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中国防洪实践起始于20世纪50年代,经历了半个世纪的发展建设,目前中国已建成大、中、小型水库83000余座,总库容量4677亿m3,防洪堤26万km,重要蓄滞洪区97处,总面积约3.5万km2,蓄洪总容量约970亿m3。这些水利工程措施对中国开展防洪减灾工作起到了积极的推动作用,特别是367座大型水库(总库容3400多亿m3)和2524座中型水库(总库容693亿m3),更是对各级河道洪水起到了重要的控制和调节作用。同时,中国又是一个严重缺水的国家。伴随着社会经济的不断发展及人口的不断增长,一方面,干旱、河道断流、水污染等水安全问题日益突出;另一方面,一些大型水库在汛期为减少洪灾损失将洪水大量排弃,造成水资源的巨大浪费[。进入新时代新时期,特别是经历1998年长江大洪水之后,中国政府审时度势,对以前的防洪策略做了战略性的调整,提出了从“控制洪水”向“管理洪水”、从“工程水利”向“资源水利”、从“传统洪水”向“现代洪水”转变,力争实现人水和谐、人与自然协调发展的全方位、多角度的治水新理念和新方略。实现洪水资源安全利用[1],可以利用洪水资源本身有利的一面,最大限度地挖掘洪水对促进中国经济、社会及生态环境可持续发展的作用,一定程度上缓解中国由于水资源短缺而对经济、社会发展造成的制约和限制。从根本上说,洪水资源安全利用的治水理念和策略符合中国基本国情和以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观。由此可见,进行水库洪水资源优化调度研究具有深远的理论意义和重大的实践意义。
2.水库洪水资源化调度的研究进展
目前,随着认识的不断提高,无论从技术上还是管理上,都已使洪水资源化成为可能。洪水资源化,包括工程措施和非工程措施。水库洪水调度是目前一种最主要的主动防洪措施,它通过时空上重新分配水量,达到防洪错峰、蓄水兴利的目的,是实现洪水资源安全利用的一项重要非工程措施。水库洪水资源化利用有着悠久的历史,在过去的几十年时间里,从单一水库的常规调度到大规模水库群联合优化调度及水库洪水资源化调度,中国的水库洪水调度工作在技术上取得了一系列的进步。
2.1水库常规调度的方式
水库常规调度方式是以调度规则为依据,利用径流调节理论和水能计算方法来确定满足水库既定任务的蓄泄过程。常规调度方法主要有时历法和图解法,调度图由一些基本调度线组成,这些调度线是具有控制意义的水库蓄水量(或水位)变化过程线,是根据过去的水文气象资料和水利枢纽的实际应用工况绘制而成的。由于常规调度方法是一种半经验、半理论的方法,简单、直观,但调度结果不一定最优,且不便于处理复杂的水库调度问题。水库优化调度则是在常规调度方式和系统工程理论(最优化理论、智能算法等)的基础上建立和发展起来的一种新型调度方式,旨在建立以水库功能发挥为中心的水利水电系统目标函数,拟订目标函数应满足的约束条件,然后用最优化方法等现代计算方法求解由目标函数和约束条件组成的系统方程组,最后得到目标函数取最优值时所对应的水库控制运用方式。
2.2国外水库水资源的调度研究进展
20世纪50年代以来,随着系统工程理论的迅速发展和应用,国外许多学者将其应用到水库洪水调度研究中。1955年,美国的Little提出了水电系统随机动态规划调度模型,对水库优化调度问题进行了研究,从而标志着用系统工程方法研究水库洪水调度工作的开始。水库优化调度常采用的数学模型有线性规划(Linearprogramming,LP)、非线性规划(Nonlinearprogramming,NLP)及动态规划(Dynamicprogramming,DP)模型。该方法可在保证水库大坝安全可靠的情况下,解决各用水单位之间的矛盾,满足其基本要求,并能经济合理地利用水能资源,以获得最大的水利综合利用效益。
2.3国内水库水资源调度的研究进展
洪水具有资源、灾害双重属性,水库洪水资源化调度是新时期中国治水理念更新的产物,是经济社会发展的客观需要,是与时俱进、开拓创新的结果,也是实现兴利与除害结合、防洪与抗旱并举的一个具体典型体现。水库洪水资源化调度不等同于常规的水库防洪调度,它是利用现代科技水平与技术手段作为支撑,在不降低水库下游防洪标准的前提下,充分发挥水库的防洪与兴利功能。许多大型水库一般均具有防洪与兴利两项功能,由于中国长期遭受洪水灾害的困扰,因此常规水库调度方式过多考虑水库大坝防洪安全,造成了大量的水资源浪费现象。水库洪水资源化调度不是被动的防御洪水,而是兼顾防洪与兴利,利用现代科技手段突破水库设计中的部分防洪调度参数和规则,将防洪与兴利相结合进行调度。因此,不降低水库原有防洪标准是评价水库洪水资源化调度是否可行的最主要准则。另外,由于水库洪水调度过程中存在的若干不确定性(如设计入库洪水、洪水预报、调度模型不确定性等),洪水调度系统风险分析是实现洪水资源化过程中不可或缺的工作环节。洪水灾害风险管理是当前洪水管理的重要模式之一,因此须在深入细致地把握流域水资源洪水风险特性与演变趋向的基础上,因地制宜地将工程措施与非工程措施有机地结合起来,以非工程措施来推动更加有利于全局与长远利益的工程措施,辅以风险分担与风险补偿政策,形成与洪水共存的治水方略,将洪水风险控制在可承受的限度之内,促使人与自然之间的关系向良性互动方向转变。近年来,随着智能科学(如遗传算法、神经网络、模糊集理论等)及计算科学技术的不断发展,又相继出现了水库洪水优化调度的随机性模型、确定性模型研究以及各种模型求解的逐步优化算法、神经网络方法、遗传算法及聚合分解法等。1997年,马光文等将二进制编码的遗传算法应用于水库洪水优化调度系统并进行了研究。2001年,畅建霞等将十进制编码的改进遗传算法应用于水库洪水优化调度系统,有效克服了二进制编码的冗余问题。2005年,赵基花等应用改进的神经网络建立水库洪水优化调度函数,提高了计算精度。2006年,刘攀等针对三峡水库运行初期蓄水实时调度问题,提出了一种改进方法用于训练神经网络水库调度函数。应用结果表明:该方法虽不能最好地拟合训练样本与检验样本,但在调度过程中可以获得较大的发电效益。2006年,张静等以水库洪水优化调度方案指标值作为网络输入、以方案对模糊集“优”的隶属度作为输出建立网络模型,实现了对实际水库多个可行调度方案的优劣排序。2008年,陈立华等从编码方法、遗传算子和混合算法方面对标准遗传算法进行改进,提出了采用超立方体浮点数编码的自适应遗传算法和超立方体浮点数编码的遗传模拟退火算法,并在水库洪水优化调度中开展了应用研究。实施水库洪水资源化调度,可提高水电系统的经济管理水平,几乎在不增加任何额外投资的条件下,便可获得显著的经济效益。目前,智能科学及计算科学技术的迅速发展必将进一步推动水库(群)洪水资源化调度技术的研究与发展。利用现代成熟的计算科学技术建立水库(群)洪水调度的专家决策支持系统,并结合各种优化技术、模拟技术及专家经验,不断提高系统的通用性,从而可更加及时、准确、自动和直观地为决策者的科学决策提供可靠依据。
3.水库洪水调度方案设计
水库洪水调度的目的是根据已得到的实时洪水预报成果及水库面临时刻状态,在合理确定各调度目标权重和确保水库大坝防洪安全的前提下,对水库未来时刻的多个可行调度方案进行优劣抉择,从而使水库获得最大的防洪与兴利效益。水库洪水调度问题可归结为对若干可行调度方案的复杂决策问题,而任何系统决策问题均可以归结为以益损值为目标函数、决策方案为优化变量、自然状态为约束条件的方案优选问题,其中自然状态、决策方案、益损值和决策准则是解决这类问题的四个要素。因此,水库洪水调度问题实际上就是以行动方案为评价对象的一类特殊的复杂系统评价问题。系统综合评价的实质,就是如何合理地把多层次多维复杂系统评价指标转换成单层次一维系统评价指标的过程,该过程需要充分挖掘反映评价对象主要特征信息和评价主体价值判断信息的指标数据结构,需要定性分析和定量计算综合集成的可操作的、合适的综合评价方法。复杂系统方案优选评价问题往往涉及的指标众多,指标之间的关系也较复杂,且常常具有层次性。目前,主要采用定性与定量方法相结合、客观信息与主观信息相融合的各种系统工程方法。为此,2006年,金菊良等提出了复杂系统方案优选评价的理论框架:
(1)确定评价对象集生成函数。其中,对于系统评价对象是行动方案的方案优选问题,则常可用多目标规划法所得到的非劣解集作为评价对象集;对于系统评价对象是多种评价方法对同一系统问题所产生的多种评价结果,则这些评价方法本身也构成一种评价对象函数。复杂系统综合评价中评价对象的选取问题,至今仍是限制许多基于评价对象样本数据驱动的统计评价模型和机器学习模型广泛应用的瓶颈。
(2)对评价系统逐层分析,确定评价总目标、准则层、指标层,得到具有递阶层次结构的评价指标体系,并确定评价指标集生成函数。目前常用的评价指标集生成函数方法有德尔菲法(Delphimethod)、主成分法、层次分析法(Analytichierarchyprocess,AHP)、投影寻踪方法(Projectionpursuit,PP)等。评价指标体系既是判断评价对象价值标准的方式,也是表达系统总目标及实现总目标的具体途径。因此,评价指标集生成函数的合理选取在复杂系统综合评价的理论框架中极为重要。
(3)确定评价指标测度函数。若某指标本身就是一确定性实数变量,则可直接用其观测值、实验值作为该指标的测度;若指标是随机变量,则可用估计均值、标准差、相关系数等统计特征的有关统计计算方法及指标变量的概率分布确定该指标的测度。另外若指标是定性的,则需将其定量化。
(4)确定指标一致无量纲化函数。目前确定指标一致无量纲化函数的方法主要有广义指数法、广义线性功效系数法、非线性函数法、分段函数法等。评价指标一致无量纲化是目前处理综合评价不可公度性的主要途径,不同的函数对综合评价结果将产生显著影响。因此,需要根据系统评价总目标和约束条件,仔细选取并构造合适的指标一致无量纲化函数。
(5)确定评价指标权重函数。指标权重既是指标属性之间重要性差异程度的反映(主观权重),也是评价对象之间整体价值差异程度和评价指标在各评价对象观测值之间差异程度的体现(客观权重)。合理确定指标权重是影响系统评价结果是否合理的核心问题之一,已成为当前复杂系统评价研究的热点和难点。现有的确定指标权重函数的方法主要有客观赋权法、主观赋权法、主客观组合赋权法和变权重法等。权重实质上是一种特殊的定性指标,因此原则上,确定定性指标定量化的方法大多也可移用于确定指标权重。
(6)确定综合评价指标函数,实现对评价要素的优劣排序。由于实际评价系统评价主体、评价要素、评价指标及其层次结构的复杂性和评价标准的不确定性及动态性,上述众多综合评价方法尚存在技术单一或评价结果优劣差异不明显甚至与实际情况不符等缺点。
1.方案优选智能方法研究进展
由于系统方案优选决策评价问题的复杂性和不确定性,常规的系统评价方法已不能最佳地反映评价对象与评价指标之间的复杂关系。因此,这些方法只复杂系统决策评价问题提供部分参考工具,但不能产生智慧。在解决复杂系统评价问题时,在难于或不适宜建立常规数学模型的场合,要利用人的知识经验和人工智能、模糊识别等方法建立知识模型,越过数学模型的障碍,直接由知识模型转化为计算机模型,采用知识模型与数学模型相结合形成广义模型,以处理大系统的模型化问题。智能是指人们认识事物、运用和创新知识并解决问题的能力,它包括运用知识认识新事物、学习新方法、创造新思维、解决新问题等的能力。根据生物界“物竞天择、优胜劣汰”的运动变化规律,生物进化的过程实际上可以认为是某种优化问题的求解过程。因此,利用智能方法(如遗传算法、神经网络、模糊集等)人工模拟生物智能行为并将该优化思想应用于系统综合评价之中,可望在很大程度上提高优化的性能和效率。目前,模拟智能方法已成为建立和发展这类广义模型的最有效途径之一。
(1)遗传算法在系统评价方案优选中的应用。遗传算法(Geneticalgorithm,GA)是解决群体自适应启发式迭代寻优问题的一种直接搜索算法,也是解决系统优化问题的一种通用方法。它特别适用于常规优化方法难于处理的复杂系统非线性优化问题,是21世纪计算智能的关键技术之一。它直接面向优化问题,与常规优化方法相比,它的结果是一组好的解而不是单个解,这为解的使用者提供了可供选择的机会。所有这些都表明了遗传算法在复杂系统评价理论与实践中具有广泛的应用空间。实际上,现代系统工程的理论体系由于吸收、改进和创新遗传算法而焕然一新。
(2)人工神经网络在系统评价方案优选中的应用。人脑的最基本单元是神经元,一个典型的神经元通过接受来自其它神经元的信息,将其加工后又通过轴突发出电活性脉冲,大量的神经元相互作用,从而指导着我们正常的思维活动。人工神经网络(Artificialneuralnetworks,ANN)就是用工程技术手段模拟上述人脑神经元结构和功能特征的一类人工系统,它用非线性处理单元来模拟人脑神经元,构成一个大规模并行的非线性动力系统。与其它人工智能方法相比,神经网络具有自组织、自学习功能和较强的鲁棒性,HechtNielsen证明了在一定条件下,对于任意δ>0,存在一个三层神经网络,它能以δ均方误差的精度逼近任意平方可积非线性连续函数。显然,这种通用的函数逼近功能为神经网络技术在系统方案优选评价中的广泛应用提供了理论依据。
