了詮釋。文中的水文化主要是指廣義上的水文化，即全社會以水為載體共同創造的與水有關的科學、藝術及制度、習俗等在內的物質產品和精神產品的總和。從文化形態上看，水文化表現為物質文化和精神文化兩個方面。物質文化是文化建設的前提和載體；精神文化是全社會及水利行業長期創造形成的一種特定的精神環境和文化氛圍，是水文化的核心和靈魂。

水文化教育即根據一定社會的要求，有目的、有計劃、有組織地對受教育者的身心實施各種水文化方面（包括各種形態的水文化）影響的教育，以把其培養成為社會所需的專業人才。在水利高職院校開展的水文化教育，教育對象具有特定性，受教育環境有著天然的優越性，施教者具有相對的專業性。這為水利高職院校實施水文化教育提供了良好的條件，但水利高職院校水文化教育的現狀卻不容樂觀。

二、水利高職院校開展水文化教育的必要性

已有研究表明，河海大學、華北水利水電學院、南昌工程學院是本科高校中水文化教育研究和實施的先行者，高職院校中浙江水電專科學校、安徽水利職業技術學院開展水文化教育的效果相對顯著。但整體來說，水利高等院校能夠卓有成效地實施水文化教育的并不多，多數院校尚未構建起完整的水文化教育體系。

（一）開展水文化教育，是教育內在規律的必然要求

學校是傳授知識、傳承文化的場所，優秀的文化也是培育人的重要手段之一。人類燦爛的水文化是我國傳統文化和當今先進文化的重要組成部分。水利院校加強水文化教育與研究，培育高品位、高質量的校園文化，既是建設“人文校園”的重要內容，是建設校園和諧文化的組成部分，也是充分利用水文化資源培育人、塑造人、豐富人們的精神內容、提升人們的精神境界的重要形式。水利高職院校承擔著為水利建設一線輸送人才的重任，開展水文化教育對培養21世紀現代水利人才有著重要意義。

（二）開展豐富多彩的水文化教育，是水利專業學生素質提高的要求

大學生素質教育的一項重要內容就是文化傳統和人文精神教育。在水利高職院校中，對學生實施水文化教育是素質教育的一項重要內容，有助于培養學生的水利情懷和“獻身、求實、負責”的現代水利精神，培養學生“興利除害，造福人民”的行業思想、“科教興水”的行業職責。加強水文化教育與實踐，實行文理科相互滲透、科學技術和人文精神相互交融，既可以拓寬水利水電類專業的學科領域，提高專業學習興趣，又可以向人文社科的研究方向拓展。這有助于提高學生的綜合素質，從而為水利工作發展提供全面的高素質人才。水文化教育的開展，能夠進一步增強水利事業接班人的認同感、歸屬感，既能承接歷史，又能面向未來，既能凝心聚力，又能居安思危，使廣大學生始終以水利發展為己任，積極投身于全面小康社會和和諧社會的建設中。

（三）水文化教育的開展，是高職院校校園文化提升的需要

校園文化是一種氛圍、一種精神，是學校發展的靈魂，是凝聚人心、展示學校形象、提高學校文明程度的重要體現。水文化教育是水利高職院校文化建設的重要組成部分，集中反映了水利高職院校的主流價值觀和辦學方向。加強校園水文化價值體系建設不僅有助于彰顯學校的水利特色、提升校園的人文氛圍，更是確立一種育人理念、營造一種育人環境。水樸實無華、平淡無奇，卻因其自由而富于力量的秉性被看做是理想人格的象征，并被廣泛地用于喻人、喻性、喻德、喻道。在先哲那里，水不再只是一個自然現象，而被賦予了人的精神意義，并上升為我們民族精神的象征。為政之道有“拯救黎民于水火”，交友之道有“君子之交淡如水”，修身之道有“流水不腐，戶樞不蠹”，為人之道有“上善若水”“利萬物而不爭”“居善地，心善淵，與善仁，言善信，正善治，事善能，動善時”。水利院校的學生需要具備獻身、求實、負責的水利精神，水的這些品質恰恰可以成為水利院校培養學生的目標，把水文化與水利學校文化結合是再恰當不過的。例如，重慶水利電力職業技術學院的校訓“上善若水、學競江河”，浙江水利水電?？茖W校校訓“博于問學，篤于務實”、辦學宗旨“弘揚水文化，培育水利人”，黃河水利職業技術學院校訓“守誠、求新、創業、修能”，南昌工程學院校訓“自強不息、格物致知”，無不蘊涵著水利精神。

（四）水文化教育的開展，有助于科學利用水資源

人與水的和諧相處，是水文化概念提出的初衷，所以說人水和諧是水文化的核心。只有深入了解水，人們才能親近水、保護水、愛惜水，從而實現人水和諧。水利院校學生是水利行業的后備人才，通過水文化教育要讓他們懂得科學治水原理和人水和諧理念。例如，都江堰布置無壩引水樞紐，調節水流的“魚嘴”分流工程。通過水文化教育，要讓他們了解我國水資源的現狀。我國是一個嚴重缺水的國家，人均淡水占有量僅為世界平均值的1/4，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。研究表明，全國669座城市中有400座供水不足，其中嚴重缺水的城市有110座。在32個百萬人口以上的特大城市中，有30個長期受水困擾。通過水文化教育，要培養學生“愛水、惜水”的情懷和“親水、樂水”的情操，提升其環保意識，促使其科學地利用水資源。

三、水利高職院校水文化教育的內容

開展水文化教育是水利高職院校校園文化建設的一個重要組成部分。校園文化的結構具有三個層次，“物質文化是基礎，制度文化是紐帶，精神文化是靈魂”。水文化教育則主要是圍繞物態水文化、精神水文化和行為水文化而開展的。

（一）物態水文化使文化顯于形

物態文化是一種以物質形態存在的比較直觀的水文化，大致包括水形態、水環境、水工程、水工具等。水的不同相態寄托了人類的各種情感，古代的詩人詞匠常常臨水而歌、臨淵賦詩；水環境與人的生活息息相關，人們的耕作需要水的灌溉，人們的飲食需要水的調和；水工程和水工具則凝聚著人類的智慧和創造力，反映了人們改造自然世界的成就。水利高職院校要充分運用天然的水以及水利人創造的水工程、水工具等，將其作為水文化教育的重要內容，讓學生把所學的文化理論知識與物態的水文化有機結合起來，加深其思想認識，鼓勵他們為成為新一代水利人而努力。另外，水利高職院校還要充分利用自身的優勢，把水利工程搬進校園，建設仿真水工建筑群。例如，黃河水利電力職業技術學院水利水電技術實訓基地建造了一座人工堆砌的瀑布，飛流直下，甚為壯觀；浙江水利水電高等專科學校則四面環水，校園內有河道，圖書樓是水電站造型，體育館是流水型設計。這些有形的水文化足以讓學生耳濡目染，幻化于行。

（二）精神水文化使文化化于心

精神水文化是水文化的核心，是人們在長期的水務活動中形成的一種心理積淀和一筆精神財富，具有歷史的繼承性和相對的穩定性。精神水文化主要包括水哲學、水精神、水文藝、水著作、水風俗等，是水利人在長期親水、管水、治水等實踐活動過程中悟出水的啟示而形成的作品，并在艱苦卓絕的環境中積淀為水利人的精神，演變為現代水利精神，即“獻身、求實、負責”。這些著作抑或是水利精神在無形中激勵著代代水利人，使他們義無反顧地投身于水利事業。因此，精神水文化尤其是水著作、水文藝應該成為水利高職院校水文化教育的重要內容，激勵學生為現代水利事業而努力，使學生能夠內化于心，形成一種向上的力量。

