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關鍵詞:水循環; 水的良性社會循環; 水資源管理
中圖分類號: TV21 文獻標識碼: A 文章編號:
1. 水循環
1.1 自然水循環
水是一切生命機體的組成物質,也是生命代謝活動所必需的物質,又是人類進行生產活動的重要資源。在太陽能和地球表面熱能的作用下,地球上的水不斷被蒸發成為水蒸氣,進入大氣,水蒸氣遇冷又凝聚成水,在重力的作用下,以降水的形式落到地面,這個周而復始的過程,稱為水循環。水循環是地理環境中最重要、最活躍的物質循環之一。
水循環的主要作用表現在三個方面:① 水是所有營養物質的介質,營養物質的循環和水循化不可分割地聯系在一起;② 水對物質是很好的溶劑,在生態系統中起著能量傳遞和利用的作用;③ 水是地質變化的動因之一,一個地方礦質元素的流失,而另一個地方礦質元素的沉積往往要通過水循環來完成。
1.2社會水循環
隨著人類對自然的影響與破壞日益加劇,水還由于人類的活動而不斷地遷移轉化,形成了水的社會循環。水的社會循環是指人類為了滿足生活和生產的需求,不斷取用天然水體中的水,經過使用,一部分天然水被消耗,但絕大部分卻變成生活污水和生產廢水排放,重新進入天然水體。
社會水循環是自然水循環的一個附加組成部分,對自然水循環產生強烈的相互交流作用,不同程度地改變世界上水的循環運動。開發利用水資源是人類對水資源時空分布進行干預的直接方式,在人類大興水利帶來巨大生產效益和能源效益的同時,社會水循環對自然水循環帶來的負面影響也日益顯現出來。
2. 新型社會水循環概念
鑒于水的自然循環和社會循環緊密的交織在一起,社會循環依賴于自然循環,又對水的自然循環產生不可忽略的影響,而且產生的負面影響日益加劇,已經威脅到了人類與社會的發展,張杰院士與李圭白院士分別提出了“水的健康循環”與“水的良性社會循環”的概念。
2.1 張杰院士 “水的健康循環”概念
“所謂水的健康循環,是指充分尊重水的自然運動規律,合理科學地使用水資源,同時對廢水進行再生凈化,使上游地區的用水循環不影響下游水域的水體功能、社會循環不損害自然循環的客觀規律,從而維系或恢復城市乃至流域的良好水環境,實現水資源的可持續利用。”張杰院士如此定義水的健康循環。 依張杰院士的觀點,實現水健康循環的策略包括節制用水、污水深度處理與有效利用、修復城市雨水水文循環、控制面源污染以及實現水資源統籌管理等。其中城市里的污水深度處理與利用,即再生水供應系統是關鍵,是我國水健康循環的切入點。城市排水系統是促進城市用水健康循環、恢復水環境的生命線。
2.2 李圭白院士 “水的良性社會循環”概念
對城市污水進行處理,使其排入水體不會造成污染,從而實現水資源的可持續利用,稱為水的良性社會循環。城市由未受污染的天然水體取水,一般是比較經濟的,因為為滿足用水對水質的要求(特別是生活飲用水)而進行的水處理比較易行。當水資源短缺危機出現時,為減少由天然水體取水的量,可以采取循環回用使用過的污、廢水的方法。將清潔的冷卻水循環使用于工業用水,比較簡單,也比較經濟。將含廢棄物較多的城市污水和工業廢水回用于工業,為滿足工業用水水質要求而進行的水處理會復雜得多,且也比較昂貴。將盡量多的污、廢水回用于工業,可以顯著減少由天然水體的取水量,緩解水資源危機。
3. 水資源管理
那么什么是水資源管理呢?我國的水資源管理現狀又如何?從水資源管理角度,我們又能做些什么來優化水資源的利用,進而向形成水的良性與健康社會循環邁進呢?
3.1 水資源管理概念
水資源管理是指水行政主管部門運用法律、行政、經濟、技術等手段對水資源的分配、開發、利用、調度和保護進行管理,以求可持續地滿足社會經濟發展和改善環境對水的需求的各種活動的總稱。
3.2 我國水資源管理現狀
目前我國水資源管理的模式和運行機制絕大部份仍采用計劃經濟的形式。管理體制亟待改變。水資源管理矛盾甚多,主要問題表現在兩方面:
一是管理體制和價格關系混亂。我國水資源管理體制的所有權、行政權和經營權混亂,以行政權、經營權代替所有權的管理。國家水資源所有權受到條塊分割,水資源產權虛置或弱化,各種產權關系缺乏明確的界定。各個利益主體之間關系復雜,協調難度大。水行政主管部門也存在政企、政事不分的情況,由于混亂的水資源管理體制形成了水資源價格管理的混亂。
二是價格水平明顯偏低。由于水價偏低,水利部門不能維持正常的運行和發展。水利工程老化,缺少資金維持和管理,水資源的可持續開發利用受到限制。由于低價供水浪費巨大,加之排放、污染治理和節水措施開展不力,給水環境和供水帶來了很大的壓力。
3.3 我們所能采取措施
為了實現水的良性社會循環,根據我國的實際情況并參照國外水資源管理的體制與共同做法,我們國家對水資源管理開發和有效配置應著力解決好以下幾個問題:
1、重新確立對水資源價值的認識
我們改變過去對水“取之不盡,用之不竭”的觀點,重新確立水資源價值的觀念,確定水資源不僅是人類生存和發展的基礎,而且已成為經濟發展的重要生產要素。
2、理順管理體制,實行“多龍治水,一家管水”
首先要進一步堅持國家與地方水行政主管部門的執行主體地位,做到權利和責任統一。二是現在執行的《水法》是我國制訂的第一部水法規文件,對規范水事行為起到了很好的作用。適時修改“水法”,實行“依法治水、依法管水、依法用水”的新格局。三是改革管理體制,實行“多龍治水,一家管水”。在認識問題、法律關系問題上理順后,還應該按照“事權分開、專業高效”的原則,調整部門職能。
3、改革水價制定依據,逐步實現成本定價
隨著用戶支付能力的增強,實現內部成本水價收費制度。在此基礎上,增加考慮可持續發展內在要求的、必要的如水資源開發利用環境治理、水災害防治等外部成本,實現全成本定價。即逐步實現由成本定價向邊際成本定價過渡,最后達到邊際機會成本定價,使水價格真正地在資源配置中起作用。在改革水價過程中,還應注意年度的水價結構,實行遞增水價和季節水價,以較好地調節水資源時空分布不勻的矛盾。
4、充分運用經濟手段,積極發揮政府職能,促進水資源的合理開發利用
通過對水資源和水價的分析,水的定價原則沒有實現商品定價原則時,水利水電行業是“不完全競爭產業”,它不同于完整意義上的競爭產業。因此,要進一步完善政府職能,創造條件,使水利行業向“兩化”過渡,即向水利服務功能社會化、水利經濟產業化過渡。經濟手段和行政手段是水資源開發、保護、利用的兩把利劍,缺一不可。
4. 總結
綜上所述,水資源是地球不可或缺的重要資源,是一切生命體賴以生存的基礎,水循環對整個地球物質的持續與平衡也起著至關重要的作用;同樣,對于人類,水資源與水循環都是人類賴以生存與發展的基礎。為了我們自身及社會的發展,我們必須行動起來,采取措施,對水資源進行管理,以求實現水的良性社會循環,從而減少對水的大循環的影響,實現水資源的可持續發展。
參考文獻:
[ 1 ] 王浩. 我國水資源合理配置的現狀和未來[J ] . 水利水電技術,2006 ,37 (2) :7 - 14.
[ 2 ] 水利部水利水電規劃設計總院. 全國水資源綜合規劃技術大綱[ R] . 北京:水利部水利水電規劃設計總院,
2002.