(3)模糊集理论在系统评价方案优选中的应用。模糊性是指事物概念和外延的不确定性,这些不确定性是由于客观事物的演化性、主观认识的经验性和科技发展的局限性等原因而产生的。模糊集(Fuzzysets)是以论域(所讨论的全体对象)为定义域、以区间[0,1]为值域的实数值函数,称该函数为隶属函数,用以刻画外延具有不确定性的各种概念(统称为模糊性概念),即论域中任一对象符合某属性概念的程度可用[0,1]上的某特定实数值来定量描述从数学角度看,模糊集与隶属函数相等价,模糊集是直观概念,而隶属函数是模糊集的数学表达形式。模糊集理论就是应用模糊集这一模拟人脑模糊思维的数学工具来定量描述、分析、识别、分类、判断、推理、决策和控制各种模糊事物所形成的一门现代应用数学分支学科。目前,已发展成熟并广为应用的模糊集理论主要有模糊模式识别、模糊聚类分析、模糊综合评价、模糊推理、模糊控制等方法。实践表明:由于实际系统评价问题中或许根本就不存在纯确定性评价模型,人类主观因素在这些实际评价过程中起着重要甚至主导作用。而人类处理主观因素的常用方法就是语言信息,语言信息的特点是其描述的模糊性,所描述的事物没有明确的外延。模糊集理论恰好可以直接利用人类语言信息及其运算,这就是模糊集理论在系统评价中可广泛成功应用的主要理论依据。
(4)集对分析在系统评价方案优选中的应用。集对分析(Setpairanalysis,SPA)是中国著名学者赵克勤先生于1989年提出的一种利用同、异、反联系数处理确定不确定系统模糊随机性的系统分析方法。集对分析理论能从不同侧面刻画优选方案评价指标与评价标准之间的差异情况,其内容丰富,几乎能涵盖整个模糊集理论,这为集对分析方法在系统优选评价中广泛开展应用研究提供了坚实的理论基础。总之,将遗传算法、人工神经网络、模糊集理论及集对分析等智能方法应用于复杂系统评价问题不仅是必要的,而且是可行的。深入而系统地开展这类应用基础研究,可以进一步揭示评价系统的复杂特征,更深刻地认识评价系统的本质属性、内在机制和结构形式,也有助于理解、掌握和改进各种常规系统评价方法,探索新的系统评价理论、模型及其方法论,以便选择正确的决策方案,科学地设计、协调、管理和控制人类所面对的各类复杂系统。
涢水流域处于曾都区西南和东北大部分,属于大洪山和桐柏山区的延伸地带,平均海拔约200m,最高点为大洪山1055m,最低点为干流出口。流域内山峦叠翠,地势曾都北部与曾都南部较陡峻,中部较为平坦,坝址以上流域内建有大(二)型水库5座,中型水库6座。流域内林草茂密,植被覆盖较好,森林覆盖率达21.5%,对径流和洪水均有一定的滞蓄和调节功能。流域属亚热带季风性气候,气候温和,多年平均气温15.7℃,极端最高气温41.4℃(1959年8月21日),极端最低气温-16.3℃(1969年1月31日和1977年1月30日),多年平均日照时数2144小时,无霜期232天。年平均风速3m/s,最大风速14m/s,夏季多为东南风,冬季多为北风和西北风。
2区域水资源量分析
2.1分析资料来源
白云湖水库工程可供水分析论证主要依据随州水文站实测径流资料。随州水文站1953年5月由湖北省水利厅设立,保存有设立之初至今的观测水位、流量、降水等水文资料,集水面积3827km2。白云湖水库坝址在随州水文站断面下游4.5km,白云湖水库以上流域面积3865km2,为随州水文站控制面积的99.02%。依据随州站长系列径流资料进行计算,确定白云湖水库工程的可供水量。
2.2降水量年际变化分析
区域内降雨时空分布不均,多年平均降雨量977.6mm,4~10月降雨量占全年的82.9%,6、7、8三个月的降雨占全年的46.5%。最大年平均降水量1279.3mm,最小年平均降水量640.1mm,年际变化2倍左右。区域内多年平均降水量折合水量68.32亿m3,p=50%降水量961.0mm,折合水量67.16亿m3,p=75%降水量804.0mm,折合水量56.19亿m3,p=95%降水量617.8mm,折合水量43.18亿m3。区域内降水变化趋势是东北部向西北地区递减,年降水量在1840.5mm~485.5mm之间。全区年降水量变差系数Cv在0.17~0.24之间,年降水量最大最小比值在1.8~2.9之间。降水量年内分配不均,暴雨多,强度大,降水主要集中在4~10月。
2.3区域水量分析
区域内多年平均地表水资源量为20.16亿m3,折合径流深288.6mm,径流系数为0.29,径流分布总趋势与年降水基本一致,自东北向西北递减,全区多年平均径流模数为28.8万m3/km2。由于降水年内分配不均,使得径流季节变化很大。根据随州站1962~2005年实测资料,采用水文比拟法按面积比转换至白云湖坝址。最大年平均流量67.8m3/s(1963年),最小年平均流量7.81m3/s(1967年),多年平均流量31.2m3/s,年径流量9.85亿m3,径流深254.9mm。
2.4区域水质现状分析
涢水干流布设有环潭、随州2个水质监测站,水质监测断面均在河流中央垂线上设置一个表层采样点进行水质监测。监测项目有pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总硬度、总磷、铜、氟化物、砷、汞、镉、六价铬、铅、锌、氰化物、挥发酚、氯化物、硝酸盐等19项。根据水质现状监测结果,按《地面水环境质量标准》GB3838-2002采用单因子法对现状监测结果进行评价。涢水干流环潭、随州站均设在城镇下游,由于城区的工业废水、生活污水未经任何处理直接排入河流,导致水质污染。环潭站水质为V类,随州站水质为劣V类,主要污染物为氨氮。
2.5区域水资源平衡分析
分析白云湖水库供用水,水库不同保证率下的来水量、弃水量、来水量利用率、弃水率。白云湖水库用水对水质的要求为III~IV类,随州城区下水管网改造后,城区所有污水集中汇入白云湖水库下游,经污水处理厂处理达标排放,白云湖水库水质明显好转,水质可以满足取水要求。
3工程影响分析及预测
3.1取用水对水资源状况和其它取水户的影响
白云湖水库取水量较少,绝大部分是来水下泄至下游干流,不产生污染,对区域水资源状况影响甚微。水库以下不存在对其它取水户的影响与补偿问题。
3.2社会、经济效益影响分析
随着城市的快速发展,随州市城市供水不足,新建白云湖水库解决当地的工业、农业用水,实现水资源的高效利用、合理配置。府河大桥至望城岗段,河道在规划城区范围内长4813.7m,河道宽度300~350m,无堤防工程,右岸为山脚阶地,为随州市政治中心所在地,左岸为随州市经济开发区,地势较平坦低洼,防洪标准不足20年一遇,对随州市城区防洪构成威胁。白云湖水库的修建提高了城市防洪能力。枯水季节,上游河道流量小,河床,建造人工湖泊,淹没河道,形成宽阔的水域,调节城市小气候,美化沿河及周边环境景观,创造人水和谐的旅游休闲环境,具有较强的观光旅游服务开发潜力。白云湖水库的兴建促进了城区排水管网的改造,实现雨污分流,污废水的集中整治,有利于涢水的水资源保护。
3.3退水影响及水资源保护措施
工程通过采取各种环境保护措施切实保护水环境和水资源。运行期由于上游存在面源污染,加之水库容量较小,水深较浅,水库容易产生富营养。汛期通过水库的蓄滞洪作用可使得下泄流量不大于天然状态中已经发生的洪峰流量,在枯水期水库下泄流量应维持天然状态流量。由于水库抬高河流的水位,水流通过溢流坝下泄水流流速增加,对下游河道、堤防产生的冲刷作用加强,管理单位要根据当地的实际情况对下游河段的河堤进行衬砌。
3.4工程取水水源的可行性分析
白云湖水库工程筑坝建库拦截涢水干流来水作供水水源。农业灌溉供水保证率要求为75%,设计灌溉面积2.5万亩,供水量938万m3;工业用水保证率要求为95%,设计供水量6278万m3。白云湖水库拦水坝坝址处多年平均来水量为9.85亿m3,多年平均可供水量9.235亿m3,水源的水量能够满足取水要求。涢水干流在入随州市区(茶庵王福窖水厂)前河道水质状况良好,水质为III类,入市区后,共有十六个排污口的工业废水、生活污水未经任何处理直接排入涢水河,导致水质恶化,水体污染;厥水在入随州市区(厥水二桥)前河道水质状况良好,水质为II~III类,入市区后,共有七个排污口的工业废水、生活污水未经任何处理直接排入厥水河,导致水质恶化,水体污染。(1)纳污能力计算涢水流域纳污能力采用一维模型计算:[M]=[Cs-C0exp(-kl/u)]exp(kl/2u)Q计算参数选择:Q─断面设计流量;u─设计流速,u=0.60m/s;C0─背景浓度,根据水质监测资料氨氮C0=0.55mg/l,高锰酸盐指数C0=4.5mg/l;K值,根据实测资料分析,选用氨氮K=0.50/d,高锰酸盐指数K=0.27/d。对涢水白云湖河段氨氮和高锰酸盐指数纳污能力进行计算,涢水白云湖水库以下区域水质目标III类,主要污染物控制高锰酸盐指数、铵氮排放量分别为1679t/a、500t/a。(2)水库富营养化预测根据白云湖水库工程水环境现状和特点,选取总磷、总氮作为库区水质的主要预测因子。富营养化的预测采用荻隆模型预测氮、磷的浓度。根据荻隆模型c=L(1-R)/H/ρω,计算得出,库区水体中氮、磷浓度分别为1.99mg/l和0.18mg/l。以水库、湖泊中的磷浓度为判定富营养化程度的标准,水库分为贫营养型(<0.01mg/l)、中营养型(0.01~0.02mg/l)和富营养型(>0.02mg/l)。白云湖水库建成后其总磷浓度为0.18mg/l,由此可以判定水库蓄水运行后容易导致富营养化问题。
4结论与建议
4.1经分析论证
河道拦蓄工程主要拦蓄上游来水,取用水量较少,绝大部分来水又回归干流河道,有利于水资源的开发利用,改善水环境状况,美化城市环境,提高随州市城区防洪能力。工程运行不污染水质,工程建成对水资源的开发利用、有效保护利多弊少。
4.2河道拦蓄工程兴建后
库区河段由天然河道形成湖泊,水体流速将发生较大变化。由于大坝的阻挡作用而形成的水库容量比天然河道容量大,使整个水库内的水流趋于缓流状态。库区易发生富营养化,建议全面改造城区的排水管网,将市区工业废水、生活污水集中综合处理达标后排放,改善河道城区段的水环境,届时水质将改善为III~IV类,水质完全满足工程取水要求。
4.3河道拦蓄工程的主要功能
就目前来看,我国面临的水问题主要有三个:洪涝灾害频繁、水资源短缺和水污染严重。
1.1洪涝灾害频繁
20世纪90年代至21世纪初,我国几大江河流域频频发生洪灾,1998年发生在长江、嫩江和松花江流域的特大洪水,造成全国29个省(自治区、直辖市)农田受灾面积2229万hm2,死亡4150人,房屋倒塌685万间,直接经济损失2551亿元,这充分暴露了我国江河堤防薄弱、湖泊调蓄能力较低等问题。近年来,国家加大了对防洪工程的投入,一些重要河流的防洪状况得到了改善。
1.2水资源短缺
农业方面,现有的0.44亿hm2灌溉面积中尚有0.067亿hm2灌溉保证率低,不能满足干旱年份的灌溉要求;工业及城市用水方面,230个被调查城市中,严重缺水的有40多个,占17%,一般缺水的140个,占63%。鄱阳湖、洞庭湖、太湖、巢湖、洪泽湖五大淡水湖,面积已缩小1/4甚至1/2,水资源短缺问题越来越严重。
1.3水污染严重
中国七大水系和内陆河流水质评价的123个重点河段中,符合《地面水环境质量标准》1、2类的占25%,符合3类的占27%,属4、5类的占48%。具有监测资料的200多条河流中,有850条受到污染,230条受到严重污染,有60%的水质达不到饮用水标准,有11%的水质不符合农业灌溉要求,有6%的毒物含量超过污水排放标准。
2生态工程定义
不同的学者对生态工程定义有不同的认识。Teal(1991)认为生态工程是基于自然的生态系统设计而非传统的工程技术。美国H.T.Odum将生态工程定义为“人类利用自然能源对环境进行控制”,20世纪80年代后,生态工程在欧洲及美国逐渐发展起来,提出了生态工程技术,即“依据对环境生态的了解,以最小的投入达到对环境损害最小的一些技术”。我国生态学家、生态工程建设先驱马世骏先生给生态工程下的定义为:“生态工程是借助生态系统中物种共生与物质循环再生原理,结构与功能协调原则,结合结构最优化方法,设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。
3生态工程的应用实例
3.1生态工程在解决水资源污染中的应用
3.1.1湿地生态工程设计
湿地介于陆地生态系统和水生生态系统,水位接近地表,或以浅水形式覆盖地表。湿地中有周期性的水生植物生长、终年饱和的土壤水分和不透水层。通过物理、化学、生物等过程使湿地中污染物降解。刘鹏指出可以通过自然人工湿地减缓水流的速度,增加水力停留时间,吸收输入湿地的营养成分,湿地植物如芦苇和水葫芦能有效地吸收有毒物质,有利于毒物和杂质的沉淀和排除,截留了68%的氮、43%的鳞;除此之外,还指出人工湿地利用可以吸收氮磷的经济作物,一方面减少了水体的富营养化,另一方面,增加了一定的经济收入。朱棣等以山东南四湖为例,进行人工湿地生态工程设计,利用不同植物种类对水生生活的适应性状不同,吸收水体中的特定污染物质,分别设立了浮水植物区、挺水植物区、沉水植物区三级处理污水工艺,对BOD5处理率为90.8%,COD为80.9%,悬浮物为91.1%,N和P的处理率为80%和75%。
3.1.2缓冲带截留技术