（三）行為水文化使文化融于性

行為水文化是人們在從事水事活動的社會實踐活動中形成的水文化，是人們在日常的飲水、治水、管水、用水、親水等方面營造起來的的文化。例如，學校進行的水利教育，水利工程建設和水資源、水工程管理中的治水文化行為、管水文化行為，人們在日常生活中的愛水、親水、惜水及人水和諧的文化行為等。水利高職院校教師要對學生進行深刻的水文化教育，培養他們水利工程行業治水、管水的技能，使他們在日常行為生活中養成親水、愛水、惜水的習慣。通過行為水文化教育，培養學生上善若水的性情，使他們無論是在日常生活中還是在工作崗位上，都能以水文化為指導并且貫徹始終。

四、水利高職院校實施水文化教育的途徑

（一）充分利用學校獨具水利特色的校園環境

水利高職院校在學校建筑和校園景觀上要充分體現水文化，既展現出水文化的歷史，又充分體現現代水利技術，并且充分利用校園已有水利設施建筑實訓場和水利模型，使學生在優美的校園環境中、在專業文化知識的學習中耳濡目染水文化的歷史變遷，沐浴古代和現代水利人的豐功偉績，從而受到潛移默化的影響。另外，將水文化作為水利高職院校校園文化建設的主旋律，開展愛校愛水的活動以及與水相關的文化文藝活動，在校風校訓中融入水文化。通過水利先哲的傳世作品和偉大形象、校園內有特色的水文化符號等隱性教育，使學生在無形中受到水利精神的熏陶。

（二）發揮教育科研對水文化教育的主力作用

高職院校學生的課內外文化活動豐富多彩，要堅持將水文化教育作為校園文化的主旋律進行宣傳，高度重視水文化宣傳推廣活動。校園文化主要包括對學生進行的正式的知識文化傳承教育以及豐富多彩的課余文化生活，即課內文化教育與課外文化教育。對于學生來說，它有著內化于心的行為上的約束力，注重學生品質的提升。

要落實水文化教育，首先，要充分發揮教育科研的作用，在課堂中開設水文化系列選修課程。例如，《水與藝術》《水與人類文明》《水與社會》《水與地域文化》等。在傳授學生專業知識、技能的同時，要結合中國幾千年的治水實踐，在學生心中播下扎根水利、發展水利的種子，培養他們的人文情懷，使他們養成良好的水文化行為習慣。另外，水利高職院校應組織力量編寫相關的內部實用型教材，加強教材建設；建立水科學研究所，組織科研團隊，深入開展水文化研究，構建水文化教育研究的師資隊伍。全院師生齊心協力，將水文化教育落實在行動上。

其次，要高度重視水文化教育的宣傳，積極發揮課外教育的作用。每年新生入學時，舉辦以水文化為主題的新生入學教育，以水利知識趣味問答等形式，生動、形象地向大一新生灌輸學校博大、深厚的水文化特色教育，為學生開啟大學生涯意義重大的第一課。在每年的“世界水日”和“中國水周”活動中，策劃規模較大的水利百科知識競賽，使學生切身體會開展水文化教育的重要意義。開展豐富多彩的第二課堂活動，使學生通過切身體驗，在學習的基礎上將“獻身、負責、求實”升華為自身的精神境界。為促進學生對水文化的深刻認識并付諸行動，還應鼓勵學生自己創辦水文化創意研究室，由學生親自動手設計大量極具特色的水文化產品并向社會宣傳。

（三）注重培養學生獻身水利的精神

水利高職院校要充分重視榜樣的示范作用，培養學生對水利事業的熱情和無私奉獻精神。一方面，可以邀請一線水利專家和優秀的校友現身說法，使學生了解水利行業的艱苦和偉大，使作為未來水利人的他們對“水”有一個深入的了解和認識；另一方面，組織學生參觀水景觀、考察各流域水利工程、采訪杰出水利人，增強他們對水利工程的感性認識。另外，還要經常組織、開展各種以水文化為主題的研討會，讓學生參與水資源調研、水土流失重點防治區及水土保持小流域治理等一些實踐考察活動，讓他們切身感悟水利工程的重要性以及水利事業的責任重大，培養學生知水、樂水、愛水的博大情懷。

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【關鍵詞】云霧山隧道;地質環境;調查

0 工程概況

重慶至遂寧高速公路（重慶市境）云霧山隧道，東起壁山縣大路鎮深溝村，西止銅梁縣蒲呂鎮斑竹村，為全線控制性工程。隧道左線長3585m，右線長3580m，為上、下分離的雙向四車道，洞寬10.5m，高7.4m。隧道于2005年開工建設，2007年5月全線貫通。

1 工程地質條件

隧址區地貌類型屬構造溶蝕侵蝕中低山地貌，山脈走向與構造線方向一致，受構造及巖性受構造及巖性差異的影響，形成“一山二嶺一槽”的地貌景觀。地質構造位于揚子準地臺四川臺坳的川東南弧形構造華瑩山帚狀褶皺束之瀝鼻峽背斜南段，背斜呈北北東方向展布，背斜軸部附近常伴生斷裂，走向與褶皺軸向近于一致。區內以構造裂隙為主，并見少量風化裂隙、卸載裂隙。隧道區出露地層主要為第四系全新統（Q4）、侏羅系中統下沙溪廟組（J2xs）、侏羅系中統新田溝組（J2x）、侏羅系下統自流井組（J1-2z）、侏羅紀下統珍珠沖組（J1z）、三疊系上統須家河組（T3xj）、三疊系中統雷口坡組（T2l）、三疊系下統嘉陵江組（T1j）。地震基本烈度為Ⅵ度。

2 水文地質條件

云霧山隧道橫穿瀝鼻峽背斜軸部及兩翼，穿越巖性主要有碳酸鹽巖和碎屑巖，少量塊碎石類。由于隧址區特殊的地貌形態，“一山兩嶺一槽”，形成一個相對獨立的水文地質單元。區內氣候濕熱，植被發育，雨量充沛，既是地表徑流豐富，也是地下水可以不斷獲得必要的補充的有利條件，形成區內較豐富的地下水。地下水類型主要由碳酸巖巖溶水和碎屑巖孔隙裂隙水兩類組成，少量松散巖類孔隙水。由于特有的隔擋式構造條件和嘉陵江水系的切割，在槽谷內形成封閉的貯水單元，出露多處溶洞水，在槽谷南端，由于碳酸鹽巖在背斜沒端被須家河組覆蓋，而呈埋藏型巖溶水，在南端出露三處溫泉。在背斜兩翼由于煤礦開采，碎屑巖孔隙裂隙水沿煤洞坑道排出，形成多處煤洞水。

