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關鍵詞:人工影響天氣;防災、減災中發揮的作用;預防
中圖分類號:P427 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2010)-12-0247-2
人工影響天氣在氣象防災、減災中發揮著一定的作用,它在預防以及減輕氣象災害中有著重要的作用,天氣雷達、氣象衛星、地理信息技術、中小尺度氣象監測網、新型的催化劑和播撤工具的運用,為人工影響天氣作業奠定了科學的可靠基礎,也提高了人工影響天氣的作業效果,因此,人工影響天氣在防災、減災過程中占據主導地位。
1 人工影響天氣在防災、減災中的科學理論基礎。
1.1 人工影響天氣的內涵
人工影響天氣是人類借助先進的科學技術,在合適的大氣條件下,利用火箭、高炮等工具,對單一地區中的云層輸入碘化銀或干冰,進行人工干預,以導致云層發生變化,滿足降水條件,從而降雨、降雪,減輕霜、冰雹、大霧、大火等氣象災害的發生,這是減輕氣象災害等最有效的措施之一。
1.2 來自于國外的先進科學理論支持
人工影響天氣的科學理論是美國科學家在二十世紀四十年代末實驗室內的實驗基礎上逐步發展起來的。利用碘化銀、干冰,在催化劑的物質屬性指導下,將碘化銀作為催化劑來實施人工降雨、防霜等。利用飛機、高炮等運載工具向云層中輸入碘化銀、干冰等催化劑,從而達到降雨的作用,其應用十分廣泛,如農田里可用來防霜,機場里可用來防霧。目前世界上許多國家已經采用此種先進技術,以以色列為例,我們都知道,巴以戰爭中主要的爭端是水資源,以色列采用先進的技術進行人工降雨,有效地改變了農田灌溉等水資源缺乏的現狀。美國、北歐若干國家、俄羅斯等還向部分發展中國家送去先進科學技術以作為技術支持。
2 人工影響天氣在氣象防災、減災中的作用
2.1 人工影響天氣在防雹中的作用
我區有許多地州都會不同程度的遭受到冰雹的侵害。眾所周知,我區盆地和山陵地帶分布廣泛,地形構成復雜。如伊犁河谷,伊犁河谷位于天山山脈西部,三面環山,加上氣候溫和濕潤,極易形成冰雹天氣。為了防止冰雹的危害,自1978年以后我區逐步形成奎屯、瑪納斯河流域;阿克蘇、渭干河流域;博爾截拉河流域;昭蘇、特克斯盆地及伊犁流域;塔城、額敏盆地等五大防雹區域。早在1974年就開始利用三七高炮進行人工防雹作業。隨著近些年科學技術的發展,人工影響天氣借助雷達、GPRS等先進設備,在過去的基礎上,提高了作業效果,減輕了冰雹給農業、工業生產等帶來的不利的影響,多年綜合分析檢驗表明,防雹使雹災損失40-60%。
2.2 人工降雨在抗旱中的作用
我國大部分國土處在內陸,主要以溫帶、暖溫帶、亞熱帶大陸性季風氣候為主,大陸季風氣候干旱少雨也成為我國大多數地區的氣象災害表現之一。如鄯善縣,主要體現在春旱上,鄯善縣位于新疆維吾爾自治區境內,屬于溫帶內陸荒漠氣候,氣候干燥,蒸發量大,主要的水資源來自于地下井水和冰雪融水,降水尤其是特大暴雨次數少、周期長,并且春季是旱情高發季節,大面積的灌溉不符合有效利用水資源,容易造成大范圍的浪費,種種因素增加了該地水資源緊缺對工農業以及人民生活的壓力。21世紀后,地下井水水位迅速下降,至今鄯善縣達浪坎鄉、吐峪溝鄉等鄉鎮打井深度已達250-350m間,因此節水型灌溉是鄯善縣發展的必然趨勢,在不斷的科學實驗和實踐工作中,總結了滴灌以及人工降雨兩種行之有效的措施,人工降雨又是各種增雨措施中見效最快、投入最小、收益最大的方法。2010年鄯善縣1月至8月共作業7次,作業山區累計降水達43mm,城區降水為5.0mm,近六年增加降水多達385mm,城區降水達81.9mm,有效的增加了柯克亞水庫儲水量,大大的緩解了旱情。事實證明,人工影響天氣增雨作業為該地的社會經濟發展做出巨大的貢獻,實現更大的生產和生活價值。
2.3 對暴雨、大霧、暴風雪等天氣的預防
加強科學技術以及科研的投入,在暴雨、大霧等氣象災害未擴大之時進行及時預告,提前做好各種防護措施。例如2010年7月29日,吉林市發生特大暴雨,沿線永吉、口前鎮等地更是千年不遇的特大洪澇災害,在面對災難來臨的同時,吉林市氣象局發出黃色預警報告,市政府更是提前進行人力、物力以及科學技術的支持,同時在7月30日上午,由于大水將上游一化工廠淹沒,數千只裝油罐的油桶從上游順勢流下,給附近居民的飲水造成很大的影響,市政府臨時號召,由居委會向各家各戶告知飲用水的儲備,最終才沒有造成對居民生活的影響。因此,對于大型氣象災害的發生,預防是關鍵。
3 人工影響天氣在全國幾大地區氣象防災、減災的過程實施過程
3.1 西南部以及四川盆地地區中加快現代氣象科技發展的腳步
西南部地形結構復雜、又是地震的高發地帶,自古就有“蜀道難,難于上青天”,因此對于該地的人工影響作業很復雜。而達州地區是最為嚴重的,處于暴雨、干旱、洪澇、冰雹等交界地帶,雨季的洪澇,大霧、霜凍等的頻繁發生,冬季的寒潮等無疑不加重該地的經濟負擔,影響經濟建設水平。自九十年代末以來,運用先進的科學技術,衛星、雷達等高科技的投入,政府在“十一五”計劃中的大力扶持,使得該地有效的將災害的影響減到最小化,尤其對幾種突發性災害的預測和預防上更是做到防患于未然。近幾年來,該市進一步加強現代氣象和防災體系的完備,鞏固已有的科學技術,增強創新意識。
3.2 西北內陸地區防雹、防旱建設安全西部
西北地區也是古代“絲綢之路”的必經之路,如今人類的發展已經對該地區生態產生一定的影響,而且該地也是氣象災害較為嚴重的地區,冰雹、大旱是該地區的“常客”,這些災害給制約西北內陸城市的發展,尤其是寧夏回族自治區和青海省東北部。近些年來,利用科學技術,結合當地雨水少和氣候較干的特征,普遍實施人工降雨,并且作業水平已達到國家一類城市的標準。
4 人工影響天氣在氣象防災、減災中的發展
4.1 增強防災、減災意識
要增強防災、減災意識,各級領導要重視抗災工作,每逢旱季、冰雹多發生的季節要提前組織人手,保證各種設施齊全,人力、物力等進行多方面的投入,給群眾發安全手冊、對農民進行科學技術、防汛防寒等知識講座,做到防患于未然,最大程度減輕氣象災害等對人民日常生活等的影響。
4.2 加強科學技術的研究
人工影響天氣作為防災、減災的手段有著重要的作用,但是我們應當認清的是,這種人工影響天氣的科學技術仍然處在胚胎階段,缺乏一定的成熟性,因此還需要在以后的科學發展中不斷地加以研究、改造,加強人工影響作為科學研究的投入,使災難減輕到最小化,同時也要加強技術的有效實施,提高效果。利用已有的設備和技術,進一步研究其潛力,加強高炮、飛機、火箭等的作業能力,時刻增強創新意識,在研究現實的基礎上,推出經濟投入更小、效益更高的產品。
4.3 因地制宜,突出重點項目
在干旱的季風性地區,水資源日益成為經濟發展、人民生活水平提高的桎梏,因此根據該地區的生產和技術水平,在不影響經濟發展的基礎上,加強作業的能力,增加人工降雨量。而在溫室地區,水資源豐富,但是極易發生水災,因此雨季未來臨之際就要做好防汛工作,把排水等工作做到細致。
4.4 健全各種法律法規以及各種規章制度
健全各種規章制度,是確保各種科技措施正常運行的前提,對于相關的作業點等也要進行實地考察,務必保證其科學性、安全性。同時,做好安全防患體系,制定人員分布以及緊急突況時相應的對策,對員工進行嚴格的崗前培訓,嚴格操作,安全、有效的開展技術活動。
近幾年我國氣象災害較為頻繁,干旱、水土流失、地震、山體滑坡、泥石流,洪水,臺風等自然災害警示我們到了要保護賴以生存的地球的時候了。我國氣象災害分布廣、各地區又有不同的特點,因此,要因地制宜進行防災、減災工作。在政府、國家給予支持的條件下,積極謀求發展思路,開闊預防氣象災害的發展渠道,建立健全法律體系,切實有效的做好各項防患工作,做好防災、減災工作的攻堅之戰。
參考文獻
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[4] 康鳳琴.人工影響天氣展望[J].干旱現象,2001,(1).
