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篇1

1（略）

國內在環(huán)境信息科學的一些主要論題包括環(huán)境信息系統(tǒng)、環(huán)境遙感、環(huán)境模型、環(huán)境可視化、環(huán)境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來，環(huán)境信息化發(fā)展迅速，特別是從上至下的各級政府主管部門環(huán)境信息系統(tǒng)的建設極大地推動了這一工作的進展，環(huán)境地理信息系統(tǒng)則已成為實現(xiàn)環(huán)境信息化的主要途徑。地理信息系統(tǒng)在環(huán)境領域的應用，正在從初期的信息管理、環(huán)境專題制圖發(fā)展到Gls與環(huán)境模型集成陳9]、35技術集成的多媒體環(huán)境系統(tǒng)、基于Gls的環(huán)境污染擴散模擬t‘’，‘“1、基于GIS的環(huán)境治理決策支持系統(tǒng)等。遙感技術在環(huán)境科學與工程領域有著廣泛應用，一些主要領域包括大氣污染遙感、水環(huán)境遙感、固體廢棄物遙感監(jiān)測、城市熱島效應與熱環(huán)境監(jiān)測、植被遙感、景觀格局遙感監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等。環(huán)境建模與模擬一直是環(huán)境工程研究的重要內容，一方面，各種數(shù)學模型、物理模型、統(tǒng)計模型在環(huán)境信息科學中得到大量應用，另一方面，基于環(huán)境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環(huán)境領域受到重視。數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)是從海量數(shù)據(jù)庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規(guī)則的過程，筆者在1999年即面向環(huán)境信息化與數(shù)據(jù)挖掘技術的發(fā)展，試圖將二者結合，提出“環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)”并進行了初步研究?？梢暬潜磉_和傳輸環(huán)境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實現(xiàn)環(huán)境現(xiàn)象、過程的真實感表達，能夠更加逼真地傳輸環(huán)境信息。近年來，虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿]?！疤摂M地理環(huán)境”是虛擬現(xiàn)實技術支持下地球科學研究的創(chuàng)新平臺，依托這一平臺，能夠進行環(huán)境科學與工程相關的理論研究、技術開發(fā)、工程實踐、模擬決策等活動。針對環(huán)境信息技術集成應用的趨勢，聶慶華提出了“數(shù)字環(huán)境”的概念，數(shù)字環(huán)境是環(huán)境信息化的過程和結果，是三維顯示的數(shù)字虛擬環(huán)境，包括環(huán)境信息數(shù)字化、環(huán)境信息傳輸網絡化、環(huán)境分析模型化和環(huán)境空間決策的智能化、環(huán)境過程和管理可視化。盡管國內目前在環(huán)境信息科學各個分支方向的研究非?；钴S，但缺乏整體性、系統(tǒng)性的認識和探討。本文在分析環(huán)境信息科學研究進展的基礎上，基于環(huán)境信息流和信息分析處理構建了環(huán)境信息科學的體系結構，并以煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測治理與管理為例，全面分析了環(huán)境信息科學理論、方法與技術的應用，以期促進環(huán)境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續(xù)發(fā)展中的應用。

2環(huán)境信息科學的體系結構及其在煤礦區(qū)的應用

2.1環(huán)境信息科學的體系結構盡管環(huán)境信息科學的概念提出已有近20年的時間，但從目前國內外研究的現(xiàn)狀來看，對于環(huán)境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環(huán)境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進環(huán)境信息科學研究的視角出發(fā)，首先需要對環(huán)境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環(huán)境信息科學的構成要素及相互之間的關系見圖l，這是當前引用較多的環(huán)境信息科學體系結構。由圖1可見，環(huán)境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發(fā)展使得大尺度地面采樣技術成為可能，處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰(zhàn)，包括不同模擬、優(yōu)化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并，不同技術輸人與輸出之間的聯(lián)接，社會經濟因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上，HuangGH等「‘〕提出基于環(huán)境信息科學研究的環(huán)境決策支持系統(tǒng)計算機系統(tǒng)，其結構（圖略）USGS的研究報告’)中，將環(huán)境信息科學定義為:環(huán)境信息科學是為加強對不同復雜程度的環(huán)境現(xiàn)象的理解，并提出新的認識的，集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發(fā)、試驗和應用的學科。不同定義都強調環(huán)境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環(huán)境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調以遙感、地理信息系統(tǒng)和GPS技術為基礎的空間信息技術與環(huán)境科學和工程的交叉，而USGS的定義則重點強調了現(xiàn)代計算技術、人工智能等在環(huán)境領域的應用，特別是USGS在其未來環(huán)境信息科學發(fā)展規(guī)劃中重點強調了計算智能等技的應用。基于以上觀點以及國內外研究的進展，結合我們的研究實踐與認識，以環(huán)境信息流和環(huán)境信息處理分析為主線，可以構建環(huán)境信息科學的體系結構及主要技術方法（圖略）。環(huán)境信息科學的理論基礎來源于面向環(huán)境科學與工程領域需求的多學科理論交叉，技術支持在于面向環(huán)境信息流的多技術手段集成，最終通過不同學科領域方法模型的綜合，實現(xiàn)環(huán)境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此，需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環(huán)境信息科學研究。