[ 3 ] 中國工程院“西北水資源”項目組. 西北地區水資源配置生態環境建設和可持續發展戰略研究[J ] . 中國工程
1.地理概念是地理問題之源
概念是在人們頭腦里所形成反映對象的本質屬性的思維形式。把所感知的事物的共同本質特點抽象出來,加以概括,就成為概念,概念都具內涵和外延,并且隨著主觀、客觀世界的發展而變化。
地理概念是人們對客觀地理事物本質屬性的抽象概括,是最基本的地理思維形式和單元,是地理課程學習的奠基石。地理概念是地理事物、現象或地理演變過程的本質屬性在學生頭腦中的反映,是學生認識各種地理事物的基礎,區分不同地理事物的依據,學習地理原理性知識的前提。
深入地理概念內涵可以發現地理問題,例如:高中必修一《自然界的水循環》一節中,"水循環"這個概念:"是指地球上不同的地方上的水,通過吸收太陽的能量,改變狀態到地球上另外一個地方。定義里有兩個概念又需要質疑:水在地球的狀態有幾種狀態?不同的地方上的水--即地球中的水多數存在于什么地方?改變水的狀態需要哪些條件? 解釋中地面的水分被太陽蒸發成為空氣中的水蒸氣。而水在地球的狀態包括固態、液態和氣態。而地球中的水多數存在于大氣層、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。
2.預設問題促進對地理概念的理解和應用
既然地理概念是地理問題之源,那么如何在地理概念教學中幫助學生擺脫對地理概念的認識偏差,更好的理解地理概念的內涵、提升地理概念外延的應用能力,就上升為要抓住核心概念,可以通過預設地理問題促進對地理概念的理解和應用。
首先,在地理概念的習得階段,從生活經驗出發,以獲得概念理解捷徑;利用主觀感知,以豐富地理表象;聯系已有知識,以促進概念同化。例如:《自然界的水循環》一節從生活可見的水的存在形式和空間分布入手,在教學上設計了以長江水體運動為主線索的一系列有關的探究問題--長江水體之間的相互轉化;水的存在形式,長江水循環的類型、環節及對長江流域地理環境的影響,促進對水循環概念的同化。
其次,在地理概念的鞏固階段,進行變式練習,以掌握概念的本質屬性;通過概念間的對比,加深對概念特性的認識;通過各種組織策略,以完善概念結構。學生對水循環概念的同化后,教師提高要求能夠繪制"海陸間水循環示意圖",并用簡練的語言表述水循環的過程,加深掌握對水循環概念的本質屬性的認識;讓學生掌握簡單的繪圖技能并學會分析地理現象、描述地理事物的發生過程,以完善概念結構;培養學生的動手能力和知識遷移能力。通過學習水的若干運動轉化、更新規律,使學生能夠結合生活實H、解釋生活中的實際問題,用科學的理念、發展的觀點指導個人行為。意在提高學生的圖像信息的提取和分析能力;學會運用辯證的觀點分析、解決問題。在此基礎上教師引導學生進行圖文信息的轉換教學:以長江"水體"為關鍵核心詞,指導學生構建地理概念圖做筆記。
3.構建地理概念圖, 揭示地理概念間的聯系,使學生形成概念體系
通過構建地理概念圖,建立知識系統,找到知識點之間的聯系和規律,從而加深理解和記憶;形成概念體系,幫助學生在表達時理清思路,把握全局,使講解和學習流暢自然、重點突出。
《自然界的水循環》一節在解決上述問題基礎上,引導以"長江--水體環境"為關鍵核心詞,指導學生構建地理概念圖,利用地理概念圖做筆記。
通過運用地理概念圖技術,將提升學生思考技巧,逆向思維討論"如果自然界不存在水循環,那地球將會出現什么狀況?"拓展了學生的發散思維和大幅增進記憶力,組織力與創造力,培養自主學習的能力。引導利用"地理概念圖"為工具記錄筆記,能將老師講解的知識點核心內容記錄下來它們之間的聯系用線條連接,使思維重點、思維過程以及不同地理概念之間的聯系清晰地呈現在圖中。這樣的課堂筆記不僅能夠迅速幫學生進行歸納總結,而且整堂課的授課過程也被形象地記錄在圖中,學生形成地理概念體系以便于課后復習,加深對地理概念內涵的理解和外延的拓展應用。
4.注重地理概念的靈活運用,提高地理素質能力
在地理概念的應用階段,注重概念的靈活運用。可通過啟發式自我提問、合作式相互提問、出聲式思維訓練以及歸納式錯題整理等方面進行訓練。高考對地理概念的考查,從來源包括對概念內涵的考查、對概念外延的考查及對概念間關系的考查三種形式,考查形式較靈活,對學生知識與能力的考查較全面。
例如【2015年新課標Ⅰ】37.(24分)閱讀圖文材料,完成下列要求。
(1)分析青藏高原形成多年凍土的年平均氣溫比東北高緯度地區低的原因。(8分)
學生失分的原因:(1)多"凍土"和"多年凍土"概念區分不清。 (2)只分析青藏地區的緯度、海拔,而沒有落腳到太陽輻射強;(3)對青藏地區和東北高緯地區氣溫年較差特征和成因認識不清。
根據材料中"多年凍土分為上下兩層,上層為夏季融化,凍結凍結的活動層,下層為多年凍結層",可得出以下結論:多年凍土的形成于冬夏季氣溫有關,只有冬季凍結厚度大,夏季不能全部融化,才能形成多年凍土層,故解答本題的關鍵在于:當同樣形成多年凍土層,青藏高原由于太陽輻射強,氣溫年較差小,冬季氣溫較高,凍結厚度薄,只有年氣溫更低時,才能保證夏季不會全部融化,也才能形成多年凍土層。
關鍵詞: 環保、生態、再生循環、水景觀、藝術設計
1 定義
以水循環為導向的景觀,指的是利用水的循環過程,引導人們去觀察整個循環流程的一個功能型景觀。設計中把水循環的每個重要技術工藝作為引導路線的關鍵點,通過了解水循環過程來達到教育的目的。在這里,景觀設計不單單從藝術的角度去理解,更多的是輔設計,通過功能來決定形式。
2 結合水循環再利用的景觀設計的意義和切入點
2.1 水循環再利用與設計結合的思考
水循環再利用是將某些特殊的水,例如雨水、受過污染的水等,經過專門的環保技術處理,然后再重新循環使用的過程。是一項利國利民的大事。現今有很多國家在不斷嘗試把高科技的環保技術融入到與環境中去。在這個過程中,設計師們不斷在思考:如何能把環保系統與自然生態環境完美結合,同時滿足精神上的愉悅感受,也就是在重視環保技術的同時兼顧美學價值和公眾效應。
在當今的水循環再利用中,多采用雨水收集和人工濕地的做法。通過自然滲透、生物凈化設施等來完成水的循環處理,使輕度污染的水源還原為潔凈的水,并且能重新利用回人們的生活當中,達到節能、環保的目的。隨著社會的發展,環保技術不再單純的工業技術,更多的其他學科也加入到這個行列中來。例如人工濕地常常給設計成一個美學價值很高的生態系統或者是雨水收集系統成為廣場或者其他大型的一個場地的景觀規劃等。
我們可以參考一下國外的做法,例如日本為了整治水患問題,使得城市發展繼續下去,采用把這個方案與土地利用規劃串聯起來,形成一個全新的規劃。日本的洪水災害是比較嚴重的,對于這樣的一個情況,日本政府采用了三管齊下的方法來疏導洪水來時造成的水患問題。第一,將原本自然界的雨水急留,如帶水的自然區域,逐步調理恢復;第二,在在城市中的地面材料中,使用容易蓄水的材料或結構等使得地面具有一定的透水;第三,把原本的擴展河道的做法改成分洪蓄水的人工湖泊、濕地等。雖然日本政府這樣的做法所花費巨大,但同時也是非常有效的抑制了日本的洪水危害,并且綜上所述的地區又成為有機的城市公園體系。
結合水循環再利用的景觀,指的是使用水循環再利用,將某些特殊的水,例如雨水、受過污染的水等,經過專門的環保技術處理,然后再重新循環使用的過程,引導人們去觀察整個循環流程的一個功能型景觀。如何能把環保系統與自然生態環境完美結合,同時滿足精神上的愉悅感受,也就是在重視環保技術的同時兼顧美學價值和公眾效應。當今藝術設計界所追求的一個創新方向以及所肩負的責任也是日趨重大。
3.設計案例分析
3.2項目概況
項目選址為廣東環境保護工程職業學院內一處。基地選址為校園內的一個空曠處,周邊有實訓大樓、操場、教學樓、學生宿舍和景觀湖。項目坐落在佛山市南海區丹灶鎮桂丹西路。占地面積約450畝。周邊與獅山、南莊、西樵、西南白泥等鎮相鄰。丹灶鎮擁有全國重點文物保護單位康有為故居、廣東首個濕地公園南海大濕地公園和南海四大旅游景點之一的仙湖旅游度假區。佛山南海的氣候基本特點:春濕多陰冷,夏長酷熱,秋冬暖而晴旱。4―9月為汛期,雨量較為集中,徑流多數以洪水的形式出現,大部分水量流入江河,成為不可利用的水資源。周邊由于有工業區,加工業,故出現水質污染嚴重的現象。
3.3環保學院校園水景觀設計的營造分析
針對環保學院的校園背景的特殊和所處區域的氣候特點,打造整個校園的系統水景觀,是一件利民利校的好事。對于一個有著強烈行業氣息的高職院校,我認為在高校環境景觀的設計上,要注重對校內的專業氛圍的塑造、加強專業意識,并且突出帶有專業特點的水景觀點。因此,我們可以把環保學院內的水景觀分為四類:以教育、學習、休閑、觀賞為核心的水景觀。把特殊性的水(生活污水及雨水)循環處理系統放入到整個的校園水景觀設計中,通過專業技術的支持,把重新處理出來的水作為一個校園水景觀的用水來源,形成一個與眾不同的水景觀。
3.4創新性的水景觀設計的設計原則
以往的污水處理廠,是骯臟的,污濁的,去參觀的人們主要是為了看專業的技術,但幾乎每個人都不是懷著愉悅的心情去看的,而是讓污水的實際狀況給震驚、讓散發出來的臭氣熏的掩面而去。
對于這個原本在水污染循環處理中一個非常重要的工藝環節,因為這些外在的因素,使人無法賞心悅目。在筆者設計的這個水景觀中,應該是新穎的,具有設計理念的,能夠把環保的知識普及到每一位參觀者。對于景觀的設計環節,不是單純的景觀,必須把環保工藝結合到里面。用植物的芬芳、欣欣向榮的顏色來沖淡污水的視覺、嗅覺的污染,突破以往污水處理工藝中的困難,使工藝與景觀不再分離。