缓冲带,全称保护缓冲带,最早是由美国农业部国家自然资源保护局。缓冲带是指利用有一定宽度的植被与受纳水体隔开,减少污染源和河流、湖泊之间的直接连接并且能够控制土壤侵蚀伴随的养分流失。刘鹏指出水体岸边的缓冲林带通过控制侵蚀,减少径流中氮、磷浓度,防止流失泥沙、养分进入河道水体。毛战坡等指出氮在缓冲带内的截留作用主要是随泥沙沉降、反硝化作用、植物吸收;磷在缓冲带内的截留主要是磷随泥沙的沉降及溶解态磷在土壤和植物残留物之间的交换,以及缓冲带土壤中植物根孔的形成有利于过滤作用的增强和吸附容量的扩大。
3.1.3水塘系统
天然的或人工的水塘,通过其间歇性的雨与河流进行水、养分的交换,同时降低流速,使悬浮物得到沉降,增加水流与生物膜的接触时间,水塘对非点源污染物的滞留和净化能力很强。刘兴国等以水塘系统技术为基础,设计了一种生态工程化循环水池塘养殖系统,通过水质交换,使水体水质变好,同时还起到节水、减排效果。刘鹏利用多水塘系统,以水塘为点、沟渠为线的流域系统,表明多水塘系统能截留来自农业的氮、磷污染负荷94%以上。
3.1.4土地处理系统
土地处理系统是将土地处理技术与多种符合生态、环保要求的技术整合成一个系统,实现区域污水的循环处理和资源化利用。刘明辉等利用土壤、微生物、植物组成的生态系统通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物转化和植物吸收等来净化污水。刘鹏利用高分子如PAM能与水相互作用增加入渗、减少径流的特性来改善土壤的结构和增加土壤中团聚体的稳定性。
3.2生态工程在解决水资源不足问题中的应用
当前最主要的就是雨水的资源化,不仅可以减轻区域洪涝,还能够充分地利用雨水资源。汪毅将生态工程应用到雨水收集利用中,指出利用南方院区普遍存在的水塘和鱼塘,配以必要的钢筋混凝土调节池,利用天然防渗材料,实现了利用自然条件来为工程服务的初步设想。王一钧等采用了自然回收净化、部分间接利用的雨水回收利用生态工程,指出利用雨水生态塘调蓄雨水净化的同时,也提高雨水的利用率上;另外提出水保耕作技术如带状间作技术、粮草等高带状轮作技术、等高耕作技术等在不同程度上起到拦蓄径流、减少土壤冲刷、提高粮食产量的作用。
4展望
关键词:工程水利资源水利转变
一、工程水利向资源水利转变既重要又紧迫
水是人类生存和社会发展不可缺少的物质条件,没有水就没有人类社会。当人类进入20世纪以来,工程水利的情况发生了巨大的变化,人口的急剧增长,经济的发展和城市化的高速发展等因素对水资源带来了巨大的变化和压力:一是生产、生活用水量急剧增加,人们对水质要求的提高;二是城市集中供水量骤增,迅速超过地域供水能力的限度,城市缺水严重;三是生活废水、工业污水迅速增长,特别是城市附近水域污染严重,使能够有效利用的水资源量在不断减少,生态环境也进一步遭到恶化。但是每一区域水资源总量是有限的,水资源短缺问题愈来愈突出。在这种情况下,光靠修建水利工程已经不能解决问题,修好的水库可能无水来;打了井、开了渠,有可能提引不到水。这时,人们开始转向水资源,开始重视和研究水资源问题;认识到必须从资源的开发、调配等方面来满足人类社会发展进步对水资源的需求,所以,资源水利逐渐产生和发展起来。资源水利将逐渐取代工程水利,并逐渐在水利事中占据主导地位,这是社会发展的规律。
二、工程水利与资源水利的关系
由工程水利向资源水利的转变是不是说不再加强水工程科学技术的研究和教育了,将不再需要大规模兴修水利工程,将不再需要注重水利工程的管理,而只去抓水资源,事实不是这样的。水旱灾害将始终存在。人们要控制水就要开发水利,就需要通过水利工程这一手段来实现水利的开发和综合利用。自建国以来,我国工程水利建设取得了许多令世界瞩目的成就,但是,随着社会主义现代化事业的高速发展,我国各项水利工程除害兴利的能力还不强,标准也不高,水利工程建设还必须继续加大投入,快速发展。因此,怎样利用科学技术的新成果,不断改善、提高对水利工程的建设和管理水平,是我们始终要走的道路。我国的科研、教育单位,规划设计与建设管理单位;对怎样建好、管理好工程,坚决不能放松警惕。我们的行政主管部门,一方面仍然需要加强对水利工程建设与管理的组织和指导;另一方面,应从建设、管理水利工程转向从规划设计上、政策法规上进行指导,水利工程的具体建设与管理,应该遵循我国社会主义市场经济的原则,由水利单位去管理和经营。实现了这—转变后,逐步重视并加强资源水利工作,同时水资源科研、教育与规划设计监测管理和水资源保护也就会逐步得到加强和发展。政府就能公正、合理地分配、调度与管理、保护好水资源;各个开发利用水资源的具体单位,如灌溉、供水、发电、航运、养殖、旅游以及防洪、排水等部门,都会按照统一的规划,通过工程水利而实现众多资源整合,从而达到合理开发利用的目的,为社会经济的快速发展服务。
三、工程水利与资源水利的特点
工程水利向资源水利转变是事物发展的必然规律。工程水利阶段有三个突出特点:一是水资源的量与质能充分满足人们生活和生产的需要;供给大于需求很多,造成水资源的严重浪费;二是人们要除水害就要兴建水利,只要修建水利工程,即可达到目的。三是水利科研、教育和政府行政管理;都完全是为如何修好工程、管好工程而服务的。而资源水利阶段的特点也很明显:一是水资源供不应求,不能无限制取用,要有计划的合理使用;二是必须站在国民经济与社会发展的高度来研究水资源的开发、利用与保护等项工作,确保社会经济的发展需要;三是政府部门、水利科研与教育单位,不仅要重视水利工程的兴修与管理,更要加强对水资源的开发利用与保护等方面的研究、教育和发展,并将资源水利与工程水利紧密结合起来,使水利事业的发展科学持久。
四、采取措施,推动工程水利向资源水利的转变
4.1要广泛开展工程水利向资源水利转变的学习研讨,提高认识,特别是广大的各级水利工作者。
4.2要加强对水资源的管理,促进资源水利工作的全面开展。特别是在水资源的质与量的管理上,要实行统一的管理与保护。还必须从法规、机构和体制上作出努力,进一步推进水资源的统一管理。
4.3要加强和完善水资源机构和队伍建设。首先在各级政府部门要建立健全强有力的水资源管理机构,充实业务骨干,培训现有工作人员,提升水利工作者的业务水平,以加强对资源水利各项业务工作能力的提高。于此同时,要建立和完善资源水利的科研与教育以及勘测设计等业务部门,制定这方面的计划和具体的工作任务,从而推动资源水利的快速发展。
阳泉市现有公共供水企业4个,供水面积达150km2,供水人口60余万。由于多种原因,水源单一供水保障率低,特别是矿区、郊区和平定县的管网建设和相关配套设施的建设严重滞后,不能满足城市化建设要求。市区供水管网由于建成时间长,跑冒滴漏现象时有发生,城市管网漏失率达18%,同时主干线长期处于高负荷运行,部分管线和设备带病运行,存在隐患,一旦娘子关水源供水管线发生故障或水污染事故,将直接威胁城乡居民饮水安全。同时全市单一的供水水源均为娘子关泉水,水源保证率较低。
2污水资源化进程缓慢,中水回用率较低
污水资源化除可改善水环境、净化水质外,还可作为可替代水源,节约大量的新鲜水。全市现有污水处理厂4座,日处理能力12.4万m3,已批复的用水单位有阳煤集团氧化铝、河坡电厂二期、西上庄煤电项目、龙川电厂、冀东水泥等工矿企业,但由于水质、配套等方面原因均未供水,除桃河景观生态用水外,无其他用水户,大量中水外排,城市污水回用率不达30%。
3保护对策
3.1采取严格的水土保持措施,加强生态环境建设
全市水资源主要来自降雨,要留住雨水,提高水源利用率,必须依靠生态保护,进一步划定生态公益林、水源涵养林自然保护区。对一些重要水库、河流源头及饮用水源地,应划定尽可能大的水源保护区,明确保护范围,落实保护措施,不断提高保护区水源涵养能力。此外,国土、交通、水务、林业、农业等部门应严格控制在水源地兴办企业。对开矿、修路等经济活动容易引起水土流失的,必须采取严格的水土保持措施,做好水土保持方案论证,以减少对生态环境的破坏。
3.2提高水资源利用率
一是实行严格的取用水管理。实施最严格的水资源管理制度已列入省政府考核阳泉市政府的指标之一。全市要严格执行省厅下达的年度计划指标,制定分县区用水计划,任何地方和单位不得突破。二是加快实施市区饮用水水质改善工程。采用“预处理+二级纳滤”工艺,对原水进行软化处理。工程建成投运后可有效改善城市水质过硬的问题。三是实现工农业生产优先由中水解决,大力鼓励和扶持开展雨水集蓄、矿坑水及中水等非传统水源的开发利用,出台相应的配套政策、市场价格调控机制和市场激励机制。四是加快水价改革和阶梯水价机制工作研究,建立健全水费、水资源费、污水处理费“三费合一”的征收体系。
3.3大力推进节水型城市建设
作为第四批国家节水型试点城市,阳泉市要以此为契机,继续广泛开展形式多样的节水宣传活动,鼓励公众参与节水,为节水型社会建设营造良好的舆论氛围。要积极开展雨水集蓄利用工程和再生水回用工程建设,有效利用中央和省级水资源费,开展节水产品推广普及和节水示范项目建设。同时要加强节水型社会制度建设,制定出台《阳泉市节约用水管理办法》《阳泉市再生水管理办法》《阳泉市节水“三同时”管理办法》等涉水规章,深入开展节水行政执法,开展水资源资产化管理研究和水权交易等制度研究。
3.4拓宽融资渠道
全市水利工程建设主要以地方财政投资为主。在城市化建设中解决城市供水管网建设、主干线连接、新水源工程建设、污水管网建设、污水处理运行等水资源问题需要大量的资金投入,为此应制定相应的优惠政策,广泛吸收社会资金,采取银行贷款等模式筹集建设资金,拓宽水利投融资渠道。此外,应参照省委省政府出台的相关政策,加大“四荒”治理开发力度,鼓励企业、集团、个人参与“四荒”治理。
3.5提高污水处理和中水回用率
1.1人力资源管理的观念滞后,管理方式简单
近些年来水利水电企业将传统的人事部门改为人力资源部门,在某种角度反应出企业管理层对于人力资源管理是比较重视的。但是,企业知识简单的将人事部的名字进行更改,没有认识到人力资源管理与人事管理的不同,其工作思想以及管理模式没有进行更新,仅仅将员工作为发展的工具,将人力资源管理的重点放在如何安置员工,其管理任务是控制员工,其主要对企业员工薪酬的控制与利用,忽略了对员工工作积极性、创造性以及工作能力的培养,缺乏有效的系统管理。
1.2人力资源管理与企业发展存在差异
人力资源管理贯穿企业发展的方方面面,因此,人力资源管理要结合企业发展战略,制定有效的管理战略以及管理制定,才能保障人力资源管理的效益和作用。目前我国水利水电企业中,没有重视到人力资源管理的作用,人力资源部门仅仅对企业员工的招聘、调度、职位的晋升以及薪资等方面开展工作活动,而不是以企业的发展战略为工作前提,仅仅将人力资源管理当做一项管理工作,忽略了人力资源管理是以促进企业发展为前提的一项科学活动。企业在工作岗位的设置上也有很大的缺陷,目前的大部分水利水电企业中多以“因人设事,因人设岗”作为工作岗位安排的原则,且人力资源管理方面也仅以当前或短期的利益作为工作出发点进行管理和调度,没有认识到人力资源管理需要立足于企业长久的发展,导致了人力资源管理与企业发展相分离。
1.3缺乏有效的激励机制
激励制度是至当员工在出色的完成任务目标、为企业创造了巨大的价值时,企业通过薪酬、奖金、福利或是股份分成等形式奖励员工,从而提高员工对工作的积极性。实现企业经济效益的提高。激励机制的建立能够鼓励员工完成富有挑战性的任务或困难的工作,并且对员工的个人能力也起到了锻炼的效果。随着我国企业的不断发展,激励制度已经成为目前企业管理中的重要内容,也是公司吸引人才的前提。企业员工对工作的不满意最直接的是企业缺乏相应的激励制度。虽然在长久的发展中,我国水利水电企业也重视到这一问题,并提出了一定的物质奖励,但该问题依旧存在于人力资源管理中,这主要是由于物质奖励与约束机制存在缺陷,导致企业员工对工作的积极性下降。
2提高水利水电工程项目人力资源管理的措施
(1)不断更新人力资源管理观念,贯彻落实“以人为本”的原则,合理优化人力资源。
传统的人力资源管理观念束缚着水利水电企业的发展,导致人力资源管理的效率无法得到有效的提升。因此,不断更新人力资源管理观念,是有效提高人力资源管理效益,实现企业综合实力提高的重要前提。企业管理层要重视企业人力资源管理部门与现代人力资源管理理论思想相结合,并以此作为人力资源管理工作的指向标,进一步实现思想观念的转变。重视企业人才资源管理,并重视优秀人才对企业发展的作用,将人才培养作为企业的一项重要任务,最大程度的对人才进行吸收、培养以及使用,立足于企业未来的发展,建立正确的发展战略,正确认识人才使用对企业发展的积极作用,并建立完善的人才培养机制,促进企业内部竞争,并做好人力资源优化,将优秀人才调度到适合的岗位,提高人才使用的效率。
(2)结合企业发展战略进行人力资源管理。
企业管理层要将企业战略与人力资源管理相统筹,将人力资源合理利用,并且实现各项人力资源管理工作的中心是要以服务企业开展的,实现人力资源管理与企业发展战略的相适应,有助于促进企业的平稳运营。水利水电企业规模不同,对人力资源管理的工作开展的要求也不同。但是,人力资源管理的实质是结合企业发展战略进行人力资源的合理规划,通过各种人力资源管理措施来提高企业员工的工作效率,以此实现企业发展战略。
(3)建立有效的激励制度。
人才的流失主要是由于企业缺乏有效的激励制度。因此,如何建立有效的激励制度是实现水利水电企业人力资源管理效率提高的重要前提。首先,需要规范企业内部竞争制度,在员工岗位确定后,落实双向选择制度,促进企业内部的合理竞争,通过面试与笔试相结合的方法,打破企业职工“铁饭碗”的现象,让人人都能参与职位的竞争。然后,建立健全的激励制度。以员工的岗位、对企业的贡献作为奖金的参考依据,所以,有效的绩效考核与个人薪资的结合是提高人力资源管理的重要措施。最后,建立目标激励制度,为每个员工制定科学的目标,并实现以目标为工作核心、以员工待遇与任务完成情况的企业管理,以此调动企业的积极性。