2.2環(huán)境信息科學在煤礦區(qū)綜合應用的研究從一定意義上來講，環(huán)境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科，而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統(tǒng)應用、資源環(huán)境規(guī)劃與城鄉(xiāng)管理、環(huán)境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環(huán)境信息科學密切相關的內容，這些學科的研究成果是促進環(huán)境信息科學發(fā)展的基礎和關鍵。換言之，以前進行的研究工作往往是從環(huán)境信息科學的開展的相關論題研究，其重點還在于不同學科方向，但已經構成了環(huán)境信息科學研究的基礎層。為了促進環(huán)境信息科學的研究，需要改變從外部到內部的“包圍型”研究模式，努力推進從核心到的“拓展型”發(fā)展模式，即從環(huán)境信息流出發(fā)，組織和集成相關學科的研究，特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究，以便形成適應環(huán)境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統(tǒng)。煤礦區(qū)作為1種以資源開采為驅動力發(fā)展起來的特殊地理區(qū)域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區(qū))破壞上覆巖層原始應力狀態(tài)，導致地下水流失、地面塌陷，進而引發(fā)土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害，甚至引發(fā)各種地質災害。因此，煤炭區(qū)是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環(huán)境污染、生態(tài)退化的復雜區(qū)域，煤礦區(qū)的環(huán)境問題具有明顯的復雜性。目前，對于煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發(fā)研究開采沉陷與地表變形預計、監(jiān)測與治理;(2)從煤礦區(qū)土地資源管理角度出發(fā)研究煤礦區(qū)土地利用/覆蓋變化與生態(tài)響應;(3)從煤礦區(qū)地質環(huán)境角度出發(fā)研究礦區(qū)地質環(huán)境評價與地質災害預防，(4)從煤礦區(qū)水資源環(huán)境角度出發(fā)研究礦井水害、水污染與水資源調控;(5)從景觀格局生態(tài)學角度出發(fā)研究煤礦區(qū)景觀格局;(6)從地理環(huán)境演變角度出發(fā)研究煤礦區(qū)地理環(huán)境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發(fā)研究礦區(qū)資源環(huán)境遙感與信息系統(tǒng);(8)從大氣污染角度出發(fā)研究煤礦區(qū)大氣污染評價與控制;(9)從經濟學角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境經濟評價;(10)從管理學與可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理與可持續(xù)發(fā)展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時空環(huán)境信息是其中的關鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數(shù)據(jù)的支持、需要環(huán)境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統(tǒng)和分析工具的支持、需要環(huán)境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此，從環(huán)境信息科學的角度出發(fā)，可以集成現(xiàn)有的研究工作，充分應用相關學科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進環(huán)境信息科學研究的同時，也進一步推動相關領域的研究。實現(xiàn)整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯(lián)關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統(tǒng)相互作用。煤礦區(qū)環(huán)境信息科學綜合研究與應用體系框架（圖略）。按照該研究框架，煤礦區(qū)環(huán)境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點，主要包括:(l)基于采礦環(huán)境影響機理的模型建立、參數(shù)獲取;(2)各種環(huán)境模型的建立、參數(shù)提取與模型驗證(面向環(huán)境系統(tǒng)分析的環(huán)境評價、污染擴散、環(huán)境演變模型和面向環(huán)境管理決策的規(guī)劃模型、優(yōu)化配置、動態(tài)演變模型以及環(huán)境保護治理與生態(tài)重建方案設計);(3)面向環(huán)境監(jiān)測的遙感信息源選擇與圖像處理、環(huán)境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環(huán)境相關信息的數(shù)據(jù)庫設計與建立;(4)環(huán)境信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)、知識的環(huán)境決策支持系統(tǒng)(專家系統(tǒng))構建。(6)資源一環(huán)境一人類一計算機系統(tǒng)中的信息流與信息應用。

篇2

關鍵詞：智能科學與技術；科學研究；專業(yè)建設

中圖分類號：G642　文獻標識碼：A

1　引言

智能科學與技術學科以計算機科學為基礎，結合了認知科學、信息學、控制科學、生命科學、語言學等學科的相關理論和研究方法，是一門新興的交叉學科，將成為21世紀信息科學研究的制高點和信息產業(yè)價值的主要提升點。

在國外，許多著名高校都設立了“人工智能”專業(yè)并授予智能科學專業(yè)學位：世界多數(shù)知名的理工類院校都設立有人工智能研究所或實驗室，進行智能科學專業(yè)的研究生培養(yǎng)及科研工作。在國內，智能科學與技術專業(yè)起步則較晚：2003年12月5日，教育部正式批準北京大學信息科學技術學院設立“智能科學與技術”本科專業(yè)，這標志著我國“智能科學與技術”專業(yè)的誕生。

廈門大學在智能科學與技術領域已經有多年的研究積累和師資儲備。2006年12月，教育部正式批準廈門大學設立“智能科學與技術”本科專業(yè)，2007年6月6日，廈門大學智能科學與技術系經學校批準成立，并于2007年9月迎來了第一屆本科生。本文將簡要介紹近幾年來廈門大學“智能科學與技術”專業(yè)的建設情況。

2　廈門大學智能科學與技術相關領域的科學研究進展

廈門大學在智能科學與技術領域的研究已開展了多年。早在1988年，學校就成立了校級科研機構――“廈門大學人工智能與計算機研究所”，目前，經廈門大學批準，正式更名為“廈門大學人工智能研究所”。它是一個以實用智能技術研究為主、集基礎研究與應用開發(fā)于一體的研究機構，是廈門大學組建智能科學與技術系的主要基礎。

廈門大學智能科學與技術系面向國際學科發(fā)展趨勢和國家發(fā)展的重大需求，利用人工智能研究的方法和手段，不斷開辟新的研究領域，逐漸確立了語言信息處理、認知計算、智能信息檢索、中醫(yī)信息處理、視頻圖像處理、智能機器人等主要研究方向。在語言信息處理方面，現(xiàn)設手寫漢字識別、自然語言理解、機器翻譯、語料庫技術等研究領域；在認知計算方面，現(xiàn)設覺知計算、腦機接口、機器感覺、隱喻邏輯等研究領域；在智能信息檢索方面，現(xiàn)設文本信息過濾、信息檢索、信息提取、智能數(shù)據(jù)挖掘、Web挖掘等研究領域；在中醫(yī)信息處理方面，現(xiàn)主要研究開發(fā)多媒體中草藥智能查詢系統(tǒng)、基于舌象中醫(yī)智能體檢系統(tǒng)；在視頻圖像處理方面，現(xiàn)設圖像數(shù)據(jù)庫、生物特征識別、遙感圖像、地理信息系統(tǒng)等研究領域。2008年，系里引進了被稱為“人工大腦之父”的著名學者Hugo de Garis教授，并以他為首組建了人工大腦研究室，該研究室的目標是，經過三年左右的時間，建設中國首個人工大腦。

經過十幾年的不懈努力，我們在上述研究領域均取得了一批有影響的重要研究成果，在我國學術界具有一定的學術地位，獲得數(shù)十項國家和省部級項目經費的支持。目前在研的項目有國家自然科學基金項目3項、國家863項目2項、國家863子項目2項、福建省自然科學基金項目1項、福建省科技計劃重點項目2項。在漢字識別、詞語切分標注、語法分析、詞義消歧、指代消解、語言神經基礎、漢語理解策略、網上信息的選擇翻譯、統(tǒng)計機器翻譯、語音識別與合成、計算機音樂、計琴學等諸多方面進行了有特色的研究，形成了具體的算法，并且還提出了一種系統(tǒng)性的協(xié)動計算理論，出版專著5部，數(shù)百篇，其中近三年被EI、SCI等檢索的論文達200余篇。

在基礎理論研究的基礎上，智能科學與技術系還十分注重產學研結合，先后與北京德威特電力系統(tǒng)自動化有限公司和深圳名人電腦等公司進行合作研發(fā)，廣泛開展應用系統(tǒng)的研制開發(fā)，主要包括：手寫漢字機器識別系統(tǒng)、漢語分詞和詞性標注系統(tǒng)、機器翻譯系統(tǒng)以及網上漢語文本分類和信息過濾系統(tǒng)。其中，手寫漢字機器識別系統(tǒng)獲浙江省教育廳科學技術進步三等獎：機器輔助漢英互翻系統(tǒng)獲福建省科技廳科技進步三等獎；漢語分詞和詞性標注系統(tǒng)獲得2003年863中文信息處理評測第二名：機器翻譯系統(tǒng)(包括XMMT漢英機器翻譯系統(tǒng)、Matrix英漢機器翻譯系統(tǒng)、Light英漢機器翻譯系統(tǒng)和Neon英漢雙向機器翻譯系統(tǒng))在863智能接口評測中多次名列前茅，形成多項產品，技術授權國內多家單位使用。