在這個全新的景觀設計中,遵循的原則是功能決定形式。以參觀為主要目的的功能里,必須要滿足這個要求。所以在整個設計開展前,首先要了解整個污水處理循環的過程,才能對所有的參觀流程有個很清晰的概念。在參觀路線中,對每個工藝的節點進行停留,結合設計的手法,從空間、角度、形式等多種方面,與其緊密結合,使參觀者有足夠的時間停留,達到參觀學習的目的。并用設計的手法盡可能的把污水的氣味掩蓋到最小。整個參觀的過程是輕松的、愉悅的。在整個的景觀規劃設計中,合理安排參觀線路,突出工藝+趣味的設計理念,前期的水景觀設計中,主要突現的是以“看”為主要目的,因為工藝的特殊性,在中期的工藝階段、利用空間的分隔,逐步形成人群的效果,把平乏的空間變得有趣,活動性提高。中后期的工藝階段,由于水質的逐步變清澈,可以把部分水作為動感的水景觀設計,形成一個人與水的互動景觀,把水景觀設計從單純的欣賞提升到互動,使得整個的設計更加有意義。
3.5工藝流程
整個的水循環設計思路分析:
把生活污水與雨水從收集好的管道,進入到最開始的預處理,二級處理再進入到人工濕地階段,最后進行后處理并且排放出去,變成可以循環使用的景觀澆灌水、景觀噴泉、生活中段用水等。
(1)預處理(一級處理)
一級處理也稱為預處理,包含了格柵、沉砂池、初沉池等物理法。主要除掉去除污水中的固體污染物(SS)15,
(2)二級處理
二級處理中,用了水解池、厭氧池、缺氧池、好氧池及二沉池。水解池主要是把大分子分解成小分子。水解是將外界有機物還沒有進入到微生物之前,利用生物化學反應,釋放胞外自由酶或連接細胞外壁上的固定酶來完成生物酶化反應。而厭氧池、缺氧池、好氧池則是一個完整的工藝,名字叫做“厭氧―缺氧―好氧生物脫氮除磷工藝”也叫A2/O工藝16。(見圖)污水在二級處理中,主要去除碳源BOD可達95%、過程中由于污泥回流的緣故,會產生硝化作用。通過一級與二級處理,污水中的
SS、BOD等物質已少了很多,但并沒有完全消除趕緊,還遠遠達不到排放的標準。須經過人工濕地的生態處理,進一步去除SS、BOD等以及氮、磷。
(3)人工濕地
通過建造、監督、控制類似仿沼澤的地面,并把物理、化學、生物三種結合運用到污水處理中的手法,叫做人工濕地。濕地系統是一個底面微帶坡度、具有一定長寬比例的洼地,河床里有土壤和人工填充物混合組成的填料層。污水在填料層的床體縫隙間或者表面流動,床體里種植的是耐水性強、成活率高、能吸收一定的氮、磷、微生物等物質、生長周期長、美觀并具有經濟價值水生植物,形成一個獨立的生態系統,進行水循環的處理的一個工藝流程階段。
人工濕地的工藝分析:
3.6水循環處理結合景觀設計的創新性手法
①基地總體分析:圖中紅色標識為基地區域,占地總面積為12000平方,整個基地的地形較為平緩,比較適合做污水處理的整體工藝。
②基地周邊污水匯集方向分析
整個校區內的污水主要是生活污水及雨水。從基地的污水收集來看,主要從實訓樓、教學樓、行政樓、宿舍、操場這幾個位置而來。雨水收集主要在操場和實訓樓。
③總體設計概念分析
整個的設計中,把工藝的流程擺在了一個最主要的位置,從而作為一個引導性的設計牽引了整個基地的參觀路線。從格柵―沉砂池―初沉池―水解池―厭氧池―缺氧池―好氧池―二次沉池―人工濕地―后處理,整個的工藝完成,也自然而然的形成了景觀的參觀路線。生活污水和雨水的收集從地下走管,部分的工藝露在外面,給人們參觀學習工藝做法。
主要工藝及設計說明:
前期:對污水的一個收集過程,包含了生活污水與雨水。生物污水主要接管道,從行政樓、教學樓、宿舍、實訓樓等的地下走管;而雨水收集主要采用實訓樓屋頂雨水收集的方式,把管道外露,把收集好的水從樓頂的水渠匯總到地面再到地下管道,和生活污水一起來到項目基地的格柵管道入口處,進行污水處理的第一道工序。
⑴ 工序一:格柵17
格柵的主要作用是將污水中的大塊污物攔截,以免對后續處理單元的工藝造成損害。
設計部分:
改良后的格柵,在原來的格柵基礎上添加了一個透明玻璃罩,并在水流的渠道上添加了一層綠化,主要是為了遮掩污水的氣味,但是工藝部分保持并顯露出來。
⑵工序二:沉砂池18
沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中的比重較大的無機顆粒,主要包括礫石和少量較重的有機物質。沉砂池可以分為平流沉砂池、豎流沉砂池、旋流沉砂池等。其中平流沉砂池構造簡單,處理效果較好,工作穩定。
設計部分:作為參觀為導向的水循環處理,工藝部分采用已有的,在形式上進行一些新的改良。如在本設計方案中,把平流沉砂池原來的埋入地面的部分暴露在外面,使學生更加直觀的了解到該工藝的工作原理。為了突出工藝造型的特殊性,在設計時,我刻意把該工藝的形體根據具體的比例放大,把傾斜角度的位置設計成一個3米的下沉空間小廣場,而沉砂池的上表面部分,則用一個橋的形式表現。參觀的人們,可以根據所需,進入到空間的下沉和上升部分,在參觀的同時,形成趣味性比較多的活動空間。與以往的普通污水處理的平流沉砂池來做比較,除了工藝部分可以使人們全方位的鑒賞以外,還可以給學生們、參觀者們增加多了一個休憩的空間。
工序三:沉淀池19
沉淀池主要用于去除懸浮于污水中的可沉淀的固體物質。按照在污水處理流程中的位置,分為初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池的作用是對污水中的以無機物為主體的比重大的固體懸浮物進行沉淀和分離。在該設計中,我選擇了豎流式沉淀池作為初沉池。
豎流式沉淀池20
豎流式沉淀池的形狀也可以分為圓形和方形,沉淀區是呈柱形的,污泥的斗則是倒錐體。污水從中心進水管流入后由下往上經過反射板流至水堰,污泥沉入污泥斗中,并在靜水的壓力作用下排出池外。(下圖為圓形豎流式沉淀池的工作原理圖示意)
設計概念分析:
豎流式沉淀池的池子的高度一般在4m―8m之內,故在設計時,筆者考慮到落差的高度比較大,如果將沉淀池放在地底面,挖的深度太大,投入的資金會比較多。故我將豎流式沉淀池設計成立在地面上的,把兩個豎流式沉淀池做成并排的1層樓的抬高式空間。
設計特點:
空間上與之前的沉砂池的下沉空間有個明顯的對比。通過交通的引導,將參觀的人群引向兩個豎流式沉淀池,并由于整個空間的抬高,人們在參觀的過程中,可以聚精會神的參觀工藝。從空間的角度來看,可以把日常的人流和參觀的人流進行交通的導向區分。由于空間給抬高,加高的區域給予下面的空間起到走廊的作用。對于夏季日照度較高的亞熱帶地區,起到一個很好的遮陽避雨的場所。
工序五:厭氧―缺氧―好氧生物脫氮除磷工藝--A2/O工藝。
設計分析:在該工藝中,對水溫、空氣有嚴格的要求,溫度
項目的所處地理位置,是屬于亞熱帶氣候,夏季溫度偏高,不利于該工藝,從降溫方面進行考慮,適當的進行降溫處理,才能達到最好的處理效果。故設計時從該方向出發,把原本的水池上加入一個玻璃盒子,隔絕外界空氣的流入,并接上流水系統,使得水從玻璃盒子上流淌下來,直接起到一個降溫的效果。而且從景觀的角度,水景觀穿插到了工藝之中,兩者得到了一個統一。在從厭氧池、缺氧池出來,水在這個時候是需要加氧進入到好氧池的,可以用曝氣設備增加氧的含量,我在這個環節,采用了一個噴泉的景觀形式,使得水與外界氧氣充分接觸,得到加氧的效果。并且參觀的人們可以與水景有個充分的近距離接觸,體現比較人性化的設計手法。
(7) 工序七:人工濕地
設計分析:工藝上用了階梯進水式,設計上選用了并聯式。
在人工濕地的設計中,劃分為九個人工水塘,栽種上耐水植物,對進入的水進行除磷、除氮、微生物的處理,并在階梯的水流后,設計了一個氧化塘,整個塘面將人工濕地環抱住,水流最后進入到此,形成一個生態的微循環系統。在這個人工濕地里,污水的處理繼續著,通過濕地里河床的特殊填塞物、耐水植物等的再次處理,把更多的廢物留在了水塘中,讓植物吸收,經過生態的手法完成水凈化的最后階段。
在人工濕地的景觀設計中,我把人的行動作為貫穿整個人工濕地的一個方向。從觀賞的角度去對人工濕地進行一個規劃。整個參觀的路線與濕地景觀相互穿插。
4景觀規劃完成后的效果對比與分析
原始的區域劃分圖:設計前是一片綠地,地勢起伏不明顯,沒有功能分區。
規劃后的區域功能劃分:功能區域明顯,對空間的使用率較高,解決校區內一些重要的問題。
針對前面所述說的校園內的問題:缺乏特色的景觀、休憩空間、特色校園文化氛圍、實訓基地等來進行景觀設計,而整個景觀中,穿插的是特殊的“水”。并且把污水的處理過程、循環利用的階段帶入到水景觀的設計中,把整體的水景觀設計提升到一個具有環保技術研究性價值的位置,把單純意義上的水景觀變成不一樣的“水”景觀。規劃后的水景觀,不再簡單、乏味,而是充滿了活力。豐富的空間、令人流連忘返。
[關鍵詞]特高含水期;無效注采;控制方法;效果
中圖分類號:TE357 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2013)33-0120-01
1 低效、無效循環的成因
1.1 低效、無效循環層的概念
