生态水文学的发展与西部生态需水问题研究面临的挑战.doc

1 生态水文学的发展与西部生态需水问题研究面临的挑战摘要:本文回顾了国际生态水文学研究与发展的过程、生态需水研究现状, 讨论了西部地区生态需水问题研究所面临的问题与挑战。生态水文学所倡导的理念、方法和研究目标, 对生态需水研究具有重要的启示, 尤其是西部地区。只有在深刻理解并尊重生态水文规律的基础上,才能实现水资源的合理配置, 正确把握生态环境建设的目标和方向。关键词:生态水文学西部地区生态需水 1 、生态水文学的发展水文学(Hydrology) 是地球科学的一个重要分支,它研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律,并运用这些规律为人类服务的知识体系[1] 。自从科学界公认水 2 圈、岩石圈和大气圈都从地圈中分离出来, 并作为地球的独立圈存在后,水文科学的形成就有了其基础和地位[23] 。人类进入20 世纪末, 由于社会经济发展, 人与自然的冲突加大, 生态环境问题愈来愈突出, 如湿地的退化、河道断流、入海水量减少、水体污染加剧等等。近 20 年来,生态学家们愈来愈意识到水文过程对生态系统功能的重要影响。但是,缺乏了解水文过程与生态系统植物群落变化与相互制约的内在联系。同样, 过去水文学家关心最多的是洪水与干旱的成因、工程水文的实际的设计应用等。但是, 随着生态与环境问题的重视与提出, 愈来愈多的水文学家开始关注与水相关的生态问题, 例如流速如何影响河道内的植物生长?河川径流的情势与滨岸生境生态过程之间是如何相互作用与联系的?由于水文循环联系地球系统地圈~ 生物圈~ 大气圈的纽带作用,水文循环过程的变化与其相关的生态环境的变化交叉研究与社会需求,产生了新的学科生长点,即生态水文学(Eco-hydrology) 。生态水文学是 20 世纪 80 年代以后逐步发展的一门新兴交叉学科[1-20] 。它重点研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理, 揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系, 回答与水循环过程相关的生态环境变化的成 3 因与调控。利用生态水文学原理可以积极地用来保护和改善自然景观, 正确指导生态环境脆弱地区的生态环境建设与水资源管理。生态水文学的提出与发展大致在 20 世纪 70 年代以后。早期的生态水文学主要定义在生态湿地系统范畴。例如, 199 6 年 Wassen 等学者专门撰文[44] ,认为“生态水文学是一门应用性的交叉学科, 旨在更好地了解水文因素如何决定湿地生态系统的自然发育,特别在自然保护和更新方面有重要价值”。 1971 年,联合国教科文组织( UNESCO )正式启动人类生物圈( MAB ) 计划, 水生生态系统研究成为该计划中的一个重要项目。第一阶段的会议于 1986 年在法国图卢兹召开, 主要讨论了土地利用对水生生态系统的影响。会议期间,确定了一个具有决定性意义的主题: 陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡带, 对生物化学循环和景观镶嵌体具有重要的调控作用。因此,过渡带的研究被推荐为 UNESCO 未来生态系统工作的重点。它是生态水文学发展的雏形阶段。 1988 年, UNESCO 组织了过渡带研究的国际专题研讨会。期间, 国际应用系统分析协会和匈牙利科学研究院筹划了 4 水陆过渡带功能方面的合作研究项目, 试图通过对生态过程的充分理解,确定过渡带恢复或重建的管理思想。 199 6年9 月在法国召开了“小流域生态水文学过程”研讨会。会议共收到 30 篇论文,研究集中在小尺度上, 内容主要包括土壤和大气相互作用的模拟,径流产生过程和水流路径、水量和水文生物地球化学行为等。在这次会议中, 还讨论了分区和尺度的影响问题, 分析了气候变化对水文行为和数量的影响。 1997 联合国教科文组织出版了“小流域生态水文学过程”会议文集。联合国教科文组织( UNESCO ) 国际水文计划( IHP ) 是由世界各个国家政府组织参加、在国际上有重要影响的水科学及其相关的水资源和环境科学的大型国际研究计划。从 1965-1974 联合国科教文组织实施国际水文十年( IHD ) 计划后, IHP 已经执行了五个阶段,其中:第一阶段( IHP-I , 1976-1980 ) 着重人类活动影响, 水资源与自然环境之间关系的研究;第二阶段( IHP-II , 1981-1985 )着重于把研究领域扩大到各个特定的地理、气候区域, 并向着综合利用水资源的水问题方向发展; 第三阶段( IHP-III , 1986-1990 ) 定名为“为经济、社会发展合理管理水资源的水文学和科学基础”, 除继续把水文科学作为重点外, 把计划内容扩大到合理管理 5 水资源; 第四阶段( IHP-IV , 1991-1995 ) 研究计划重点是“大气- 土壤- 植被”之间的水循环关系, 全球气候变化对陆地水文过程的影响。