3 地質環境調查

野外調查以地質環境問題為導向，以隧道延伸范圍及兩側0～5000m范圍為重點調查區，以1：10000地形圖和1：50000地質圖作為野外工作用圖，采用踏勘，拍照、簡易水文地質測繪、咨詢訪問等調查方法。主要針對隧道周邊的河流、水庫、池塘、井泉的分布量及其在近年來的水位水量變化，周邊群眾的飲用水及農田灌溉用水情況，此外還包括巖溶發育、地質災害點（如崩塌、滑坡、地面塌陷等）的分布、發育和發展情況。野外共完成調查點45個，其中地下水文點13個，地表水文點16個，地面塌陷點7個，土地利用變化點5個，房屋開裂點2個，地面裂縫點2個。

通過野外調查發現，云霧山隧道的修建引發的地質環境問題主要為水資源漏失、地面塌陷、地表裂縫、房屋開裂等，其主要主要分布于隧道上方及兩側0～3000m的巖溶槽谷區，地質環境影響程總體上由隧道頂部向兩側逐漸減弱，其強弱程度與巖溶發育程度、覆蓋層厚度、水文地質條件等因素有關。

根據地下水疏降程度以及地質災害點的分布情況將隧址區地質環境影響程度劃分為三個區，分別為嚴重影響區、中等影響區和一般影響區。嚴重影響區主要表現為井泉干枯、地表水干涸、地面塌陷和房屋開裂等，其主要分布于隧道穿越的瀝鼻峽背斜槽谷地帶的隧道頂部及兩側0～1000m的范圍，由隧道頂部向北延伸至白沙河，向南延伸至陳家灣;中等影響區主要表現為地表水體和井泉等地下水露頭減少過半或者當地農民飲用水點的水源減少過半，其主要分布于隧道兩側1000～1800m的槽谷區和隧道兩側0～500m的砂巖地層區;一般影響區表現為地表水和井泉等地下水露頭基本無變化或部分減少或者當地農民飲用水點的水源有一定量的減少，主要分布于隧道兩側1800～3000m的槽谷區、隧道兩側500～1000m的砂巖地層區和隧道兩側0～500m的泥巖地層區。

4 結論及建議

云霧山隧道的修建引發為水資源漏失、地面塌陷、地表裂縫、房屋開裂等地質環境問題，破壞了隧址區的地質環境，影響了周邊居民的生產生活。針對以上問題現提出如下建議：

（1）在新建隧道建設之前及建設過程中，應充分考慮工程建設可能帶來的水環境影響，充分進行可行性研究和方案比選，盡量避開水環境敏感點及地質特殊的地帶，避免施工上難度加大和對水環境的不良擾動。確實無法避開，應充分進行地質鉆探、超前地質預報等工作，以便采取科學、合理的工程方案和技術措施，保證工程建設和水環境保護的協調發展。

（2）新建隧道工程水環境影響評估范圍應規定為隧道軸兩側各1000～3000m為宜，其長巖溶隧道可根據需要適當擴大評估范圍。

（3）盡快建立重慶市地質工程水環境保護技術規范體系，加強對地下工程勘察、設計、施工、監測、驗收等各環節的水環境保護技術指導和監督工作，促進地下工程建設與水環境保護協調發展。

【參考文獻】

[1]王石春，陳光宗.隧道水文地質環境變化及其對生態環境影響的評估[J].世界隧道，1998，5：8-13.

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措施。

關鍵詞：水庫調度；運行管理要求；應對措施；水利工程；科學調洪 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV697 文章編號：1009-2374（2017）06-0161-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.06.081

1 水庫調度運行管理對水庫科學調度的重要作用

1.1 實現水庫的科學調洪

水庫調度運行管理制度在水庫實現科學調度中已經被廣泛使用，它應用已有的管理技術和方法對水庫調度運行管理進行科學的管理，并應用先進的監測技術來監測水庫的水位情況，將水位較高的地方盡可能降低，而水位較低的地方盡量調控水位使其達到平衡，對水位的洪峰流量、最高水位以及最大的泄洪量等進行全方位的監測，使水庫達到最佳的庫容適度，以確保水位汛期的最佳狀態，確保水庫最大的經濟效益，這不僅可以實現水庫的安全科學調洪，而且可以確保水庫周邊的農村和田地不受災害影響，為整個流域錯開高峰水位，對城市的河流進行錯峰調洪。

1.2 創造較好的社會效益和經濟效益

我國應用了水庫調度運行管理制度，可以科學準確地估算出水庫的精準數據，可以極大地降低水庫洪峰給水庫和周邊地區帶來的災難，可以成功地錯開水庫防洪的高峰期，使得我們在水庫的科學調度中起到非常積極的主動權。使用科學的調度方法，不僅可以給水庫防洪減災帶來巨大的經濟效益和社會效益，并且還可以發揮其自身巨大的作用，可以從根本上保證水庫的科學調度。由于采用了科W的水庫調洪辦法，因此可以從根本上解決預留庫容較大、泄量過多的問題，從而可以最大限度地發揮防洪、發電、灌溉和養殖等綜合經濟效益。

2 水庫調度運行管理中出現的問題

隨著我國經濟的不斷發展，水利工程在國民經濟中發揮著越來越重要的作用。我國幅員遼闊，水資源分布較廣，在建設水利和水庫工程方面有得天獨厚的優勢，但是由于我國水資源分布不均勻，南北差異分布較大，因此需要建設大量的水利水庫工程來保障水資源的有效利用和均勻分配。這就需要在水庫調度過程中進行科學地管理和應用，因而要想真正地讓這些水利水庫工程實現科學有效地調度，那么對水庫調度的科學管理運行分析是必不可少的。

我國是個水患頻繁的國家，而且我國絕大多數地域是處在季風區，有較為分明的雨季和旱季，每當我國大多數地區進步雨季的時候，各大江河湖泊的降雨量便會急劇增加，造成我國河流水位的急劇上漲，那么防汛抗洪便成為我國在這時的頭等大事，因為水利水庫工程關系著我國的國計民生，因此在水庫調度運行管理和技術應用上提出更高的要求，這就要求我們對水庫科學調度有著較高的要求。

早在20世紀80年代，一些發達國家，如美國、英國、日本、加拿大等國家都有比較先進的水庫調度運行管理方面的方法和規范，并形成一套比較完善的水庫調度運行管理制度和方法，并逐漸向較大規模發展，隨著互聯網技術的不斷發展和進步，互聯網在水庫調度運行管理中發揮著不可替代的作用。我國在近幾年的發展中，不斷借鑒發達國家的水庫調度運行管理方面的優點為自身所用，這對我國在水庫科學調度運行管理應對中具有一定的借鑒意義。但我國的水庫調度運行管理和應用由于技術上和方法上運用得不合理，在水庫科學調度運行管理中仍然存在很多的問題：

2.1 水庫調度運行中心管理人員仍未引起足夠的重視

現階段，由于科學技術的不斷發展和完善，并逐漸加大對水庫調度運行管理的力度，很多程序都已經實現科技自動化，人工從中解放出來，但是很多水庫調度運行中心檢測人員放松了對水庫調度運行進行科學管理，都是出現問題才針對問題進行解決，并沒有做到防患于未然，沒有主動去關心水庫調度運行是否處在正常的運行狀態下，水利工程系統的各項數據是否都合理，而且據統計，絕大多數的問題都是由水庫調度監測中心人員發現的，但是水庫調度中心的監測人員并沒有引起足夠的重視，而如若這種情況長期持續下去，必將會影響整個水庫科學調度運行管理作用的發揮，會出現相當大的安全隱患，會對我國的社會和人們的生活帶來無法避免的麻煩。

