生态水工学——人与自然和谐的工程学

在健全的生态系统中水体与生物群落相互依存，相互作用，形成了江河湖泊的自净能力，水工学应吸收，融合生态学的理论，建立和发展生态水工学，在满足人们对水的各种不同需求的同时，还应满足水线生态系统完整性、依存性的要求，恢复与建设洁净的水环境，实现人与自然的和谐共处。     

生态水工学的工程理念

水是生态系统的重要组成部分，河流、湖泊中的水与生物群落（包括动物、植物、微生物）共存，通过气候系统、水文循环、食物链、养分循环及能量交换相互交织在一起。水是生物群落生命的载体，又是能量流动和物质循环的介质。水体与生物群落相互依存，相互作用，形成了江河湖泊的自净能力，水利工程学应吸收，融合生态学的理论，建立和发展生态水工学。在满足人们对水的各种不同需求的同时，水利工程还应满足水域生态系统完整性，依存性的要求，恢复与建设洁净的水环境，实现人与自然的和谐。     

美国城市发展对淡水生态系统的影响

为满足城市发展对水的需求而实施的水资源开发，对淡水生态系统的完整性和生态系统的服务功能具有严重影响。通过对美国五大城市水资源开发的实例研究，得到以下结论：要维持淡水生态系统的健康发展，则需在城市水资源管理的生态系统计划和管理方面给予更多的考虑；水资源规划部门应在水资源供应超负荷之前建立一定的限制性措施以促进水资源的再生，并同时保护生态系统水资源；通过更为有效的用水以及在为城市储备及调用水之际实施必要的策略和措施，可有效限制或减少对生态系统的破坏。     

莫莫格湿地地表水环境现状与保护

文章针对莫莫格湿地近年来的持续干旱，多数河流相继断流、湖泊泡沼水量明显减少或干涸，水质恶化，湿地面积急剧萎缩，湿地生态系统遭到严重破坏的局面。提出在采用工程措、施满足湿地用水的同时，还应做好水环境保护工作。     

论工程水利和生态水利的内涵及其关系

介绍了工程水利和生态水利的内涵,并对工程水利的双重效应和工程水利与生态水利的相互关系进行了阐述。通过植被建设能有效地控制工程水利建设对生态环境的破坏,满足人们对水的各种不同需求的同时,还应满足水域生态系统的完整性,恢复与建设洁净的水环境,实现人与自然的和谐。     

长江中下游洲滩型湿地生态系统重构研究

长江中下游分布着较多洲滩型湿地，存在生态功能退化、生物多样性减少、生物栖息地破碎等问题。以长江中下游典型江滩湿地——绿水湾湿地为例，针对其湿地生态系统原始风貌与结构完整性受损严重的现状，以近自然河流湿地生态系统作为生态修复的总体目标，提出以涉禽、游禽为指示物种，在满足长江防洪要求、水文特征的基础上确定生境类型及空间总体布局，采用湿地基底恢复、湿地水文水质恢复、湿地生态系统结构恢复3项关键技术进行湿地生态系统重构，并提出关键技术方案。提出的湿地生态系统重构思路、关键技术与方案，可应用于南京市江北新区长江岸线湿地保护与环境提升工程，并为长江中下游洲滩型湿地的生态保护与恢复提供可借鉴的样本。     

生态灌区建设的理论基础及其支撑技术体系研究

在灌区建设中引入生态学原理和方法，探索性地将灌区范围视为一个有机的“人工-自然-社会”复合生态系统，界定了灌区生态系统及其服务功能、生态灌区的基本概念，并重点阐述了灌区水资源高效利用、水环境保护与治理、生态系统恢复与重构、水景观与水文化建设、生态环境监测与管理等生态灌区建设的支撑体系关键技术内容，最后指明了未来的研究难点与方向。     

浅析生态水利工程设计存在的问题及措施

水利工程是我国国民经济的基本产业,根据生态和社会发展的需要,国家更加提倡生态水利工程。生态水利工程是一项综合性工程,既符合生态系统的可持续发展需求,又满足了人类对水的各种需求。文章对生态水利工程设计中存在的一些问题进行分析,并提出生态水利设计应遵循的原则,以满足现代人对控水、用水的需求以及人与自然的和谐相处。     