低效、無效循環層,俗稱“大孔道”,它是指儲層中注入水的優勢通道。在大慶油田目前主要表現為各種河道砂巖儲層由于自身向上變細的旋回性和滲透率的差異性,加上油、水的重力分異作用,造成注入水優先沿著河道砂巖主體帶底部高滲透帶向油井快速突進,并且在長期注水沖刷條件下,水相滲透率逐漸升高,形成油水井間相互連通的高滲透強水洗通道。當其驅油效率接近或達到殘余油飽和度時,強水洗段的波及體積和驅油效率不再明顯提高,形成注入水的低效或無效循環場,嚴重干擾油層頂部及其他部位的吸水和出油狀況。這一定義特指油層內原始孔隙結構相對較好的高滲透部位,經長期注水沖刷后所形成的那部分“大孔道”。
1.2 低效、無效循環的形成
當一套層系開采多個油層時,由于層間矛盾的影響,高滲透層吸水量隨著滲透率級差的變大明顯增加;相對低滲層吸水量受到高滲透層位影響而逐漸減少,經長期水驅開發后,由于高滲透層阻力變小,注水絕大部分沿高滲透層流走,導致其它相對低滲層水驅不能受效,所以全區含水主要受到高滲透層控制,而高滲透層進入高含水期后,產液中油量逐漸變少,此時注水不再起到驅油作用,開始出現低效、無效循環現象[1]。
2 低效無效循環的變化特征及識別方法
由于地下砂體的非均質性,以及目前測試技術的局限性,要搞清無效水循環部位,靠單一資料很難實現,必須根據動、靜態數據和各種監測資料綜合識別。
2.1 分析區塊生產狀況,判斷區塊無效循環出現的時間
從區塊的產油量和液油比的歷年變化上可以看出,當1998年區塊綜合含水上升到 91.0%,進入特高含水期后,液油比高達 11.4,并且逐年呈明顯增大趨勢,產量遞減加快,無效低效注采循環變得嚴重。
2.2 利用精細地質研究成果研究無效循環的分布狀況
根據砂體連通關系和注采井的歷年注采狀況可預測無效注采循環場的存在。
主河道部位的砂體:油水井一類連通,注采關系完善程度高、開采時間長(15年以上)層內一般都存在無效注采部位。
局部厚坨狀砂體:油水井處于同一砂體上,由于液流方向單一,多數已處于無效或低效生產狀態。
大面積分布的三角洲前緣主體席狀砂:油水井一類連通,經過一、二次加密調整以及細分注水和壓裂改造,目前一部分也形成了無效注采循環。
2.3 利用新井水淹資料,確定無效循環的具置
北三東2011年新鉆大量聚合物驅加密井,其水淹解釋資料能夠直觀地反映出油層的最新動用狀況,可以清楚地識別出無效循環條帶和厚油層內部的無效循環部位。
根據2011鉆 94 口聚合物驅加密井水淹層解釋結果,34.6%的厚度為高水淹,33.1%的厚度為中水淹,低水淹和未水淹厚度共占 32.4%。從各沉積單元的水淹狀況分布圖可以看出,高水淹的平面分布特征與砂體沉積特征具有較好的一致性。高水淹區域主要集中在河道主體沉積的砂體中,呈南北向條帶狀分布,與物源沉積方向一致。在河道邊部或心灘附近水淹程度相對較低[2]。
3 在控制無效注水方面的做法及效果
3.1 拓寬注水井調整思路,控制無效注水
為更好的解決北三東區塊,含水高,低效無效循環嚴重的問題,2011年我們在加大水井調整力度的同時,重點針對高含水井區進行了相應調整。
2011年共水井調整93口井,層段數增加57個,油層有效厚度吸水比例較調整前增加了6.98個百分點。周圍254口無措施采油井,平均單井日增油0.11t,綜合含水下降0.12個百分點。其中高含水控注35井次,配注下降645m3/d,實注下降632m3/d,周圍101口無措施采油井,平均單井日降液4.0t,日增油0.02t,含水下降0.3個百分點,流壓下降0.20MPa。
3.2 通過周期注水,提高注水利用率
為保持開發形勢的穩定,我們在選擇周期注水井區的時候,主要針對注采較完善井區,以及地層壓力較高的井區實施周期注水,重點開展以下兩方面工作:
一是針對北三東一次加密井含水高、平面和層間動用差異大的特點,在北3-4、北3-5排選取20注29采的周期注水井區,采取井間異步交叉方式實施葡II、高臺子油層交替注水,目前實施第一周期,節約注水2.6×104m3,周圍油井產油量穩定,含水略降。
二是加大全井周期注水的力度,選擇綜合含水高,地層壓力高的調整井開展全井周期注水,半周期一個月,通過周期注水調整層間壓差,減緩層間矛盾,減緩含水上升和產量遞減速度;
目前,全區158口周期注水井累計節約注水41.74×104m3,周圍475口采油井少產水1.81×104m3,產油量穩定,綜合含水下降0.15個百分點,取得較好的控水效果。
3.3 探索調剖方法控制低效無效循環
為向層內要油,在層內控水,決定采用水驅流向改變劑深度調剖, 水驅流向改變劑深度調剖主要是改變劑注入油藏后,在油藏深部,由于壓差較小,膠粒將在油藏孔隙內滯留,堵塞大孔道的水流通道,具有深部液流轉向作用,可以封堵高滲透條帶,從而使受抑制的中低滲透帶發揮潛力,較好地改善厚油層內的動用差異, 進一步挖潛剩余油。目前已完成了4口注水井水驅流向改變劑深度調剖工作。
油水井見到了一定效果:注水井調剖后注入壓力上升,吸水剖面比調剖前有明顯改變,深度調剖井組6口中心井,有3口井見效,日產液下降38,日產油增加5.1,綜合含水下降3.0個百分點。
4 認識
周期注水是治理低效無效循環的有效手段,選擇周期注水井的時候,要考慮既不能影響開發形勢,又要有效的控制低效無效循環,這就需要通過優化周期注水井區來完成。主要針對注采系統較完善、地層壓力水平較高的井區周期注水,做到周期注水與控制低效無效循環,減緩含水上升速度相結合、與低含水油層的剩余油挖潛相結合、與壓力系統調整相結合。
參考文獻
一、相關概念闡述
1.植物園的涵義
植物園這一稱謂是伴隨近代歐洲植物學的興起而產生的一個專業術語,就我國來說,植物園這一稱謂實際上是一個外來的術語。這一術語產生以后,在世界各地產生了不同的解釋和含義。雖然人們對其含義和解釋不盡相同,當前對其定義的認同中,由國際植物園保護組織提出的:“擁有活植物收集區、并對收集區內的植物進行記錄管理、使之可用于科學研巧、保護、展示和教育的機構。”這一定義最為受到人們的認同。根據這一定義,我們可以看出,植物園實際上具有非常豐富的內涵,是集公益性、科普性、藝術性、以及科學性等多重屬性于一身的一種準研究機構。
2.海綿城市概述
海綿城市指的是城市能夠像海綿一樣,在應對自然災害和適應環境變化方面具有良好的“水資源彈性”,換言之就是在下雨時能夠蓄水、集水、凈水、滲水,并在需要的時候將蓄、集、凈化的水資源釋放并進行利用的雨洪管理理念。前國家住建部副部長仇保興在《海綿城市(LID)的內涵、途徑與展望》一文中指出:“海綿城市的本質是改變傳統城市建設理念,實現與資源環境的協調和發展”。按照海綿城市的內涵和理念,其建設主要突出三個特征,一是保護原有的水生態系統;二是對已被破壞的水生態加以修復;三是采取低影響開發措施建設城市生態環境。海綿城市從本質上來說在于實現人與水生態、水環境、水資源、水循環的和諧共處。
3.集雨型綠地涵義
所謂的集雨型綠地指的是通過因地制宜的規劃設計,對雨水利用的相關技術和設施進行合理安排,從而在一定降水量下消納綠地自身產生的雨水徑流,或者聚集一定量的綠地本身范圍之外的雨水的綠地類型。簡言之,就是通過利用海綿城市的技術使得此類綠地在滿足原有綠地基本功能的前提下,強化綠地管控自身范圍內以及一定范圍外的雨水的能力。從功能上來說,集雨型綠地的功能主要分為三個。一是使得綠地范圍內的季節性降水下滲以補償地下水;二是通過采用低影響開發措施對屋頂以及綠地范圍外的道路、廣場雨水徑流進行收集;三是對蓄存的雨水進行利用。
二、海綿城市系統視角下的集雨型植物園規劃設計相關理論探討
1.植物園的功能定位
首先,綜合。植物園的功能從定位上來說主要追求全面性,也即是突出綜合。一般來說,在規劃設計中,植物園除了要具有收集、引種、展示植物(尤其是濕生、水生植物)這一傳統植物園的功能之外,還要具有一定的水資源彈性,能夠創造出可以有效平衡枯水期和豐水期帶來的景觀矛盾的最近似于自然的濕生和水生環境,進而實現植物園內部水資源的收集、凈化以及利用。其次,主旨。主旨比較簡單,就是在植物園的規劃設計之初,根據實際情況確定植物園相應的主題特色園以及主題園組群。就集雨型植物園來說尤其需要注意的是要有專門的區域展示植物在低影響開發設施下的生長狀態。最后,其他功能。集雨型植物園的規劃設計除了要滿足消納園內一定量的雨水外,還要滿足消納園外一定量的廣場和建筑雨水徑流的需求,經過院內的低影響開發設施特殊的種植池的凈化以后可以對吸收的雨水加以利用。
2.植物園規劃原則
首先,低影響原則。植物園的設計最核心的命題在于協調好人與自然水生環境之間的關系。因此,在植物園的規劃設計之初,應該對場地的自然狀況進行深入的調查 和評估,具體來說植物園規劃設計初期要注意場地范圍內各項水體,也即是能夠及時涵養和滲透水源的區域。而在規劃設計后期則要注意因地制宜保護區域內的自然排水特征,在此基礎上對園區不同功能需求的區域采取針對性的雨水管理措施。其次,科學性原則。集雨型植物園的科學性主要集中在科學的規劃設計、科學的大眾植物知識的普及教育,以及科學的植物學研究等方面。其規劃設計的科學性原則就是要在規劃設計中按照這些要求開展規劃設計工作,確保植物園能夠滿足植物學研究、植物知識科普的需要。再次,藝術性原則。植物園最終是要向公眾開放的,因此,要強調游覽時的趣味性和觀賞性。因此,植物園的規劃設計要遵循一定的藝術原則,無論是院內的植物搭配、建筑、各種場地的位置均需要對虛實、疏密等加以考慮,以實現遠景、近景的協調。最后,地域性原則。地域性特色則要求植物園規劃設計時盡可能考慮當地的文化地域特色,在構景中突出本土特色。例如,本土特色植物,現有建筑等。3.植物園低影響開發措施首先,滲透系統。滲透系統的作用在于引導地表雨水徑流向下流動,其主要涉及到地表徑流匯集、土壤基質的吸水和透水功能等。因此,在規劃設計時要根據場地的現場地勘報告,因地制宜開展滲透系統規劃設計。其次,凈化系統。植物園對雨水的凈化主要是通過生物生態法來實現的,也即是通過人工濕地來實現。根據污水在濕地床中的流動方向,濕地可以分為水平潛流濕地、表流濕地、以及垂直潛流濕地,水平與垂直潛流濕地的凈化效果最為明顯。再次,傳輸系統。傳輸系統所起的作用是將雨水匯集到處理雨水的其他系統設施中。常見的傳輸系統設施有植被渠、植被溝。此類傳輸系統相對于傳統的混凝土的明、暗渠而言具有成本低、可減緩雨水徑流速度的優勢。最后,存蓄與回用系統。存蓄與回用系統指的是在豐水期將雨水進行處理和預處理后暫時儲存起來,并在之后適時、適地加以回用的系統。存儲系統主要分為地上和地下兩種,地上主要是可以與屋頂連接的雨水桶,地下主要是大型儲水箱體。