2.2 運行管理與維護工作相當繁重

就我國現階段對水庫科學調度運行管理方法的掌握情況來講，還有很多方面并沒有得到足夠的重視和應用，在這個龐大的系統運行和維護中，需要相當大的人力和物力，而且因此水庫科學調度運行管理的工作量就隨之增大，導致運行和維護系統的人員的工作與任務相當重，工作壓力相當大。長期處于這種超負荷的工作狀態下，會對檢測人員的身體和心理造成極大的壓力，長期以來，不利于水庫科學調度運行管理真正作用的應用和發揮。

2.3 部分建設系統水平有待提高

在水庫調度運行管理制度這個龐大的系統運行過程中，不同的部門有著不同的權限和職責，水庫科學調度運行過程中，往往會出現部分部門權利和職責間的相互交織和重疊，因此在有些任務較重的工作和工作強度較大的任務中，部門之間缺乏合作與配合，所以在水庫調度運行管理方面存在明顯的不足和漏洞。這就需要我們在進行部門分配的時候，要明確相關部門的職責，要有專門人員負責水庫調度的運行管理工作。但是在一般情況下，在水庫科學調度運行過程中，往往會出現一些人員缺乏相關的專業知識與經驗，對水庫調度運行管理工作了解不夠深入，不了解其工作的特點，沒有整體去考慮水庫調度運行管理工作的運行規律，從而導致水庫調度運行工作一直都沒有辦法進行創新與應用，一旦其中的運行管理工作發生意外時，無形中會影響水庫科學調度運行作用的發揮，不利于水庫調度運行管理技術水平的提高。

3 水庫調度運行管理要求和相關措施方法

3.1 加大對水庫調度運行管理方面的力度

針對我國水庫調度運行管理中出現的問題，我國政府將進行針對性的解決，針對我國水庫監測人員對水庫調度運行管理方面的疏忽，我國將進一步加大對水庫調度運行管理方面的力度，將水庫調度運行管理的責任和權限責任到人，這不僅可以使得水庫調度運行管理系統內部實現有效管理，而且更重要的是可以對水庫調度運行管理系統進行有效的實施和應用，實現我國水庫的科學調度。

3.2 建立防洪調洪的系統模型

由于我國大部分地方屬于季風氣候區，因此每年都會存在一定的汛期，那么水庫在水文汛期時就要發揮其巨大的調洪作用，然而要想實現科學調洪，就要采集大量的水文數據，建立防洪抗洪的系統模型加以指導，并要做好前期的防洪準備工作，這是科學調洪的重要依據，這將極大地提高水庫科學調度的時效性和精準度，從而更好地防洪調洪。

3.3 實現科學調洪

建立水庫調度運行管理系統后，可以兼顧多方面的關系和利益，實現水庫的科學調度，可以起到防洪調洪的效果，實現最大的經濟效益和社會效益，從而確保水利工程質量的安全性和可靠性。

3.4 大量采集水文數據

由于我國大部分地方屬于季風氣候區，因此每年都會存在一定的汛期，那么水庫在水文汛期時就要發揮其巨大的調洪作用，然而要想實現科學調洪，就要采集大量的水文數據，做好前期的防洪準備工作，這是科學調洪的重要數據依據，它是通過所掌握的具體數據來科學實現水庫調度的，并快速將信息傳遞給水文遙測系統控制中心，以備其在水庫調洪中提供一定參考，這將極大地提高水庫科學調度應用中的時效性和精準度，從而更好地防洪調洪。

3.5 建立防洪調洪的計算機模型

當計算機模型準確地掌握了水庫中的全部信息之后，要對這些數據進行防洪調洪的計算機模型的設計和建立，要將其大部分信息都科學準確地編入到計算機模型中來供今后水庫調度運行管理的使用。

3.6 建設水文監測系統

建立水文監測系統之后，就可以準確地將水庫中水位的最大高度和水庫的最大進水量和出水量掌握得非常清楚，可以兼顧多方面的關系和利益，當水文監測系統監測出水庫水位發生變化時，可以適時將水庫水位加以調整，使其回到水庫的正常水位，從而發揮水文監測系統對水庫調度中的科學作用，可以起到防洪調洪的作用，實現最大的經濟效益和社會效益，從而確保水文工程質量的安全性和可靠性，維護水庫殺甙儺盞納產和生活，將人們的經濟損失降到最低。

4 結語

我國的水庫調度運行管理系統具有廣闊的發展潛力，并在水庫科學調度中得到完善，朝著專業化、集中化的方向發展，這對我國水庫科學調度具有非常重要的意義。

參考文獻

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關鍵詞：水利經濟；科學發展；水利建設；水利基礎產業；水利基礎設施

中圖分類號：TV213 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）10-0115-02

1 概述

近幾年來，我國水利行業在發展的同時，也帶動了水利經濟科學的發展，由此大大拓寬了水利經濟科學的研究范圍，在科學發展觀念的指導作用下，水利經濟發展取得了事半功倍的效果。然而，和國外學科發展前沿相比，我國的水利經濟科學在某些領域上明顯比較落后，且存在著一些亟待解決的問題，需要引起我們的重視，并根據實際情況，采取合理的解決方法，促進水利經濟科學的進一步發展。

2 水利經濟的概念

事實上，經濟本身就是一個泛指的概念，一方面，它指的是各種社會生產關系的總和，且政治的思想意識等上層建筑均是在經濟的基礎之上得以樹立起來的。另一方面，經濟又系指一個國家的國民經濟總稱，而且負責指派至分指的包括工業經濟、水利經濟、農業經濟和電力經濟等相關部門經濟。而水利經濟作為位于國民經濟基礎的一種行業經濟，涵蓋了水資源的勘探、開發、保護、利用、經營、管理及在水旱災害防治過程中的全部社會關系，此外，水利經濟包括水利基礎產業和水利基礎設施這兩個主體。從水利經濟的實體門類組成來看，水利工程是它的主體，當然還包括圍繞興辦水利工程而形成的水利勘測、水資產、技術、水利設計等各種實體經濟，從而組成了水利經濟的總和。

3 我國水利經濟科學發展和國外的比較

3.1 走在世界發展前列的研究領域

在水文預測預報、水資源評價、分析計算技術以及水資源配置的理論與方法、泥沙運動的基礎理論、農田節水技術等研究領域上，我國已經走在了世界發展的前列。

3.2 我國水利經濟科學發展和國際先進水平存在的主要差距

經過綜合對比并加以分析之后，關于水利經濟科學的各個分支學科的發展，與國外相比之下，我國在發展中存在著不平衡的現象，在創新方面取得的成果較少，而且在重大科技和關鍵技術方面存在著一些需要立即得到解決的問題，需要普及并推廣大量的先進實用技術，具體表現在以下五個方面：