在科研平臺建設方面，智能科學與技術系發(fā)揮廈門大學多學科交叉的優(yōu)勢，聯(lián)合人文學院、外文學院和海外教育學院華文系的學術力量，于2003年成立了“廈門大學語言技術中心”，其中，漢外多語言機器翻譯為主攻方向之一。2006年獲批了“智能信息技術福建省高校重點實驗室”；目前，以人工大腦相關內容為研究核心的“福建省仿腦智能系統(tǒng)重點實驗室”也已獲批。

3　廈門大學“智能科學與技術”專業(yè)建設情況

廈門大學智能科學與技術系現(xiàn)有一個本科專業(yè)(智能科學與技術)，三個學術型碩士學位授予專業(yè)(人工智能基礎、模式識別與智能系統(tǒng)、計算機應用技術)，一個“計算機技術”工程碩士培養(yǎng)方向(智能工程及網絡安全方向)，一個博士學位授予專業(yè)(人工智能基礎)?，F(xiàn)有在校本科生近90人，碩士研究生80多人，博士研究生25人，博士后2人。本系教職工近30人，其中：教授5人，副教授5人，80％具有博士學位或者博士在讀，40歲以下的年輕教師占2／3。

3.1　本科生專業(yè)建設

在本科生培養(yǎng)方面，廈門大學智能科學與技術系的目標是要求學生能夠有效和系統(tǒng)地掌握本學科的理論基礎，比較深入地理解智能科學與技術理論；培養(yǎng)具有一定的分析、綜合和創(chuàng)新能力，能夠承當智能信息系統(tǒng)設計、開發(fā)和智能科學與技術學科教學任務的，德、智、體全面發(fā)展的科學技術工作者：畢業(yè)生適宜到科研機構、學校、技術或行政管理部門、公司、廠礦等企事業(yè)單位從事科技研究、應用開發(fā)、信息管理和教學工作，也可以進一步攻讀該專業(yè)及相關專業(yè)的碩士學位。

為了實現(xiàn)上述目標，我們遵循“寬口徑、厚基礎、抓關鍵、重實踐”四項基本原則，制定了較合理的教學計劃，在本科一、二年級安排公共基本課程、校通識教育課程、院系通修課程；從二年級下學期開始結束院系通修課程，轉而推出部分學科通修課程，向專業(yè)化過渡，三年級開始加入方向性選修課程。其中，公共基本課程621學時、33學分；校通識教育課程262學、15學分；學科通修課程1544學時、90學分；方向性課程120學時、分；學科跨方向性課程108學時、6學分。這樣的安排能真正使學生在獲得扎實而寬厚的理論基礎、合理的知識結構的同時，培養(yǎng)較強的獲取新知識的能力和創(chuàng)新精神。

為了能切實提高學生的動手實踐能力，我們在辦學過程中十分重視和強調實踐環(huán)節(jié)的訓練并倡導理論與實際 相結合，已經規(guī)劃建設一個特色實驗室――“仿腦認知與智能機器人”實驗室，可支撐仿腦認知與智能機器人兩個方向相關課程的教學實驗，總經費預算100萬元。依托該實驗室，結合相關課程，高年級本科生可以進行“心理物理測試實驗”、“眼動測試實驗”、“面部表情與腦電對照實驗”、“行為學與智能關系測試實驗”、“機器人避障行走路徑規(guī)劃”、“機器人目標識別與跟蹤”、“機器人聲控實驗”、“機器人智能語言翻譯”、“機器人足球比賽”等眾多特色實驗。

3.2　研究生專業(yè)建設

廈門大學智能科學與技術系的研究生培養(yǎng)以加強創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為核心，以加強基礎課、專業(yè)課，實驗實踐教學、論文創(chuàng)新寫作、促進理論與實踐相結合為重點，包含碩士研究生和博士研究生兩個培養(yǎng)層次。其中，碩士研究生層次又分為學術型研究生和工程碩士兩種類型，分別進行培養(yǎng)。

在學術型碩士研究生培養(yǎng)方面，我們的目標是培養(yǎng)適應智能科學與計算機科學的發(fā)展，適應國家社會發(fā)展與進步事業(yè)需要的，德、智、體、美全面發(fā)展，系統(tǒng)地掌握本學科基本概念、基本原理、基本方法、基本技能的，具有創(chuàng)新能力、理論聯(lián)系實際的高級專門人才和能適應未來從事基礎研究、應用基礎研究、技術開發(fā)研究和工程應用研究之人才。畢業(yè)生適宜到科研部門、學校從事科學研究和教學工作；適宜到計算機產業(yè)相關的企事業(yè)單位從事智能科學與計算機科學技術的開發(fā)研究、應用與管理等工作；可以繼續(xù)攻讀智能科學與計算機科學及其相關學科的博士學位。目前包含“人工智能基礎”、“模式識別與智能系統(tǒng)”和“計算機應用技術”三個專業(yè)。其中，“人工智能基礎”專業(yè)包含如下培養(yǎng)方向：認知科學理論、認知邏輯學、計算語言學、智能計算方法、藝術認知與計算、腦高級功能成像等；“模式識別與智能系統(tǒng)”專業(yè)包含如下培養(yǎng)方向：計算機視覺、機器翻譯系統(tǒng)、智能中醫(yī)診斷系統(tǒng)、機器音樂、模式識別、音頻信息處理等：“計算機應用技術”專業(yè)包含如下培養(yǎng)方向：人工智能應用技術、自然語言處理技術、智能信息檢索技術、多媒體綜合應用技術、圖像與視頻處理技術、虛擬現(xiàn)實技術等。

在工程碩士培養(yǎng)方面，目前智能系招收“計算機技術”工程碩士――B方向(智能工程及網絡安全)的工程碩士研究生，目標是培養(yǎng)具有扎實的計算機學科專業(yè)知識和工程技術能力，掌握現(xiàn)代智能與網絡科學前沿知識，在智能工程與網絡安全方向具有一定研究深度和項目研發(fā)能力的高層次應用型人才。培養(yǎng)方向包括：嵌入式智能家居、視頻圖像處理、網絡視覺監(jiān)控、模式識別與智能系統(tǒng)、智能機器人、網絡內容監(jiān)管、黑客與網絡攻防技術、網絡信息安全、信息檢索與信息過濾、自然語言處理、機器翻譯、語音識別與合成、智能中醫(yī)信息處理、人工大腦、虛擬現(xiàn)實技術等。