人工消霧:從大霧彌漫到陽光明媚
大霧不利于污染物擴散,不僅使城區環境質量下降,而且還給人們出行造成了很大的麻煩。為了最大程度地消除大霧對人類活動的影響,氣象專家想出了各種“消霧”的方法。對氣溫高于0℃的暖霧,常采用加熱法,或利用直升機、噴氣發動機攪動氣流,以減少霧滴的濃度。此外,還可播撒氯化鈣、鹽粉、尿素等吸濕劑,使霧滴形成大水滴而降落。對于氣溫低于0℃的冷霧,則采用噴灑液態二氧化碳、丙烷、液氮等制冷劑產生冰晶,或引入人工冰晶碘化銀使霧中的水汽凍結,讓霧變成“降雪”,以達到消霧的目的。
人工增雨:飛機、氣球、發生器、高炮和火箭齊上陣
大家知道,形成降水要有兩個條件:一是云中要有充足的水汽,二是要有適當多的凝聚核。因此,人工降雨的方法就是向云中引入人工凝聚核。一般是采用飛機、火箭、高射炮、氣球和在上升氣流區下面燃燒碘化銀等手段,把催化劑送入云中。飛機一般飛到6000米左右的高空穿云播撒催化劑,火箭、高炮則直接轟擊雷雨云的適當部位,把裝載碘化銀的彈頭送入云中。對于氣溫在0℃以上的暖云,一般使用吸濕性物質如鹽粉、尿素、氯化鈣等,使云中水汽變成大水滴而下落成雨。對于氣溫低于0℃的冷云,則播撒人工冰晶碘化銀等,或者播撒干冰、液體氮氣等,使冷云中冰晶數量增加而提高降水效率。
人工防雹:千方百計不讓冰雹“長大”
當雞蛋大的冰雹從天空密集地砸向地面時,眨眼之間,莊稼毀壞,牲畜斃命,人員受傷,其破壞程度不亞于一次“飽和式空中轟炸”。因此,怎樣除“雹”安民,一直是氣象學家們面臨的一個緊迫課題。
云層中的水汽碰到凝聚核后會形成水滴下落,如果遇到低溫層和上升氣流,水滴會結冰并被托上云層。再次下落時,如果再次遇到低溫層和上升氣流,又會結冰并被再次送上云層。如此反復,冰雹就會“越長越大”,直至上升氣流無法承受其重量,它就會砸落到地面上來。所以,催化劑同樣是人工防雹的主力軍。高炮將大量碘化銀等催化劑集中快速地送到云層中,會在云中形成大量的凝聚核。這樣,本來因凝聚核過少易形成大冰雹的云層,由于突然出現大量凝聚核,冰雹就不易“長大”,從而變成“小顆粒”落下來。當冰雹的直徑在5毫米以下時,就無法對地面造成危害了。
關鍵詞果樹;天氣災害;管理技術;河南魯山
魯山縣位于河南省中部,伏牛山東麓,果樹栽植面積逾1.33萬hm2,是河南省25個以林木為主的山區縣之一。但魯山縣屬暖溫帶大陸性季風氣候,氣候多變,降雨不均,經常遇到花期晚霜、越冬凍害、干旱、日灼等自然災害,給果樹生產帶來難以彌補的損失。筆者對主栽果樹經常遇到的主要前期災害進行了調查分析,并提出了針對性的管理技術。
1杏樹花期的晚霜凍
魯山縣杏樹開花期經常遇到晚霜凍,有“杏樹十年九不收”的說法。春節過后氣溫開始回升,杏樹等開花較早的果樹花芽開始萌發,又突然遇到天氣變化,土壤和植株表面溫度短時降至0℃或0℃以下,即“倒春寒”,使空氣中的水汽在物質或地面凝成霜[1]。晚霜持續一定時間,對正在開花的杏樹危害很大,由于雌蕊最不耐寒,輕霜凍時只將雌蕊和花托凍死,嚴重時花瓣受凍變枯脫落,造成這些果樹難以授粉,坐果率極低,甚至絕產。應該采取如下管理技術:
(1)延遲開花,減輕霜凍程度。在春季灌水降低土溫和樹溫,可延遲發芽,避開霜凍。樹干涂白或樹冠噴7%~10%石灰液,也可延遲開花3~5d。在修剪措施上,充分利用腋花芽(萌發遲)結果,也有利于避開霜凍。
(2)熏煙法。根據當地氣象預報,有霜凍危險的夜晚溫度降至3℃時即可點火發煙。生煙能減少土壤熱量的輻射散發,同時煙粒吸收濕氣,使水汽凝成液體而放出熱量,提高氣溫。
(3)人工降雨、噴水法。降霜前利用人工降雨或噴霧器向果樹體上噴水,可增加溫度,減輕凍害。
(4)藥劑法。霜后應立即用天達2116每瓶(200g)對水300~400kg,隔15d噴灑2次,能明顯提高杏樹抵御晚霜凍害的能力,提高坐果率。盛花期用100g清水加0.8kg 17%硼砂,再加0.4kg尿素配成硼砂尿素溶液噴布,也可提高坐果率。
2李樹抽條
魯山縣春季干燥多風,氣溫上升快,李樹常發生自上而下的失水抽干早春抽條現象。造成這種現象主要是由于前1年采果后氮肥使用較大,秋季多雨,李樹貪青旺長,枝條發育不充實,再加上地溫上升緩慢,凍土層中果樹根系難以吸收水分,而枝條蒸騰量大所造成的。應該采取如下管理技術:
(1)采果后不單獨施用氮肥,每隔15d噴灑1次磷酸二氫鉀250倍液,促進枝條充實;冬剪時,減去不充實分枝。
(2)每年春初,按樹冠大小覆蓋地膜,提高地溫,促進土壤解凍。
(3)在發芽前樹干噴灑2次防蒸騰劑,使樹干表面形成保護膜層,防止蒸騰失水。
(4)纏塑料薄膜條和扎草把。可用較寬的塑料膜條,纏枝時可用較窄的塑料膜條,操作時要纏繞嚴、緊,不留空隙。扎草把時,將草把扎到主枝分枝處,在其底部堆土培嚴即可。在春季土壤解凍后、萌芽前,要及時去除根頸培土和綁縛物。
(5)對已發生抽條的幼樹,在萌芽后,剪除已抽干枯死部分,促其下部潛伏芽抽生枝條,并從中選擇位置好、方向合適的留下,培養成骨干枝,以盡快恢復樹冠。
3板栗冬春枝干日灼
由于冬春夜間氣溫較低,常在0℃以下,枝干組織凍結,白天日光直射,使枝干溫度增加到10℃以上而融凍,凍融交替使枝干南面和西南面皮層和形成層變為褐黑色而死亡。受害輕時,樹皮變色橫裂成斑狀塊,受害重時,樹皮變色凹陷,干枯或脫落。板栗枝干日灼部位常引起病菌侵染,干部腐爛而干枯死亡[2]。應該采取如下管理技術:
(1)整形修剪時,應多留枝,避免枝干裸露,減少日灼。
(2)樹盤覆蓋地膜,距根莖周圍10cm適當培土。
(3)在冬春用小刷子涂抹樹干及其分枝。滑石粉涂白劑配方為:100kg水+54kg滑石粉+1kg石硫合劑原液+3.2kg玉米面。
(4)日灼后的樹干應噴灑腐必清100倍液,預防病菌侵染,并鏟除已侵染的病菌。
4葡萄花期冷害
巨峰葡萄在魯山縣一般于5月1日前后開花,經常遇到連陰小雨,溫度突降到10℃以下,造成難以授粉坐果,或形成無種子果,難以膨大,產量大幅度降低或絕產[3]。應采取如下管理技術:
(1)花前注意天氣預報,若有降雨,應在花前4~7d噴灑PBO 400倍液,以減輕低溫危害。
(2)花前花后1周噴布1 000mg/kg比久+0.3%硼砂,提高坐果率。
(3)花后7~10d,對沒有種子的發青籽粒,應采用0.1%吡效隆,每支(10mL)對水1.5kg加入20mg/kg赤霉素,促進無種籽粒膨大,減少損失。
5棗樹花期日灼
棗樹開花在5月中下旬,正值魯山縣炎熱的夏季,日照強烈,溫度較高,多日無雨,空氣干燥,棗花期對土壤和空氣水分十分敏感,常有卷葉、焦花、焦蕾等現象發生,難以授粉坐果。應采取如下管理技術:
(1)花期對有條件的果園灌水保墑。
(2)花期噴水提高空氣濕度。
(3)盛花期初噴布20mg/kg赤霉素。
6桃樹干旱
魯山縣的桃樹大都種在山地、丘陵上,根本無條件灌溉,而該縣降雨量又多集中在夏末秋初,桃樹生產靠天收,產量低、品質差,有的大旱年份甚至絕收[4]。應采取如下管理技術:
(1)防治土壤水分蒸發流失。一是采用改良式魚鱗坑。魚鱗坑為半月形坑穴,外高內低,長徑0.5~1.2m,短徑0.5~1.0m,埂高0.2~0.3m。坡面上坑與坑排列成三角形,以利蓄水保土。但魯山縣冬春干旱,魚鱗坑所蓄集的水又被蒸發掉,難以被果樹利用。為此,在雨季過后,以采用在魚鱗坑上覆膜的辦法,防止水分蒸發,以充分被果樹利用。二是果園覆膜和覆草。一般在春季干旱、風大的3~4月進行,覆蓋時可順行或只在樹盤下覆蓋,以大幅度減少土壤水分蒸發 。三是施用抗旱保水劑。保水劑是一種聚丙烯類,吸水保濕性極強,其吸水性能超過自重的1 000倍,并有優異的保水性能,在干燥的環境下其表面能形成阻力膜,阻止膜內水分外溢和蒸發。雨后應用可將水分長期保留下來,供果樹長年吸收。
(2)減少樹體水分蒸騰。一是合理修剪。春季及時抹掉多余的萌芽,疏掉無效生枝,修剪時少造傷口,多留保護樁,修剪后要用封剪油或潤膚油及時涂抹剪、鋸傷口,防止樹液蒸發。二是應用抗蒸騰劑。抗蒸騰劑可以在干旱時使葉部氣孔關閉,減少水分蒸騰,就可達到經濟用水,提高樹體水分利用率的目的。
(3)促進根部生長,提高樹體吸水能力。施用土壤磷素活化劑,可消除因長期使用化肥造成的土壤板結;疏松土壤,可促進土壤團粒結構的恢復,增加根量,提高根系活性,促進桃樹吸收水分范圍和能力,提高桃樹抗旱性。
7參考文獻
[1] 李敬巖,劉時靜,劉建斌,等.彰武縣大扁杏樹凍害調查[J].內蒙古農業科技,2007(3):86.
[2] 武利利,常軍燕.果樹日灼病發生原因與預防措施[J].西北園藝:果樹,2008(3):27.
《數字矩陣》的正確答案是:63。
《語意深長》莫扎特回答:可那時候我沒有問過誰交響樂該怎樣寫。
這次的題目你答對了嗎?如果還有疑問的話可以寫信給大博士哦。接下來我們就進入“腦力對對碰”的第二個環節,由“大博士”解答同學們在生活中遇到的疑問。
江思宇小同學提出的這個問題,“大博士”也遇到過,這其實是人體靜電在作怪呢。人體靜電大多是由摩擦或天氣干燥引起的,尤其是冬天,天氣比較干燥,如果再穿化學纖維制成的衣物,人們會覺得身上的靜電很大。
據測試,靜電對人體有一定程度的危害。當靜電電壓達到2 000伏時,手指就有感覺了;超過3 000伏時,就有火花出現,手指還有針刺似的痛感;超過7 000伏時,人就有電擊感。在日常生活中,產生的靜電壓有時可高達數萬伏,但是由于摩擦起電的時間極短,所產生的電流量也很小,因而一般不會對人體造成生命危險。不過,靜電吸附的大量塵埃中含有多種病毒、細菌和有害物質,對人體健康是有危害的。
靜電對人們也有不少的益處,如人們已將靜電技術應用在除塵、淡化海水、噴灑農藥、人工降雨、低溫冷凍和宇宙飛船加料等工農業生產與生活方面。
我們要如何消除靜電危害呢?“大博士”建議同學們讓媽媽給自己準備內衣、床單、被罩等衣物時盡量使用棉織品,不用化纖品。
本期要解答的問題是由吉林市第一實驗小學的江思宇同學提出的:進入冬天后,有時與其他人接觸,會產生過電效應,晚上脫毛衣的時候還會聽到“噼噼啪啪”的響聲,這是為什么呢?