保障城市生态需水应注意的几个问题

城市生态需水是指为满足生态系统正常运行并为城市提供正常生态服务的功能性需水，包括生物生态与环境需水、水文循环需水、蒸发蒸腾需水、景观需水、城市气候调节需水、环境净化和地壤及空气涵养需水，下游径流及地下补给需水等。[第一段]     

黄河干流生态与环境需水量研究综述

目前国内外对“生态环境需水量”的研究很多，但对其概念界定尚无统一的认识，研究者多根据其研究目标及其要保护的主要功能提出相应的定义。基于对黄河生态系统、水文水资源特性、水资源开发利用程度及水环境状况的认识，认为黄河生态环境需水量概念为：生态需水量是指为维持黄河水生生物特别是鱼类的正常生存繁殖，满足河道湿地、河口湿地生态系统基本功能和维持一定规模的水量；环境需水量是指为改善黄河水体水质，基本满足其环境功能所需要的水量，其实质有着满足水量和水质的双重概念。黄河适宜生态环境水量是指维系黄河生态系统良性循环的较佳水量，此时系统状态较理想，能够发挥较好的生态环境功能。最小生态环境水量是指维持系统生存所需的最低水量或底限阈值，若低于该水量，系统会发生退化。     

Firms’ willingness to invest in a water fund to improve water-related ecosystem services in the Lake Naivasha basin,Kenya

A valuation scenario was designed using a contingent-valuation approach and presented to decision makers in business firms in Kenya’s Lake Naivasha basin to test how applicable a water fund might be as a potential financing mechanism for a payment for water-related ecosystem services scheme. The findings indicate that measuring a firm’s willingness to invest in ecosystem services could help determine whether a firm would invest and engage with other stakeholders to pool their investments in ecosystem services. Linking the institutional decision-making behaviour of a firm and its willingness to invest in a water fund is the novelty of this article.     

三门峡水库运行水位对湿地水文过程影响研究

通过对三门峡库区湿地生态系统的水文过程及主要影响因素的调查和分析,研究水库运行水位变化对湿地生态系统水文过程的影响及主要生态效应,为恢复和维持河流生态系统健康提供依据.研究发现,降低水库运行水位,库区湿地面积将大幅度减少,湿地生态需水供给受阻,湿地生境状况出现不利变化,部分湿地将丧失原有的生态功能;湿地生态系统的水文过程变化将导致湿地多样性和景观结构、格局发生明显变化,严重影响区域的景观格局和生态安全;水库运行水位降低,将使库区周边地下水位降低,使地下水的供需平衡更趋恶化.鉴于生态问题的复杂性,需要对运行水位的生态效应进行长期、全面研究,以便采取有效的控制措施和对策.     

伊犁灌区建设存在的问题与对策

伊犁河流域灌区目前主要的问题是灌溉面积较小、灌溉水利用率低、生态与环境恶化、管理机制不合理.在建设中首先要以改造老灌区为主，全面配套灌区建筑物、提高渠系水利用率，大力发展节水灌溉，提高田间水利用率．同时要加强灌区的管理，在开发中应该以保护当地的生态与环境为主。     

水生态系统的突变模型

用突变理论的观点对水生态系统进行了分析,以水质和水量为控制变量,建立了水生态系统突变的尖顶突变模型,对水生态系统的水量水质耦合作用机理进行了解释.该模型可以用于水生态系统状态的判断、对水生态系统进行预警、提出改进水生态的措施和进行区(流)域水生态规划.     

对水资源保护工作的再认识

简述人与自然界关系的三个阶段:人类完全屈服于自然的阶段;主动利用和征服自然的阶段;人与自然和谐共处的阶段。认为现在正处在第二阶段向第三阶段缓慢过渡的阶段。提出:①水资源的保护要以保护(水)生态系统的良性循环为基本出发点;②应确立适度开发的基本原则;③提高效率和效益是保护水资源的重要环节;④禁止对水生态系统的污染和破坏;⑤尊重自然规律的水生态系统保护与修复。最后指出,近期水资源保护工作应以建立全面、系统地保护水功能区水质、水量和水生态保护法规和技术体系为保障,以促进水生态系统的良性循环为基本目标,以保障供水安全为重点,完善以流域为单元、流域与区域结合的流域水资源综合监管体系。     