在博士研究生培養(yǎng)方面，設有“人工智能基礎”博士學位授予專業(yè)，目標是培養(yǎng)基礎扎實，具有創(chuàng)新意識，對某一領域有全面深入了解或對某一應用領域有獨立解決實際問題的能力，能夠解決前人未能解決的科學問題或社會發(fā)展中亟待解決的技術問題的高級專業(yè)人才：其研究工作對科學技術或社會經濟的發(fā)展具有明顯貢獻，為人工智能技術發(fā)展和應用提供新的基礎或新技術、新方法。培養(yǎng)方向包括：人工智能以及應用技術、藝術認知與計算、數(shù)據(jù)挖掘技術、認知神經科學、軟計算方法及其應用、智能多媒體信息處理、腦功能成像技術等。

4　總結與展望

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關鍵詞：合川區(qū)；DEM；溝壑密度；坡度；高程

中圖分類號 P931.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）12-0162-03

水土流失是指在水流作用下，土壤被侵蝕、搬運和沉淀的整個過程。我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一[1]，據(jù)第二次全國土壤侵蝕遙感調查顯示，我國水土流失面積高達3.56×106km2，占國土總面積的37.6%[2]。地形是影響地表徑流和土壤侵蝕的重要因素[3]，溝壑密度、坡度、高程等指標是影響土壤侵蝕的重要變量。在進行水土保持方案規(guī)劃和工程建設之前，應對區(qū)域的地形進行準確把握。

DEM是當今地理學、地貌學界，特別是地理信息科學研究的熱點問題[4]。本文基于DEM數(shù)字高程模型對合川區(qū)進行地形分析。通過ArcGIS軟件對合川區(qū)的DEM數(shù)據(jù)進行水文提取，計算溝壑密度、坡度、高程，以期對該區(qū)的地形特征形成綜合的認識。當前合川區(qū)工業(yè)化、城市化正在快速發(fā)展中，但水土流失阻礙了其經濟發(fā)展，破壞了生態(tài)環(huán)境。本研究通過對合川區(qū)的地形的分析，以為合川區(qū)的水土保持工作提供可靠的理論依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實意義，并且為其他區(qū)域的地形因子分析、水土保持等提供經驗。

1 研究區(qū)概況

合川區(qū)地理坐標為東經105.58′37″～106.40′37″、北緯29.51′02″～30.22′24″，位于長江上游，重慶西北部，區(qū)內嘉陵江、渠江、涪江三江匯流，處嘉陵江下游，上游來水量大。地處中丘陵和重慶平行嶺谷的交接地帶，全境地貌大致分為平行嶺谷和平緩丘陵兩大類型：東南邊緣的華鎣山區(qū)為平行嶺谷地形；西北部廣大地區(qū)，屬渝西丘陵盆地，為平緩丘陵地型。境內屬亞熱帶季風氣候區(qū)，年降雨量達1552.7mm，但降水分布不均，雨季降雨量約占全年的70%。土壤以紫色泥巖、砂巖為主，易風化和流失[5]。全區(qū)幅員面積2343km2，總人口156萬，人口密度大，土地墾殖系數(shù)高，水土流失問題依然嚴重[5]。

2 數(shù)據(jù)來源

本文使用的是由美國航天局（NASA）與日本經濟產業(yè)省（METI）共同推出的全球數(shù)字高程模型，簡稱ASTER GDEM[6]。該數(shù)據(jù)的分辨率為30m×30m，全球覆蓋范圍為83°N～83°S的所有陸地區(qū)域。在ArcGIS10.2中，定義合川區(qū)的矢量坐標與DEM數(shù)據(jù)的坐標相同，為D_WGS_1984。對DEM柵格數(shù)據(jù)進行拼接裁剪，得到合川區(qū)的DEM數(shù)據(jù)，進而求出溝壑密度、坡度、高程地形因子（圖1）。

3 水文提取

3.1 洼地填 DEM是比較光滑的地形表面的模擬，但是由于一些真實的地形地貌和誤差的存在，DEM中的洼地分為了自然洼地和偽洼地。研究表明，洼地影響水流的方向，柵格中的水只能流入洼地不能流出，故在進行水文分析前，應先進行填洼，得到無洼地的DEM數(shù)據(jù)。

3.2 流向分析 計算流向采用的是ArcGIS中最常用的D8算法。其原理是計算DEM中每一柵格單元與其相鄰柵格單元間的最大坡降，以最大坡降的單元格為水流出的方向。如果存在相鄰柵格坡降相等，就向外擴張至尋找到最大坡降為止。

3.3 匯流累積量 單位柵格的匯流累積量等于DEM中該柵格單元上游匯入的累加數(shù)目。匯流累積量是基于流向數(shù)據(jù)計算的。匯流累積量的大小直接反映了單元柵格的匯水能力。匯流累積量越大說明該地的地勢越低洼，最大值處易形成河流；相反，匯流累積量越小，說明該處地勢越高，最小值處可視為分水嶺。

3.4 河網提取 河網提取與匯流累計量的閾值有關，閾值越小，其河網越密集，閾值越大，河網越稀疏。但是閾值的選定與當?shù)氐牡匦巍⒌刭|、氣候、植被等因素相關。本文首先假設閾值為500，750，1000……8500，算出不同閾值對應的溝壑密度，然后以溝壑密度趨于穩(wěn)定的第一個閾值為本文的最佳閾值。

4 結果與分析

4.1 溝壑密度分析 溝壑密度也叫溝道密度或溝谷密度，指單位面積內溝壑的總長度，單位為km/km2。溝壑密度是評價地表侵蝕影響、水土流失情況、進行地貌類型分析等的重要指標[7]。本文根據(jù)合川區(qū)30米分辨率DEM進行河網提取，得出當閾值為8000時，溝壑密度相對穩(wěn)定，為0.28km/km2，區(qū)內河流總長約為606.28km（表1）。溝壑密度愈大，表明地面被切割得愈破碎，侵蝕愈強烈[8]。合川區(qū)的溝壑較小，但境內河流處于幼年時期，以侵蝕作用為主，且匯流累積量大，存在明顯的水蝕作用。

4.2 坡度分析 在ArcGIS中進行坡度分析，步驟如下：打開Arc Toolbox 的Spatial Analyst―表面分析―坡度工具，就可以對合川區(qū)的DEM數(shù)字高程模型進行坡度分析。再將坡度柵格數(shù)據(jù)進行重分類，得到坡度的分級。坡度是反映一個區(qū)域地形特征的基本參數(shù)，坡度對土壤侵蝕的影響最大，是水土保持工作中首先要考慮的因素之一[9]。坡度分級方法分為一般主觀分級法、臨界坡度分級法與模式分發(fā)三類[10]，本文采取主觀分級的方法，簡單、靈活[11]。根據(jù)合川區(qū)的坡度數(shù)據(jù)，本文將坡度分為5級，分別是：0°～2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、>25°。坡度小于2°，說明地形相當平坦，一般無水土流失；坡度位于2°～6°的地區(qū)，坡度增大，存在輕度土壤侵蝕，應注意水土保持；坡度為6°～15°的地區(qū)，可能存在中度土壤侵蝕，應用梯田、等高種植等措施保持水土；15°～25°的地區(qū)，坡度較高，水土流失嚴重，應該加強工程生物等措施防治侵蝕；坡度>25°，是開荒限制坡度，已耕種的應該逐步退耕還林還草。合川區(qū)坡度>15°的地區(qū)，主要位于東南部平行嶺谷地帶，地形起伏大，坡度較高。境內坡度主要集中在2°～15°的西部廣大地區(qū)，地形相對平坦，但受人類活動影響大，地表植被覆蓋差，土壤抗蝕力弱（圖2、圖3）。