三、海綿城市系統視角下的集雨型植物園規劃設計案例——兩個個集雨型植物園案例簡介
1.上海辰山植物園規劃設計分析
首先,項目基本概況。辰山植物園地處上海市松江區余山山系中的辰山,因此得名辰山植物園,該園由上海市政府、國家林業局和中國科學院共建,是一座集科研、游賞、科普等功能為一體的綜合性植物園,其占地總面積為207公頃,距上海市中心區的距離大約為35公里.其次,植物園的功能定位。在功能定位上辰山植物園突出了綜合性原則。植物園整體功能定位比較全面,沒有偏向于某一主體功能定位,而是將其定位于游賞、科普、科研為一體的集雨型植物園,功能定位上突出綜合性。再次,突出科普性。在植物園的規劃設計中,在綠環圍繞的中心設計了中心植物專類園區,其中以水生類植物、濕生類植物為專類園區的主要植物,同時也是辰山植物園主要的展示區,植物專類園區在突出江南水鄉植物主題的同時也強調了科普性,在該園的特殊水生植物園的科普池中,就收集種植了諸如水稻等對人類有較大影響的水生植物。第四,規劃設計的藝術性。規劃設計的藝術性是辰山植物園的一大特色,也是集雨型植物園規劃設計的一個重要原則。規劃設計的藝術性主要著眼于提高植物園的可觀賞性,同時也兼顧解決一定的生態問題。辰山植物園規劃設計中,在對場地進行地勘和評估的基礎上,提取了三個最突出的設計元素:植物、山、水,分別對應園區的中心植物專類園區、辰山、以及專門用于引種外來植物的綠環這三個最為重要的空間設計要素,對這三個設計要素的合力規劃產生了明顯的效果,不僅使得園區的觀賞性大大增加,同時還有效解決了場地中存在的水質低劣、土壤堿性偏重、以及地形不豐富造成的生境單一等問題。第五,優秀的水循環以及雨水管理規劃設計。水循環和雨水管理規劃設計是辰山植物園規劃設計中一大亮點。在植物園的西北側有集中處理污水的設施;園區內的東湖、南湖、西湖等幾個水體之間均相互連通,當豐水期園區水位過高時可以將多余的水排出園區,而在枯水期園區水源不足時則由凈化后的水加以補充,這就在很大程度上實現了對院內水位的調控。而對雨水的管理辰山植物園則主要通過控制雨水徑流污染和徑流量來實現。在徑流量的控制方面,綠環帶區域地形變化的豐富性以及斷面結構保證了雨水能夠及時下滲,在經過地表和地表下的碎石層之后,雨水經由鋪設在地下的滲管匯集到地下蓄水池中,這些被匯集起來的雨水在經過綠環的初步凈化以后可以作為園區植物枯水期的灌溉用水加以回收利用。此外,辰山植物園內的溫室等建筑物頂也對雨水的滯留起著一定的正面作用,與地表對徑流的控制一起形成對雨水循環的有效控制。在徑流污染的控制方面,植物園規劃設計時通過對集雨面進行分層設計,很好地實現了對地表徑流污水的水質改善。雨水在經過植被層、透水層、腐殖層、滲水層、透水層、儲水層、以及土工布等之后得到較好的改善,達到較好的水質狀態,從而改善植物園內的水體水質。上海市辰山植物園的規劃設計是集雨型植物園規劃設計的一個典范之作,無論是從整體規劃設計層面,還是雨水的收集管理等方面,植物園對細節的考慮與規劃設計都是超前的、科學的,是目前國內植物園中比較符合海綿城市理念的集雨型植物園,對今后我國海綿城市建設過程中,集雨型植物園的規劃設計有極強的借鑒意義。
2.哈爾濱群力國家城市濕地公園規劃設計剖析
首先,項目基本情況介紹。哈爾濱群力國家城市濕地公園(下文簡稱群力濕地公園)地處哈爾濱市群力新區內,占地面積大約為34公頃,建成于2010年11月。其總體規劃圖如下圖2所示。其次,濕地公園規劃設計的自然性原則。該濕地公園所在區域原本是片被保護起來的濕地,在公園項目開工建設以前,為了恢復這一區域的生態,花了一年的時間進行先期整治。在項目規劃設計中,該公園的規劃設計者們充分按照集雨型植物園規劃設計的自然性原則,最大限度地對原有濕地進行保留,減少人工對濕地水體的加工程度。項目規劃中保留了原有濕地的絕大部分作為確保濕地生境演替的基礎,這種遵循自然的規劃設計理念一方面降低了項目的工程量和成本,另一方面用自然力量來塑造景觀本身更加凸顯了公園的自然性。這與周圍城市充滿了人工元素的環境相比形成了巨大的反差,為人們提供了可供游覽的一個理想的自然之地,無形中體現了公園的可觀賞性。再次,公園規劃設計的藝術性。規劃設計的藝術性是群力國家濕地公園的一個突出特點,該公園以周圍的過濾凈化帶作為設計的重點和核心,采取藝術性的設計手法塑造了觀賞性極強的景觀。通過地形塑造形成了高低不同且錯落有致的山丘,以及面積和水深不同的水泡,這兩種空間設計元素的不但大大豐富了公園周邊的景觀層次,為廣大公眾提供觀賞游玩的空間和場所,同時的凈化過濾滲透設計有效地將城市周圍的雨水徑流在匯入公園內部自然濕地前進行了一定的凈化處理。而不同深度的水泡不僅為不同種類的水生、濕生植物的生長提供了適宜的生境,同時也為游客在游覽過程中參與親水活動提供了平臺。最后,公園較高的可游覽性。群力國家濕地公園的位置決定了其一個重要的功能就是為人們提供休閑游覽的理想場所,因此其在規劃設計上著重體現了公園景觀的可游覽性。整個公園的游線安排、以及路網的規劃設計和上下層流線的穿插使得游客可以采取多種方式游覽公園增加了游覽的趣味性;穿梭于山林水泡之間、創造出一種貼近自然的游憩體驗;而空中棧橋、觀鳥塔等建筑的融入,使人可遠眺全園的美景,體會濕地帶給人的舒適與震撼。在經過一連串的低影響開發系統的規劃設計之后,不僅使得群力濕地公園這塊城市自然濕地的自然生態系統得到了恢復,同時還在城市雨洪管理中發揮了重要的積極作用,不但可以收集、涵養、存儲和利用雨水,甚至還可以補償地下水。與此同時,本土的生物多樣性在這里得到了最大限度的保全,園內種植植物多是以呈現植物的野外自然狀態為主。此外,公園內的道路鋪裝也采用了有利于雨水下滲的材料,園區的建筑景觀小品等也主要采用的是原生態材質來進行建造,整體景觀形態在充滿現代感的同時也體現出了對自然的敬意。
四、結語
關鍵詞:內澇災害 排水規劃 發展
城市內澇災害問題給人們的生活造成很多不便,這主要是因為城市內排水不暢的原因造成的。而且澇災害現象在大城市出現的比較多,人們的日常出行受到了阻礙,也影響了城市美觀性。所以有關部門必須對該問題進行重視,加強對城市排水系統的規劃,為人們提供一個良好的生活環境。
一、 城市內澇災害成因剖析
城市內澇災害產生的原因有很多,給人們的日常生活帶來了很大不便。城市內澇災害產生原因主要是因為排水系統補償以及大規模的城市建設造成的。所以有關部門在對內澇災害進行整治時,必須要了解一下內澇災害形成的原因。
(一) 氣候的變化帶來了大范圍的降雨
隨著工業化的發展,給全球的環境造成了一定的消極影響,氣候的穩定也伴隨著大量的降雨。這些雨量通常都很大,導致了城市積水的現象。尤其是在夏天,在雨季到來的時候,很多城市都出現了內澇災害,給城市的排水系統造成了很大的壓力。所以大規模的降雨是導致內澇現象的重要原因。在工業發展的同時也要注意對環境的保護。
(二) 河流的蓄水能力減弱,抗洪能力不強
隨著我國城市化的發展,對土地面積的占用率已經達到了高峰,甚至打破了環境的平衡。很多蓄水的合理沿岸都進行了規劃和建設,這些建設的方式,降低了河流的蓄水能力,同時也容易給河岸的居民的生活帶來很多的不便,所以在對城市進行規劃的過程中,要考慮到河流的真正作用,不要盲目的建設,要注意生態的平衡。
(三) 水循環系統遭到破壞
城市化的發展對破壞了原有的排水設施。隨著我國社會的不斷發展,城市規模的擴大,增加了土地的占有率,一些城市在規劃中把原有的排水設施取消了,建設了其他的基礎設施,這就是使得在雨量大的同時城市的排水系統不能發揮充分的排水作用,導致原來的排水循環系統遭到了損壞,出現了城市內澇的現象,這也不利于城市化的建設。
(四)地表水的流向發生了變化
城市內澇形成原因中,地表水流向的改變也成為重要的原因。隨著城市化的發展,城市化的人口密集度也逐漸增大,對水資源的使用一較多。對水資源的大量使用造成了地地面的沉降,原來的地表水流動的系統被打破,高處的地表水向發生沉降的地表流入,這也就使得市中心存在很多的內澇現象。在雨季到來的時候,大規模的降雨也會滯后在城市中,并不會向城市兩邊的擴散,造成了城市的內澇災害。
(五) 排水管網的設計不符合規范