（1）水力學。在復雜條件下的消能技術、基于對各種污染物在復雜水動力條件下的輸移擴散規律的研究的模擬技術、水力控制仿真技術等方面，還比較落后。

（2）水文與水資源。針對水文預報結果的不確定性估算理論與方法進行的研究還比較薄弱。

（3）水環境和水生態。在生態修復這方面，我國目前還處于示范階段，而且針對湖泊和水庫富營養化問題的控制措施缺乏切實有效的手段。

（4）水、旱災害。對水、旱災害管理的相關基礎研究比較薄弱，且管理技術落后于國外一些先進國家，在管理過程中，必須制定的相關法律法規體系還需要改善。

（5）河流泥沙。將流域和河流作為一個完整系統并對其進行研究和管理，這樣一個理念在我國起步比較晚。

4 我國水利經濟科學發展中存在的問題

雖然水利經濟能夠依靠其自身的資源優勢，帶來一定的經濟效益和社會效益，但是，隨著日益激烈的水利經濟市場競爭，水利經濟面臨著一系列的問題，主要表現在以下四個方面：

（1）在選擇并開發水利經營項目的過程中，水利企業傾向于依托業主，從而限制了水利經濟的可持續發展，而且只注重眼前卻忽略了水利經濟可持續發展的特點。

（2）由于許多水利企業的規模較小且數量多，重復交叉的現象總是出現在主營業務中，不僅造成經濟結構不合理，而且使企業之間的競爭雜亂無序。

（3）由于原有事業單位是許多水利企業得以建立和發展的基礎，因此，企業法人在治理結構上難以完善，而且出現出資人不到位、產權模糊的現象。

（4）一直以來，水利經管部門在財政收入方面基本上入不敷出，嚴重阻礙了水利經濟的良好循環。

5 促進水利經濟科學發展的對策

5.1 促進水利經濟科學在思想上得到解放

眾所周知，水利經濟在作為資源經濟的同時也代表著市場經濟，因此，對水利經濟發展在思想上的解放具有極其重要的意義，而且還必須爭取到有關水利部門的支持以及重視，使其在思想上深刻認識到水利經濟科學的發展的重要性和緊迫性。水利作為水利工程的重要組成部分，是經濟社會的命脈，因此和防汛抗旱以及水利建設一樣，水利經濟的建設勢在必行而且非常重要。

5.2 采用統籌兼顧法

由于水利工程的監管部門大小不一，甚至根本就不存在，因此，在進行水利建設時，必須運用統籌兼顧的方法，在滿足我國經濟發展需求的同時，有意識地加強財務收入不同的各個部門之間的配合和共同建設，這樣一方面，依靠水利經濟獲得了一定的社會效益，另一方面，使財務收益分配合理化，從而促進了水利經濟科學的發展。不僅如此，為了實現水利經濟統籌兼顧的目標，還要采取一定的措施改進水利管理機制，例如建立并完善激勵機制、競爭機制以及融資機制等，這樣不僅為國家帶來了一定的經濟利益，而且使水資源得到充分合理的利用，對水利經濟科學地發展起到了促進作用。

5.3 采取合理政策

在水利經濟中，由于不同部門的財務收入各不相同，因此要根據不同部門的具體情況，實施相應的政策，并且給予各個部門不同的政策扶持，例如可以采用將政策補貼和有償服務相結合的方式。此外，還需要對各個部門的社會效益和經濟效益進行評估，然后確定不同的經濟扶持政策，考慮到各地不同的實際經濟情況以及所受益對象的承受能力的差距，采用分批次的方式將政策落實下去，并根據經濟發展的程度，慢慢降低政府的財政補貼，而對于那些比較困難的地區，則應當相應地加大政府財政補貼。

5.4 加強技術人才和管理人才的培養

對水利經濟科學的人力資源進行整合，加大對科技人員的技術培養和道德教育力度，提高科技人員的綜合素質水平，必要的時候，可以專門組建一支科研攻關團隊；此外，管理人才在水利經濟科學發展中也占有相當重要的地位，因此，應當結合實際情況，選擇性地引進一部分管理人才，對其進行工程、旅游、會計、經濟、外語以及法律等各個方面的培養，與此同時，還要制定合理的激勵措施，將人才留住，共同致力于水利經濟的科學發展。

6 結語

總而言之，不論是從自身角度出發，還是與國外先進發展水平相比較，我國的水利工程中存在著不少需要引起重視的問題，這些問題不僅阻礙了我國水利經濟的科學發展，而且對我國國民經濟的發展也產生了不利的影響，鑒于這種情況，我們必須針對水利經濟科學發展中的問題進行分析和研究，從思想、方式和政策等多方面采取一定的措施，促進水利經濟科學發展，逐漸改變我國水利經濟落后的局面。

參考文獻

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關鍵詞:水工環地質；巖土工程理論；應用；發展

中圖分類號：O434文獻標識碼： A

引言

近年來，隨著我國生產技術的不斷發展與日益成熟，水工環地質與巖土工程的理論也得到了很大的發展，并且相關的理論技術也越來越成熟，逐漸形成了相對完善的水工環地質與巖土工程的理論體系，在巖土工程施工與建設中發揮著巨大指導性作用和意義。根據目前已經形成的水工環地質與巖土工程理論體系來看，完整的水工環地質與巖土工程理論體系形成過程中所包含的理論內容主要有，水文與工程地質理論、環境水文與環境工程地質理論、巖土工程地質理論、生態水文與工程地質理論、生態巖土工程地質理論等，水工環地質與巖土工程理論體系中的各種理論技術，在巖土工程施工建設中具有相對廣泛的應用實現，并且各理論技術的相互結合應用現象也比較突出。

一、水工環地質核心理論的形成分析

對于水工環地質核心理論的形成分析，要從世界性的水工環地質核心理論形成和我國水工環地質核心理論形成兩個方面，分別進行分析概述。而世界性和我國的水工環地質核心理論包括水文地質核心理論、工程地質核心理論、環境地質核心理論。首先，世界上水文地質理論的出現和形成，是以19世紀50年代中期達西定律的建立為標志，發展至今，水文地質理論的形成建立已經有100多年的悠久歷史。而在我國水文地質核心理論的形成，在解放之前水文地質與工程地質方面都是空白，后來隨著解放后20世紀50年代初期北京地質學院的成立，水文地質與工程地質系別才在我國首次進行建立和實現，并且在水文地質與工程地質系建立初期使用的教材是前蘇聯教材，直到20世紀60年代以后才有了自己的水文地質與工程地質教材，并逐漸的發展成熟起來。其中，在20世紀70年代，我國水文地質的核心理論是科學技術找水理論，到80年代逐漸轉移到地下水開采上，后來隨著地下水開采技術的不斷發展提高，在面臨國家經濟發展與地下水資源消耗過大的情況下，伴隨著社會經濟發展中環境問題的產生，我國水文地質的核心理論正式進入到了生態環境水文地質階段中。

二、水工環地質理論體系的應用與發展

水工環地質理論體系是我國的地質學理論研究的重點內容，也是目前地質勘探工作中不可缺少的重要理論依據。為了能夠使其為社會發展做出更多貢獻，我國很多地質高校都將水工環地質理論課程作為重要的必修課，并培養了大批優秀地質勘探人才，同時也做出了很多科學研究，以進一步豐富水工環地質理論體系。具體來講，水工環地質理論體系在社會發展中的應用和自身的發展方向主要如下所示：