山西省 7 条河的流域水生态承载力评估

为科学研判山西省 7 条河的流域水生态承载现状和存在问题，有效提升河流水生态承载力，构建 7 条河的 流域水生态承载力评估指标体系，应用模糊综合评价法定级评估 7 条河的流域水生态承载力，使用差分自回归移 动平均（autoregressive?integrated?moving?average,?ARIMA）模型和长短期记忆（long?short-term?memory,?LSTM）模型对 比预测水生态承载力变化趋势。结果表明，2011—2021 年，7 条河的流域水生态承载力总体为一般超载等级。其 中，汾河流域水生态承载力呈基本承载，其他流域为一般超载，水环境指数和水资源指数对 7 条河的流域水生态 承载力影响较大。ARIMA-LSTM 模型预测表明：2022—2031 年汾河水生态承载力变化呈上升趋势，涑水河、沁 （丹）河流域水生态承载力未来趋势存在较大不确定性，其他流域水生态承载力呈不同幅度波动趋势；2031 年左右， 各流域水生态承载力将得到提升。建议通过提升流域水资源利用率以及加强 7 条河的流域绿色生态走廊建设来 推进流域水生态保护工作。     

青藏高原的虹吸效应对欧亚大陆水循环的影响及逆转措施

全球气象是一个巨大的水和能量循环系统。如果一个系统内部有一个正反馈过程,系统就会不稳定甚至自行崩溃。青藏高原的虹吸效应将欧亚大陆中心的水分排到海洋,形成大气中一个正反馈过程,这样正反馈过程加剧了欧亚大陆变暖,消融了青藏高原的冰川,助长了中亚和中国北方的沙漠化过程。中国酝酿中的大西线工程若得以实施,将扭转这一危害性效应,有助于恢复中亚和中国北方生态平衡,缓解环球气候变暖过程。     

Evaluating the Effects of Culvert Designs on Ecosystem Processes in Northern Wisconsin Streams

Culvert replacements are commonly undertaken to restore aquatic organism passage and stream hydrologic and geomorphic conditions, but their effects on ecosystem processes are rarely quantified. The objective of this study was to investigate the effects of two culvert replacement designs on stream ecosystem processes. The stream simulation design, where culverts accommodate bankfull width and streambeds are reconstructed through the culvert, was compared with the bankfull and backwater design, where streambeds were left to fill naturally, as well as to non‐replaced culverts. We predicted that stream simulation culverts would best preserve water velocity and coarse particulate organic matter (CPOM) retention within the culvert relative to upstream reaches, and that both replaced culvert styles would exhibit rates closer to upstream reaches than non‐replaced culverts. In addition, we predicted that ecosystem processes (CPOM retention, transient storage and nutrient uptake) would be similar in reaches upstream and downstream of both replaced culvert styles, because both designs are constructed to maintain stream slopes and bankfull widths through the structure. We found that stream simulation design better maintained CPOM retention through culverts compared with non‐replaced and bankfull and backwater design culverts, but observed no differences in ecosystem processes between reaches located upstream or downstream of replaced culverts. Although the stream simulation design requires additional streambed construction relative to the bankfull and backwater design, this step may lead to additional improvement if maintaining ecological conditions through the culvert is an important restoration goal. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

水资源承载力内涵的新认识

本文概要总结了当前水资源承载力认识所存在的主要问题，认为可持续发展的内涵未能与水资源承载力有效地结合。依据生态系统服务理论和水生态系统承载的效用与价值，对水资源——人类系统做了简要的生态经济分析，认为应将水生态系统作为水资源承载力中的承载主体，并以水生态系统的整体性和全部生态经济服务为基础开展研究。根据可持续发展理论的可持续原则、可持续性和发展概念等，较详细地探讨了水资源承载力在生态、技术、社会经济和时空等方面的内涵，并给出了基于这些内涵的水资源承载力定义及相应的模型。     

输油气管道工程建设生态环境影响与水土保持防治初步分析

 油气长输管道敷设作为典型的线性工程建设,在管线建设与运营过程中会对区域自然生态及社会环境造成一定的扰动,尤其是加重了管道沿线区域水土流失,影响了区域可持续发展。基于此,以输油气管道工程建设的生态环境影响为切入点,根据输油气管道的工程建设特点,分析了输油气管道建设水土流失的典型特征,并进一步探讨了输油气管道的水土流失防治策略和方法,相关结果为输油气管道工程建设的水土流失综合防治提供了一定的科学借鉴。