排水系統的功能受到設計方法的制約,如果城市的排水系統的設計不合理,那么該城市的排水系統就很容易癱瘓,在雨季到來的時候,不能及時對雨水進行排除,造成了內澇現象。城市的排水環網的規劃設計通常要考慮到城市的實際發展現狀以及城市的地理結構等等,必須從全局出發,對社會中的各方面因素進行考慮。因為我國城市的排水管網的規劃受到經驗主義的制約,很多城市的管網規劃設計都沒有結合城市發展的實際,給我國城市的發展帶來了很大的阻礙,所以一個合理科學的城市管網的設計對我國社會的發展十分重要。
二、排水規劃的發展趨勢
通過對產生內澇問題的分析,我們知道造成城市內澇問題的最主要原因是城市排水規劃的不合理性。隨著我國城市化的不斷推進,我國相關部門高度對城市內澇的問題越來越重視,制定了城市管網規劃的相關標準和規范。城市的排水規劃必須嚴格遵守相關的準則和要求,從城市的實際發展出發,對城市的地理情況進行仔細的考察,在原有排水管網的基礎上,不斷完善城市的排水系統。一個城市的內澇問題也說明的了這個城市的發展潛力不足,體現了城市規劃的不合理性,沒有結合城市的實際情況進行科學合理的規劃。所以我國有關部門也明確的規定,在城市規劃中必須重視對排水系統的規劃,提高城市的建設的科學性和合理性,保持城市穩定發展的步伐。
三、應對城市內澇災害的規劃對策
(一) 做好排水規劃
城市內澇防治是系統工程,不可能孤立的、光靠“工程配合”來解決,關鍵要和規劃用地相結合;工程不再是配合,內澇問題也不可能全靠管道泵站來解決,而要在總體規劃階段合理確定排水系統的布局,優先解決排水去向和大通道;多專業協調聯動,使規劃能夠順應原有的自然水體,適應原有的自然蓄水和排水條件,符合千百年來自然界水循環的機理。因此,城市規劃是內澇防治的頂層設計,做好排水規劃是內澇防治的關鍵環節。
(二)構建大排水系統
內澇防治體系模式的選擇要因地制宜。要根據當地經濟社會發展情況、氣候特征、受納水體、氣象水文等資料,根據地形條件和規劃布局,綜合確定系統構建方式,靠近大江大河大海的可以直排,缺水地區應采取蓄排結合的方式。例如澳大利亞采用的是防洪、大排水系統和小排水相對獨立的模式,香港則采取的是防洪、大排水系統和小排水系統一體化的模式。
(三)樹立新的設計理念
低沖擊開發(又稱低影響開發,Low Impact Development,LID)理念起源于1990年代的美國,其基本原理是在人工系統的開發建設活動中,盡可能減少對自然生態系統的沖擊和破壞。低沖擊開發理念、可持續發展排水系統和水敏感性設計都強調城鎮開發應減少對環境的沖擊,其核心是基于源頭控制和延緩沖擊負荷的理念,構建與自然相適應的城鎮排水系統,合理利用景觀空間和采取相應措施對暴雨徑流進行控制,減少城鎮面源污染,使區域開發建設后盡量接近于開發建設前的自然水文狀態。
(四) 逐步建立雨水影響評價與內澇風險評價制度
雨水影響評價與內澇風險評價制度是進行雨洪管理的依據,為了有效地進行洪澇風險管理,需要了解洪澇災害的影響范圍和程度,了解洪澇水災的類型和成因、發生概率、發生范圍、持續時間、深度和速度等方面的特征;同樣重要的是,還要了解洪澇災害可能發生的地點和方式,以及洪澇災害發生后可能受到影響的人員和財產損失,以有效制定應對措施和確定措施的優先級別。
四、結語
目前排水規劃面臨很多難題,例如標準欠缺、城建系統和水利系統統計手段、計算方法不銜接,甚至存在概念定義不清的問題。雨水規劃的技術手段還需要實踐的檢驗,技術指標、技術參數還需要進一步校核,規劃到底怎么做還在探索中。面對嚴峻的內澇形勢城市規劃必須有所作為,也應當有所作為。■
參考文獻
[1] 段志華. 城市排水系統的優化設計[J]. 科技情報開發與經濟. 2009(22)
【關 鍵 詞】 TfU;教學;模式;中學;地理
【作者簡介】 胡欣,福建師范大學,福建省三明市建寧縣第一中學,碩士,中學二級地理教師,主要研究方向:中學地理教學。
中圖分類號:G633.55 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568 (2015) 07-0078-04
教師在教學工作中常會遭遇此類現象:學生學習程度淺,死記硬背知識點,遺忘速度快;看似課堂上掌握了知識,卻不能在新場景中融會貫通地加以運用,更不能夠聯系實際解決現實中的問題。實際上,這些現象所反映的正是多元智能理論的創始人加德納認為“非理解”教學的弊端。為了改善課堂教學,促進學生理解,美國哈佛大學教育研究生院于1989~1999年研發了“為理解的教學”模式(Teaching for Understanding,簡稱TfU)。該模式用以指導教師對教學方法進行思考、規劃及實踐,以實現學生增強學科理解的目的。
一、TfU教學模式視域下的“理解”
TfU教學模式關注的核心問題是“什么是理解”。 TfU教學模式的研究團隊從“表現的角度”定義了理解,認為理解就是能夠圍繞某個主題展開諸如解釋、尋找實例和證據、綜合運用、類推、以及用自己的方式復述等一系列思維活動,即理解就是獲取新知識并能夠在陌生的場景中融會貫通地加以運用。“理解”是凌駕于“知道”之上;“理解”強調“為什么”而不只是停留在“是什么”。
二、TfU教學模式的四個組成部分
TfU教學模式有四個相互作用的組成部分,對應回答了教師在教學規劃及實踐的過程中必須關注的、最基本的教學問題(如表1),引導教師把各項教學決定的重心放在促進學生的理解上。TfU教學模式提供了各個組成部分的實施標準(也稱作“反思指南”),用以指導教師幫助學生實現對學科重要概念、內容和論題的理解與應用(如表2)。
其中,理解目標又包括四個層面:目的、知識、方法和形式;對應解決了學生在學習過程中遇到的四個問題(如表3)。
有四個層面達到均衡,才能確保學生學得又好又快。理解活動主要有三種類型(如表4),從單元的開始到結束,按照以下的順序有序進行:“引導型”“定向討論型”“終極型”。
三、TfU教學模式指導教學規劃的過程
四 、TfU教學模式在中學地理教學中的應用
以人民教育出版社地理必修1《營造地表形態的力量》為例。
1. 啟發性論題的設計
啟發性論題是指深度恰當,意義重大、視角多維且與學生聯系密切的概念、主題、觀點和問題等。學生通過啟發性論題展現出他們與論題相關的生活體驗或儲備知識,學生間的理解差距、學生已達到的理解程度以及可能產生的錯誤想法才能被教師知曉。其設計有以下幾個步驟:
第一步,思考用什么論題引入教學,能引起學生的興趣,利于學生對課題的深入理解?頭腦風暴提出有關營造地表形態的各種論題。
第二步,深入分析頭腦風暴產生的若干個論題,初步選擇“科幻電影《日本沉沒》是否可能變為現實”作為本課的啟發性論題。
第三步,利用“反思指南”(如表2)對初步確定的論題進行反思。發現其具備學科中心性、對學生和教師有吸引力、相關資源容易獲得、與學科內外聯系豐富,最終將其確定為啟發性論題:播放《日本沉沒》電影中日本地震、火山噴發、大地下沉、海嘯的鏡頭。影片中地質學家推測日本列島不久將沉沒海底,你認為這部科幻片中地質學家的推測可能變為現實嗎?請學生說出自己的觀點以及支撐觀點的相應論據。
2. 理解目標的設計
理解目標是指學生在一個單元或一門課程中最應該理解的內容。它要求以陳述句或問句的形式公開、清晰地表述出來。其設計有以下幾個步驟:
第一步,準確分析課標要求。第二步,明確理解目標不同于教學目標。第三步,設計具備完整四個理解層面的理解目標。
理解目標1:目的層面
問句:我們為什么要學習營造地表形態的力量?
陳述句:通過聯系實例感受內、外力作用塑造不同地貌景觀,學生將理解學習營造地表形態的力量的原因和意義。
理解目標2:知識層面
問句:你知道有哪些力量營造地表形態嗎?它們的能量來源、表現形式及產生的影響是什么?
陳述句:說出內力作用的能量來源、三種主要表現,例舉與內力作用有關的地理現象;說出外力作用的能量來源、四種主要方式,例舉與外力作用有關的地理現象。
理解目標3:知識、方法層面
問句:你能讀懂地理圖表,運用內力作用和外力作用的知識解釋案例甚至生活中不同類型地表形態的形成原因嗎?
陳述句:學會分析地理圖表,運用內力作用和外力作用的知識解釋案例甚至生活中不同類型地表形態的形成原因。
理解目標4:知識、方法、形式層面
問句:你能夠正確區分三大類巖石嗎?你能夠繪制“巖石圈物質循環模式圖”并向其他同學口述巖石圈物質循環的過程嗎?
陳述句:正確區分三大類巖石,正確繪制“巖石圈物質循環模式圖”,運用模式圖清晰講述地殼內部物質循環的過程。
理解目標5:方法、形式層面
問句:你成功體驗了與同伴合作交流解決問題、共同分享學習成果的樂趣了嗎?
陳述句:以同桌討論、小組討論、集體協作等群體學習方式,與同伴合作解決問題、完成任務,并將小組探究結果以多樣的形式與全班同學分享。
3. 理解活動的設計。
理解活動是學生在運用原有知識的基礎上,采用新方式或置于新場景來培養和展示對理解目標的理解程度的一系列活動。學生在積極參與理解活動的過程中暴露理解與不理解的知識、發現并糾正原本錯誤的想法、逐漸達成對啟發性論題和理解目標的理解。
第一步,在理解目標基礎上,回顧過去教學經驗中有效的活動,頭腦風暴列舉可行的理解活動。
第二步,對照理解活動的具體標準(如表2)檢查初步設想的理解活動是否實現了前期設定的各項理解目標。
第三步,針對不足之處改進理解活動,并在教學實踐中不斷完善。
設計理解活動如下:
(1)自主學習:閱讀教材第一小節和第二小節,完成兩項自查任務:①用自己的話簡單講解什么是內、外力作用以及內、外力作用的主要表現形式?②舉例說出現實生活或電視、廣播、報紙等媒體報道中有哪些地理現象與內、外力作用有關?