“腦力對對碰”的第三個環節嘛,還是“大博士”來給同學們出題啦,請看題:
1撕圖片
吉木薩爾縣位于天山北麓東端,準噶爾盆地東南緣,西距首府烏魯木齊市160公里。轄5鄉4鎮,總人口13.2萬人,少數民族占29%。總面積8848平方公里,縣境北部是準噶爾盆地古爾班通古特沙漠的一部分,約4713.3平方公里,占全縣總面積的58%。林業用地面積383.2萬畝,有可利用水資源儲量4.5億立方米。主要沙漠植被有梭梭、紅柳、沙拐棗、堿蒿等,是沙區防風阻沙的重要天然屏障。
歷屆吉木薩爾縣黨委、政府十分重視生態建設工作,特別是自上世紀90年代以來,以國家實施西部大開發戰略為契機,以林業生態工程為依托,以建設 “九縱三橫”林業和產業體系為目標,構筑荒漠、綠洲(農田)、丘陵山區三道生態屏障,取得了初步成效,對準噶爾盆地南緣生態治理具有重要示范意義。
林業生態建設取得成效
新世紀以來,吉木薩爾縣委、縣人民政府高度重視生態建設,認真貫徹落實黨的各項林業方針政策,依據“發展現代林業,建設生態文明,促進科學發展”的總體要求,堅持“大干林業,干大林業”工作方針,按照“突出一個中心,抓好九個鄉鎮,實施三橫九縱”的林業發展思路,不斷推進以防沙治沙荒漠治理為主的林業生態體系建設,全力打造具有區域特色的林業產業體系和內涵豐富的林業生態文化體系建設,依靠“科技興林、依法治林、人才強林”,生態建設取得明顯成效。
(一)生態環境明顯改善
一是森林覆蓋率和蓄積量增長迅速。三年來,吉木薩爾縣以林業項目為依托,先后實施三北防護林工程、退耕還林工程、重點公益林營造項目、荒漠林管護項目、荒漠林鼠害防治等項目,累計完成造林面積60.8萬畝,比三年前的21.9萬畝新增38.9萬畝。其中:“三北”防護林工程建設9.6萬畝,退耕還林工程24.3萬畝(包括退耕地4.8萬畝,荒山荒坡造林19.5萬畝),新增防護林項目6萬畝,其它造林5.9萬畝,飛播造林15萬畝;封育20萬畝,人工接種大蕓9萬畝,重點公益林管護72萬畝,育苗1.6萬畝。義務植樹工作深入開展,累計義務植樹360萬株。經過不懈努力,全縣森林覆蓋率提高到10.6%,縣城綠地率達30.6%,綠化覆蓋率達36.3%以上。局部生態環境有了明顯改善,逐步構筑起相對穩定的綠洲生態安全體系,保持水土、抵御風沙等自然災害的能力明顯提高。
二是全面禁牧有效阻止沙化面積擴大。前些年,由于吉木薩爾地處古爾班通古特大沙漠邊緣,大部分地區土地干旱、風沙大,再加上缺乏水源,沙化治理不容樂觀,林業建設舉步維艱。特別是面臨土地沙化嚴重,沙漠植被遭破壞,導致沙漠化南移,威脅到沙漠邊緣的三臺、慶陽湖鄉、老臺鄉、北庭鎮的農牧業生產,尤其是老臺鄉阿克其、慶陽湖的西地等村已受到沙漠的吞侵威脅,個別地區刮風就起土、大風見沙塵,制約了農牧業生產的發展,影響到了農牧民的收入。吉木薩爾縣增加投入力度,加快封育保護和人工林造林栽植梭梭輔助植被恢復的步伐,采取自然恢復、輪封、封沙禁牧等措施,有效地提高了植被覆蓋度。全縣牧民2199戶,已定居1359戶。其中北部沙漠牧民冬窩子127戶,實行全面封沙禁牧政策后,相繼落實護林員管護、牧民搬遷等配套措施,經過幾年努力,北部沙漠冬窩子牧民全部定居,實現全面禁牧,保護了沙漠植被使部分流動沙丘逐步演變為半流動沙丘,有效阻止了沙化面積擴大。
(二)林果業發展帶動農民增收致富
吉木薩爾縣結合實際加快特色林業產業體系建設。立足沙區資源優勢,以市場為導向,進一步優化產業結構,重點扶持發展五大產業,加快以黑加侖、大果沙棘、海棠果、杏等為主的特色林果基地建設規模,積極推行林業標準化生產,提升基地建設綜合水平。目前全縣林果種植面積8萬畝,掛果面積1.6萬畝,林果總產量達1.17萬噸,產值3930萬元。積極發展沙生產業,利用現有荒漠資源和縣博林公司人工接種肉蓯蓉的技術專利,人工接種肉蓯蓉9萬畝,其中產生經濟效益的有9千畝,有2家本地企業開發肉蓯蓉酒等產品,成為沙產業發展新的經濟增長點,為促進沙生產業逐步發展奠定了基礎。山區大有鄉張弓圓鮮食杏遠近聞名,個大、色鮮、味濃(酸甜度)每個賣到1元錢,僅此一項他家就收入3000?5000元;泉子街鎮的石河子村多年栽植陸地草莓,或蘋果間種草莓增加農民收入;還有樓莊子村村民孫金山承包荒山栽種楊樹、海棠800多畝,年收入5000多元;山區大有鄉下菜園子村村民王吉生、下黑灣村村民岳明等都承包荒山、荒坡800多畝,種植蘋果、楊樹等,成為典型的林業專業示范戶,他們種樹改造荒山、荒坡,使昔日的荒山、荒坡變成綠山綠坡,改變了山區面貌。山區農民在結合山區特點間種草莓、蔬菜、高淀土豆,在綠化改造的林間放養土雞,借助林業發展家庭養殖業從而達到經濟、生態,社會效益的“一舉多得”,為山區農牧民快速致富創造了一條新路子。
(三)生態保護意識明顯提高
生態好轉、產業發展,農牧民在生態建設中得到好處,亂砍濫伐林木、亂捕濫獵野生動物、隨意采挖野生植物等行為基本杜絕,護綠愛綠和參與防沙治沙成為大家自覺行動,生態意識明顯提高。
主要作法和經驗
(一)領導重視,全民參與
吉木薩爾縣委、縣政府把防沙治沙工作列入全縣經濟發展的重要地位和議事日程,歷屆縣委、縣政府始終把防沙治沙作為改善全縣生存環境,實現脫貧致富的一項重要工作常抓不懈。緊緊圍繞“生態立縣”的發展戰略,從實際出發,本著因地制宜,科學規劃,突出重點,綜合治理的原則,不斷加大工作力度,創新工作方法,采取工程措施和生物措施相結合,政府推動和群眾治沙相結合,國家扶持和群眾自籌相結合,大力開展治沙造林,全力改善區域生態環境,優化農業生產條件,堅持治理與保護并重,封、造、管、護并舉,使治沙工作取得突破性進展。特別是全民參與在卡拉麥里沙漠腹地展開了人工種植修復植被的工程。在每年的春季和深秋第一場雪后,鄉鎮農牧民開著拖拉機組織到160公里外的沙漠栽種紅柳、梭梭苗木;大家自帶干糧和開水,吃在勞動場地、干在沙漠腹地。三年累積在沙漠腹地栽種紅柳、梭梭等耐寒、耐風沙植物28萬畝,成活率在60?70%以上,有效地修復了沙漠植被,為沙漠增添綠色。
(二)因地制宜,合理布局,綜合治理
為有效提高防沙治沙綜合治理成效,結合大力保護林草植被,喬灌草合理配置,小流域治理等綜合措施,盡快遏制沙化土地的擴展,緩解沙塵暴危害,改善區域生態壞境。吉木薩爾縣在布局上以“縣城為中心,實施三橫九縱”為主線,加快構建吉木薩爾縣林業生態防護體系。在南部山區以封山育林為主,注重小流域治理,有效改善水土流失;在綠洲內部以縣城綠化、農田、道路、居民點等綠化為主,營造綠洲內部防護體系;在綠洲西北部的戈壁荒漠區,營建以防風固沙為主的防護林帶;在北部荒漠前沿,采取喬、灌、草相結合的綜合防護模式,通過人工栽種梭梭等沙生植被,加快植被恢復力度,全縣先后6次深入沙漠腹地,利用雨水降臨、土壤墑情好的時候,逐步完成治沙造林28萬畝,當年成活率達到30%以上,并通過逐年補植,目前成活率已達60%以上。從2008年起,吉木薩爾縣在沙漠前沿實施北部沙漠鎖邊工程,營造西起老臺鄉西地村以北、東到二工鄉以北長60公里、寬500米的防風固沙基干林,成為全縣治沙的亮點,使區域風沙危害得到有效治理,沙區生態狀況有了明顯改善。
(三)封沙禁牧,生態移民
為有效保護防沙治沙成果,吉木薩爾縣增加財政投入力度,封沙禁牧加快封育保護和人工林造林栽植梭梭輔助植被恢復的步伐,采取自然恢復、輪封、封沙禁牧等措施,有效地提高了植被覆蓋度。全縣牧民2199戶,已定居1359戶。其中北部沙漠牧民冬窩子127戶,實行全面封沙禁牧政策后,相繼落實護林員管護、牧民搬遷等配套措施,經過多年努力,目前北部沙漠冬窩子牧民全部定居,實現全面禁牧,使部分流動沙丘逐步演變為半流動沙丘,有效阻止了沙化面積擴大。牧民賽力克深有體會的說:“我們以前住在距離鄉鎮很遠的沙漠邊緣,生活情況很不方便,水、電都沒有。養的牛品種也不好,牛奶也賣不出去,到沙漠放牧風沙也很大,也破壞了植被和生態壞境。聽說政府有多種優惠政策,讓牧民定居,我了解了之后覺得是好事,我們一家搬上來定居了。”定居后的賽力克選擇了好的牛羊品種,通過幾年的發展牛羊已達到125頭,牛奶也能賣出去了,收入也增加了,全家的日子過芝麻開花節節高,一天天的變好了。優惠政策調動了牧民搬遷定居的積極性,僅老臺鄉阿克托別村就搬遷定居牧民230戶。定居在吉木薩爾縣城西部石場溝的牧民結合哈薩克飲食傳統,開設了牧民“商貿一條街”,發展風味特色飲食服務,依托烏奇公路走上了富裕之路,成為牧民定居的示范村。
(四)重視科技,示范推廣
吉木薩爾縣在綠化建設和防沙治沙工作中依靠科技,科學防治。特別是在樹種選擇、治理模式、技術配套上下功夫。在生產實踐中成功積累總結了節水灌溉基干防護林模式、封沙育林育草模式、人工接種肉蓯蓉沙產業模式、機械沙障治沙模式以及抗旱造林技術的推廣應用,起到良好效果。特別是2009年開始,縣林業部門與氣象局聯合在北部沙漠設立人工降雨監測點,成功實施人工降雨技術措施,經人工降雨作業影響前后數據對比科學分析后得出結論,同一站點經過人工增雨作業影響的降水量比未影響的增加降水量35%,如果考慮自然降水的其它因素外人工增雨的作業效果為30%左右。此項技術為有效提高沙漠治理成效提供了強有力的新技術支撐,增加了治沙的科技含量,提高了治沙綜合防治水平。
(五)加強宣傳,提高意識
吉木薩爾縣建立了防沙治沙宣傳工作長效機制,針對防沙治沙在西部大開發戰略中的重大意義、法律法規、沙塵暴災害預防常識、經驗典型等內容,采取專題片、宣傳車、標語、電視廣播等宣傳形式,動員全社會力量,積極參與到防沙治沙活動中。近五年制作防沙治沙專題片6部,出動宣傳車40多次、張貼宣傳標語300余條、電視廣播在不同時段滾動播出宣傳信息120余次。
存在問題
經過多年的艱苦奮斗,盡管吉木薩爾縣生態建設取得了初步成效,但是林業建設中還存在一些問題。
(一)生態系統十分脆弱
吉木薩爾縣位于古爾班通古特沙漠南緣,因干旱缺水等因素,林木成活率不高,植被恢復難度大,人工治理成本高。現有的人工植被群落雖然在短期內對降低風速和消抵風動能發揮了較好的作用,但是,與天然植被群落相比,其物種組成單一,群落的穩定性低,其維持、繁衍和保持植物多樣性的能力差,生態系統極為脆弱。
(二)生態保護和建設任務艱巨