3结束语
【关键字】生态景观,水网,基本思路,存在问题
中图分类号:S276.5文献标识码: A 文章编号:
一.前言
生态景观水网的构建,除了可以改善水系水体的水质,还能够解决水源地的问题,全面发挥景观水网的效益:首先,促进水资源发展模式的创新,目前大多数城市的水环境处于亚健康的状态,亟需提供治理保护的措施,为城市水资源的治理积累创新的经验;其次是景观水网的工程实施,为人类提供一个与大自然和谐相处的平台,保证城市的饮水安全,并不断提高城市的特色品位和个性魅力;再次,生态景观水网是城市可持续发展的强有力支持工程,尤其是生态重点保护 区域,通过将生态平衡、环境保护和城市发展三者的结合,提高水资源环境的承载能力。
二.城市生态景观水网存在的问题
城市生态水景观存在问题的分析,是针对性构建生态景观水网的基础依据,水体恶化、生态污染和水资源枯竭等现实的问题纵横交错,成为目前城市生态水景观发展的绊脚石:
1.河道生态功能逐渐丧失,水资源污染问题突出,与人类对水资源的基本需求形成强烈的矛盾,某些原本水资源丰富的南方城市,也逐渐沦落为污染严重的缺水城市。目前,大多数城市的内城河水质呈现继续恶化的趋势,生活污水、生产废水、工业废水和船舶废油等不断排入河道,而水体本身的纳污和自净能力有限,将制约着河道生态功能的正常发挥。
2.城市人口的增长、交通网络的扩展和商业项目的启动,大部分河道在城市建设的进程中被填埋,或者被改为暗沟,使得水系被分割,无法满足景观的水资源畅通要求。
3.为了满足防洪、泄洪和排污的需求,河道往往被人工化和渠道化改造,虽然有利于航运、发电和灌溉等实际需求,但水系将和土地等生态环境分离,对河岸植物和水生生物产生极大的负面影响,破坏河流周边的生态环境,阻碍了地下水系循环、地表水系循环和河道的自净等功能的实现,使得水资源污染的程度加重。
三.生态景观水网的构建思路分析
1.不断加强生态景观水网的重点环节建设
(一)要争取当地政府部门的支持。水网构建工程属于水利规划的一部分,需要与国家水利局等相关部门联系,争取纳入河道污染防治规划当中,以获得生态水网构建构成的资金技术支持,为水网构建工程创造良好的政策环境。
(二)协作机制的建立,生态景观水网的构建涉及到水务、环保、园林和房产等领域的内容,需要建立统一高效的协作机制,使得水网作为一个综合体进行协调性构建,因此必须抓住政策支持的时机,建立生态景观水网构建的工程领导小组,负责对管理制度的理顺和各方资源的整合,以便破解工作中的各种难题,保证生态景观水网构建工程的稳步建设。
(三)拓宽资金筹集的渠道,针对生态景观水网构建需要大批量资金的要求,在建设施工之前,要拓展资金的筹集渠道,加大融资的力度,一方面是争取银行机构的资金支持,争取更多的银行贷款,另一方面是利用市场推广的手段,推行生态补偿,将土地开发和水生态环境建设结合起来,以便从土地升值中获取足够的建设资金。
(四)制定生态景观水网构建工程的可行性研究方案,以此作为规划方案细化和完善的参考依据。目前,水资源的保护、水污染的处理等是生态水网构建的工程重点,我们要根据相关的规范要求,将工程项目一体化,根据批复的意见和整改要求,不断完善工程规划的方案。
2.构建生态景观水网的格局
(一)提升水系的景观生态效益。现在城市的高密度开发建设,影响生态景观水网的格局,因此,笔者认为要针对城市的生态水资源环境特点,构建水系网络生态格局:
(1)是结合水资源结构所处位置的地理条件,譬如针对淤泥填塞的河道,进行现场的治理和保护,沟通断头的河道,形成水系的流动,并采用继承和再生的方法,调整水资源系统,重新设计结构清晰的水网架构。
(2)是恢复被填埋的河道,改善缺乏绿化的水系生态价值,譬如重新开挖直河,通过以河流水系为轴心的绿化建设,汇集规模比较小而且分散的公园、绿地和园林,使得景观水网形成系统的城市绿化开放空间。
(3)就是利用水网建立相互联系的敞开式绿化空间,发挥水系的综合效益,并发挥水系本身的水网特色。
(二)是治理水污染,恢复生态水景观的生机。
水污染的治理和生态水景观的开发,两者之间存在相辅相成的关系,据调查,城市90%以上的的排水系统存在问题,在暴雨季节,所排除的污水没有经过处理就直接排放到河道中。
(1)为了解决生活和生产污水污染河道的问题,一方面要改变传统的雨污合流排水方式,将雨水和污水分流处理,截留进入河道的污水,减少河道的污染。另一方面要减缓暴雨季节地表径流冲入河道的速度,通过在公园、广场、湿地、河岸等公共空间设置休闲绿地,发挥绿化植被存蓄雨水和减少径流的作用,发挥其自然排水和水域净化的自然能动性,使得污水处理方式趋向于简单性、高效性的自然需求。
(2)是合理开发土地,增强水空间再生能力。土地是宝贵的资源,与水资源同宗一脉,必须予以充分的尊重和保护,而生态景观水网的构建,必须以长远的眼光考虑,加强土地的有效监控和科学引导,一方面要加强水系区域生态环境的整治,以便对水系区域的开发内容和容量进行合理掌控,保证水系周边绿地和植被的连续性,同时保证水系的自然属性和周边土地的融合性,也便于为水系的生物提供栖息地,发挥水系的生态廊道功能。另一方面则是重新塑造水系自然的生态环境,譬如增设水系周边的开放空间和文化设施等,创造生动的生态教育基地。
3.增强人们对水资源的保护意识
生态景观水网的构建属于人性化的工程项目,工程的最终受益群体和参与群体都是人。因此,要构建生态景观水网,实现水环境治理的目标,不仅要克服构建过程中的技术难点,还要改变人们对水资源的价值观和行为标准。目前很多城市水资源污染现象越来越严重,而且比例不断上升,笔者认为一方面要进行水资源保护知识的宣传,提高人们对水资源的保护和管理知识水平,以便在保护水资源的时候做到有的放矢,另一方面则要对生态景观水网的构建,改善生态水资源环境,以生动的水资源环境建设为例子,达到生态教育的目的,让人们在水资源生态环境中受益,将自身的生活环境融入到水资源生态环境当中,感受生态环境的变化,自觉提高环境保护的意识,促进生态景观水网的建设和发展。
四.结束语
生态景观水网与自然环境存在同宗一脉的长期磨合关系,水网的构建,需要结合自然水资源环境的空间动态和自然模式,通过对城市水资源景观问题的研究,寻找合适的生态景观水网构建的具体方法,以便改善水系水体的水质和解决水源地的问题,全面发挥景观水网的效益。总之,生态景观水网的构建需要从生态学的角度,对水资源景观进行优化建设,方可提高水资源的自我维持和自我更新能力,充分发挥生态景观水网的环保作用。
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Water Resources Planning
and Management
2011,800pp
Hardback
ISBN9780521762588
水是人类生存、生活和生产活动必不可少的宝贵的自然资源,是组成地质环境系统的重要因素。随着人类社会的发展,水资源的分布现状、水体生态健康、气候变化对水循环的影响、水源安全、水资源的利用与保护等问题日益受到人们的重视。本书以全面的与多学科相结合的独特的视角,论述了如何在考虑了社会、工业、农业、法律法规等多个方面的情况下,制定科学的水资源的规划与管理方案。本书由来自世界19个国家和地区的水资源问题的专家所撰写的论文编著而成,其中包含了丰富的水资源的规划与管理的应用实例,展示了目前地球上面临的水资源问题与处理这些问题的管理方案与措施。
全书共35篇论文,分为三大部分:第1部分 认识水资源,包含论文1-7篇,1.气候变化与全球水循环;2.理解全球水文;3.地下水与地表水的关系;4.理解水质的基本概念;5.内陆水域生态系统;6.水、生物多样性与生态系统;7.水资源短缺下的全球粮食生产。第2部分 水资源规划与管理,包含论文8-15篇,8.水利法规与可持续发展的探索;9.全球水资源危机的对策;10.水资源规划与管理中的风险与不确定性;11.合作与利益相关者参与机制;12.能力建构与信息共享;13.水资源的自适应与综合管理;14.水资源的分类与综合管理;15.生态用水。第3部分 水资源规划与管理的应用实例,包含论文16-35篇,其中按照实例类别的不同分为9章,分别是废水处理;农业用水;城市水供应与管理;水域生态系统;工业与矿业用水;乡村与偏远社区用水;水利基础设施设计与利用;跨流域水资源管理;在水资源管理中的市场机制。
本书介绍了水资源规划与管理基础理论知识,为现代水资源规划与管理工作提供了科学的研究思路和研究方法,可供高等学校水文水资源、水利工程及相关专业的本科生及研究生阅读,也可供从事水资源评价、规划、调度与管理的科研人员、管理人员参考。
刘昊,
博士生
(中国科学院力学研究所)
【关键词】水利院校;自然资源学;实践性教学模式
自然资源学是地理类专业的一门主干课程,主要内容包括自然资源概念、性质、特点及其基本理论与方法,还探讨人与自然资源关系、资源经济学及资源开发与可持续利用关系等丰富内容,具有显著的综合性、理论性及实践性的特点。实践性教学是提高学生学习兴趣,加深对基本概念、基本理论及基本原理的理解,培养学生应用基本知识分析问题、解决问题的能力,锻炼学生用专业理论思考问题,是实现师生互动、教学相长的重要平台,有助于提高教学质量和教学效果。
华北水利水电学院是一所特色鲜明的水利院校,因水而生,缘水而成,特殊的历史铸就了华北水利水电学院“情系水利,自强不息”的办学精神。自然资源学课程主要安排在资源环境与城乡规划管理专业,使用的教材是蔡运龙编著的《自然资源学原理》,学时为64学时,全部为理论教学,没有安排集中的实践性环节。经过五年来的探索,根据自然资源学学科特点和教学内容,精心设计自然资源学的实践教学环节,紧紧围绕自然资源学的基本概念、基本原理和基础理论,构建具有水利院校特色的实践教学模式,实现理论与教学的完美结合。这种教学模式突出了水、电等自然资源,充分体现自然资源学的基础性、时代性和实践性,结合水利行业的重大工程项目,反映行业的难点和前沿。学生将自然资源学理论应用于水利行业,能够熟练地掌握基本知识,熟悉基本技能,为后续的学习和工作打下良好的基础,在以后的工作中能够根据资源条件,应用基本知识进行准确的专业判断。坚持利用学生毕业实习参与工程项目建设和毕业论文(设计)真题真做等活动,训练学生的动手能力,精心凝练和设计一批有深度、有目标、有乐趣的自然资源学实践环节。实践性教学激发了学生的学习兴趣,培养学生应用理论分析解决实际问题的能力,培养学生创造性思维能力,提高了教学质量和教学效果,为学生创造一个开放、自由的学习环境。华北水利水电学院自然资源学的实践教学包括:案例分析、课外实践、毕业实习和毕业设计。
一、案例分析
案例分析作为实践性教学的重要手段,有利于提高学生学习兴趣,有助于锻炼学生实践能力。经验丰富的老师把自己在水资源实践中的经验加以总结,制成充满实践性和挑战性的案例,利用课堂教学时间让学生根据所学知识进行评判,培养学生工程实践能力和判断能力。这种教学方式充满趣味性和挑战性,对学生基础知识掌握程度要求较高,深受学生的欢迎和喜爱。招投标和项目计划是项目实施的重要阶段,老师将自己制定的投标书和项目计划改动后,发给学生。将每个班分成5-6组,学生先在组内讨论,指出投标书和项目计划的错误和不足,并根据项目情况制定技术方案,修改投标书和项目计划,由学生模拟评标、投标,相互打分作为平时考核成绩的一部分。学生对这样的模拟过程十分欢迎,理论学习中模糊或不懂的概念、原理,在模拟的过程中得到了正确的理解。
现在的大学生思想活跃、信息来源广,在案例分析教学过程中紧跟水利行业方面发生的重大事件,有利于提高学生的学习兴趣。南水北调中线工程是我国重大的水利工程,干线全长1432km,一期工程年均调水规模95亿m3,是解决黄淮海平原尤其是京津、华北平原缺水的重大基础设施。中线工程干线线路从郑州市穿过黄河,是学生讨论的热点话题。老师在介绍南水北调中线基本情况后,每10个学生分成一组,让学生根据自然资源的基本属性讨论水资源的基本属性,探讨工程建设过程和工程运行后可能产生的效益和作用,对水源地和汉江下游地区社会经济发展的影响,应用资源经济学相关知识讨论水资源的供求关系、价值及价格、水资源利用中的投入与产出关系。学生在讨论后,积极发言,受水地和水源地的学生关于资源补偿问题的讨论尤其热烈,大家从水资源的价值、属性、权属出发,引用书中的概念、理论及原理支撑自己的观点。最后,老师总结大家的发言,讲解目前学术界关于水资源的价值与价格、水权交易等研究现状和主要观点及其研究的难点,为同学们以后的学习、研究及工作做了基础的准备。
二、课外实践
课外实践活动有助于学生接触社会、接触实际,通过亲身实践活动,加深对专业知识和理论的理解和掌握,弥补课堂教学的不足,因此,学校每年在寒暑假安排了大量的社会实践活动。社会实践活动的开展,为资源环境与城乡规划管理学生开创了一个很好的平台,为自然资源学的教学实践活动创造了机会。一部分学生参与自主实践活动,另一部分学生参与到老师的课题中。在寒暑假,让学生根据自然资源学的基本概念、基本原理和基础理论,自主设计实践活动。自主设计实践活动,尝试对实践方法进行改进,为后续的研究工作或职业生涯做了较好的准备,并为实践教学不断注入新内容,创新教学实践机制,实践教学成为学科发展的创新源。