(2)閱讀教材案例1:基拉韋厄火山大爆發與喜馬拉雅山的形成,觀看喜馬拉雅山形成的Flas;完成問題:①喜馬拉雅山形成的能量來源是什么?②地殼運動的方向是怎樣的?③喜馬拉雅山隆起速度與基拉韋厄火山爆發比較,是緩慢還是快速?
(3)觀察意大利那不勒斯灣海岸邊聳立大理石柱子的圖片,完成教材中那不勒斯海灣活動。
(4)演示實驗:在大托盤一側堆放顆粒不均勻的沙子,將沙子堆放成山的形狀,接水管以水流沖刷沙子,注意控制水流的大小,由小到大變化。學生以小組為單位認真觀察演示實驗,合作探究完成下列問題:①演示實驗體現了哪些外力作用的方式?②水流大小對沙堆的侵蝕作用有何影響?③被水流沖刷下的沙粒在托盤中是否均勻分布,歸納總結沙粒顆粒大小與沉積位置有何規律?④分析流水的搬運能力與哪些因素有關?⑤在理解流水的侵蝕、搬運、堆積作用的基礎上,類比風的侵蝕、搬運和堆積作用。
(5)小組合作探究完成以下任務:①閱讀教材第三小節內容,找出巖石圈物質循環的起點,模仿已學的“水循環”模式圖將教材中描述巖石圈物質循環的文字轉換為模式圖。②小組派代表向全班體現展示他們共同完成的“巖石圈物質循環模式圖”,并講解巖石圈物質循環的過程。
(6)課后作業:①我國山脈縱橫交錯,呈網格狀分布,請利用本節課知識解釋我國山脈分布格局形成的原因?②就科幻電影《日本沉沒》是否可能變為現實,談一談你的觀點形成一份報告,要求論據充分、科學。③請選擇一種外力作用下形成的地表形態,簡要描述其形成的過程。
4. 持續性評價的設計
持續性評價是評價者通過理解活動收集學生顯示理解的證據,用以判斷學生的理解情況和理解程度,并及時給予學生反饋信息的過程,以改進下一活動的表現。評價內容是學生用來表現其理解水平的語言、行為或作品。評價標準是可以表明學生達到了某個或多個理解目標的特征,具體體現在評價者期望學生說什么、做什么,或者學生作品中具備哪些特征。評價標準應該在進行理解活動前就制定好,設計《營造地表形態的力量》課題的持續性評價標準如下:
理解活動1
①能夠簡單講解內、外力的概念、能量來源、表現形式。
②能夠舉例說出現實生活或電視、廣播、報紙等媒體報道中與內、外力作用有關的地理現象。
③通過例舉發現內力作用中,地殼運動是塑造地表形態的主要方式。
非正式評價:觀察、討論
實現理解目標:1、2
理解活動2、3
①案例分析得出正確答案,明確地殼運動分為垂直運動和水平運動。
非正式評價:觀察、討論
實現理解目標:2、3、5
理解活動4
①能夠從演示實驗中找出侵蝕作用、搬運作用、堆積作用。
②能夠從演示實驗中發現水流大小與侵蝕作用強弱的關系,歸納出水流越大、流速越快侵蝕作用越強,反之亦然。
③發現被沖刷下的沙粒在托盤中分布不均勻,歸納出搬運能力與流速成正比;沉積過程中顆粒大、比重大的物質先沉積,顆粒小、比重小的物質后沉積。
④類比出風力的侵蝕、搬運、堆積與流水的侵蝕、搬運、堆積作用有相似規律。
非正式評價:觀察、交流、討論
實現理解目標:3、5
理解活動5
①能夠正確繪制模式圖。
②能夠清晰陳述巖石圈物質循環的過程。
非正式評價:觀察、交流、討論、作品展示
實現理解目標:4、5
理解活動6
①能夠用內力作用的知識解釋中國山脈分布格局的原因。
②利用內力作用的知識支撐地質學家預測的觀點。
③能夠發現生活中由外力作用形成的地表形態,并簡單描述其形成過程。
正式評價:報告、正式反思
實現理解目標:1、2、3、4、5
參考文獻:
[1] 霍華德?加德納.多元智能[M].北京:新華出版社,1999.
[2] WIDE World. China Key Terms Glossary for TfU Courses[M].2006
[3] Blythe T.&Associates.The teaching for understanding guide[M].San Francisco:Jossey-Bass,1998:9~88
關鍵詞:藍水;綠水;水資源;SWAT;渭河
中圖分類號:TV213文獻標識碼:A文章編號:1672-1683(2013)01-0012-05
可更新的淡水資源為保持陸地和水生生態系統健康的基礎性自然資源[1],也是保證糧食安全以及生態安全的戰略性資源,用途十分廣泛,如工業、農業以及生活用水。20世紀,由降水形成的可再生的淡水資源總量基本保持不變,而人類用水需求卻激增了6倍,其主要用途為提高糧食產量與工業生產[2-3]。與此同時,生產生活用水擠占生態環境用水的現象頻發,部分生態系統已嚴重退化,危及生態安全。目前,全球超過6億人口生活在水資源嚴重短缺的地區(小于500 m3/(人·年)[4]。因此,日益嚴峻的水資源短缺以及水資源脆弱性問題已成為眾多學者研究的熱點[5-9]。
目前的水資源評價方法大多僅考慮水循環中的地表水和地下水,即“藍水”[10-11],卻忽視了水循環中的“綠水”。綜合考慮水文循環的全過程和水量平衡的全要素,通過森林、草地、農田和濕地蒸散作用消耗的綠水流占全球降水總量的65%,而傳統的藍水資源量僅占全球降水總量的35%[12]。可見,綠水資源對于發展雨養農業及維持生態系統健康來說至關重要[12-13]。因此,開闊思路,拓寬傳統水資源評價范疇,科學評價藍水綠水資源,并將綠水資源納入水資源評價體系,對于水資源規劃與管理,解決干旱半干旱地區的水資源短缺問題具有重要的現實意義。
在我國廣大西北干旱地區以及華北地區,目前的藍水資源量十分有限,但這些地區每年仍然以其獨特的干旱氣候生產了大量的優質農牧業產品,其中很大一部分來源于由有限降雨量所產生的綠水資源。如何拓寬思路,科學評估這一部分水資源量,從而為西北乃至整個華北、東北干旱地區的水資源利用和管理提供科技支撐迫在眉睫。正是基于這樣的背景和思路,本文以位于西北典型干旱地區的渭河流域為例,在闡述藍水綠水基本概念和內涵,并系統總結其主要應用成果的基礎上,探討了借助分布式水文模型科學估計和評價干旱地區藍水綠水資源量的思路與方法,以期為相似流域的水資源評價和管理工作提供參考。
1藍水綠水內涵
藍水和綠水的概念由國際水資源研究所的瑞典水文學家Falkenmark于1995年首先提出[15],他認為降落在陸地生態系統的水量包括藍水(Blue Water)和綠水(Green Water)兩部分,其中,藍水指由降水形成的地表水和地下水,是可見的液態水流,包括河流、湖泊和含水層中的水;綠水指由降水下滲到非飽和土壤層中供給植物生長的水,是垂向進入大氣的不可見水。Falkenmark于2006年結合綠水的物質性和資源性擴充了綠水的概念,他認為綠水可以分為綠水流(Green Water Flow)以及綠水儲量(Green Water Storage)兩部分。綠水流即實際蒸散發,由土壤和水體蒸發,植物散發兩部分組成;綠水儲量則是指儲存在土壤中的水[14]。
自此以后,相關學者先后對藍水和綠水的概念進行了發展和完善。藍水為存儲在河流、湖泊以及含水層中的水,也即傳統水資源評價中對于可利用水資源量的定義,即地表水和地下水資源量之和,并扣除兩者的重復計算量。綠水的定義目前國際上有兩種:物質上,綠水被定義為蒸散發流,即進入大氣的水汽流,包括農田灌溉、濕地、水面蒸發、天然植被等不同地表的水汽流[12,16-17];資源上,綠水被定義為源于降水且存儲在土壤中并被植被散發消耗的水資源[12,18-19]。
2藍水綠水資源評價方法
估算一段時間內的區域/流域藍水綠水資源量可以為水資源規劃與管理,以及解決水資源短缺問題提供一種新思路。估算藍水資源量也即傳統的水資源評價,其主要方法包括統計分析法和水文模型法。其中,統計分析法對數據需求量較大,需要收集研究區的水文氣象、水文地質、水利工程以及取用水等數據;水文模型法較之統計分析法來說對于數據的需求相對較少。
估算綠水資源量的方法基本可以分成以下三類:生物學方法、水文模型法以及生物水文耦合法[17]。
(1)生物學方法主要采用生態系統生產干物質消耗的水量,即需水量,來估算綠水資源量。該類方法根據凈初級生產力數據與主要生態系統單位干物質生產所需蒸散量的乘積來估算綠水流。Postel等[5]采用凈初級生產力數據,估算了全球非灌溉植被(天然森林、草地、人工林地和雨養作物)蒸散量,并得到其它主要土地利用類型的蒸散量,稱其為綠水資源量。另一種生物學方法則是結合遙感影像和蒸散量觀測值估算綠水資源量。Rockstrm等[20]采用森林、草地、林地以及濕地中各生物群系的覆蓋面積乘以蒸散量,并根據影響蒸散量的生態系統屬性將各生物群系統進而劃分為若干個植被組,最終采用水分利用效率與作物產量之積來估算綠水流。