（一）水工環地質理論體系的發展

由于新時期下社會發展對水工環地質工作提出了不同于以往的要求，為了適應這種要求，水工環地質理論體系的研究方向逐漸開始轉變，向著更加有利于促進人與自然和諧共處的方向不斷發展。并且隨著信息科技等先進科學技術的不斷發展，水工環地質的工作技術的科技含量大大提升，這在促進水工環地質工作發展的同時，也極大的豐富了現代水工環地質理論體系，為其注入了一些新的科技理論，促使水工環地質理論體系邁入了新的發展階段。

在當前的水工環地質理論體系的發展中，其重點發展內容依然是地質勘探，并且發展方向逐漸體現在三個階段上，即初測階段、初步設計階段和技術設計階段。水工環地質理論發展在初測階段中的發展主要表現在勘測位置準確度的提升、覆蓋地區范圍的擴大和水下測量精度的提升。水工環地質理論在初步設計階段中的發展主要體現在設計技術與應用水平的提升如磁性勘測技術的應用等。水工環地質理論在技術設計階段中的發展主要體現在礦體及圍巖穩定性的確定、地下水的補給、排泄及徑流情況，地下水滲透活動對礦床開采的影響程度及提出解決方案等。這三個階段促進并完善了水工環地質理論的發展，對于相關技術勘查的進行、綜合測試結果精準度的提升、勘測誤差的減小的重要意義都可以很好地體現出來。

（二）水工環地質理論體系的應用

近年來，人們逐漸認識到加強環境保護和資源節約的重要性，開始走可持續發展道路。這就對水工環地質工作的開展提出了新的要求。水工環地質工作開始由早期無節制的開發各種資源，開始逐漸轉變為節能環保的重要基礎工作環節?，F如今的水工環地質工作更多的是注重在經濟發展中存在的各種生態問題的解決以及環境的保護與合理利用，尤其是在城市環境污染監測、土地規劃設計等領域中具有發揮重要作用。當然，盡管當前水工環地質工作逐漸轉移了工作重心，但是其在地質勘探與基礎設施工程建設中的應用并未受到影響。從整體來看，當前水工環地質理論體系應用最多的領域仍然是地質勘探領域和工程建設領域中。例如礦藏探明、采礦技術條件分析、工程水文地質評價、水利工程建設等多個方面。

三、當代水工環地質及巖土工程理論體系發展

水工環地質理論和巖土工程理論在當代的應用為相關的地質勘探和工程建設提供了重要的理論基礎。但是也應當看到，在新形勢下為了更好地促進相關工作的順利開展，水工環地質及巖土工程理論的研究者還應當對其理論體系進行進一步的發展與完善。以下從幾個方面出發，對當代水工環地質及巖土工程理論體系的發展進行了分析。

（一）當代巖土工程理論發展

巖土工程施工水平的不斷進步離不開巖土工程理論發展的支持。在學科設定上巖土工程是土木工程的分支，因此在土木工程的施工過程中也能得到很好的應用與發展。巖土工程理論發展的主要途徑是通過與工程地質學、土力學、巖石力學等相關學科進行有效融合，在完善理論基礎的前提下促進學科適用性的不斷提升，并且在巖石、土木工程的相關技術上得到進一步的發展。根據相關資料統計，巖土工程理論發展主要可以使巖土工程的勘察、設計、施工和監測等環節得到很大收益，其提升范圍涉及土木工程施工的整個過程。與此同時，當代巖土工程理論的發展對于房屋、市政、能源、水利、道路、航運、礦山等基礎設施的高效建設也具有十分重要的意義。

（二）當代水工環地質理論發展

隨著我國地質學整體水平的不斷進步，當代水工環地質理論也得到了極大的發展。通常而言，地質礦產勘探是當代水工環地質理論發展的主要應用方向。水工環地質理論在地質勘探中的發展主要體現在初測、初步設計、技術設計等三個環節上。水工環地質理論發展在初測環境上的發展主要表現在勘測位置準確度的提升、覆蓋地區范圍的擴大和水下測量精度的提升。水工環地質理論在初步設計上的發展主要體現在設計技術與應用水平的提升如磁性勘測技術的應用等。水工環地質理論在技術設計環節的發展主要體現在礦體及圍巖穩定性的確定、地下水的補給、排泄及逕流情況，地下水滲透活動對礦床開采的影響程度及提出解決方案等。通過對以上三個環節完善水工環地質理論的發展，對于相關技術勘查的進行、綜合測試結果精準度的提升、勘測誤差的減小的重要意義都可以很好地體現出來。

結束語

綜上所述，水工環地質及巖土工程作為地質勘探的重要組成部分，在很多與地質勘探相關的社會發展行業領域都發揮了關鍵作用。為了使水工環地質與巖土工程能夠為社會發展做出更大貢獻，就需要我們不斷的研究并豐富其理論體系，將一些新興科技理論融入到現有的地質研究理論體系中，在提高地質勘探技術水平的同時，促進其理論體系的進一步發展。

參考文獻：

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篇9

[關鍵詞] 廣東省 水資源 水安全

[中圖分類號] F205 [文獻標識碼] A [文章編號] 1004-6623（2017）03-0033-04

[作者簡介] 周余義（1986 ― ），湖南永州人，綜合開發研究院（中國 . 深圳）可持續發展與海洋經濟研究所助理研究員，研究方向：區域經濟，人文地理；張靜超（1986 ― ），湖北襄陽人，綜合開發研究院（中國 . 深圳）可持續發展與海洋經濟研究所助理研究員，研究方向：產業經濟。

水安全問題通常指人類在社會生存和經濟發展過程中，改變了水文循環平衡，降低了水質，從而引發水危害的問題。廣東水資源豐富，但受時空分布不均、環境污染以及氣象災害等多重因素影響，也面臨著多方面的水安全威脅。尤其是在人口、經濟不斷向城市密集區集聚，水資源空間失衡加劇，城市水安全愈發脆弱的背景下，建立系統化的水安全應對策略具有重要意義。

一、廣東水資源及用水概況

1. 水資源概況

廣東河流眾多，降水充沛，水資源總量豐富，常年值約為1830億立方米，是我國東部地區水資源總量最大的省份。2015年，廣東水資源總量為1933.4億立方米，約占全國水資源總量的7%，僅次于、廣西、四川和江西，居全國第五。人均水資源量為1792立方米，處于全國中等水平。

2. 用水變化情況

近10年來，由于用水效率大幅提升和用水結構的優化，廣東用水總量總體呈現先升后降態勢，用水總量控制取得了顯著成效，為緩解水資源供應壓力發揮了積極作用。2015年，廣東用水總量為443.1億立方米，相比2006年減少16.3億立方米，相比2010年的最高值減少26億立方米，相當于深圳2015年用水量的1.3倍。

從用水效率來看，2015年，廣東人均綜合用水量、萬元GDP用水量和萬元工業增加值用水量分e為411立方米、61立方米和37立方米，相比2006年分別下降了16.8%、65.1%和65.7%，與全國同期相比分別低7.6%、32.2%和36.5%。受此影響，廣東用水結構也發生了較大調整，突出表現在工業用水量的快速下降。2006～2015年，廣東工業增加值由12518.6億元增長到30259.5億元，增長了142%，但工業用水量由135.6億立方米下降至112.5億立方米，減少23.1億立方米，占全省用水總量的比重由29.5%下降至25.4%。

二、廣東水安全面臨

“兩大失衡”和“三大風險”