近幾年,吉木薩爾縣綠洲及沙漠邊緣的生態環境得到明顯改善,植被管護任務越來越重。據統計,該縣有72萬畝荒漠林列入國家重點公益林,納入中央財政森林生態效益補償范圍,還有217萬畝荒漠植被亟需保護。
(三)林業產業發展處于較低水平
當前,林業產業體系建設還不完善,林業產業化發展還處在較低層面,科技含量不高,林果深加工及貯藏、保鮮、包裝等后續產業發展滯后,林業經濟在農村經濟中比例偏低。另外,林區道路、水電和鄉鎮林業站基礎設施建設情況滯后,制約了林業產業發展。
(四)定居牧民生活需要改善
吉木薩爾縣雖然通過實施禁牧和生態移民的形式使流動牧民實現了定居,但如何使他們“遷得出、穩得住、能致富”仍然是一個需要長期解決的問題。如果稍有不慎,一部分牧民就可能重新進入封進行放牧,過上原來的生活,對生態保護極為不利。
幾點建議
(一)加大生態治理投入力度
受自然環境的制約,新疆地區造林成本高,管護難度大。以吉木薩爾縣網格沙障無灌溉造林模式測算,每畝投入成本需1000元;特色經濟林種植需配套高效節水灌溉技術,營造成本每畝2000元。建議國家在資金和任務給予傾斜,加大投入力度,提高投資標準,用于防沙治沙、農田防護林建設、退耕還林工程后續管理和產業發展。
(二)將現有荒漠植被全部納入生態補償范圍
沙區自然條件惡劣,生態系統十分脆弱,往往是荒漠植被蓋度越低,生態功能越強,且表現為破壞容易、恢復難。因此,不論荒漠植被蓋度大小,建議將全部荒漠植被納入生態補償范圍,予以全面保護。同時,建議國家加大轉移支付力度,最大限度地解決搬遷農牧民的后顧之憂,確保生態不再破壞。
(三)積極引導林沙產業發展,調整產業結構
吉木薩爾縣在林沙產業發展方面具有獨特的資源優勢,肉蓯蓉、鎖陽等沙漠產業雖處于建設初期,但前景極為廣闊。建議國家在資金補助,稅收優惠,信貸支持等方面給予支持,積極引導產業發展。
關鍵詞:侵蝕產沙平衡 研究現狀 未來發展
泥沙產生的危害是多種多樣和廣泛的,泥沙產生危害的形式取決于泥沙的數量和特性,而泥沙的數量和特性則受到侵蝕、輸移和沉積過程的影響。為了了解泥沙危害的根本原因,確定引起這種危害的泥沙的來源,并提出可行的控制措施,就需要對這些過程有所了解。因此,流域侵蝕產沙平衡計算對泥沙的控制是十分有意義的。一項完整的泥沙平衡計算應包括流域內泥沙的輸入、移動和沉積的計算,也就是應當提出:①表土和基巖的泥沙侵蝕速率,詳細的侵蝕過程;②沉積的速率及地形地貌變化的詳細過程;③泥沙從流域中流失的速率;④泥沙來源及沉積的空間分布情況等。
1 流域侵蝕產沙平衡研究中的沙源與來沙量問題
對于一個匯流封閉的流域而言,河流泥沙的來源主要有三個方面:坡面來沙;溝道、河岸侵蝕;人類活動輸入泥沙(如棄渣等)。一般情況下,坡面和溝道來沙是河流泥沙的主要來源,由于流域內土地利用方式等條件的不同,流域的不同位置對泥沙的貢獻也不同。另外,在人類活動相對頻繁的道路、排水溝等也是河流泥沙的重要來源和泥沙輸送的重要通道。不同的土地利用方式及土壤地質條件等究竟對河流泥沙的貢獻有多大一直是人們關注的主要問題,這對于調整土地利用方式及流域規劃是十分有意義的。目前國內外在該方面的研究較多,尤其是我國對黃河流域泥沙來源與來沙量的研究取得了豐碩的成果,為流域泥沙治理提供了重點區域和治理方略。蔣德麒[1]對小流域坡溝泥沙分析認為,黃河中游小流域泥沙主要來源于溝道,但分析中未考慮坡面徑流通過溝坡時增加的泥沙;一些學者[2~4]對坡面徑流下溝對溝谷的影響研究結論差異較大,石輝認為差異的原因除研究方法不同外,可能是研究流域發育階段不同所致;景可、徐建華等人[5,6]對黃河粗泥沙來源的界限、數量等進行了研究;王曉[7]采用“粒度分析法”對砒砂巖不同侵蝕類型區小流域泥沙來源的分析表明,泥沙主要來源于溝谷地;張平倉等人[8]分析了皇甫川流域各種產沙地層的產沙特征及機械組成,并與河口懸移質泥沙對比分析,得出流域不同地層的相對產沙量;陳浩[9]運用成因分析法的概念分析認為,黃河中游小流域的泥沙主要來自于坡面。從泥沙理化性質分析泥沙來源在我國黃河流域沙源分析中應用較為成熟,尤其是對黃河粗泥沙來源的研究更為深入,但黃河粗泥沙是在黃河這種特殊環境中產生的,并不意味著在其它流域有著同樣的運用意義;楊明義等人[10]應用137Cs研究了安塞紙坊溝流域的泥沙來源情況,表明小流域泥沙主要來源于溝谷地。利用示蹤法可望深化對泥沙運移、沉積過程的認識,在侵蝕動力學等研究中也可有廣闊的前景。
國內外學者也較多的利用水文站泥沙資料進行沙源分析。利用觀測站資料研究時,泥沙測定只能給出輸沙量的非經常樣本。通常利用水沙關系曲線來推算缺測日輸沙量;徑流小區資料分析也是研究泥沙來源的常用方法。小區多選擇在泥沙侵蝕與輸移的典型區,進行定點人工觀測或進行室內外模擬試驗。小區試驗為流域內不同地貌部位及土地利用方式產沙量的區別提供了有效的依據,但觀測結果多應用于小流域泥沙研究中,如何將小區和小流域研究成果應用到較大流域,是目前泥沙研究中的重點和難點之一;大面積的人工調查進行沙源和來沙量研究費時費力,目前多采用大面積人工或遙感調查與徑流小區和典型小流域資料相結合的方法進行大面積的沙源分析。我國關于流域沙源與來沙量的研究主要集中于黃河流域,這些研究對解決該區泥沙問題提供了很好的依據,也為其他河流的研究積累了經驗。
2 侵蝕泥沙的坡面~河道耦合關系
侵蝕泥沙的坡面~河道過程是泥沙運移過程中相對復雜的一個階段。這個階段水流匯集程度較弱、規律性較差,加之環境因素多變,對泥沙運移的影響較大。在此階段中泥沙就地攔蓄的作用對流域農業及非農業應用都會起到很大的作用,尤其是流域內不同泥沙攔蓄設施的引入對泥沙分布及運移的連通性影響較大。許多研究表明,只有部分坡面侵蝕泥沙直接被輸送到了河道,并且輸送泥沙量受到土地利用、地形、降雨類型等的影響。流域面積越大水流的規律性就越強,坡面向河道輸沙的耦合關系就越弱[11]。
2.1 坡面侵蝕研究
目前國外已經建立起WEPP等能反映流域坡面侵蝕過程的物理模型。我國近一二十年來在坡形、氣候等對坡面侵蝕、侵蝕分布規律等都有了深入的探索。前人關于坡長、坡度等水沙影響的研究很多,但對侵蝕產沙過程影響的研究不多,次降雨條件下這方面的研究更不多見。孔亞平等人[12]通過室內模擬試驗研究了坡長對侵蝕產沙過程的影響;靳長興[13]則從坡面流的能量理論出發對臨界坡度進行了研究;鄭粉莉[14]在坡面降雨徑流侵蝕方面探討了上方來水等坡面侵蝕的關系,等等。我國近期的研究從研究方法上來看主要是采用標準徑流小區觀測天然和人工降雨條件下的產流產沙。從研究方向上來看主要是研究坡形、氣候、土地利用等對泥沙侵蝕的影響,對泥沙坡面運動的過程研究較少。也有人利用“3S”技術、示蹤技術等研究坡面侵蝕產沙的情況。黃詩峰等人[15]利用GIS技術對嘉陵江上游西漢水流域進行了土壤侵蝕量的估算;田均良[16]利用元素示蹤法研究侵蝕泥沙在坡面沉積的分布特征及其影響因素,等等。筆者認為我國在今后一定時期內應加強坡面流水力學、坡面侵蝕動力學的研究,進而對坡面徑流泥沙過程獲得更深入的了解,爭取研究建立能夠反映侵蝕行為過程的動態數值模型。
2.2 溝道侵蝕研究
溝蝕預報發展經歷了70年代的隨機模型,80年代的過程模型和90年代實用化的過程,我國在溝蝕方面的研究如王治國[17]在黃土殘源區利用人工降雨對土壤溝蝕類型進行了描述;白占國[18]據洛川源區典型溝谷地質地貌資料分析了不同歷史時期溝谷侵蝕的速率;張科利等人[19]通過試驗研究了坡面侵蝕過程中侵蝕方式發生演化的水動力學機理,對坡面侵蝕溝形成的機理進行了探討;鄭粉莉[20]對黃土區坡耕地的細溝和細溝間侵蝕也作出了許多研究;蔡強國、包為民等人[4,21]從不同的角度對侵蝕溝的發展進行了模型研究。但以上研究在溝蝕和溝間侵蝕定量化方面以及它們對土壤流失的貢獻率都還需要進一步的探索。確定溝蝕發展的速率是一個相對困難的問題,不僅流域大小會影響到溝道侵蝕,而且許多已經發表的工作來自于短尺度的研究,這不能代表長期的趨勢。不同時期的航空像片和攝影測量方法將有助于這方面的研究。另外,關于溝道發育的年齡或階段等問題也應該在模型中加以考慮。
2.3 坡面~河道耦合關系研究
侵蝕泥沙坡面~河道耦合關系的問題,Skempton等人(1953)很早就提出并進行了一定的研究。Katerina(2002)將其簡明的定義為坡面與河道間水文和地貌過程的連通性[22]。實際上人們對坡面~河道耦合并沒有非常統一的認識。近年來此方面的研究使人們對侵蝕泥沙的坡面~河道運移過程有了更深入的認識。Michael C等人[23]通過實地測量對次降雨侵蝕泥沙的坡面~河道過程進行描述,但若要了解區域泥沙運移的一般規律還需要進行長期的觀測;Jolanta Swiechowicz[24]則借助137Cs研究泥沙的坡面~河道過程,這種方法在國內外的應用也取得了較為滿意的結果,但對于較大流域的研究在精度上會存在一定的問題;Katerina等人[22]利用GIS技術對流域進行了以柵格為基礎的劃分,在此基礎上討論了侵蝕泥沙的坡面~河道耦合形式與耦合程度,并建立起描述坡面~河道相互作用的二維模型用以定量的研究流域水沙的運動。我國在該方面也有較深入的研究,石輝等人[25]通過室內模擬試驗對坡溝侵蝕關系的研究表明:坡溝侵蝕關系隨小流域的溝道發育而變化,呈現出溝道侵蝕量逐漸減少,坡面侵蝕量逐漸增大的總趨勢;陳浩等人[26]根據坡面水下溝時在溝坡(道)上“凈產沙增量”的概念,探討了沿程含沙水流侵蝕特性和坡溝侵蝕關系及產沙機理;蔡強國等人[4]從泥沙輸移的物理過程出發,依據流域野外小區觀測與模擬降雨試驗建立了一個適用于黃土丘陵溝壑區小流域侵蝕產沙過程模型,模型分為坡面、溝坡和溝道子模型;包為民[21]提出了小流域水沙耦合概念模型,從坡面、溝道產匯沙等方面考慮構成了一個具有明確物理意義的流域水沙耦合模型。蔡強國、包為民的研究都是基于一定物理過程和物理基礎的,開始向著構建物理模型的方向靠近,但在模型中對于坡面~溝道的耦合關系仍不夠緊湊。對于流域的坡溝侵蝕耦合關系仍有不同的觀點,因為侵蝕泥沙的坡面~河道過程規律性差、干擾因素作用顯著,所以這一過程是泥沙運移過程中相對復雜的一個階段。目前,對于這一過程規律的掌握仍有許多需要進一步解決的問題。轉貼于 3 河道泥沙的輸移與存蓄變化平衡關系