实用性强、表现学科前沿、提高学生动手能力的课外实践活动深受学生欢迎,利用假期时间,让学生参与到老师的科研课题中。2007年十余名学生参与到土地整治项目中,学生通过走访、调查、测量,掌握项目区土地资源利用的现状。学生白天走访、调查、测量,晚上整理资料、绘图,一个月干下来,学生变黑变瘦了,但也学到了很多知识,加深了对土地资源的基本属性、基本知识的理解。2008年24名学生参与到水资源项目中,项目区分成8个子区,学生被分成8组,每组由1名老师带队,1组负责1个子区的水资源调查、采样。学生走遍了子区的每一条小溪,每天要行走20km,晚上整理资料、绘图。通过这样的课外实践活动,加深了学生对基本知识的理解,培养了学生从事科学研究素质,锻炼了学生的工作能力。
三、毕业实习和毕业论文(设计)
毕业实习是高校人才培养中不可缺少的实践性教学环节,是学生理论联系实际、提高解决现实问题的能力的重要环节。毕业论文(设计)是高校本科生教学中培养学生实践能力的重要环节。对于学生综合素质以及创新能力的培养发挥着重要的作用。毕业论文(设计)质量的好坏直接反映着高校人才培养质量以及教育教学水平,是高校教学质量评估的重要内容。同时,毕业论文(设计)环节是学生走向社会的最后一课,是学生就业之前综合培训的一个阶段,对于学生自身就业水平的提高十分重要。我校毕业实习时间为4周,毕业论文(设计)时间为12周。由于毕业论文(设计)是真题真做,这就要求学生真正的参与到工程实践中。资源环境与城乡规划管理专业的毕业论文(设计)课题主要集中在新农村规划、资源环境、水资源规划、土地规划、旅游规划、市政工程规划等几个方面,每个方面都以自然资源学为基础,是自然资源学实践性教学的重要环节。
毕业生在第七学期期末分配到各个指导老师名下,指导老师根据学生的实际情况安排毕业实习和毕业论文(设计)。有工作单位的学生,指导老师一般会鼓励他们到工作单位实习,毕业论文(设计)课题与工作单位的实际工作相结合,在征得学院批准后,用人单位指定一名具有中级职称以上的专业技术人员担任毕业生的指导教师,负责指导学生。学生在答辩前,必须出示由用人单位指导老师的评定意见,评定合格者方能参加毕业答辩。毕业答辩时邀请校外指导教师一起进行毕业答辩和成绩评定。这样的学生一到单位就能很快适应工作环境,进入工作状态,深受用人单位的欢迎。“下得去,吃得苦,留得住,用得上”是用人单位对我校毕业生的评价。考研的学生,如果考的是本校,就直接把他分配想考的导师,考上的学生跟着导师做课题,没考上的学生由指导老师负责安排学生到设计院或工程单位实习,毕业论文(设计)课题与工作单位的实际工程相结合。如果考的是外校,一般根据学生考研的方向,把学生分配给从事相同或相近方向研究的指导老师,由指导老师负责安排学生到设计院或工程单位实习,毕业论文(设计)课题是根据实习单位提供的资料,回学校由指导老师指定毕业设计。年轻教师与外面单位联系不紧密,安排学生实习有困难,他们的学生可由学院统一安排到实习基地实习。
四、结论
1.自然资源学是资源环境与城乡规划管理的理论基础,具有显著的综合性、理论性及实践性的特点。水利院校的自然资源学实践教学模式,应根据水利院校的特点及办学思想,精心设计自然资源学的实践教学环节,充分体现自然资源学的基础性、时代性和实践性,结合水利行业的重大工程项目,反映行业的难点和前沿,使学生能够熟练地掌握基本知识,熟悉基本技能,应用基本知识进行准确的专业判断。
2.实践性教学模式的探索与创新,有利于提高学生自然资源学的学习兴趣,有助于锻炼学生实践能力,使学生成为“下得去,吃得苦,留得住,用得上”的有用人才。
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英文名称:Journal of Water Resources and Water Engineering
主管单位:教育部
主办单位:西北农林科技大学
出版周期:双月刊
出版地址:陕西省杨陵市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1672-643X
国内刊号:61-1413/TV
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发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1990
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中国科学引文数据库(CSCD―2008)
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Caj-cd规范获奖期刊
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期刊简介
《水资源与水工程学报》(双月刊)创刊于1990年,由教育部主管、西北农林科技大学主办。本刊的办刊宗旨是:以学术质量为核心,不断提高期刊的社会效益和经济效益。严格遵守国家有关编辑出版政策、法规,贯彻国家“科技兴国”和“农业可持续发展”战略,充分发挥科技期刊的政治导向和科技导向,不断提高刊物的学术质量和知名度。
服务经济建设,促进学术繁荣,推动科技进步,力求反映国内外水利科技的最新成就、重要进展、当代水平与发展趋势,加速科研成果向现实生产力转化。
[关键词] 农业 水资源 利用效率 管理措施 提升 浅析
[中图分类号] F323.2 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650(2013)03-0076-01
想要保证云南省泸西县的农业又好又快发展,就必须要提升水资源的利用效率,以水来定自身农业发展,打造一个和云南省泸西县当地资源相互适应的产业机构,通过实施统筹规划,精心管理以及合理布局,协调好泸西县生态用水、生产用水以及生活用水之间的关系,把泸西县自身的农业结构布局以及农业结构布局以及其城市人口发展的规模一起控制在云南省泸西县水资源承载能力范围里面,通过对淡水资源实施高效的利用,合理的配置以及有效的保护,进而实现泸西县区域经济社会以及自身生态可持续发展。下面,笔者就如何提高农业水资源利用效率的管理措施进行以下分析。
一、提高农业水资源利用效率要加强宣传引导
伴随着我国人口的不断增加,经济得到了高速发展,直接导致了我国淡水资源需求量不断增长,所以,对水资源进行保护,对水污染进行治理,建设一种全新的节水型社会,进而实现我国水资源合理利用以及有效利用,这些都成为了经济以及社会发展的主体。建设节水型的社会是建设一种水资源集约高效利用、人与自然相处以及社会经济快速发展的社会,我国水利部门以及农业部门最为基本的一项任务就是进行节水型社会的建设工作,与此同时,还要求其成为我国各级地方政府十分重要的一项工作。节约用水已经涉及到了社会的各个方面,更加关系到了厂矿企业、团体、单位、组织以及每一个机关的生产经营以及生活,因此,必须要加强宣传以及引导工作,提升全面的节水意识,为云南省泸西县农业发展提供一个基础以及前提。云南省泸西县可以采取多种多样不同的宣传形式来进行宣传,比如说设立咨询站、制作展板、发表电视讲话以及张贴宣传标语等等措施,使得整个云南省泸西县人民都清楚当前云南省水资源的情况,使每一个人都能够充分意识到水资源的重要性,进而提升人民群众自身借谁的意识,最终达到节约用水这一个根本目标。
二、提高农业水资源利用效率要加强统一管理
加强农业水资源的统一管理,完善云南省泸西县农业用水监督以及管理,严格控制每一个区域中用水量,并且按照节水标准来对于田间的灌溉用水实施严格的考核以及定额工作。加强云南省泸西县农业水资源统一的管理,建立健全农业用水的水价定价机制,还要采取正确的水费的及记收使用管理的方式方法,合理运用经济杠杆来促进节约用水,对水稻控制灌溉进行大力的推广,建立健全云南省泸西县农业节水的技术规范以及政策法规。还要实施灌溉预报以及动态配水,做到适量灌溉以及适时灌溉,除了要制定一个中长期的农业灌溉用水计划之外,要求农业部门必须要结合泸西县当时的田间分水情况、天气条件、水源供水能力、灌溉工程状况以及作物涨势用需水规律等等动态信息之外,还要制定一个动态的云南省泸西县农业灌溉用水的计划。
三、提高农业水资源利用效率要强调民主管理
近些年来,我国相关机构已经明确指出,加强水资源的管理,提升水资源的利用效率,进行节水型社会的建设工作,已经成为了我国水利部门中一项最为基本的任务。所以,全国各级农业部门以及水利部门,必须要按照国家的相关要求,实施严格的水资源管理制度,逐渐将水资源开发完善,做好水资源管理以及水资源利用工作,强化我国取水许可登记管理以及总量控制管理工作,完善农业水资源管理督查制度以及水资源调度督查机制,进一步将农业水资源管理的能力提升。对云南省泸西县的农业水资源实施有效管理,必须要实施水资源集中以及统一的管理,不能加强更不能削弱骨干水利工程统一管理,同时要加强非骨干的水利工程自身的民主管理。推行计量收费的制度,将收费核算单位划小。相关实践表明,实行按方式收费的方法已经成为了推行云南省泸西县灌区高效利用最为有效的一个途径,将收费单位划小,能够使农民更加清晰、明了地缴费,这样能够从本质上为农民节约用水添加动力,最终实现云南省泸西县灌区水资源的高效利用。对云南省泸西县自身的作物种植结构进行调整,推行并且研究组合作物实施种植,根据泸西县自身的特点来选择需水高峰和降水同期这样的种植品种,能够对水资源、热以及光资源进行充分利用,并且有效提升泸西县作物复种的指数。与此同时,云南省泸西县相关农业部门可以通过进行作物品种的改良,来将高耗水的作物种植面积减少,有效减少农业灌溉的定额,进而为云南省泸西县灌区高效率用水创造了一定的条件,打下了坚实的基础。
想要保证农业水资源高效利用,就必须要实施水资源合理开发以及利用,实施统一的管理,提高全民的节水意识。本文中,笔者主要从提高农业水资源利用效率要加强宣传引导、提高农业水资源利用效率要加强统一管理以及提高农业水资源利用效率要强调民主管理这三个方面对如何提高农业水资源利用效率的管理措施进行了简要的分析。
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关键词:课程体系 教学改革 水文与水资源工程 创新能力
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)06(c)-0133-03
Curriculum System Construction of Hydrology and Water Resources Engineering
Zhang Yongbo Zhang Zhixiang Yang Junyao Zhao Zhihuai Zhao Xuehua
(College of Water Resources Science and Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi,030024,China)
Abstract:In order to meet the social requirements of engineering innovative talents,it is necessary to construct the hydrology and water resources engineering professional curriculum system of Taiyuan University of Technology,and it has great significance in cultivating students innovation capability.Based on the analysis of existing problems in hydrology and water resources engineering curriculum system in the College of Water Resources Science and Engineering of Taiyuan University of Technology,hydrology and water resources engineering professional curriculum system construction under the conditions of new situation is proposed,including new curriculum,setting up a reasonable curriculum order,curriculum content reform,selection of reasonable teaching materials,increasing the experimental teaching and scientific research transformation teaching,to lay the foundation for the further improvement of quality of undergraduate teaching and the cultivation of innovative talents of hydrology and water resources engineering.