（一）兩大失衡

廣東是我國東部地區水資源最豐富的省份，但受自然地理環境和氣候條件的影響，水資源的開發和利用長期存在兩大失衡。

1. 空間分布失衡

水資源空間分布失衡，突出表現在資源分布重心與城市社會經濟重心偏離和區域內部供需差異顯著兩方面。一方面，珠三角作為廣東城市社會經濟發展的重心所在，集聚了全省54%的人口和79%的經濟總量，但水資源總量僅占不到全省的1/3，而山區、西翼及東翼①則占有全省69%的水資源，資源分布重心與城市社會經濟重心嚴重偏離。

另一方面，區域內部供需差異顯著。2015年，全省21個地級市中，水資源總量最大的為清遠，達284.6億立方米，是用水量15倍；而深圳水資源總量為18.5億立方米，用水量達19.9億立方米，需要依靠大量的境外引水來滿足城市發展需求。

2. 降水時間失衡

降水是廣東水資源的主要來源。廣東的降水量主要集中在汛期（4～9月），導致大多數降水以洪水形式出現并流入大海，無法調蓄成為可利用的水資源而浪費，水資源開發利用率難以提升。從多年統計的平均值來看，廣東水資源開發利用率為24.7%，若包括上游入境水量，則為10.8%。其中，東江（含珠江三角洲）28.6%，粵西諸河22.0%，粵東諸河21.7%，韓江21.4%，西江20.4%，北江10.2%。

（二） 三大風險

受區域經濟發展、水環境污染及氣候條件等多重因素影響，廣東水安全面臨三大風險。

1. 水質性缺水風險

隨著經濟發展和人口增長，在用水量大幅增長的同時，入河廢污水排放量也在大幅增長。2006～2016年的10年中，全省入河廢污水排放總量達930億噸，年均排放量達93億噸，使全省大部分河、湖、庫均受到不同程度的污染，特別是珠三角城市周邊的河涌、河段，大部分已被嚴重污染，水環境面臨嚴峻的挑戰，部分地區面臨嚴重的水質性缺水危機。2015年，全省各流域水功能區中，東江的達標率最高，為62%，其余均在50%以下，最低的為粵西諸河，僅為27.4%。水質性缺水已成為廣東最重要的水安全問題。

2. 資源性缺水風險

受水資源時空分布失衡和區域經濟與人口規模分化的雙重影響，廣東部分區域正面臨著日益加劇的資源性缺水風險。從水資源總量與用水量的變化關系來看，目前全省面臨資源性缺水風險的區域大概可以分為三個層級，第一層級是用水量已經超過或十分接近水資源總量的區域，包括深圳和中山兩市；第二層級為隨著用水量的增加，在將來一段時間內有可能會超過水資源總量的區域，包括佛山、東莞和廣州3市；第三層級為水資源總量相比用水量盈余較大，難以遭受資源性缺水風險的區域，包括汕頭、珠海、湛江、揭陽、云浮、潮州、茂名、江門、汕尾、惠州、梅州、陽江、肇慶、河源、韶關和清遠16個市。

3. 洪澇災害風險

廣東瀕臨南海，是西太平洋臺風登陸中國的主要地區，臺風、暴雨、風暴潮等災害發生頻繁，受洪澇災害風險較大。近年來沿海市積極推動濱海新區建設，進一步加速了城市社會經濟發展重心沿海布局的趨勢，使沿海地區洪澇災害的風險不斷加劇。2015年，全省共遭遇了26場次強降雨和3個臺風、1個熱帶低壓正面登陸或嚴重影響。其中，5月，全省強降水天氣異常頻繁，出現了該年以來強度最強、范圍最廣、持續時間最長的降水過程，降水量達474毫米，較常年同期顯著偏多84%，粵北、珠三角和粵東均出現不同程度的洪澇災害，直接經濟損失約18.7億元。

三、提升廣東水安全保障水平的五大對策

一是強化全省域的水資源統籌調配。立足全省水資源分布情況及用水區域差異，建立城市水資源管理計算機模型，對城市水資源進行信息化管理，以應對復雜多變的水資源變化情況，為城市水資源管理提供信息支持。加強對重點缺水城市的水資源供應保障，以深圳、中山等資源性缺水風險較高的城市為重點，積極推進跨流域、跨區域的引水工程建設，完善以流域和區域為單元的蓄、引、提、排、灌、供、用協調統一的水資源配置網絡體系，將水資源豐富而用水相對較少地區的富余水量充分利用起來，增強城市供水保障能力和應急能力，緩解區域內資源性缺水壓力。

二是加大水資源保護力度。創新水資源保護思路，建立系統化的水環境保護體系。制定和完善水功能區劃，分區分級加強水功能保護，強化對流域水功能區分區、分段治理，堅持“邊控制、邊改善”，穩步改善各流域水功能區達標狀況。加強對嚴重污染河流和城市河段的綜合整治，積極推進“源頭控制，末端治理”相結合的水污染治理方式，逐步減少入河廢污水排放量，實現“水量”和“水質”的雙重提升。

三是建立雨洪資源化利用體系。大力推進城市雨洪資源化利用工程，選擇試點城市，積極推進“用戶―支管―干管”一體的雨洪資源化利用體系建設，逐漸在全省范圍內建成路徑完整、接駁順暢、運轉高效的雨洪水收集輸送系統。加快推進新建城區和舊城改造區的污水管網建設，推動污水管網與片區開發同步規劃、同步建設，從系統上考慮片區上下游排水配套設施的建設與完善，嚴格實行雨污分流，提升雨洪資源化利用水平。

四是推廣完善再生水利用體系。制定再生水利用實施計劃，實施再生水利用示范工程，將建設污水再生回用設施和鋪設再生水管道納入城市建設和發展的總體規劃，以六河流域為重點，堅持廠網配套、管網優先、建管并重的原則，完善再生水利用設施。將再生水生產企業納入再生資源回收行業，給予相應的政策支持和鼓勵，鼓勵再生水技術的自主創新?？茖W制訂企業使用自來水、再生水、河網水和地下水的價格標準，形成有利于節約用水、分類用水的價格體系。

五是積極推動海綿城市建設。完善海綿城市建設標準規范，積極引導新老城區開展海綿城市建設，全面增強城市排水防澇能力。對全省范圍的易澇點進行全面普查，有效結合城市更新，有計劃地實行海綿化改造，逐步實現小雨不積水，大雨不內澇。城市新區應堅持高標準，落實嚴要求，加強海綿城市的整體設計，實現與周邊地形、水系、道路、市政設施的銜接，打造一批海綿城市示范工程。

[參考文獻]

[1]彭建，趙會娟等.區域水安全格局構建：研究進展及概念框架[J].生態學報，2016，36（11）：3137-3145.

[2]廖永豐，聶承靜，楊林生，李海蓉.洪澇災害風險監測預警評估綜述[J].地理科學進展，2012，31（3）：361-367.

[3]李慧.廣東省經濟增長與水資源關系的實證研究[D].華南理工大學，2010.

[4]黃紅明.廣東省水資源開發利用前景分析研究[D].武漢大學，2004.

[5]張翔，夏軍，賈紹鳳.水安全定義及其評價指數的應用[J].資源科學，2005，27（3）：145-149.