4.3 高程分析 根據(jù)合川區(qū)總體的海拔高度，將該地分為低海拔（1000m）四類。區(qū)內>500m的范圍主要分布在東部和東南部，屬川東平行嶺谷地帶，呈東北―西南走向。200～500m的海拔高度在區(qū)內占絕對優(yōu)勢，主要分布在中部和西部的廣大地區(qū)。雨季降水量大，降雨集中，山區(qū)易形成山洪、泥石流等災害，水土流失問題嚴重（圖4、圖5）。

5 結論與討論

本研究基于DEM數(shù)據(jù)分析了合川區(qū)的溝壑密度、坡度、高程地形特征，并指出了地形對水土流失的影響。

合川區(qū)溝壑密度較?。?.28km/km2），但R流累積量大，水蝕作用明顯；區(qū)內地形主要以中部和西部的丘陵盆地為主，坡度范圍為2°～15°，海拔500m以下，農業(yè)活動頻繁，地表植被以農作物為主，土壤抗蝕能力差；合川區(qū)東部和東南部屬華鎣山低山區(qū)，坡度15°以上，海拔500m以上，在降水集中的夏季易發(fā)生山洪泥石流等災害。

本文分析了溝壑密度、坡度、高程對合川區(qū)水土流失的影響，但是造成水土流失的因素是多方面的，未考慮到區(qū)域河流發(fā)展演化階段、人類活動、地表植被狀況、降水、土壤等客觀條件。因此，今后還需對合川區(qū)的水土流失狀況進行系統(tǒng)研究。

參考文獻

[1]田衛(wèi)堂，胡維銀，李軍，等.我國水土流失現(xiàn)狀和防治對策分析[J].水土保持研究，2008，15（04）：204-209.

[2]李智廣，曹煒，劉秉正，等.我國水土流失狀況與發(fā)展趨勢研究[J].中國水土保持科學，2008，6（01）：57-62.

[3]楊勤科，趙牡丹，劉詠梅，等.DEM與區(qū)域土壤侵蝕地形因子研究[J].地理信息世界，2009，02（01）：25-31，45.

[4]湯國安.我國數(shù)字高程模型與數(shù)字地形分析研究進展[J].地理學報，2014，69（09）：1305-1325.

[5]蘇鋒，王僑.新形勢下合川區(qū)水土保持工作思路[J].水土保持應用技術，2013（05）：46-48.

[6]趙國松，杜耘，凌峰，等.ASTER GDEM與SRTM3高程差異影響因素分析[J].測繪科學，2012，37（04）：167-170.

[7]吳秉校，侯雷，宋敏敏，等.基于匯流累積計算的溝壑密度分析方法[J].水土保持研究，2017，24（03）：39-44.

[8]張秀平，許小華，鐘發(fā)牯，等.基于DEM的鄱陽湖區(qū)溝谷網絡提取及溝壑密度分析[J].江西水利科技，2011，37（02）：83-86.

[9]杜朝正.基于ArcGIS的坡度分析[J].資源開發(fā)與市場，2009，25（01）：17-18.

[10]林愛文，劉建新，丁玲玲.基于DEM的土地整理工程設計中的坡度分析研究[J].測繪通報，2008（04）：60-61.

篇4

關鍵詞：水環(huán)境；承載力；分析計算；發(fā)展趨勢

【分類號】：X832

1.概述

人類社會進入二十世紀后，生產力飛速發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴重，在某些地區(qū)資源的掠奪性開發(fā)及環(huán)境污染已威脅著人類自身的生存，人們開始思考一個問題：這種生活模式能夠維持多久？什么是健康的經濟發(fā)展模式，因而出現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的觀點。1987年，世界環(huán)境與發(fā)展委員會及挪威首相希倫特蘭（Brundtland）提出了《我們共同的未來》這份著名的綱領性報告，可持續(xù)發(fā)展的概念被定義為“即滿足當代人的需要，又不對后人滿足其自身需要的能力構成危害的發(fā)展”。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展人們很自然地提出了環(huán)境承載能力的問題，即人們尋求的資源開發(fā)程度和污染水平，不應超過環(huán)境承載能力[1]。

1.1 承載力概述與水環(huán)境承載力的定義

承載力原為力學中的一個指標，指物體在不產生任何破壞時的最大（極限）荷載，通常具有力的量綱。當人們研究區(qū)域系統(tǒng)時，借用這一概念來描述區(qū)域系統(tǒng)對外部環(huán)境變化的最大承受能力。隨著研究的不斷深入，承載力概念的內涵與外延都發(fā)生了變化，并被賦予現(xiàn)代含義，成為用來描述發(fā)展限制程度常用的一個指標。承載力在生態(tài)學中一般被定義為“某一生境所能支持的某一物種的最大數(shù)量”[2]。

水資源承載能力特別強調“生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)”這個目標。針對水環(huán)境來說，水體到底能容納多大的污水及污染物，這是水環(huán)境承載能力計算問題。我國對水環(huán)境承載力的概念，表述從不同角度有下列三種：

第一種表述是站在單純的水體角度，不考慮作用于水體的人類行為，以水體的納污能力作為水環(huán)境的承載力。如汪恕誠提出的“在一定的水域，其水體能夠被繼續(xù)使用并仍保持良好的生態(tài)系統(tǒng)時，所能夠容納污水及污染物的最大能力”，這一定義的特點是其承載對象為污染物，指標體系容易表達，指標能夠量化，便于和其它水體流域進行比較。該定義下水環(huán)境承載力和水資源承載力聯(lián)合使用，可以較好地表達流域水體對經濟社會的支撐作用以及經濟社會對流域水體的反作用。

第二種表述是在第一種的基礎上加入了水體環(huán)境所能承載的人口規(guī)模和人口數(shù)量，如高占喜在環(huán)境承載力中講述的在一定生活水平和環(huán)境質量要求下，在不超出生態(tài)系統(tǒng)彈性限度條件下環(huán)境子系統(tǒng)所能容納的污染物數(shù)量，以及可支撐的人口規(guī)模與相應人口數(shù)量。如朱一中在水環(huán)境承載力中講述的某一區(qū)域在特定歷史階段的特定技術和社會經濟發(fā)展水平條件下，以維持生態(tài)良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展為前提，當?shù)厮Y源系統(tǒng)可支撐的社會經濟活動規(guī)模和具有一定生活水平的人口數(shù)量。這一定義的特點是將水環(huán)境對人類社會的 “承載”內涵表述出來，把水環(huán)境承載力具體到人口數(shù)量和污染物。