(2)水文模型法即采用水文模型來估算流域尺度的綠水流,將水資源劃分為藍水和綠水兩部分,綠水表示土壤蒸發和植被散發所耗用的水資源,藍水表示徑流,從而建立研究區水文模型來估算綠水。Jewitt等[21-22]分別在小尺度和大尺度流域上采用農業集水區研究單元(Agricultural Catchments Research Unit,ACRU)模型以及水文土地利用變化(Hydrological Land Use Change,HYLUC)模型,估算了非洲南部Mutale流域九種土地利用情景下的藍水綠水資源量。Schuol等[23-24]采用ArcSWAT模型并結合SUFI-2不確定性分析算法估算了西非以及整個非洲大陸的月尺度藍水綠水資源量。Faramarzi等[25]在伊朗構建了ArcSWAT模型模擬了月尺度藍水綠水資源量,并考慮了水庫運行以及不同灌溉措施對小麥產量的影響。Menzel等[26]在歐洲、非洲及中亞的七個代表性流域搭建了水文模型,并分析了這些流域現狀年以及未來情景下的藍水資源量。Liu等[27]采用具有二源潛在蒸散發模式的半分布式水文模型,研究了我國北方老哈河流域土地覆被變化對藍水綠水資源量的影響。吳洪濤等[28]使用AVSWAT模型在碧流河流域估算了綠水資源量,研究了綠水的時空分布規律以及氣候變化情景下綠水的響應。
(3)生物水文耦合法根據地表植被動態變化過程,考慮關鍵生態過程如初級生產力、植被生長、植被水分生產力、碳分配、死亡率以及植物對資源競爭的動態變化,借助陸-氣、碳-水交換關系,將水文模型與生物地理學以及生物地球化學相耦合,從而估算綠水流。代表性模型為近些年得到快速發展的全球植被動態模型Lund Potsdam Jena(LPJ)模型[13]。王玉娟等[29]在黃河流域三門峽地區構建適用于估算流域尺度植被生態用水的生態水文模型,對三門峽地區20世紀50年代以來的植被生態用水量進行了定量模擬,計算得出不同植被類型的綠水消耗量。Siebert等[30]采用全球作物需水模型(Global Crop Water Model,GCWM)對1998年-2002年全球作物所需藍水和綠水資源量進行了估算。
由于水文模型可以深入揭示地表過程和水文過程的機理,因此,被認為是模擬水文過程以及評價水資源時空變化特征的有效工具。綜合分析藍水綠水的估算方法可知,水文模型法是同時評價藍水和綠水資源量時空變化特征的唯一方法。SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 模型[31]是時間上連續的分布式流域水文模型,且在全世界得到了廣泛應用[23,32-37]。SWAT模型因其能夠直接輸出藍水和綠水資源量的各個分量,被認為是一種估算藍水綠水資源量比較有效的方法。
3流域藍水綠水資源綜合評價——以渭河
關鍵詞:水系連通;水生態;概念;影響
中圖分類號:TV74 文獻標識碼:A
引言
水生態是整個自然生態系統中重要的一個重要組成部分,按照它固有的規律實現著動態平衡。但人類社會在逐步的發展過程中,在開發和改造自然的過程中,水生態系統受到自然和人類的雙重影響導致變化。相比較而言,近一百年來,因為人類活動導致的變化已經遠遠超出了自然力量引起的變化,而且,這種變化往往是負面的、不可逆轉的。在我們今天進行的城市化過程中,如何來避免對生態環境的破壞,恢復、重建適合新的形勢下的水生態系統,是我們必須認真加以研究和解決的問題。
一、水系連通性的概念及研究
河網水系連通是區域防洪、供水和生態安全的重要基礎。隨著近年來不同水系結構下的河湖連通研究的逐漸興起,對連通性的理解、表達、定量化以及水文過程的作用已成為跨學科討論的熱點。目前,我國對河湖水系連通普遍認同的定義為以實現水資源可持續利用、人水和諧為最終目標,以提高水資源配置能力、改善河湖生態環境、增強水旱災害防御能力為重點任務,通過水庫、泵站、渠道等必要的水工程,恢復和建立河流、湖泊、濕地等水體之間的水聯系,形成引排順暢、蓄泄得當、豐枯調劑、多源互補、可調可控的江河湖庫水網絡體系。按照其內涵可以將連通性分為三類:一、以水資源調配為主的河湖連通。即通過構建河湖水系連通供水網絡體系和水源應急通道,提高水資源統籌調配能力和供水保證程度,增強抗旱能力;二、以防洪減災為主的河湖連通。即改變河湖水系連通狀況,疏通行洪通道,維系洪港水蓄滯空間,提高防洪能力,降低災害風險;三、以水生態環境修復為主的河湖連通。即改善河湖的水聯系,加速水體流動,增強水體自凈能力,提高河湖健康保障能力。
近年來,國內已逐漸開展了連通性理論研究。唐傳利等(2011)圍繞我國開展河湖連通研究有關問題,闡述了基本內涵,分析了開展河湖連通研究的必要性和緊迫性、指導思想、研究目標和應包括的主要內容;王中根等(2011)等從河、湖與水系等水循環基本概念入手,探討水系的結構、特征和連通性,揭示水系連通的水循環物理機制,為河湖水系理論體系的建立奠定基礎;李原園等(2011)分析了河湖水系連通的三大功能:提高水資源配置能力、改善河湖生態環境和增強抵御水旱災害能力;李宗禮等(2011)提出河湖水系連通戰略研究可從機理分析、系統辨識與評價、連通工程規劃、系統控制與調整4個方面展開;趙進勇等(2011)給出了基于圖論的河道-灘區系統連通性評價方法;崔國韜等(2011)通過大量收集國內外河湖水系連通案例,探討國內外河湖水系連通在不同時期的建設特點,匯總河湖水系連通工程對經濟、社會、生態的效益和可能帶來的負面影響。此外,徐慧(2008)采用景觀生態學方法,將景觀空間結構分析方法應用于城市水系規劃中,為探討平原水網連通性做了有益的嘗試。
由此可見,連通性作為重要的定性術語被研究者認可,并在地貌、生態和水文過程及水文情勢定量化研究中發揮著重要作用,但現有的連通性概念并沒達成共識,難以在水文或其他方面得到廣泛應用,且其定量化方法還需進一步完善。
二、水系連通對水生態的影響
2.1 水系連通產生的生態效益
由于水系連通工程建設目的的不同,其產生的生態效益也有所差異。歸納起來,水系連通工程帶來的生態環境效益主要表現在以下幾個方面:
(1)有利于加強局部地區的水循環過程。水系連通可以增加缺水地區的水面面積,使得水圈和大氣圈、生物圈、巖石圈之間的垂直水氣交換加強,有利于水循環的運轉,同時還可提高河湖的水資源更新能力和自凈能力,起到改善水質、修復生態環境的效果。
(2)可形成濕地,改善局部氣候。水系連通工程附近可形成薄層積水土壤的過濕地段--濕地,起到凈化污水和空氣,匯集和儲存水分,補償調節河湖水量、調節氣候的作用。同時河流與河流連通及河流縱向連通對水生動物的影響基本相同,其中魚類是水生動物的代表。水文周期過程是眾多植物、魚類和無脊椎動物生命活動的主要驅動力之一。自然的水位漲落過程可為魚類提供較多的隱蔽場所,對向下游遷徙的魚類有很重要的作用。
(3)有利于改善水環境狀況。水系連通可使河道水流顯著增加,凈污比增高、水質控制條件趨于穩定,改善水質,同時可增加水域面積,在此基礎上進一步建設風景區和旅游景點,改善和美化生態環境。
(4)補償地下水,防止因超采地下水帶來的危害。從人類活動的發展進程看,人類很早就能充分利用水資源進行經濟活動。而其利用必須有相應的水道、溝渠連通不同的水體,所有水資源的利用都是以水系連通為前提的。受水區通過水系連通調水,緩解水危機,減少地下水的超采,并通過地表水、地下水的合理調度,增加地下水的入滲和回灌,消減地面沉降的危害。
(5)有利于生態系統的恢復和保護。水系連通后,可改變區域的地形、地貌、水面、森林、農田、草地、土壤、植被、陸生生物、水生生物等情況,使生態環境朝有利的方向發展。
2.2 水系連通造成的負面影響
正如許多事物都存在兩面性一樣,河湖水系連通對水生態方面所產生的負面影響也不容忽視,其中有些影響甚至是深遠的、不可逆的。
(1)連通工程輸水沿線及受水地區土地大面積沼澤化、鹽堿化。未建設完善配套排水系統的水系連通工程,影響土壤水鹽的水平和垂直運動,最終可能形成水浸、沼澤化、鹽堿化等。
(2)河湖水系連通造成大范圍的淹沒,破壞野生動物棲息地。淹沒造成土壤排水不暢,土壤長期處于閑棄狀態下,有機質和其他物質分解,產生有毒有害物質,影響野生動物的生存繁衍,對生態環境不利。
(3)河湖水系連通可能導致河流水質下降,出現新的水污染問題。在水系連通區域內可能存在污染源,如果不對其采取凈化措施,將已污染的水體連通,會造成二次污染。
(4)河湖水系連通可能導致河口海水入侵問題。在水量調出區的下游及河口地區,因來水量的減少將會引起河口海水倒灌,水質惡化,出現海水入侵,破壞下游及河口的生態環境,影響區域用水和經濟發展。
(5)河湖水系連通工程對河流水文情勢影響嚴重。在區域水資源重新分配過程中,由于水庫調節河川徑流致使水文情勢,會導致河槽輸水能力下降或提高,河床演變過程減弱或增強。
水系連通工程作為一項社會工程、民生工程,必須要重視工程建設后的負面影響。在修建水系連通工程時,應結合國內外成功案例,借鑒可用之處,盡可能將水系連通的負面影響降至最低。如果不能妥善的處理負面影響,將影響到社會和諧、人與自然的和諧,阻礙社會的可持續發展。
結束語
水系連通性對水生態具有重要影響,其主要表現在對水質、濕地生態環境、水生動物資源、防洪及水資源利用等方面。目前,我國流域水系連通性總體較好,但局部地區特別是河流與湖泊的連通性很差,需要采取措施,增強水系連通性,以維護水系生態健康。
參考文獻:
[1]張歐陽,卜惠峰.長江流域水系連通性對河流健康的影響[J].人民長江,2010(02).
[2]李原園,酈建強,李宗禮等.河湖水系連通研究的若干問題與挑戰[J].資源科學,2011,33(03).