關于河道泥沙輸移有三個關鍵性問題:河道泥沙存蓄量;泥沙存蓄與輸移時間;沉積泥沙的空間分布。由于侵蝕與產沙之間數值差異的存在,泥沙的動態存蓄將是一個不可回避的問題。河道內存蓄泥沙動態變化的定量研究將會有助于估算河道泥沙存蓄與流域產沙之間的動態關系,并且可以對不同河段泥沙的存蓄特征進行比較與解釋。
河道內泥沙的運動與區域洪水的性質及河道的形狀關系密切,徑流的季節變化會導致河道內泥沙的相應變化;河道特征與泥沙的輸移距離、不同粒徑泥沙的分布等也有著直接的相互作用關系。人們總結了一些方法用以研究此類問題。如Matthias Hinderer[27]利用地貌形態變化計算泥沙輸移問題;Jack Lewis[28]利用分層隨機抽樣法進行泥沙平衡研究;A.R.Orpin等人[29]利用不同泥沙粒徑分布規律進行泥沙輸移平衡的研究等。我國在此方面的許多研究也都表明了泥沙存蓄變化與區域降雨徑流的關系最為密切,如黃河中游某些支流河道具有“小水淤,大水沖”的特性,近年來由于降雨洪水較小,河道存蓄泥沙量較大。高進[30]通過對不同形狀河流沙洲發育長度的理論分析了河流泥沙淤積規律,建立起沙洲發育模型;王士強[31]應用動床阻力及灘槽水沙交換等關系與新的不平衡輸沙等初步經驗關系建立了黃河下游河床變形數學模型,該模型的特點是能較好地反映渾水上灘淤積減沙使主槽減淤增沖等情況。
目前,采用同位素示蹤方法研究河道泥沙存蓄變化的研究較多。Simon J等人[32]通過“水庫理論”對河道泥沙的輸移與存蓄進行了研究。“水庫理論”是定量研究河道內泥沙存蓄與輸移時間的一種方式,是對水庫中徑流平均存蓄與輸出時間在概念上的一種借用。通過應用,Simon J等人對河道內不同區段泥沙輸移時間進行了較為精確的估算,對存蓄泥沙的活動等情況進行了定量研究。但以示蹤法研究通常存在這樣的問題:(1)示蹤物質在河道內停留的時間至少要和泥沙平均停留的時間相等,而泥沙在河道內有可能停留上百年的時間;(2)如果不同時期輸入河道內的泥沙充分混合,河道內泥沙的存蓄周期與駐留時間也很難確定。以特制試驗設備輔助研究或許是解決河道泥沙的輸移與存蓄變化過程研究的有效方法之一。英國學者D.M.Lawler[33]等人研制了一種用以自動監測河流泥沙的侵蝕、輸移與沉積情況的“光電侵蝕探針”,其最大的優點在于它可以長期自動連續監測河流泥沙的侵蝕、輸移與沉積,這對于沒有或較少水文測站的區域連續觀測泥沙是十分有意義的。
4 流域侵蝕產沙平衡研究中的模型問題
盡管極端降雨條件會產生大量的泥沙,但侵蝕模型對平均侵蝕率的測量仍然是很好的泥沙預測方式。通用土壤流失方程(USLE)可以模擬單坡面長期的泥沙侵蝕,但USLE模型預測的坡面侵蝕并未考慮坡面凹陷處的沉積問題。然而,一部分沖積物或崩積物會在其運移過程中發生沉積,而且流域的范圍越大發生沉積的機會就越多。下面提到的幾個侵蝕預測模型都是可以模擬泥沙運移過程的模型,它們分別是用來模擬單次降雨過程和長期侵蝕過程,以及模擬單坡面侵蝕和不同尺度全流域侵蝕產沙的。大部分的模型都是用來模擬單次降水侵蝕的,如EROSION3D[34]、EUROSEM[35]、KINEROS2[36]、ANSWERS[37]、AgNPSm[38]。應用這類模型最主要的問題是初始條件的確定,因此,這類模型通常被用來模擬不同降水的設計。在時間上具有連續性的模型如WEPP[39]和OPUS[40],這類模型比上面提到的模型更為復雜,因為他們還可以用來模擬土壤水分運動、植物生長等兩次降水期間的過程。因此,這類模型的優點在于初始條件可以自動提供,并且可以相對容易地對一系列降水進行計算。
大部分在時間上具有連續性的模型都是用于模擬單坡面侵蝕的,這與模擬全流域侵蝕模型具有明顯的區別[41]。模擬全流域土壤侵蝕的模型需要對流域空間進行離散化和參數化處理,一般采用兩種方式。一是基于柵格的空間離散化處理(EROSION3D、ANSWERS、AgNPSm)。但是柵格的大小會對模擬結果產生很大的影響,因此,可研究流域的最大尺度是由柵格的最大數量所決定的。另一種方法是將流域根據一定的參數標準劃分成若干個具有代表性的坡面(KINEROS2、EUROSEM),這些坡面通過溝道連接起來,進而通過模型模擬泥沙的輸移過程。將侵蝕模型與地理分析軟件進行不同程度的耦合是近年來泥沙平衡研究中模型研究的主要方向之一。蔡強國等人[4](1996)在IDRISI軟件的支持下建立了一個具有一定物理基礎的能表示侵蝕產沙過程的小流域次降雨侵蝕模型。模型考慮了降雨入滲、徑流分散等過程,將水流在流域的匯流、輸移過程引入到模型當中,從機理上對侵蝕過程進行了定量分析。Giorgio A.Benporad等人[42]采用分布式模型模擬水、沙量平衡。通過GIS處理將該流域離散化為柵格形式,建模以柵格為基礎,與柵格整合的模擬方程通過流域出口處的水沙資料進行模型修正。結果顯示,分布式數學模擬能夠較為精確地模擬流域以月和年為單位的水沙運動情況。他們的研究通過GIS處理與時間修正在一定程度上已經打破了模型研究的空間與時間尺度限制。
確定可用的侵蝕模型是一項很復雜的任務,侵蝕模型必須經過修正之后才能用于模擬泥沙的過程。其中主要的問題是模型參數的轉換、無觀察站點區域初始條件的設置及利用長系列資料進行模擬時模型的適用性問題。準確的實地資料非常重要,因為它們常常是侵蝕產沙建模的重要限制性因素,如果分布資料不夠全面,對于較大尺度的流域而言模型的選定將是很困難的。對于長系列資料的模擬,同時期泥沙沉積的調查十分必要,因為只有這樣才能對資料模擬的結果進行校驗。
5 流域侵蝕產沙平衡研究展望
流域侵蝕產沙平衡研究關系到我國生態環境建設、水利工程的使用與建設等方方面面,總結分析我國泥沙研究的現狀,針對我國泥沙平衡研究中存在的問題,借鑒國外好的研究思路與研究方法,進行系統的、泥沙運移過程的平衡計算將是十分有意義的。
5.1 基本資料的科學觀測
在流域侵蝕產沙平衡研究中,豐富而準確的資料是泥沙研究的生命線。因此,科學合理地布設觀測站點,對部分觀測站點進行適當的調整,進行水文泥沙的長期、連續觀測是獲得水文泥沙研究資料的基礎,更是流域侵蝕產沙平衡研究發展的前提條件。
5.2 因地制宜的泥沙運移過程研究
目前,對于泥沙輸移預報問題我們還需要了解更多的、更為細致的輸移過程。對于流域內侵蝕泥沙不同粒徑之間的關系;流域內侵蝕泥沙的停留時間與重新移動問題;侵蝕泥沙坡面過程與溝道過程的不同;侵蝕泥沙的停留時間與重新移動的耦合關系;適當時間尺度范圍內坡面與溝道間的動態相互作用關系;侵蝕系統內不同部位侵蝕泥沙的相互關系及如何評價等問題仍然需要更為深入的研究。
目前國內尚未研究出類似于美國USLE的單坡面侵蝕模型,更未見類似于WEPP的物理過程模型,致使我國目前土壤侵蝕定量化缺乏實據,今后一段時期內應當攻關此方面的研究。我國幅員遼闊,地域間自然條件差異較大,除了進行通用性較強的物理模型的研究外,開展區域性產沙經驗模型的研究同樣具有不可替代的作用。我國關于泥沙侵蝕階段的研究與預測模型探討較多,但能夠反映泥沙運移全過程的模型較少,因此,對于全流域泥沙輸移過程的研究也應該加強。
5.3 綜合研究方法
泥沙從侵蝕到沉積是一個復雜的過程,因此,泥沙平衡的研究也應該是一個系統工程。單一的方法一般越難以解決全流域泥沙運移研究的問題。采取多種研究方法的綜合使用,充分發揮“3S”技術等高新技術在泥沙資料的獲得與分析等方面的巨大作用,在我國的泥沙平衡計算研究中仍有很大的發展空間。 參考文獻:
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水——生命之源。
水——城市發展的血液,維系著城市人民和社會經濟發展的命脈。阜新是一個資源性缺水城市,是全國
40個嚴重缺水城市之一。多年來,缺水一直困擾著阜新人民生活水平的提高和社會經濟發展。
當前,阜新正處在經濟轉型的重要時期,能否順利解決水問題將決定轉型的成敗。就此問題,本文對阜新水資源形勢做了詳細的分析,并提出了可持續的利用戰略,希望能為阜新經濟轉型起到推波助瀾的作用。
1阜新市水資源形勢
1.1阜新市水資源自然特點
1.1.1水資源總量少,人均、畝均特別低
阜新市水資源總量為9.72×108m3,人均占有量507m3,為全省人均量(878m3)的58%,不到全國人均量(2160m3)的1/4,更不足世界人均量的1/14。由于阜新面積相對較大,故畝均占有量更是大大低于各級水平。
1.1.2地區分布不均
阜新市水資源在區域上分布不均,區域資源性缺水表現相當嚴重。細河流域人口和工礦企業比較集中,2000年流域總人口105.98萬人,人均占有水資源僅188m3,為全省人均量(878m3)的21%。而降雨量空間分布不均,由南向北遞減。地表水資源主要分布在大凌河(支流細河)、柳河和繞陽河流域,呈西北部多、東南部少的趨勢。地下水資源70%以上分布在人口稀少的彰武縣境內。
1.1.3水量年內及年際變化大,災害頻繁
阜新地區河川徑流主要由大氣降雨補給。由于該地區屬溫帶半干旱大陸性季風區,降雨少且集中。年內分配不均,6~9月占全國總徑流的78%以上(見圖1);年際豐、枯徑流量相差7~47倍,少水年連續出現。自1999年開始至今,該區已連續四年干旱。由于降水補給河川徑流和地下水量的減少,2002年全市水資源量僅為多年平均量的37%。這期間,政府不得不多次花巨資進行人工降雨以及采取其它一些措施。據市水資源辦1994年統計,全市日最多缺水4.3×104m3,每天因缺水而影響工業產值約340萬元。缺水已經嚴重制約到城市的發展。
圖1降水量年內分布圖
1.2阜新市水資源開發利用的主要問題
阜新市水資源時空分布極不平衡,可供水量有限,而且耕地、人口、城鎮和工業相對較集中,用水增長快,因此在水資源開發利用方面存在諸多問題:
1.2.1開發利用不平衡
阜新市水資源貧乏,主要以開發利用地下水為主。如1994年城市用水中,開發利用地下水達8447×104m3;地表水引用1332×104m3,僅占其資源量的4%。究其原因,主要是各河流都缺乏興建大型蓄水工程的條件,天然狀況下年內、年際徑流量豐、枯不均,加之細河流經市區段污染嚴重,特別在枯水期成了排污水河道,很難再利用。另外,由于境內丘陵起伏、平原較少,300多條季節性小河流,豐枯流量相差大,枯水期基本斷流且時空分布極不均勻,因此區間地表水利用率很低。