Key Words:Curriculum system;Teaching reform;Hydrology and water resources engineering;Innovation capability
水文与水资源工程是太原理工大学水利科学与工程学院的主要专业之一,其前身是原“水文地质与工程地质”专业,1975年第一届招生,1997年国家专业调整时取消,2004年水文与水资源工程专业获山西省教育厅批准,2005年恢复招生。作为目前山西省高校中惟一一个水资源类本科专业,坚持立足山西、面向全国的发展方向,针对山西山丘区多、干旱缺水、污染严重、矿山开采诱发地质灾害及水循环系统严重破坏等自然地理和经济发展特点,制订培养计划,开设的课程涉及地表水和地下水两个方面,并且有机地将地表水和地下水结合起来培养专门人才。近年来,我校水文与水资源工程专业取得了较大成绩,毕业生的就业形势良好,但面对新形势条件下我国经济社会发展对创新人才的要求,还存在一定的差距和不足,特别是教学环节中的课程体系存在一些问题,已直接影响到课堂教学效果和学生创新能力的提高。为了适应水文与水资源工程专业目录调整的需要以及满足工程领域发展迅速、知识更新快、工程创新人才需求紧迫的要求,有必要对我校水文与水资源工程专业课程体系进行构建,对提高教学效果及培养学生创新能力等具有重要的理论和现实意义。尽管已有学者针对水文与水资源工程专业进行了诸如课程体系、实践等教学改革[1-8],但是从总体上看,目前全国关于水文与水资源工程专业教学改革的理论研究成果仍然较少,而山西省在这方面的研究还属于空白。从水利工程高等教育发展角度来说,必须进一步加强我校水文与水资源工程专业课程体系构建,才能为我省水利工程高等教育提供参考和理论支持。
1 课程体系存在的问题
我校水文与水资源工程专业本科生的培养,主要是通过课堂理论教学以及实验、实习等环节来完成的,培养具有水文与水资 源、水与地质环境等方面的专业及专业基础理论,能从事水文与水资源、水与地质环境保护和防治方面的勘察、设计、规划、管理、技术开发、科学研究等的高级工程技术和管理人才。通过近年来对我校水文与水资源工程专业毕业生、本科生及授课教师的调查和访问,水文与水资源工程专业课程体系存在如下问题。
1.1 课程设置不合理
我校水文与水资源工程专业的课程有综合基础课、公共选修课、学科基础课和专业课,在学科基础课和专业课中开设有必修课和选修课,一般先开综合基础课、公共选修课,后开学科基础课和专业课。从总体上讲,这种课程设置仍存在一些不合理现象:(1)同期开课或课程顺序颠倒,造成一些学科基础课与专业课次序不清,不能很好地体现课程之间的相互递进关系;(2)有的课程无法体现本专业的特点,使学生感到学的有些杂乱。如《土力学》和《地基基础与基础工程》,前者属于学科基础课,后者属于专业课,两课程之间本应该有很好的递进关系,却都安排在第五学期。再如《水利工程经济学》和《水利工程概论》,前者属于学科基础课,而后者属于专业课,却把课程顺序颠倒了,将前者安排在第六学期,后者安排在第五学期。另外,对于所开设的《环境影响评价理论与方法》,属于环境工程的专业课,对于水文与水资源工程专业的学生来说,由于没有前期《环境学》等基础课做铺垫,学生总体上感到该课程偏离本专业,对课程内容不能很好地理解。
1.2 课程之间的衔接性差
课程之间的衔接性好坏直接影响着学生对专业知识的掌握和巩固。我校水文与水资源工程专业课程之间的衔接性总体上比较符合教学规定,但也有个别课程之间的衔接性差,以至于学生们感到课程安排有点零乱。如同样为专业课的《水资源工程勘察》《水资源开发利用》《矿床水文地质学》,分别由三位主讲教师进行授课,但由于课程之间的衔接性考虑不够,将《矿床水文地质学》被安排在第六学期开课,而《水资源开发利用》《水资源工程勘察》被安排在第七学期开课,这就造成学生在学习《矿床水文地质学》之前还没有掌握《水资源工程勘察》的专业知识,在学习《水资源开发利用》之前还没有掌握《水资源工程勘察》的专业知识。由于前期《水资源工程勘察》专业知识的缺乏,学生普遍反映在学习过程中对《矿床水文地质学》《水资源开发利用》的部分内容不好理解。这种课程之间的衔接性差的状况,已阻碍了学生对地下水专业知识的巩固,导致课堂学习效果相对较差。
1.3 课程内容交叉重复
课程内容安排是否合理对课堂教学效果的影响也很大。我校水文与水资源工程专业课程内容存在的问题是部分课程内容交叉重复,加上授课教师之间没有做好沟通,对课程内容交叉重复的部分没有进行适当的协调和删减,造成部分课程内容已由某一位老师前期在课堂上进行了讲解,另一位老师后期又在课堂上进行重复讲解。如《水文分析与水利计算》《水资源工程勘察》这两门课,课程内容交叉重复的是地表水勘察这一部分,包括水文测验、水文调查和水文实验等。再如《水文与工程物探》《水资源工程勘察》这两门课,课程内容交叉重复的是水文地质物探这一部分。课程内容交叉重复不仅浪费学生的宝贵时间,而且降低了学生对课程学习的主动性和积极性。
1.4 教学内容重理论轻实践
理论与实践密不可分,二者紧密结合才能促进教学效果的巩固和提高。多年来,由于我校水文与水资源工程专业实验教学条件的限制,部分学科基础课和专业课无法开展正常的实验,不能满足实践教学活动的要求,致使一些课程的教学内容重理论轻实践,无法取得良好的教学效果。如《水文地质学基础》,学生对基本概念与原理容易理解,但深入掌握并灵活运用就困难,这是因为学生无法在实验室进行达西渗流实验、潜水模拟演示实验、承压水模拟演示实验、地下水流动系统模拟演示等实验,对地下水缺乏感性认识。再如《地下水动力学》,由于学生没有在实验室进行过裘布依潜水稳定流井流实验、坝基渗流水电比拟实验、非饱和带水运动实验等实验,影响学生对课程知识的巩固及实践技能水平的提高。还有《水文分析与水利计算》,学生虽然学了许多水文方面的理论知识,但却没有机会进行水文测验和水文实验。教学内容重理论轻实践造成学生的科学实验基本能力无法得到有效训练,降低了学生毕业后在社会上的竞争力或进一步深造的实验实践能力。
2 课程体系的构建
根据我校水文与水资源工程专业课程体系存在的问题,我们认为,必须严格从人才培养目标出发,按照专业发展需求,以促进校企合作、产学研共同培养学生工程创新能力及就业等为前提,科学优化和重组课程体系,筛选符合当前教育现状及经济社会发展所需的课程,为学生专业水平的提高及创新能力的培养打下坚实的基础。因此,结合水文与水资源工程专业即包含地表水又兼顾地下水的特点,提出新形势条件下我校水文与水资源工程专业课程体系构建。
2.1 新增课程
在确保我校水文与水资源工程专业本科培养计划中所设课程总门数不变的情况下,根据本学科发展的需要,考虑到《水文分析与水利计算》《水资源工程勘察》两门课程在地表水勘察内容上的交叉重复,可删除《水资源工程勘察》,新增《水文地质勘察》,既避免课程内容的重复,又使学生能较好地掌握水资源工程勘察的方法及最新的技术。考虑到目前地下水环境影响评价在我国建设项目环境影响评价占有越来越重要的地位及环境保护部《环境影响评价导则――地下水环境》(HJ610-2011年)的出版,结合我校水文与水资源工程专业特点、地下水环评人才短缺以及环评单位对地下水环评人员的迫切需求,可删除《环境影响评价理论与方法》,新增《地下水环境监测与评价》,并把《环境影响评价理论与方法》作为教学参考书,使学生掌握地下水环境影响评价的理论方法,为其就业创造良好条件。考虑到《水文地质勘察》与《水文与工程物探》内容的重复以及同位素技术在地下水研究中的广阔应用前景,可删除《水文与工程物探》,新增《环境同位素水文地质》,使学生多掌握一项水文地质新技术,增强其未来应用同位素技术从事水文地质勘察的能力。
2.2 设置合理课程次序
为了体现课程内容之间的相互递进关系,必须对不合理的课程次序进行相应调整,理顺课程开设的前后顺序,使学生在学习过程中达到循序渐进,真正所学课程专业知识的积累。为此,把《土力学》安排在第五学期,《地基基础与基础工程》安排在第六学期,确保学生在充分掌握《土力学》的基础理论知识后,对《地基基础与基础工程》相关专业知识的学习有更深入的理解和巩固。把《水利工程经济学》安排在第五学期,《水利工程概论》安排在第六学期,确保学生在充分了解水利工程经济的基础上,对各项水利工程专业知识的学习有更深层次的掌握。把《水文地质勘察》安排在第六学期,《水资源开发利用》《矿床水文地质学》安排在第七学期,确保学生在前期掌握了《水文地质勘察》的技术方法和手段后,能更好地运用所学知识理解和掌握《水资源开发利用》的理论与方法以及《矿床水文地质学》的调查评价方法。
2.3 课程内容改革
在科学技术日益发展的今天,水文与水资源工程专业知识更新较快,但课程教材更新却相对较慢,其中的一些知识已经无法满足经济社会发展的需求。因此,在课程专业知识的教学过程中,教师必须与时俱进,对课程内容进行合理改革,删除一些课程中内容陈旧、理论与实际脱节的内容,对课程内容要突出其科学性和先进性,深入浅出,能够反映新理论、新技术、新方法及前沿性的新视点,把原来分散的课程内容联成一个有机的整体。如在《水文地质学基础》课程内容改革中,可增加区域尺度非均质性、断裂带渗透性、海洋―陆地界面处的地下水等内容,与学生分析和探讨这些因素对地下水资源的分布、循环、水质和可持续性利用的影响。在《水环境化学》课程内容改革中,可增加水文、化学、生物过程的耦合及水文和地球化学过程的计算机模拟等内容,使学生了解目前水文地球化学研究的热点和方向。在《水污染控制与修复理论》课程内容改革中,可增加有机污染物的野外最有效的降解路径及强放射性废料的地质处置等内容,增强学生在水污染控制与修复中的自我创新能力。
2.4 选用合理教材
合理的教材对促进学生专业知识的学习起着非常重要的作用。为此,严格要求本专业教师对所授课程选用合理教材,必须是国家规划教材和专业规范核心课程教材,且教材名称与所开设课程的名称一致或接近,对于未纳入国家教材计划的非正规教材或正规出版的书籍,严禁用做教材给学生使用,可作为课程参考书使用。通过选用合理教材,不仅避免课程知识交叉重复,而且能反映新理论、新技术、新方法,可使学生比较系统的接受学科基础知识及专业知识的学习。同时结合山西省矿山开采对水循环系统造成严重破坏的实际,加强我校水文与水资源工程专业教材建设,通过申请水文与水资源工程专业委员会下达的教材指标,组织主要骨干教师编写出理论联系实际、基础知识与技术知识兼容的《矿床水文地质学》《水文水利计算》等专业教材,为学生课堂的学习提供更符合实际的教材,达到进一步提高学生创新能力的目的。
2.5 增加实验教学
实验课在教学环节中非常重要,实践性很强。通过实验教学,可进一步巩固学生所学的学科基础知识和专业知识,培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。为此,我校水文与水资源工程专业在中央财政支持地方高校发展专项资金及山西省财政专项资金的支持下,对整体水平落后的实验室进行了改造,共建设有6个实验室,包括气候气象实验室、饱和与非饱和带水实验室、水文工程勘察实验室、水文实验室、水环境污染与修复实验室、矿山水文地质实验室,并制定详细的实验计划,使实验室能开设出符合教学大纲规定的实验,如人工模拟降雨实验、土壤入渗性能测量实验、浅层水流流速测量实验、达西渗流实验、潜水模拟实验、承压水模拟实验、裘布依潜水稳定流井流实验、坝基渗流水电比拟实验、地表水溶质迁移转化实验、水质分析实验等。同时为了确保实验的顺利开展,加强实验教学队伍建设,提高实验教师的业务素质,为提高实验教学质量打下坚实的基础。
2.6 科研转化教学