第三種表述是在第二種的基礎上加入了水體所能承載的經濟規(guī)模。將人類行為（經濟行為）對水環(huán)境承載力的影響概括在內，如何希吾在水環(huán)境承載力中講述的“一個流域、一個地區(qū)、一個國家在不同階段的社會經濟和技術條件下，在水資源合理開發(fā)利用的前提下，當?shù)厮Y源能夠維持和支撐的人口、經濟和環(huán)境規(guī)?？偭俊?。

鑒于對遼河流域水資源承載能力進行的研究，因此，本次研究將討論第一種定義下的水環(huán)境承載能力，即計算在遼河流域某一水環(huán)境單元在給定的環(huán)境目標下所能容納的污染物的量，也就是指環(huán)境單元依靠自身特性使本身功能不至于被破壞的前提下能夠允許的污染物的量。

1.2 水環(huán)境承載力的內涵

人類社會發(fā)展初期，生產力水平低下，人類生產活動對水環(huán)境破壞程度輕微，水環(huán)境并沒有對社會發(fā)展帶來制約作用，直至工業(yè)革命以前，水環(huán)境問題一直沒有成為社會的突出問題。隨著工業(yè)革命的發(fā)展，人類開發(fā)利用和改造自然的能力空前增強，人類從自然界獲取的資源越來越多的同時，排放的污染物也迅速增加，其排放量已遠遠超出水環(huán)境的自凈能力，水環(huán)境質量日益惡化，人們開始注重水環(huán)境問題的研究。本文以遼河流域為研究區(qū)域，進行了區(qū)域水環(huán)境承載能力評價。

水環(huán)境承載力是在人們對社會可持續(xù)發(fā)展與水環(huán)境相互關系有了較深刻認識的基礎上被提出來的[3]。少量污染物進入水環(huán)境并不會引起環(huán)境質量的明顯變化，但水環(huán)境的納污量是有限的，污染物的排放量超過一定限度之后，水環(huán)境質量就會發(fā)生惡化。隨著污染物種類和數(shù)量的增多，水環(huán)境構成的制約作用越來越明顯，人們不得不考慮水環(huán)境與社會經濟協(xié)調發(fā)展的問題。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展人們很自然地提出了環(huán)境承載能力的問題，即人們尋求的資源開發(fā)程度和污染水平，不應超過環(huán)境承載能力。

1.3 水環(huán)境承載力的基本特性

水環(huán)境承載力針對不同時空、流域等因素具有不同計算結果，但是水環(huán)境承載力在某些方面上是一致的，這些一致的特征，就是水環(huán)境承載力的基本特性，可以歸結為以下五方面：

（1）相對極限性：指在某一具體的歷史發(fā)展階段，水環(huán)境承載能力具有最大的特性，即可能的最大承載指標。隨著歷史階段的變更，水環(huán)境承載能力也會發(fā)生一定的變化。

（2）動態(tài)性：說明了事物總是處于不斷發(fā)展變化的歷史過程中，通過提高不同時期的總體技術或生產力水平，使水環(huán)境承載力在不同時期上具有跳躍性，因而水資源承載力在時間上具有動態(tài)性。

（3）模糊性：承載主體水環(huán)境系統(tǒng)受生態(tài)環(huán)境、水生生物及人類活動的影響，有著一定的不確定性。而承載客體社會、經濟發(fā)展和環(huán)境維護則是一個更為復雜的系統(tǒng)，有著更大的隨機性。兩方面因素加上人類認識世界和自然規(guī)律的局限性，決定了水環(huán)境承載能力的模糊性。

（4）可增強性：隨著人類社會科學技術的進步，人類不斷拓寬水環(huán)境的研究范圍，提高生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，從而增加水環(huán)境的承載能力。

（5）被承載模式的多樣性：即經濟、社會發(fā)展模式的多樣性，它決定了水環(huán)境承載能力研究是一個復雜的決策問題。

2.研究的背景及意義

當今，可持續(xù)發(fā)展的理念己被人們所廣泛接受。要實現(xiàn)人類生存和社會的可持續(xù)發(fā)展，自然資源的持續(xù)利用和良好的生態(tài)環(huán)境是最根本的物質保證。隨著社會經濟的持續(xù)發(fā)展和人口的不斷增長，水資源短缺和水環(huán)境破壞已經成為全球性的嚴峻問題。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，其中最不容忽視的，一方面是用水量逐年增加，另一方面則是人類隨意地亂砍濫伐、不合理的放牧以及向環(huán)境排入大量污染物，造成水污染不斷加劇、水環(huán)境明顯惡化，人們開始注重水環(huán)境問題，流域水環(huán)境承載力是自然資源承載力的重要組成部分，是人類經濟社會與河流生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展的重要影響因素。開展水環(huán)境承載能力研究，對于協(xié)調區(qū)域水資源分配、改善流域水環(huán)境，實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。

水環(huán)境系統(tǒng)到底能夠承載多少污染物？選擇什么的數(shù)學模型才能有效計算出水環(huán)境承載能力？怎樣做才能保持水資源的開發(fā)利用處于水環(huán)境承載能力范圍內？這對可持續(xù)發(fā)展十分重要，也是水環(huán)境承載能力計算方面亟待解決的問題。因此，研究水環(huán)境承載力，了解當前水環(huán)境的承載狀況，并通過對影響水環(huán)境承載能力的各因素有所側重的改善與發(fā)展，從而對達到協(xié)調區(qū)域經濟發(fā)展、居民生活水平與生態(tài)環(huán)境建設關系的目的是非常重要的[4]。它是水資源安全度量和規(guī)劃的基礎，不僅能夠給管理者提供決策依據(jù)，而且在一定程度上能增強人們的節(jié)水意識，對促進水資源的持續(xù)利用和實現(xiàn)社會經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3.水環(huán)境承載力的國內外研究現(xiàn)狀