此外,地下水資源開發利用不平衡。彰武縣地下水資源從總量看相當豐富,為4.7×108m3,占全區總量的70%以上,但由于含水層巖性為粉細砂,單井出水量小,難以成為集中供水水源。另外,水源井易淤塞報廢、壽命短,采水成本高,且遠離市區,難以利用,只適合就近的鄉鎮及縣城供水。城市水源所在地區地下水目前已嚴重超采,開采率超過50%。超采導致地下水位下降,形成了間斷的地下水降落漏斗,而細河非汛期又常常斷流并承泄城市污水,致使細河兩岸的水源井和廠礦自備井遭嚴重污染,造成的惡性循環,加重了供需矛盾。
1.2.2水資源的有效利用程度低
全市水資源主要用于工農業,城鎮生活以及公共建筑市政用水。
農業用水包括農業灌溉、農村人畜用水,占全市總用水量的比重相當大,且利用率低。2002年全市農業用水2.56×108m3,占總用水量(3.71×108m3)的69%。由于灌溉技術落后,滲漏水損失量達45%以上,有效利用率僅為55%左右。
工業用水中,一方面,就萬元產值取水量而言:2000年整個工業萬元產值平均取水量在140m3/萬元左右,特別是電力行業高達850m3/萬元、煤炭行業為270m3/萬元、市郊細河區和清河門區及阜新縣的工業萬元產值取水量也高達210m3/萬元。這一系列數據甚至遠高于1995年我國工業萬元產值平均取水量85m3/萬元。1995年北京、天津、沈陽、上海、濟南等城市萬元產值取水量為60m3/萬元,青島則低于20m3/萬元。阜新市工業用水水平不但同國內其他城市比存在一定差距,同國外比差距更大。國外有些城市工業萬元產值取水量僅為20—30m3/萬元,如日本橫濱市早在1977年這一數值(折合人民幣)不過20.6m3/萬元。由以上對比不難看出,全市工業用水水平相當低這與阜新市以煤電等重工業為主導工業這一現狀分不開的。另一方面,就水的重復利用率而言:除電力行業水的重復利用率已達到97.5%以外,其它行業(除煤炭業外)這一數值仍徘徊在70%左右;特別是煤炭工業,其重復利用率極其低下,1994年只有19.8%,而2000年才提高到31%。但發達國家1989年這一數值就已經達到75%左右,國內各主要城市1996年工業用水重復利用率也已經達到80%以上。可見,該市的工業用水仍有很大的提升潛力。
城鎮生活用水方面:盡管目前全市居民生活用水水平還較低,生活用水標準也不高,但仍然存在很多浪費現象。居民節水觀念薄弱、裝表率低或至盡仍沿襲的“包費制”、水價過低(大大低于其成本價,差額由政府財政補給)、給水管老化、高耗水器具的大量使用以及管理松弛等原因,都導致嚴重浪費。居民住宅用水中,沖洗等日常生活用水占的比重特別大。例如:對我校學生公寓和東區教師住宅用水的一項調查表明:這一比重分別為:學生公寓為2/3(45L/(cap·d)),教師住宅為1/3(35L/(cap·d))。二者比重的差異與學生的生活情況(吃喝在外)密切相關的,但也反映了大部分學生的節水意識差。城市公共建筑及市政用水中,浪費現象更加嚴重。如對我校各主要公共建筑的調查表明:東樓、西樓及綜合樓每天都白白流失大量的水,這與設施老化(水龍頭常失禁、管網漏滲嚴重等)、落后(便池沖洗器為耗水量特別大的高位水箱)、管理松散等有關。相比之下,設施先進(如:便池沖洗器為耗水量小得多的延時自閉沖洗閥)、管理有序的實驗樓以及新樓,這一現象就輕得多。另外,諸如綠化草坪用水,多為大徑噴頭(噴徑10m左右),較經濟噴頭(噴徑1m左右)更容易出現噴灑死角、噴灑不均等現象,浪費大量的水。
另外,據阜新礦務局近十年的實測數據表明,全礦區28對(含露天礦)礦井涌水量達到7.7—9.6×104m3/d,而迄今利用量還不到2×104m3/d,絕大部分被白白浪費。
1.2.3水體污染嚴重
2002年阜新水資源水質概況:
①河流
詳見表一:
表一2002年阜新各主要河流水質概況
水系
河段
水體類別
主要污染指標
水質基本評價
饒陽河
韓家杖子段
II類
良好,適合生活飲用水
東白城子段
III類
高錳酸鹽超標0.4倍,氟化物超標0.2倍
污染較嚴重,水質較好
細河
它本段
III類
高錳酸鹽超標0.4倍,氟化物超標0.3倍
污染較嚴重,水質較好
它本段以下至海州段阜新界
超V類
高錳酸鹽超標11.2倍BOD超標37.8倍,氨氮超標38.33倍,揮發酸超標7.67倍
水質較差,污染相當嚴重,僅適用農業用水及一般景觀用水
柳河
彰武段
III類
高錳酸鹽超標0.4倍,氟化物超標0.3倍
污染較嚴重,水質較好
牤牛河
海蘇溝段
II類
良好,適合生活飲用水
養息牧河
五家子橋段
超V類
高錳酸鹽超標32.7倍,BOD超標15.7倍,氨氮超標159倍,揮發酸超標5.4倍
水質較差,污染相當嚴重,僅適用農業用水及一般景觀用水
秀水河
大木頭營子段
III類
高錳酸鹽超標0.4倍,氟化物超標0.3倍
污染較嚴重,水質較好
資料來源:參考文獻9
②水庫
選擇總磷、總氮、高錳酸鹽指數三項進行富營養化評價,結果佛石水庫、鬧得海水庫均屬中營養水平。這表明水庫水質尚好,但也受到了一定的污染,形勢不容樂觀。
③地下水
2002年進行了10眼(倉土、大固本、大廟、大五家子、亂山子、雙廟、葦子溝、新屯子、章古臺、周家街)地下水井的常規水質監測。倉土、新屯子、周家街三眼井中鈣離子、鎂離子、硫酸鹽、氯離子、重碳酸鹽、離子總量、總硬度略有增大;10個地下水井中,水化學項目變化不大,但是銨離子、五氧化二磷呈現明顯上升趨勢,說明境內的地下水受到了農業污染源(化肥、農藥的使用)的影響,水質污染有加重趨勢。
調查結果表明:截止2002年,全市水資源有機污染嚴重,面污染也相當突出。
農業生產中農藥,化肥的大量使用,以及工業用水、生活污水的大量排放,都導致了嚴重的水體污染。水體污染造成的結果:江河湖庫等的水體功能衰退,水資源的可利用程度下降,可用水量減少。如:由于市區及阜新縣污水大量排放到細河,水質污染十分嚴重,水質超過V類標準,使得位于其沿岸的海州、新邱兩座水廠的水源被污染。特別是新邱水廠原有7眼水源井,因污染嚴重而被迫關閉了6眼;海州水廠的7眼水源井1眼被關閉,5眼改為工業生產所用循環水的水源。
嚴重的水污染,不但嚴重地危害了人們的生體健康,影響了經濟的發展,而且也是該市目前水資源緊缺的主要原因之一。
1.2.4城市供水工程存在問題
①供水保證率低
阜新城市供水水源大部分建在屬第四系松散巖、覆蓋層淺的沿河兩岸,且地下水受降雨和地表徑流影響年內年際變化大,因此供水保證率低。特別是連續干旱年份,供水出現嚴重不足。以王府水廠為例,因1980~1983年全市發生連續干旱,水廠產水能力由1979年的6.69×104m3/d,下降到3×104m3/d,下降了55%。
②市政供水設施建設不適應城市發展要求
隨著阜新社會經濟發展,城市生活用水標準也逐年提高,而配水系統建設的滯后已不能適應社會發展需要。鬧德海水源工程建成運用后,市區部分管網得到了改造,但其余部分仍存在低壓供水區和管網末梢地段供水緊張狀況。如孫家灣地區,地勢偏高,自來水管網壓力低,每到枯水季節,自來水公司只能對本區采取定時間斷供水,幾萬居民因一周得不到幾次水而紛紛上訪。盡管市里采取了一些計劃用水措施,供水緊張仍未得到解決。
③水源建設投資大、建設工期長
阜新市區周圍90km范圍內沒有可利用水源。要解決市區嚴重缺水的情況,得靠跨流域、跨地區引水。這就存在投資大、建設工期長等一系列問題。以鬧德海引水工程為例,水源距市區90km,工程總投資達2.1億元,自1986年開始籌建歷經8年時間于1994年末才竣工。
1.2.5認識不足,管理薄弱
長期以來,“取之不盡,用之不竭”的觀念深入人心,使人們對全市水資源的嚴峻形勢缺乏深入科學的認識。認識的不足致使人們的“憂患意識”不足、缺乏“愛水惜水”的主人翁精神。全市普遍存在水利設施不完備、水資源利用率不高等問題。節水措施少、浪費嚴重、水費不合理、保護不夠及管理滯后等問題,客觀上加劇了全市水資源的緊缺。如細河的嚴重污染,與保護不足、管理不力是分不開的。認識不足、管理薄弱是導致水資源未能合理開發利用的重要原因,在某種程度上也會影響順利解決水的供需矛盾。
1.3供需矛盾突出
阜新市作為資源性缺水城市,且區域資源性缺水特別嚴重,加之在開發利用方面存在諸多問題,因而全市水資源的供需矛盾多年來一直異常突出。如1993年降雨偏少,佛寺水庫蓄水較少,同年11月份,該庫已降至死水位,而市內供水已經到了難以維持的程度,因此市政府決定不惜一切代價采取臨時措施取用水庫死水位以下的存水,投資250萬元,僅取水430×104m3,每噸水增加取水成本0.58元。1994年7月13日大雨前,市區供水不足13.7×104m3。全市用水告急,市區內共有20個區域定時供水占供水人口的40%,家家戶戶缸接、盆裝、輪流接水。東梁礦區居民花2~10元錢買一挑水喝。可見缺水已經嚴重影響人們的正常生活,同時對工業的影響也相當嚴重。據市水資源辦1994年統計,最多時日缺水4.3×104m3,全市每天因缺水影響工業產值約340萬元。而且,隨著工農業的發展、城鎮化的推進、人民生活水平的提高、以及在經濟轉型中大量新項目的引進,這一矛盾將越來越尖銳。詳見表二、表三:
表二集中供水城區水量供需平衡表單位:×104m3
1995年
2000年
2005年
2010年
平均日
最高日
平均日
最高日
平均日
最高日
平均日
最高日
日需水量
30.3
34.6
41.6
47.1
50.4
56.6
61.0
67.8
P=95%
保證率
可供水量
17.5
17.5
27.1
27.1
52.8
52.8
52.8
52.8
日余、缺水量
-12.8
-17.1
-14.5
-20.0
2.4
-3.8
-8.2
-15.0
P=75%
保證率
可供水量
21.4
21.4
31.4
31.4
57.0
57.0
57.0
57.0
日余、缺水量
-8.9
-13.2
-10.2
-15.7
6.6
0.4
-4.0
-10.8
表三近郊區分散用水供需平衡表單位:×104m3
1995年
2000年
2005年
2010年
年
日
年
日
年
日
年
日
需水量
1625.1
4.4
2224.0
6.1
2735.1
7.5
3636.7
10.0