太原理工大学作为教学研究型大学,对教学和科研非常重视。从辩证的角度来看,教学和科研是相辅相成的,缺一不可。我校水文与水资源工程专业授课教师都从事有关科研项目的研究,如国家自然科学基金、山西省自然科学基金、校基金、行业基金及其他横向科研项目等,在国内外核心期刊上或国际会议论文集上发表了诸如水文地质、工程地质、环境地质、径流趋势预测、水资源、水环境、水污染、土壤、水土保持等不同方向的专业学术论文,并有多篇论文被EI、SCI收录及他人参考引用。针对水文与水资源教师在科研上的优势,提倡各位授课教师以科研促进教学,鼓励教师积极将科研成果转化到教学中。通过科研转化教学,不仅使学生了解各位教师的主要研究方向,从教师的科研成果中学到最新的理论知识,而且能激发学生的科研兴趣,促进学生学习效果的提高及创新能力的培养。
3 结语
课程体系对学生专业知识的学习和创新能力的培养至关重要,必须给予高度重视。太原理工大学水利科学与工程学院水文与水资源工程专业课程体系存在的问题主要是课程设置不合理、课程之间的衔接性差、课程内容交叉重复、教学内容重理论轻实践。水文与水资源工程专业课程体系构建主要包括新增课程、设置合理课程次序、课程内容改革、选用合理教材、增加实验教学及科研转化教学。通过课程体系构建,为进一步提高本科教学质量及水文与水资源工程专业创新人才的培养奠定基础。
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【关键词】建筑设计 建筑概念设计 概念设计 设计思想 应用
中图分类号:TU2文献标识码: A
一.引言
水资源紧缺问题已成为世界性问题,目前全球范围内约有60%以上地区的陆地淡水供应不足,有40多个国家处于严重缺水状态,全世界约有1/3的人口无法得到安全供水。我国同样面临水资源短缺的问题,为了水资源紧缺问题,各个城市开始研究水回用技术和再生处理技术。城市处理污水的中水回用技术就是其中典型的水资源再生利用的一种方式。
二.我国污水回用现状。
我国在这方面起步较晚,目前我国最大的水资源再利用项目:高碑店污水处理厂再生水回用项目已经实施全线贯通。用于园林、环卫、工业等行业。我国早在1985 年将城市污水处理与利用列入国家科研课题,相继在北京、青岛、泰安、天津、大连、太原、淄博等城市开展了污水回用的实验研究工作,其中有些城市己修建了污水回用试点工程并取得了积极的成果,为全国的中水回用提供了技术依据,积累了一定的实践经验。
北京是我国污水回用发展较快的城市,至2010 年污水的再生利用量达到10 亿m3。大连市自1994 年以来,先后在12 座大型建筑中配套建设了中水实施,日节约淡水2000m3。
宁波市目前仅有一家中水回用单位,即宁波市污水处理厂的中水初级回用工程,污水处理后的出水灌溉厂区的草坪绿化。虽然我国部分城市在中水利用走在了前而,但是中水资源的利用与开发总体进展缓慢。
三.中水回用技术。
城市中水深度处理回用的处理技术按其机理可分为物理化学法、生物化学法和物化生化组合法等;按工艺路线可分为传统石灰石法、膜法处理工艺。以上工艺技术都能把污水处理为适合各种回用途径的出水,甚至达到高标准水质要求。先进的膜处理技术可以获得高质量的处理出水,但投资较大,传统深度处理技术的投资相对较低,但存在不少问题,且回用范围较小。因此,探索适合我国国情的中水深度处理回用新技术和工艺设备,对于经济、安全、快速地解决我国城市的缺水与水污染问题具有重要的意义。
城市中水深度处理回用在严重缺水的中东、非洲地区和经济发达的北美、西欧已成功应用多年,研究成果颇丰。特别是美国和加拿大,多数火力发电厂都是采用市政污水处理厂处理后的出水作为电厂的水源,在此领域技术处于领先地位。近年来,其工艺技术也在不断改进,过滤方式已逐步改变为膜处理工艺。
我国在城市污水回用方面的研究起步较晚,已经建成的中水回用工程多以传统石灰石处理工艺为主,应用膜生物反应器技术的大型工程实例还较少,且存在通量低、易污堵、能耗高、一次性投资较大等问题。目前,不少单位正在积极开展这方面的研究,寻求适合我国国情的经济合理的新工艺技术。国内污水厂中水回用大体有五种处理模式:一是采用膜过滤—反渗透双膜处理工艺;二是采用水解酸化—生物曝气—深层过滤—消毒处理工艺;三是采用浮选—过滤处理工艺;四是采用高效过滤处理工艺;五是采用絮凝沉淀工艺。
1.中水回用工艺流程:
中水回用处理一般包括预处理、主处理及深度处理三个阶段。其中预处理阶段主要有格栅和调节池两个处理单元,主要作用是去除污水中的固体杂质和均匀水质;主处理阶段是中水回用处理的关键,主要作用是去除污水的溶解性有机物;深度处理阶段主要以消毒处理为主,保证出水达到中水水标准。
中水回用主处理技术主要包括生物法、物化法及膜分离法。其中生物处理法是利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有机物,包括好氧和厌氧微生物处理,一般采用多种工艺相结合的办法;物理化学处理法以混凝沉淀(气浮)技术及活性炭吸附相结合为基本方式,提高出水水质,但运行费用较高;膜处理技术一般采用超滤(微滤)或反渗透膜处理,其优点是SS去除率很高,占地面积少等优点。
处理工艺流程为:原水格栅调节池提升泵生物反应器循环泵膜组件消毒装置中水贮池中水用水系统
中水回用技术作为目前节约水源、防治水污染的重要途径,充分利用中水回用技术一方面缓解城市供水压力,同时大大节省企业排污费,降低生产成本,;另一方面保护周边环境的卫生,给城市营造良好的工作生活氛围。
2.中水回用技术特点:
(1)能高效地进行固液分离,将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开。分离工艺简单,占地面积小,出水水质好,一般不须经三级处理即可回用。
(2)可使生物处理单元内生物量维持在高浓度,使容积负荷大大提高,同时膜分离的高效性,使处理单元水力停留时间大大的缩短,生物反应器的占地面积相应减少。
(3)由于可防止各种微生物菌群的流失,有利于生长速度缓慢的细菌(硝化细菌等)的生长,从而使系统中各种代谢过程顺利进行。
(4)使一些大分子难降解有机物的停留时间变长,有利于它们的分解。
(5)膜处理技术与其它的过滤分离技术一样,在长期的运转过程中,膜作为一种过滤介质堵塞,膜的通过水量运转时间而逐渐下降有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜通量的下降,维持MBR系统的有效使用寿命。
3.新型两级过滤膜生物反应(DF-MBR)技术
新型两级过滤膜生物反应(DF-MBR)是利用生化过滤单元去除水中的大部分有机污染物和悬浮颗粒物,减轻后续膜过滤单元的运行负荷,提高膜通量,减小膜过滤单元的设计规模及占地面积,进一步降低系统造价。
DF-MBR基本工艺流程为:
4.生物接触氧化法。
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺,即采用活性污泥法与生物接触氧化法相结合的方式,好氧曝气采用活性污泥工艺,利用好氧微生物菌群氧化分解污水中的有机物,接触氧化工艺是通过生物膜的作用进一步吸附,降解污水中的有机物。具体结构采用的是多段推流式,即生物接触氧化池内分成多格,污水串联流过每一格间。可使每格生长的微生物与负荷条件相适应,有利于专性微生物的培养驯化,提高了处理的效率。
四.结束语:
中水处理技术是基于全球水资源紧缺和废水外排污染而兴起的技术,城市污水处理中水回用,既减少了污水直接排放的污染程度,同时又能最大程度的对水资源进行再生利用,可谓一举多得。城市污水就近处理并回用,可以保证水资源稳定可靠,同时又能减少供水管网的压力,有利于环境城市污水处理及排水管网的压力,缓解水资源紧张的问题。城市污水处理、中水回用正成为污水处理和发展的重要方向。
参考文献:
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[5]王晓 过滤吸附在中水回用处理中的应用研究 [学位论文]2010 - 青岛理工大学:环境工程
题目:基于无线传感器网络的水资源监测系统的设计上位机
1.毕业设计(论文)综述(题目背景、国内外相关研究情况及研究意义)
1.1 题目背景
水资源监测是水资源管理与保护的重要手段,我国水资源紧缺、水污染严重,如何高效、实时地获取水环境参数、研究开发水环境监测新方法,已成为水环境管理与保护的一项重要任务。无线传感器网络 WSN(Wireless Sensor Network)是将有感知能力、计算能力和通信能力的微小传感器节点采用规则或随机方式部署在监控区域,通过无线自组织和多跳的方式构成的分布式网络。它集传感器技术、嵌入式技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体,以数据处理为中心,协作地感知、采集、处理和传输目标区域的监测信息并报告给用户。它具有可快速部署、无人值守、功耗低和成本低等优点。
1.2 国内外相关研究情况
在世界上我国属于水资源贫乏国家, 对水资源的优化使用对我国实施可持续发展战略具有十分重要的意义。强化对水资源环境的监控是一个长期的任务。常规水资源环境监测方法主要分为以下两种:(1)利用便携式水质监测仪人工采样、实验室分析的方式。该方式仅限于对河流、湖泊的几个断面采样,采样频率从每月数次到每日数次。(2)采用由一个中央控制室和若干个监测子站组成的水环境自动监测系统对水环境参数进行自动连续监测, 数据远程自动传输, 可以实时查询所设站点的水环境参数[1]。前者由于无法对水环境参数进行远程实时监测, 存在水质监测周期长、劳动强度大、数据采集速度慢等问题, 不能很好地反映水环境的连续动态变化, 不易及早发现污染源并预警。后者能很好地解决水质监测周期长、劳动强度大、数据采集和传输速度慢等问题, 但由于有铺设电缆和建立监测子站的施工要求, 因而存在对监测地点原有的生态环境影响大、系统投资成本高、监测水域范围有限的缺点, 同时无法进行大面积布设监测子站、对每个小水域实施多点远程实时监测。基于无线传感器网络的水资源实时监测系统, 比较典型的国外代表有美国Heliosware公司的EMNET系统和澳大利亚CSIRO 的Fleck系统[2、3]。上述两种系统可采集参数种类较少、不提供对水资源的视频监测功能且通信速率低、产品体积较大、功耗较高, 目前仅适合用作研究, 尚不能作为实用系统在现场使用。国内已对基于无线传感器网络的水资源实时监测系统的一些关键技术进行了研究[4]。与传统的监测法相比, 无线传感器网络具有对生态环境影响小、系统成本低等优点。
近些年来,无线传感器网络是国际上非常关注的、涉及到多个学科高度交叉、知识高度集中的热点研究领域。目前,无线传感器网络的研究经过了两个阶段。第一阶段主要是采用MEMS技术设计微型节点,代表性的研究成果是智能埃及SmartDus无线集成网络传感器WINS。第二阶段是研究网络问题。国外设计了很多套演示系统取得了一系列重大的理论研究成果。在国外,Intel公司于2002年了基于无线传感器网络的新型计算机发展战略,主要研究无线传感器网络在医学、森林防火、环境监测等方面的应用。在国内,很多科研机构和大学队无线传感器网络都进行了相关方面的研究。有业内专家指出,中国掌握了物联网(WSN的实际应用)的世界话语权,不仅表明我国在该领域上的技术领先,同时也在于中国式世界上少数能将WSN实现产业化的国家之一。
1.3 研究意义
水资源是生命生存不可替代的自然资源,是生命支持系统之一,也是重要的环境要素。楼兰古城的兴起是由于丰富的罗布泊湖水的滋润,富庶的楼兰11万平方米,人口达万人,是楼兰国的首邑,是我国古代一重镇,也是丝绸之路南线必经之地。后来由于种种原因导致水资源衰竭,繁华的古城衰落,直至湮没在茫茫的荒漠之下。