提到水環(huán)境，不得不提及環(huán)境與生態(tài)環(huán)境。環(huán)境按其主體可分為兩類：一類是以人類為主體，其他生命物體和非生命物質都被視為環(huán)境要素的環(huán)境；另一類是以生物體作為環(huán)境的主體，只把非生命物質視為環(huán)境要素，而不把人類以外的生命物體看成環(huán)境要素的環(huán)境。生態(tài)環(huán)境是以人類為主體，其他生命物體和非生命物質都被視為環(huán)境要素的環(huán)境，除包括自然因素外，還包括社會因素。是人類賴以生存的有機結合體，包括生物性的生態(tài)因子和非生物性的生態(tài)因子，如草木植被、河流、湖泊、土地氣候等自然地理條件和人為條件都是人類所賴以生存和發(fā)展的環(huán)境基礎。影響生態(tài)環(huán)境演變的因素不外乎兩大類，即自然因素和人為因素。人為因素形成的生態(tài)環(huán)境演變現(xiàn)象，包括農墾引起的荒漠化、鹽堿化，水生生物減少或滅絕、草場退化；排污引起的水環(huán)境污染、大氣環(huán)境污染、土地肥力下降、生物生存環(huán)境破壞。特別是人類活動日益強烈的近代，人類作用急劇加劇了生態(tài)環(huán)境的破壞。在環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的研究基礎上，針對水環(huán)境研究，國內外都有了很大進展。

3.1 國外研究現(xiàn)狀

世界自然保護聯(lián)盟、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署、世界野生生物基金會在共同發(fā)表的《保護地球一可持續(xù)生存戰(zhàn)略》一書中指出：承載力是“地球或任何一個生態(tài)系統(tǒng)所能承受的最大限度的影響就是其承載力”。隨著承載力研究的深入，水資源具有量的承載力，同時提出質的承載力，首先研究了水資源承載力，水環(huán)境承載力國外的經典研究很少，很多只是泛泛的討論。

如1968年首先由日本學者提出，水環(huán)境承載力（Water Environmental of Carrying Capacity， WECC）是承載力概念與水環(huán)境領域的自然結合，其理論雛形為水環(huán)境容量；1993年，Pearce D .W 研究了經濟、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的關系；國外對于流域、海灣、湖泊等水體進行的生態(tài)學意義的承載力研究中，也涉及到一些水環(huán)境承載力研究，但專門的研究較少，一般僅在可持續(xù)發(fā)展文獻中簡單地涉及。如北美湖泊協(xié)會曾對湖泊承載力進行定義；美國的UPS公司對佛羅里達Keys流域的承載能力進行了研究，內容包括承載力的概念、研究方法和模型量化手段等方面；Rijiberman. J等在研究城市水資源評價和管理體系中將承載力作為城市水資源安全保障的衡量指標；2002年，美國環(huán)保局United States Environmental Protection）進行了4個鎮(zhèn)區(qū)環(huán)境承載力研究（Four Town ship Environmental Carrying Capacity Study），具體計算了4個湖泊的環(huán)境承載力，并提出了保護和改善湖泊水質的建議。

3.2 國內研究現(xiàn)狀

水環(huán)境承載力的研究對控制環(huán)境污染有十分積極的意義，但由于環(huán)境承載力指標與經濟開發(fā)活動、環(huán)境質量狀況之間的數(shù)量關系非常復雜，加之諸多偶然因素的影響，環(huán)境承載力研究進展不快，對水環(huán)境承載力的理論和實踐研究目前尚處于探索階段。

我國較嚴格的“環(huán)境承載力”概念最早出現(xiàn)在《福建省泥洲灣開發(fā)區(qū)環(huán)境規(guī)劃綜合研究總報告》中[5]，即“在某一時期，某種狀態(tài)或條件下，某地區(qū)的環(huán)境所能承受的人類活動的闔值”。此后，許多學者對環(huán)境承載力展開了研究。

1995年，唐劍武等在《環(huán)境承載力及其在環(huán)境規(guī)劃中的初步應用》中給出了水環(huán)境承載力的概念，但水環(huán)境承載力的科學定義目前學術界尚未達成共識。

郭懷成[6]等認為水環(huán)境承載力是指某一時期、某種環(huán)境狀態(tài)下、某一區(qū)域水環(huán)境對人類活動支持能力的閉值。

賈振幫[7]認為水環(huán)境承載力的含義是在一定的自然環(huán)境條件和特定的社會經濟發(fā)展模式下，區(qū)域水環(huán)境（包括水資源和水污染）對其社會經濟發(fā)展的支持能力。

崔鳳軍把城市水環(huán)境承載力定義為：某一城市（含郊區(qū)）、某一時期、某種狀態(tài)下的水環(huán)境條件對該城市的經濟發(fā)展和生活需求的支持能力。

廖文根[8]認為水環(huán)境承載力是指：水環(huán)境系統(tǒng)功能可持續(xù)正常發(fā)揮前提下接納污染物的能力（即納污能力）和承受對其基本要素的改變（系統(tǒng)調節(jié)能力）。

汪恕成[9]認為水環(huán)境承載能力指的是在一定的水域，其水體能夠被繼續(xù)使用并仍能保持良好生態(tài)系統(tǒng)時，所能夠容納污水及污染物的最大能力。

崔樹彬[10]在《河流水環(huán)境承載能力及定量化問題探討》中認為，水環(huán)境承載能力就是通常意義上的“水環(huán)境容量”或者是“環(huán)境（水體）的納污能力”，水環(huán)境容許污染負荷量等。

錢華在《河流水庫水環(huán)境承載力研究一以黃河萬家寨水庫為例》中提出的水環(huán)境承載力的定義：水壞境系統(tǒng)在自我維持、自我調節(jié)能力正常的情況下，水環(huán)境系統(tǒng)的承納能及其可維育的社會經濟活動強度和具有一定生活水平的人口數(shù)量。

在聯(lián)合國開發(fā)署資助的《華北水資源項目》中，研究的內容就是華北地區(qū)的經濟發(fā)展、資源配置和環(huán)境承載能力之間的平衡和協(xié)調問題。當時確定的兩個最主要的目標函數(shù)就是國內生產總值GDP 和生物需氧量BOD5，前者衡量經濟發(fā)展及效益，后者衡量水環(huán)境清潔水平，而沒有明確提出其可接受的最大限度，即承載力。

鑒于對遼河流域水資源承載能力進行的研究，因此，本次研究將采用的水環(huán)境承載能力，即計算在遼河流域某一水環(huán)境單元在給定的環(huán)境目標下所能容納的污染物的量，也就是指環(huán)境單元依靠自身特性使本身功能不至于被破壞的前提下能夠允許的污染物的量。

4. 水環(huán)境承載能力研究中存在的問題

當前，我國時空變化差異很大，不管是南方或北方，水資源危機以及相關生態(tài)環(huán)境問題都相當突出，在優(yōu)化水資源配置的同時，也要充分地考慮到各個地區(qū)的水環(huán)境承載力。我國水環(huán)境承載力研究，目前雖已取得了一定的進展，但是仍然存在以下幾點問題。