P=75%
保證率
可供水量
1466
4.0
1676
4.6
1676
4.6
1667
4.6
缺水量
159.1
0.4
548
1.5
1059.1
2.9
1960.7
5.4
P=95%
保證率
可供水量
1311
3.6
1511
4.1
1511
4.1
1511
4.1
缺水量
314.1
0.8
713
2.0
1224.1
3.4
2125.7
5.9
資料來源:參考文獻8
由表二可見,阜新市城區缺水嚴重,1995年保證率P=95%時缺12.8×104m3/d,缺水量將近占需水量的一半。2000年鬧得海水源工程每天供水9.6×104m3,城區工業和生活用水在保證率為95%時日缺水量為14.5×104m3。2005年引白水源工程建成生效,在保證率為95%時,每天余水2.4×104m3。2010年由于需水增加,在保證率為95%時,每天缺水8.2×104m3。同樣由表三可見,近郊區缺水現象也相當嚴重。
據上分析,在已經考慮了可建設工程的條件下,全市仍然大量缺水,供需矛盾相當尖銳。
2阜新水資源可持續利用戰略
水資源緊缺多年來一直困擾著阜新社會和經濟的發展。隨著人口增長、城鎮化的推進和社會經濟的發展,水資源緊缺這一問題將繼續存在,其影響將更大。時當阜新經濟轉型之際,能否順利解決這一問題將事關轉型成功與否,因此實現全市水資源可持續利用已刻不容緩。具體戰略如下:
2.1科學認識水資源,以節水為本
全民必須認識到全市水資源的有限性,尤其是人均占有量特別低這一客觀事實,認識到水資源不單是一個自然資源問題,更是一個社會經濟問題;同時還需意識到經濟轉型時期需水量必然大幅度上升這一趨勢。大處著眼,小處著手,各行各業、人人都要有“憂患意識”,樹立保護水資源意識、節約用水意識、水資源可持續利用意識。應全方位地節約用水,發揮有限水資源的最大效益和潛力,在發展經濟的同時逐步減少用水量。節約用水是關系到全市社會經濟可持續發展的根本大計,應當以建立節水型城市為奮斗目標。政府要把節水作為一項基本政策,加大對全市水資源形勢的宣傳力度,提高全民節水意識,把節水同社會經濟可持續發展結合起來。
2.2節約用水、高效利用水資源
2.2.1節約工業用水
全市目前以煤、電為主的工業,普遍存在耗水量大、有效利用率低的現狀等問題。通過產業結構調整、技術水平升級以及產品的更新換代等途徑降低工業用水量、提高重復利用率。這將是解決其用水困難的有效途徑,同時還有一個顯著的效益是減少了廢水排放量,從而減輕了工業污染和降低了生產成本,可謂“一石二鳥”。在實行過程中,要以那些用水大戶及大用水行業、污染大戶及大污染行業為節水重點對象。對這些行業要制定節水規劃、節水目標和標準。
2.2.2減少農業用水
目前,農業用水仍然是阜新市用水大戶,其中農業灌溉用水占全市總用水的57%,比重大而且利用率極低。據統計,農業灌溉用水量用于作物生長的不到40%。改變灌溉方法是提高用水效率的最大潛力所在。目前世界上應用較多的灌溉方式有漫灌、滲灌、噴灌、滴灌、微灌、計算機輔助灌溉等,如果改用噴灌、滴灌、微灌和計算機輔助灌溉代替目前全市普遍使用的大水漫灌和滲灌,則農業用水的有效利用率可提高3~4倍。
就整體而言,農業節水要與市情結合,先進技術與傳統技術結合,渠間節水與田間節水結合,工程措施與管理措施結合,水利工程節水與農業技術節水結合,改善農業生產條件和生態環境相結合。在政府的宏觀扶持引導下,依靠和發揮農民積極性,走“內涵式發展道路”,實現節水、高效、高產。
2.2.3節約城鎮生活用水
隨著城鎮化的推進和人民生活水平的提高,城鎮生活用水量將大幅度增加,節約用水勢在必行。要在改善人民生活質量的前提下,結合城鎮建設、文明和環境建設,推動城鎮節水工作的展開。采取計劃用水和定額管理,提高水價,修繕改造老化落后的輸水管網,安裝水表實現“一戶一表”等手段。另外,著重推廣使用節水器具,如衛生設備、洗衣設備等。比如現在全市仍普遍使用的便池沖洗高位水箱,每次耗水5~6L,而新建樓群中使用的延時自閉沖洗閥每次耗水2~3L,可見節水能力相當強。另外,如能使用電計數、時間自控等自動沖洗裝置,節水效果將更好。再比如綠化用水方面,改用經濟噴頭取代目前廣泛使用的大徑噴頭,就將節約大量的水,同時噴灑效果更好。
由此可見,全市城鎮用水方面存在著巨大節約用水潛力,有待開發。
2.3合理配置水資源
2.3.1跨流域、跨地區調水
阜新是資源型缺水城市,市區周圍90km范圍內沒有可利用的水資源。要解決城市供水問題,必須跨流域、跨地區調水。如1994年末竣工的“鬧德海”引水工程,以及2005年將竣工生效的“引白入阜”工程。2010年,全市水資源供需矛盾將空前白熱化,又得考慮修建新的引水工程了。
2.3.2合理利用礦井水
阜新市有大量的礦井水。1997年,全礦區28對井(含露天礦)每日涌水量為7.7~9.6×104m3,其中清水約1×104m3、溫泉水0.2×104m3。預計其遠景總量為每天11~15×104m3。目前日利用量還不到2×104m3,且多為礦區洗煤等粗用水,絕大部分被白白浪費。由于其長期潛伏于巖層中,水質較好,大部分水質指標均滿足生活用水標準。利用礦井水,相對于跨流域調水不但能節省巨大的工程建設費用,而且還能免繳排污費。如能更細化地采取分質、分類應用,將更進一步帶來巨大的經濟效益。如開發溫泉將為阜新市的旅游業帶來巨大的活力和效益。
2.3.3建立中水回用系統,實現污水資源化
城市污水經回用處理后用于水質要求不高的領域,是解決城市地區水資源短缺的一個有效途徑,可謂開辟“城市第二水源”。不但可以擴大水源,減少因缺水造成的損失,而且還減少了污水排放量,減輕了環境污染。比起遠距離調水,處理回用水在經濟上也是十分合算的。解決這一問題需要觀念的轉變和有效的管理政策。隨著全市居民小區的大量建設,建議在小區內(單個或多個聯合)建設中水回用系統。
2.3.4建造人工湖泊
在市內或郊區適當的空閑地、公園等地建造人工湖泊,將冬季徑流、部分雨水徑流、建筑施工現場排放的地下水儲存于人工湖泊內,用于灌溉、市政綠化或地下水回灌。
2.3.5地下水人工回灌
利用坑、塘、洼地、舊河道、砂石坑、溝渠和井等將水引入地下含水層的直接措施即稱為地下水人工回灌,水存儲在地下,一旦需要可隨時抽出來再利用。其中,“冬灌夏用”技術已經被國內外很多城市廣泛采用,效果相當明顯。此外,近年來開發應用的一項利用大氣冷源技術——“地下水密閉循環回灌”技術,其關鍵在于地下水僅作為溫度的載體而被循環利用,無水量消耗、無水質變化(水溫度除外)。
地下水密閉循環回用水系統由“冬抽夏灌井”、“冬灌夏抽井”、換熱器和空氣冷卻器等組成。其運行方式為:冬季,自“冬抽夏灌井”抽取常溫水(溫度低于循環冷卻水溫)至換熱器對循環冷卻水進行間接冷卻,被加溫的地下水經空氣冷卻器依靠低溫冷卻后,再由“冬灌夏抽井”注入地下含水層并作為冷源儲備;夏季,由“冬灌夏抽井”抽取低溫水至換熱器用作間接冷卻循環水,被加溫的地下水再由“冬抽夏灌井”注入同一地下含水層。如此往返循環,利用冬季的大氣冷源。這種系統充分利用了自然條件(冬季氣溫低和地下含水層),既不消耗地下水又節約了能源,意義重大。例如,采取這項技術之前水溫差為4~5℃,而采取這項技術后水溫差為10℃,則根據熱平衡原理可知,將節省50%的水量。
阜新冬季氣溫特別低,夏冬溫差可高達50℃左右,而且目前地下水也已經超采,如能利用這項技術,將帶來巨大的經濟效益和環境效益。
2.3.6人工降雨
人工降雨在特別干旱的時候可以作為暫時緩解缺水的一種辦法。在之前的多次連續干旱期間,阜新市政府撥款采取了人工降雨,起到了“立桿見影”的效果。但這一技術投資大,不適合大面積使用。
2.4防治水污染,
隨著阜新市經濟轉型和人民生活水平的不斷提高,今后相當長的一段時間內,水污染物的排放無疑也會有較大的增長,因此,全市水污染防治可謂任重而道遠。應本著“防治結合,預防為主”的原則,重點從以下幾方面著手:
2.4.1控制和減少工業源頭污染
工廠應從“先污后治”轉向“預防為主”,從終端治理轉向生產全過程控制。據估計,對大部分生產工藝不先進的企業,只要加強管理就可以削減人為污染量的30%~50%;實行技改的回用﹑循環等技術手段,又可削減一部分;這是一種低成本﹑高效益的根本戰略。
2.4.2保護水源,用區域的系統觀點來考慮水污染防治
按流域﹑水系或區域實行水資源利用的綜合規劃可對污染嚴重的企業進行關閉、限產或限排措施。在農業生產中,改進施肥方式和合理使用農藥、提倡科學種田,也是水污染防治的重要措施。
2.4.3具體措施
①建立監測系統,利用各種手段對污染排放的各主要污染物,進行定期監測,實行排污監督。
②建立廢水無害化技術處理系統。目前,全市第一座污水處理廠正在建設之中,預計2005年將投入使用。
③建立資源化處理系統,該系統包括:a企業內部的資源化系統:如水循環系統,重金屬、人工合成有機毒物的中間產物、副產物和流失物的再利用系統;b企業外部(之間)的資源化系統:如一個企業的中間產物、副產物、“廢物”轉為另一個企業的原材料或半成品系統,城市、工業、農業的有機廢氣物制造沼氣、肥料,供居民、農村或工業使用;c外環境的資源化系統:如土地處置系統、氧化塘系統、污水養魚系統、生態農場系統等。利用經過無害化處理的污廢水、料和能源,增產糧食、養殖魚類和水生植物,以及制造沼氣,這樣既可以節省污水處理廠的費用,又可以充分利用資源。
④在經濟轉型中,政府要促使全市各行業用水從粗放型向集約型的轉變,另外要對新引進項目進行嚴格考核,盡量避免對耗水量大、污染嚴重的項目的引進。
2.5正本清源,營造綠色水庫
森林具有涵養水源和保持水土等重要功能,一片3300公頃的森林貯存的水量相當于100×104m3的水庫,因而有“綠色水庫”之稱。目前阜新有大面積的空置土地,如能夠積極展開大規模的植樹造林(可選擇經濟樹木),將是戰勝水危機、促進水資源良性循環的有效途徑,同時還能起到防風固沙的作用,實現“雙贏”。
2.6加強水資源管理
要本著“統一規劃、合理開發、綜合利用、協調發展”的原則,改革水資源管理體制、改變“多龍管水”的無序狀態,加強水資源管理機制,建立合理的水價形成機制,完善水法規,增加科技創新和水資源可持續利用的資金投入。特別提出幾點:
①促進水資源市場化,由于水資源歸國家所有,絕大部分水利設施為國有資產,因此,水資源對使用者而言是一種特殊商品,應有償使用。改變計劃經濟模式下形成的用水觀念,改變城市低價用水、農村無償用水的格局,實現水資源利用的市場化,即以其市場化、商品化機制調節水價,實行水的分類、分質、分時論價。這樣才有利于運用經濟杠桿促進水資源的合理配置和利用,最大限度地發揮其社會和經濟效益。
②實行節約用水定額制,進行計劃用水,超額部分要提高水價。從城市和企業到各個生產環節,都要加強用水定額管理,實行“節約有獎、浪費加罰”的政策。
③制定全區水污染控制法,制定并實行取水、用水、排污許可證制度,只有對水資源、水源、污水排放等各個環節都實行嚴格管理,才有可能杜絕任意運用地面水源,任意開采地下水和排水。
④在現有標準的基礎上,還應從系統控制入手,綜合考慮各環節包括技術、經濟、管理水平和條件等,制定大多數單位和部門都能實施的各種更具體的有關標準。如按產品、品種制定單耗(水、能、物料)標準;按產品、品種制定流失(水、能、物料)總量標準;按產品、品種制定排放物的經濟、可行、有效的濃度標準;按環境容量制定區域污染物總量控制標準等。這些標準雖然不是法律,但是屬于強制性管理措施,應逐步納入生產管理體系中,違者應按輕重受到行政和經濟上的處罰。
3結論
阜新的水資源形勢已經相當嚴峻,供需矛盾特別尖銳,實現水資源可持續利用迫在眉睫。這是提高全市人民生活水平、加快經濟轉型、振興阜新的唯一選擇。實現全市水資源可持續利用,必須深刻認識全市水資源的形勢,本著“開源節流并重,以節水為本”的原則,采取合理利用和有效保護相結合的舉措。在政府的統一規劃、統籌安排下進行,切實做到以行政為手段、經濟為杠桿、法律為保障、技術求改進來實現水資源的可持續利用,同時也需要全方位、全民眾的努力。
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關鍵詞:農業氣象;農作物;影響
我國是農業大國,農業經濟是國民經濟的重要組成部分。干旱、洪澇以及冰雹等極端天氣會對農業生產造成直接影響。伴隨著科學技術的進步與發展,我國氣象事業呈現出發展迅猛的趨勢。現代農業氣象服務體系已經逐漸實現完善的目標,成為農業生產重要的手段。農業生產的不斷提高對農業氣象提出新的要求與挑戰,為提高氣象服務的質量,必須與時俱進,實現對氣象事業的不斷探索,這對農業生產的順利進行有極大的促進作用。
一、農業氣象對農作物的影響
1.冷凍災害對農作物的影響
冷害以及凍害是農業氣象災害中冷凍災害的主要組成部分。冷害是一種發生在除冬季以外的氣象災害。主要是農作物在生長期間溫度不夠而引起。霜凍以及寒潮都是凍害的主要表現形式,一般發生在出夏季之外,地域性教強勢冷凍災害的明顯特征。
2.干旱災害對農作物的影響
干旱對農作物的影響一般表現為以下兩種形式,分別為土壤干旱以及大氣干旱這兩種干旱都會導致農作物內部水分出現大量流失的現象,同時補給速度遠遠小于流失速度,這也是影響農作物體內水分嚴重失衡現象出現的主要原因之一。農作物光合作用降低以及呼吸作用減弱的現象都是有上述原因引起,這不僅對農作物的正常生長有阻礙作用,同時會對農作物的產量進行大幅度的降低。
3.洪澇災害對農作物的影響
洪澇災害是農業氣象災害中僅次于干旱災害的第二大氣象災害,一般可分為洪災、澇災和濕災3種。降水是引起洪澇災害最常見、影響最大的因素,特別是夏季降水。一個地區一旦出現連續降下暴雨或者特大暴雨,農田就會出現大量的積水;或者由于暴雨引起河水上漲、堤壩決堤,洪水大面積淹沒了農田。如果這種勢態無法有效控制的話,就會造成r作物大量死亡,從而導致減產甚至絕收。隨著全球氣候出現異常變化,洪澇災害出現越來越頻繁,并出現逐年增加態勢,僅2016年洪澇災害對安徽省造成的經濟損失就達250億元,其中農業損失為93.6億,嚴重妨礙了我國農業經濟發展和農民的生產生活。
4.冰雹災害對農作物的影響
冰雹對農作物的影響是很大的,一般來說,對剛出土不久的幼苗來說,冰雹的砸傷可能造成全面死亡;對于成熟的農作物造成的影響有時候是毀滅性的,特別是果實類的農作物,造成果實砸傷或掉落、果樹破裂,直接影響了農作物的經濟效益;冰雹對設施農業也會造成嚴重影響,比如大棚水果和蔬菜,在遭受冰雹之后,大棚設施遭到破壞,從而對大棚內的水果和蔬菜造成影響,給農民帶來嚴重的經濟損失。
二、預防和緩解農業氣象災害對作物產量影響的策略
1.預防冷凍災害的措施分析
防御農業氣象災害的重要措施就是建立完善的災害防御體系。對于冷凍災害要充分利用現在先進的氣象分析設備,時時做好氣象監測、氣象分析、預報預警和服務應急準備工作,并要建立完善的應急預案和應急機制。同時還要對災害影響進行科學的評估,為制定冷凍災害防御方法提供有力的數據支持。農業人員也要大力向農民推廣有效的增溫助長制劑,比如“天達2116”。凍災發生之后,及時噴灑“天達2116”的農作物就會得到很大程度的修復,而沒有噴灑的就會減產或者絕收。
2.預防干旱災害的措施分析
要緩解和治理干旱災害,就要做到水資源的優化配置。修建跨流域調水工程是一個強有力的手段,這是一種積極有效的遠距離調水措施,可以人為地從有多余水的流域向缺水流域大量調水,有效彌補缺水地區的水資源,從而實現水資源優化配置。要緩和流域內的季節性缺水,可以興建一些小型灌溉工程,在雨水豐沛時期把雨水蓄藏起來,便于干旱期灌溉之用。這些工程還可以結合養殖、發電、航運等等開展多種經營,從而促進和活躍受水地方的經濟。除此之外,還可以實時監測自然云的情況,有條件的話就實施人工降雨來緩解或者解除干旱地區的缺水問題。
3.預防洪澇災害的措施分析
針對洪澇災害,也要建立完善的災害防御體系,做好氣象監測、分析和預報。在強降水來臨之前就要做好預報工作,并通知、指導農業有關部門及時做好采收已經成熟的農作物工作,從而降低給農民帶來的經濟損失。對于不耐澇的農作物要做好田間的清溝瀝水工作,保證土壤的疏松透氣。對于水稻等農作物也要修好田間的排水溝,在暴雨來臨之前把田間的積水及時排出去,而且好的排水溝也可以防止強降雨過后形成的內澇。修建水利設施和建造高標準的防洪工程也是必不可少的重要手段。
4.預防冰雹災害的措施分析
長白山區、青藏高原和祁連山區是我國的多雹地帶。要想減少冰雹災害,就要想辦法破壞冰雹云的形成條件。最有效的辦法就是多種植被來增加森林面積,改善地貌環境。其次,做好冰雹云的識別、認清冰雹主要活動路徑工作,并及時預報預警,在冰雹來臨前就把成熟的農作物及時搶收。同時要指導多雹地區的農民多種植抗雹且恢復能力強的農作物。再次就是人工防雹,也就是干擾和破壞冰雹的形成,防止冰雹的生成。目前的方法就是利用高炮或者火箭把碘化銀粉末與紅磷的混合物送入冰雹云層,產生的沖擊波可以使小水珠合并成大的水珠,從而形成雨滴降落到地面。
三、結束語
良好的氣象條件是農業生產順利進行的重要前提和因素。對于目前的氣候變化,氣象災害越來越頻繁,因此氣象部門一定要高度重視農業生產中的天氣變化,重視極端天氣對農作物生長和生產的影響;我國農業生產得到了快速的發展,本文主要從氣候對農作物生長的影響開始分析,從各項氣候因素對農作物生長的影響進行了討論,著重分析了水、光照、溫度這三個因素的影響,并根據水熱協調,對我國氣候對農業的影響進行了分析,也提出了一些可行性的建議。
參考文獻:
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關鍵詞:多媒體;化學教學;優勢
一、創設情境,激發興趣
導入新課,是課堂教學的重要一環.在課程的起始階段,迅速集中學生的注意力,把他們思緒帶進特定的學習情境中,對一堂課教學的成敗與否起著至關重要的作用.運用多媒體導入新課,可有效地開啟學生智慧之門,激發聯想,使學生在輕松愉悅的氛圍中學到知識.如,在學“二氧化碳的性質”時,運用多媒體展示二氧化碳在自然界中的循環,形象的演示二氧化碳的氣、液、固的三態變化,并拓展固態二氧化碳(又稱干冰)汽化時吸收大量的熱,呈現生活中可用于冷藏食品和人工降雨的畫面.然后播放一個形象而富有情趣的動畫片:在意大利有一個山洞,叫做“屠狗洞”,畫面展示一個人牽著一只狗走進這個山洞。走著走著狗暈倒了,人卻安然無恙.洞內升起一條紅線,紅線下方顯示二氧化碳的含量過高。通過創設豐富多彩的教學情境,增設疑問:洞內無形的“殺手”是什么?讓學生巧解懸念,激發學生的學習興趣,使學生由被動接受知識轉為主動學習,積極配合課堂教學,主動參與教學過程,從而提高學習效率.
二、突出重點,突破難點
學生受認知水平和認知能力的限制,許多教學內容成為他們的學習難點.我在突出教學重點,突破教學難點問題上要花費大量的時間和精力。如,分子和原子、離子等教學內容,由于一些知識比較抽象,我僅借助于掛圖和模型來教學,學生仍然感觸不深,易產生疲勞感甚至厭煩情緒.利用多媒體課件,可向學生展示微觀粒子惟妙惟肖的動畫過程,使肉眼看不到的微觀粒子的存在,結構及變化的本質過程形象直觀地模擬出來,有聲有色,動靜結合.學生在各種感官協同作用下,如同進入了神奇的微觀世界,從不同角度、不同側面認識化學變化的實質.學生的思維由宏觀到微觀、由抽象到形象,空間想象能力得到了培養.心理上自然而然地接受了分子、原子的存在,解決教師難以講清,學生難以聽懂的內容,從而有效地實現精講,突出了重點,突破了難點,取得傳統教學方法無法比擬的教學效果.
三、模擬實驗,簡化實驗
在實驗教學中,由于受實驗裝置大小、距離遠近、觀察角度、時間長短、實驗方法等因素的限制,使得一部分學生不能看清楚實驗操作的過程及現象,因而學生無法全面理解這類實驗.運用多媒體課件,增強實驗的直觀性和可控性,這些困難都能迎刃而解.如,鐵釘銹蝕條件的探究、酸雨危害的模擬實驗等,實驗周期長,現象不明顯.如,一氧化碳還原氧化鐵、粉塵爆炸等實驗有一定的危險性,我在以往的教學中只是“說”實驗而不是做實驗,學生對這些實驗的認知只是源于我的描述,理解膚淺而表面.而運用錄像,多媒體課件模擬這些實驗過程,分解實驗的操作、慢放或快放、定格或重現實驗過程,不僅縮短周期,節約藥品,還可形象地反映出實驗的全過程,使復雜實驗簡單化,危險實驗安全化.模擬實驗中排除了干擾因素,現象更清晰,強化了學生對實驗的理解,培養了學生的觀察和思維能力。
四、鞏固練習,強化訓練