水资源危机究竟始于何时,目前学术界尚无公论。但是水资源危机引起了世界各国的关注与不安。我国是一个人口众多,水资源绝对数量较高而相对数量较低的缺水国家。1988年7月1日《中华人民共和国水法》正式实施后,确立了每年水法宣传周(简称为水周),其目的就是通过这一活动,向公众集中灌输有关水资源开发利用与保护方面的知识和政策法规,以增强公众节约水资源的意识。
我国的水资源价值理论受水资源是取之不尽,用之不竭的传统价值观念影响,造成了水资源长期被无偿地开发利用,不仅造成了巨大的宝贵水资源浪费和对水资源非持续开发利用,同时对人类的生存及国民经济的健康发展产生了严重的威胁。尽管近几年来对此有所认识,采取了相应的行政或法律手段扭转这种被动局面,但是,由于对水资源价值理论的研究不够深入,致使所采取的措施缺乏广泛的经济社会基础,最终结果是政府干预行为过于集中和强硬,市场行为和经济杠杆的作用又过于薄弱,导致期望与现实相差甚远。因此,水资源价值研究在持续利用水资源过程中具有重要的地位,是实现持续发展战略一个组成部分,开展此方面的研究是十分必要的。
2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 研究的主要内容
根据无线传感器网络的基本理论和水资源监测的实际需求,设计基于无线传感器网络的水资源实时自动监测系统,能够在线实时测量温度、PH 值、电导率、浊度等参数的水资源监测系统,此系统在监测区域内采集相关数据,利用监测区域协调器节点和远程监测中心(PC 机)之间的通信,把经过处理的测量结果动态地显示出来。本课题完成系统上位机的软件设计,由串口接收协调器节点送来的水资源监测数据,进行数据解析,提取出各个传感器采集的数据并通过界面动态的显示出来。
2.2 研究方案
关于本次研究的课题,基于无线传感网络的水资源监测系统的设计,主要可分为三个部分,由于本次课题的研究只涉及上位机部分,即图一中的虚线部分,主要设计上位机的软件界面的设计部分,其中包括有串口接收数据,解包数据,以及显示部分,其中的解包部分包括,将PH值,浊度,在线实时温度,电导率和它们各自对应的数值一一对应起来,这部分主要涉及用Visual C++语言将其用软件编程,并实现功能,其流程图为图2:
实现过程为:先初始化软件,再设置软件编辑界面,设置好界面后,开始接收由协调器经串口发送过来的数据,进而解包数据,接着处理数据,将PH值、实时测量温度、浊度以及电导率的各组数据按照一定的要求计算好,显示各组数据,最后结束程序。
在这个过程中,实现了串口接收数据,解包数据,处理数据以及最后将数据动态的显示出来,完成了本次研究的要求。
3.本课题研究的重点及难点,前期已开展工作
要完成这次课题,即基于无线传感器网络的水资源监测系统的设计上位机,需要完成的内容有:系统上位机的软件设计、接收由串口协调器节点发送过来的水资源监测数据、进行接收数据的解析、提取出各个传感器采集的数据并且通过界面动态的显示出来。其中重点以及难点有:系统上位机的软件设计,由于对上位机不是很了解,以前也没有接触过上位机,对它的功能,使用不了解,也没有接触过Visual C++语言,属于初学者,会有一定的难度,既是重点也是难点;把接收到的数据进行数据分析,要进行合理的、有效的数据分析,是一个关乎本次课题成败的重点;将提取出的数据通过界面动态的显示出来,要通过一定的平台来显示,即要通过一定的硬件设施显示,这就需要能够正确的,有效的连接到所用的平台,是研究的最后一道门槛,也是重点。
目前为止,已经开展的工作有,通过查询相关资料以及通过互联网了解到上位机的功能,以及它所需要的编辑工具-----Visual C++,对我来说这是一种新的语言,现在已经开始看有关C++方面的书,开始学习使用它一些简单的使用方法。
4.完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)
第1-3周:查找借阅相关书籍资料,确定系统的总体方案,完成开题报告;
第4-9周:进行上位机软件编程学习,软件界面设计
第10-11周:进行软件设计、进行数据解析;
第12-15周:系统调试,验证系统功能;
第16-17周:完成毕业论文,准备答辩
注:
1、正文:宋体小四号字,行距22磅。
2、开题报告装订入毕业设计(论文)附件册。
参考文献
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软件技术毕业生论文开题报告范文 工资管理系统的目的和意义
在中原大化仪表公司是一家省属大型企业分支单位,随着社会主义市场经济的快速发展,该公司下在发生着日益的变化,职工流动速度在加快,工资增减幅度在加大,员工,职称,绩效评定等信息也随之越来越多 ,作为工资管理和发放单靠传统的手工处理已显得力不从心,手工发放需要反复进行抄写,计算,不仅浪费时间,还常因抄写不慎出现张冠李戴,或者由于计算疏忽,出现工资发放错误的现象.同时工资的发放具有较强的时间限制,必须严格按照公司规定的时间完成任务.正是这种重复性,规律性,时间性,使得工资管理的计算机化成为可能.
使用计算机进行工资发放,不仅能够保障工资核算无误,快速输出,而且还可以利用工资数据库对有关的各种信息进行统计,服务于上级财务部门的核算与账务处理.从而提高工资管理发放的效率,实现企业员工工资管理的系统化,规范化和自动化.
计所达到的要求,技术指标,预计的技术关键,技术方案和主要实验研究情况
预计达到的要求:
技术指标
(1)开发环境:visual foxpro6.0
(2)运行环境:windows9x/windowsXX
技术关键:
采用foxpro编程思想,利用其强大而完整的功能开发这样一套职工工资管理软件,其主要技术有:foxpro数据库技术,新类的设计与应用,系统容错性的处理,组合查询技术的实现等.
技术方案和主要实验研究情况:
(1)开发职工工资管理系统
(2)职工工资管理系统的数据库结构设计与实现
(3)职工工资管理系统的具体实现
课题研究进展计划:
月28号:毕业设计选题
月10号:开题报告撰写
月19号:对开题报告进行改进
月29号:对系统整体设计
月15号:中期报告
月21号:论文撰写
月28号:系统检查
月4号: 论文答辩
现有在条件,人员(姓名,职称)及主要设备情况
已有软件:microsoft visual foxpro 6.0,winXX平台
设计人员:樊利清
主要设备:计算机(intel pentium 4)一台,激光打印机 一台
参考文献
(1)开发使用手册 人民邮电出版社
(2)数据库系统概论 高等教育出版社
(3)个人电脑实用基础教程 宁杭出版社
(4)数据库系统及应用基础 北方交通大学出版社
(5)数据结构 中央广播电视大学出版社
(6)操作系统工程 中央广播电视大学出版社
他极少就自身而接受媒体的采访,半个多世纪以来却一直执着、敬业,全身心的投入科学与教育事业。他自己做了很多很多,但这远远没有达到他预期的科学目标。如今,耄耋之年的他仍然满怀信心地把一生科学创新思维的积累,继续为祖国的科学教育事业去做贡献,实现他对“科学人生”的感悟与理想。他就是一个情操高尚、淡泊名利的科学人,一个勤勤恳恳为祖国科教事业竭尽全力踏踏实实培养硕士、博士与博士后的导师,我国著名水文水资源学家、工程模糊数学家陈守煜教授。
纵横岁月五十八载
演绎水文与水资源
20世纪50年代,不满而立之年的他已在水利学报等权威刊物发表“水库调洪”学术论文。70年代,知天命之年的他参加长江水利规划委员会主持的水能利用计算机应用研究,建立了水能水利计算数值解法新途径。1980年发表在水利学报上的后续论文《水库调洪数值解法及其程序》,与国际上同类成果相比,比其早发表了12年,这一成果如今已广泛地用于水库防洪调度生产实践,并取得重大的防洪效益。在1995年的《光明日报》上这样记载:陈守煜一科研成果获防洪减灾效益4.7亿元。80年代,不惑之年的他从唯物辩证法哲学的高度和我国几千年来国学《易学》中的辩证思维出发,率先认识到水文水资源学科中现象及概念中存在的模糊性。1987年在我国西安、1990年在波兰华沙的学术会议上,他提出创建新的水文分支学科――模糊水文学,后拓展为模糊水文水资源学科,该项研究取得了一系列创造性成果:水资源与防洪系统多目标模糊优化(优选)理论与模型,模糊模式识别理论与模型,半结构决策理论与模型,模糊聚类、识别、决策、评价统一的理论与模型,模糊优选动态规划理论与模型等。他的这些理论、模型与方法,已成功地应用于1998年由国家防洪抗旱总指挥部组织的大连理工大学水资源与防洪研究所负责完成的我国72座大中型水库防洪调度决策支持系统,取得了重大防洪减灾效益。这些成果得到了同行专家的普遍认可与高度评价。2002年权威杂志“水科学进展”在《水文科学研究的世纪回眸与展望》一文中评价:“水文现象的模糊性一般不易被人们所认识……中国大连理工大学在20世纪80年代首次提出综合运用系统的成因分析,逐步形成了模糊水文水资源学这一新兴的分支,目前还在发展。”
创建可变模糊集理论
推导出质量互变定理
20世纪90年代,花甲之年的他创造性地提出“相对隶属函数”的动态模糊集概念。1994、1998年的专著《系统模糊决策理论与应用》,《工程模糊集理论与应用》是突破传统静态模糊集概念与理论的经典之作。前者获1995年中国第九届图书奖,后者被权威信息文献《2009年版中国期刊高被引指数》一书统计排序为全国2008年水利工程高被引图书第3位。该文献同时列出全国2008年数学学科、水利工程学科高被引论文排序前20的作者名录,他均榜上有名。
21世纪伊始,古稀之年的他在工程模糊集理论基础上创建可变模糊集理论,第一次推导出数学定理――质量互变定理,用严密的数学方法表达了唯物辩证法三大规律之一的质量互变规律。这一成果不仅对静态、经典模糊集概念的重要突破,更对数学思维辩证化与哲学规律数学化的重要突破,具有重要的科学意义。2009年他发表的专著《可变模糊集理论与模型及其应用》对沟通数学与哲学两大学科的联系具有重要的科学价值与实用意义。书中他用客观事物变化前后相对差异函数的乘积:
D(u)・D(C(u))
表示事物的渐变式质变、突变式质变,
D(u)・D(C(u))>0
表示事物的量变,
D(u)・D(C(u))=0
表示事物的动态平衡或质变临界点。他用最简洁的数学语言,表达了客观世界最复杂的哲学规律:质量互变规律。他用数学美诠释了哲学美。数学美,美在简,哲学美,美在变。他的这一原创性研究成果,将铭刻在科学历史上。
毕生科研教育
满园春色桃李
作为一名知名学者,耄耋之年的他可称桃李满天下,在学术上具有一丝不苟的风格和求实索源的创新精神。他思维敏捷,善于发现问题,坚持、维护科学的真理性,十分重视学风建设与学术道德品质教育,在严格要求学生的同时,他自己以身作则,为了让博士生们能够理解并掌握系统的理论知识,他每周一至两次面对面的来指导学生,严密的逻辑思维,详细的数学推理,风趣的言谈,浅显易懂的比喻,使学生们无论在理论上还是学术风格上都能受到良好的熏陶。作为一名导师,他谦逊随和、深具长者之风,在将自己的知识倾囊相授的同时,还时常与学生们共同探讨前沿的理论与科研成果。他渊博的学识、高尚的品德以及求实创新的作风,为年轻一代树立了学习的楷模。
2009年9月,陈守煜教授在为他八十岁生日举办学术报告会而撰写的专著《可变模糊集理论与模型及其应用》中,赋“科学人生”诗一首:
科技创新路无尽
学崖高峻破云天
人杰志壮勇攀顶
生命真谛蕴含中
莫道七十古来稀
而今八十不算奇
耕耘九十桃李满
常乐百岁又迎春