（1）基礎理論不完善

關于水環(huán)境承載力概念及其內涵特點多為經驗性描述，系統(tǒng)分析不足，其外延模糊，至今還沒有統(tǒng)一、公認的定義、理論基礎和研究方法，未形成一個完整的計算體系。定義與計算形式不統(tǒng)一，承載力的單位不明確，因此應用上缺乏足夠的可行性，實施和操作性還不強。水環(huán)境承載力的研究是一個復雜的系統(tǒng)多目標決策問題，其研究領域寬廣，涵蓋了從生態(tài)功能等宏觀領域到水生生物呼吸作用等微觀領域，從水文學到生態(tài)學、環(huán)境學、社會經濟學、管理學等不同層次、不同學科的研究范圍，學科交叉性強。但目前的理論基礎還不足以支撐所有的研究領域[11]，因此要加強水資源承載能力的基礎理論研究和完善。

（2）研究原則和目標不明確

水的問題已經成為中國社會經濟可持續(xù)發(fā)展的關鍵制約因素。這就需要我們在進行對水的研究時要充分地考慮可持續(xù)發(fā)展[12]。而我們在水環(huán)境承載力的研究過程中，究竟應該以怎樣的可持續(xù)發(fā)展標準來評價和計算水環(huán)境承載力，或者怎樣的水環(huán)境承載力才可以真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，目前尚未明確和統(tǒng)一。

（3）亟待建立完善公認的、適合流域特點的承載能力指標體系

現(xiàn)有的水環(huán)境承載能力評價指標體系不多，大部分的評價指標體系過于簡單或冗余，一般僅是探索性的成果，還未形成統(tǒng)一的、公認的評價指標體系，尚無適宜的篩選框架和分析方法。在承載力研究中，雖然引入了研究復雜系統(tǒng)的數(shù)學建模方法，但各方法都具有一定的局限性[13]。而且數(shù)學模型中涉及到的指標和指標體系往往過于簡單，沒有給出分析和篩選框架。這些指標往往不能同時描述人口―生態(tài)―社會經濟復合系統(tǒng)的復雜性和水環(huán)境承載力的大小。而且水環(huán)境承載力研究中有大量的定性指標，如政策法規(guī)、管理水平、環(huán)保意識等，而對這些定性指標的定量化具有相當?shù)碾y度，所以至今還沒有既能描述水資源社會經濟系統(tǒng)結構的復雜性，又能描述水環(huán)境承載力大小的評價指標體系。現(xiàn)行的指標體系忽略了對自然生態(tài)系統(tǒng)各因子間相互作用規(guī)律的研究，對水環(huán)境承載力的評價因子的引入不全面，這極大地阻礙了水環(huán)境承載能力評價研究的深入開展，也限制了水環(huán)境承載能力研究的系統(tǒng)性和規(guī)范性。

（4）計算分析方法尚待進一步創(chuàng)新

目前，對于水環(huán)境承載力的研究大多都是在定性的分析上，而且靜態(tài)的分析較多，動態(tài)的分析計算較少。因此，不能充分反映出動態(tài)下的水環(huán)境系統(tǒng)、宏觀經濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)以及生態(tài)環(huán)境之間的相互協(xié)調、相互制約和合理配置的關系?；谒h(huán)境的特殊性，建立一套屬于水環(huán)境承載力系統(tǒng)本身的計算方法非常必要。

5.結語

經過上述探討，水環(huán)境承載力的研究應加強以下方面的研究，以促進水環(huán)境承載力分析計算的理論研究和應用發(fā)展。

（1）將水環(huán)境承載力置于可持續(xù)發(fā)展框架下進行研究。研究應建立在生態(tài)、經濟、社會復合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的前提條件下，因此，只有真正明確可持續(xù)發(fā)展的內涵，深入剖析水環(huán)境承載力與可持續(xù)發(fā)展的關系，才能合理地對水環(huán)境承載力進行評價和計算，同樣，只有進行了水資源承載力的研究，才能使水資源的開發(fā)利用以及社會的經濟發(fā)展達到可持續(xù)。

（2）重視生態(tài)系統(tǒng)需水量的研究。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的，水環(huán)境承載力的研究必須以維護生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展為條件，科學研究生態(tài)需水量，然后進行水環(huán)境分析。

（3）加強水環(huán)境承載力理論基礎的研究。完善水環(huán)境承載力理論體系，為水環(huán)境承載力研究尋找新思路新方法提供理論依據(jù)，并為國家決策、規(guī)劃、計劃和社會協(xié)調發(fā)展提供科學依據(jù)。

（4）以系統(tǒng)的觀點研究水環(huán)境與其他資源的綜合承載能力。人類社會的可持續(xù)發(fā)展需要水環(huán)境和其他資源的共同支持，因此必須從系統(tǒng)的角度研究水環(huán)境與其他資源的綜合承載力。[14]

（5）引入新方法?，F(xiàn)代計算手段和新技術的日新月異，將為水環(huán)境承載力研究提供嶄新的理論基礎和研究技術手段。

（6）結合物理、化學、生物自凈理論，把人工措施與水體自凈能力相結合等方面，如建設氧化塘來處理污水，利用土地處理系統(tǒng)處理污水，及結合筑堤、建庫等水利工程措施來提高河流自凈能力等。利用沿河灘濕地，提高水生生物多樣性，提高河道的水體自凈能力。

參考文獻

[1] 郭志峰，王煒煒.水環(huán)境承載能力及其定量描述方法[J].北方環(huán)境，2004，29（4）.

[2] 陳春生.環(huán)境容量受力分析與都市成長管理之研究：以臺北都會區(qū)水資源個案為例[J]，國力臺灣大學建筑與城鄉(xiāng)研究學報，1987，3（1）：133-144

[3] 趙青松，周孝德，龍平沅.關于水環(huán)境承載力模糊評價的探討[J].水利科技與經濟，2006，12（1）

[4] 高偉.湖州市水環(huán)境承載力評[J]，水利科技與經濟，2009，15（11）.

[5] 楊維，劉萍，郭海霞.水環(huán)境承載力研究進展[J].中國農村水利水電，2008，（12）：66-69.

[6] 劉艷玲.區(qū)域水環(huán)境承載力的可持續(xù)發(fā)展研究[D].長春：東北師范大學，2002.

[7] 李清龍，王路光，張煥禎.水環(huán)境承載力理論研究與展望[J]，地理與地理信息科學，2004，20.

[8] 廖文根，彭靜，何少苓.水環(huán)境承載力及其評價體系研究，水資源及水環(huán)境承載能力[C].北京：中國水利水電出版社，2002

[9] 汪恕誠.水環(huán)境承載能力分析與調控：中國水利學會成立70周年大會學術報告[J].水環(huán)境論壇，2001（z1）

[10] 李瑋，肖偉華，褚俊英.水環(huán)境承載力研究方法及發(fā)展趨勢分析[J].水電能源科學2010（11）.

[11] 方國華等.區(qū)域水資源承載能力多目標分析評價模型及應用[J].水資源保護，2006.22（6）.

[12] 馮尚友，劉國全.水資源可持續(xù)利用的框架[J].水科學進展，1997（4）：301-307.