Abstract：Water resources are both basic natural resources and strategic socio-economic resources. Guangdong Province is the most economically developed province in China. Water safety is a major strategic issue related to the sustainable development of Guangdong Province. According to the analysis， it is found that the total amount of water resources in Guangdong Province is abundant， and there is a large surplus relative to the limited water consumption. However， due to the superposition of multiple factors， water security is facing a double Challenge such as “two imbalances” and “three risks”， on this basis， the paper puts forward five countermeasures to improve water security in Guangdong Province.

篇10

[關鍵詞]GIS；礦井水文地質；信息系統開發

中圖分類號：TD1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）01-0385-01

0、前言

礦井水文地質工作直接影響到煤礦的安全。我國有些煤礦開采已有100多年的歷史，礦井水文地質信息量非常大而復雜，對這些資料進行高效的管理和二次開發分析，對指導礦井生產和礦井災害的防治具有十分重要的意義。處理信息的方法多種多樣，隨著計算機技術的不斷發展及其在實際工作中的廣泛應用，處理礦井水文地質信息的思路和方法也在不斷更新和提高。其中研制開發水文地質信息集成化處理系統是目前國內外的前沿課題，也是研究的熱點。

1、GIS系統簡介

礦井水文地質信息處理系統的建立將使礦井水文地質信息管理和處理工作更加科學化、系統化、規范化。一方面可以實現地圖資料管理的現代化，另一方面為生產單位和管理部門對礦井水文信息的查詢、檢索及分析使用提供一條新的更加快捷有效的途徑。就資料的管理、處理和二次開發技術方法而言，目前對礦井水文地質資料的管理、處理和分析，最新穎、最高效、最先進的方法為地理信息系統。地理信息系統作為一個新的學科分支，在各個領域正在迅猛發展，得到了廣泛的應用。它服務于煤炭行業，必將為煤炭企業建立現代企業制度起到積極的作用。但是作為一門新興技術，GIS在我國礦區的應用還沒有取得突破，尤其礦山現場的領導和技術人員對它的了解和認識還很少。作者利用先進的GIS技術將圖紙和空間屬性有效地結合在一起，利用當前流行的面向對象的快速應用開發工具語言Microsoft Visual BASIC6.0，以MAPGIS為工作平臺，開發出一套Window全漢化圖形用戶界面并具有人機交互功能且主要針對礦井水文地質信息的系統軟件―――礦井水文地質信息系統，它將傳統的手工、單一、靜態為主的分析技術推進到多時相、多源數據、時空相結合的綜合分析技術的高度。開發出的系統具有較強的生產實踐指導意義。

2、系統各模塊功能

2.1 水文地質數據管理子系統的具體功能

（1）數據輸入。初始化數據庫、礦井水文地質原始資料的輸入與編輯、系統外部其它格式數據的導入。

（2）數據查詢。礦井水文地質資料的復合條件查詢、顯示和輸出。

（3）數值計算。進行含水層厚度、主采煤層與含水層間距等參數的計算。

（4）數據輸出。備份數據庫數據、輸出成word表格、打印數據庫數據。

2.2 水文地質圖形管理子系統的具體功能

（1）圖形管理。圖形數據的輸入、輸出、分層分類管理，動態更新圖層，能夠對圖形進行放大、縮小和平移等操作；對圖形數據進行編輯，包括點、線、面、文字標注等的增加、修改、刪除；以及圖形數據的查詢和分析，例如：距離量測、面積量測、最短路徑分析等。

（2）屬性管理。圖形屬性數據的輸入、輸出，屬性數據的單向、交互、條件查詢，按圖層顯示、控制查詢，查詢的結果可生成報表或者專題圖。

（3）專題制作。根據用戶需要分層或疊加輸出各種專題圖，包括制作統計專題圖、單值專題圖、范圍分段專題圖等，滿足不同層次的需求。

（4）分析評價。對空間數據進行水文分析、三維建模、網絡分析、緩沖區分析及疊加分析，借助圖形和屬性數據資料，對水文地質條件進行評價，并得出預測數據。

（5）符號庫。對每類點符號、線型、填充進行符號定制、增加、修改、刪除。

2.3 水害評價預測子系統的具體功能

（1）模型開發。通過專題制作與分析評價等模塊，對水文地質數據管理子系統中的有關數據進行可視化，分析它們的空間關系，同時綜合考慮與災害發生有關的各種因素，得出與水害的關系，在此基礎上運用地理信息系統的多源地學信息復合疊加方法，建立多因素致災的水害預測模型。

（2）模型管理。目前該領域現有水害評價預測模型的導入，根據現場實際情況對這些模型進行編輯、完善。

（3）知識庫。用以存放該領域專家提供的知識，包括典型水害案例、專家經驗和研究成果及防治水害有關的專業知識和規程。利用這些知識對礦井各種水害進行防治。

3、系統設計

3.1 系統總體結構設計

根據水文地質特點及區域水文地質數據管理、分析、評價的需要，水文地質空間信息系統由空間數據管理、應用模型管理、空間分析、數據轉換、空間數據查詢與檢索、系統管理等模塊組成。

3.2 數據庫結構設計

根據影響地下水形成、賦存、運移的因素以及地下水及其環境分析、評價的需要，將空間數據按性質分為自然地理、社會經濟、基礎地質、水文地質、環境地質5大類。各大類按數據的內容和特征可分為若干子類，每個子類再按數據所描述的空間實體的類型及其屬性特征分為不同的圖層，并對各圖層、各圖層要素及其屬性數據進行標準化O計和編碼。

水文地質空間數據庫是實現水文地質空間分析的基礎。數據庫子系統將為信息查詢、模型分析、制圖輸出等提供信息源，并接受模型分析所獲得的結果數據。它不僅能直接服務于不同層次用戶，而且可直接服務于模型，支持模型對水文地質實體進行分析。

3.3 模型庫模型體系結構設計

依據水文地質空間分析的特殊要求，結合分析模型的功能與任務，模型庫模型體系結構包括4大類模型23個模型元，即統計分析類模型、地下水量計算與評價模型、地下水流數值模擬模型和綜合評價與分析模型。

空間統計分析類模型包括常規統計分析、相關分析、聚類分析、灰色關聯分析和頻譜分析等，可對影響地下水的因素進行相關分析、關聯分析、分類和頻譜分析等。地下水量計算與評價模型包括地下水量計算模型、地下水資源量計算模型和開采潛力分析模型，其中地下水量計算模型主要用于計算各計算域上補給量、排泄量、儲存量以及對所選擇的計算域進行水均衡分析；地下水資源量計算包括地下水補給資源量、地下水可采儲存資源量、地下水可采資源量計算3部分，這些資源量是在區域地下水量計算基礎上，減去重復計算量而得到的。地下水流數值模擬模型由兩部分構成：一是GIS環境中開發的地下水流數值模擬模型，即將地下水流數值模擬模型嵌入ARC徹軟件中，實現GIS與地下水流數值模擬模型無縫集成；二是標準ARC刪軟件與用戶已開發的地下水流數值模擬軟件之間，通過接口程序實現連接，屬于松散連接方式。綜合評價與分析模型主要用于對水文和地質生態環境及其相關問題進行評價。

4、結語

GIS作為一門科學和技術，并且能更直觀的和詳細的顯示空間信息，為水文地質學的發展帶來新的動力。系統在很大程度上改善了水文地質數據的管理，但在地層的三維顯示和虛擬環境模擬方面有待于以后的深入學習和研究。