水文學與湖泊學水文學是研究地球各種水體的形成與運動規(guī)律、地理分布的科學,基本內容是地球上的水分循環(huán)及水量平衡[1].流域作為水文學研究內容的一個重要組成部分,各流域的水資源形成演變規(guī)律及其開發(fā)利用條件對流域地理過程和人類生產活動有綜合影響.因此,水文學特別是水資源的評價、規(guī)劃、開發(fā)、利用、管理、保護、配置、調控有關的理論、應用技術與方法和水資源及水環(huán)境承載能力等有關內容對于流域地理學的研究有著重要的意義.湖泊學研究[3]的是陸地水體,強調物理環(huán)境.早期湖泊學研究致力于湖泊分類,強調湖泊的物理性狀而非生物學特性,稍后一些湖沼學家從流域角度認識湖泊,并認為其是研究內陸水體生物生產力和決定生產力所有影響因素的科學分支,未來仍將主要圍繞水域生產力、水產資源開發(fā)和管理以及水域環(huán)境保護等重要議題進行.作為流域重要組成部分的湖泊,必將是流域地理學研究的重要對象.
生態(tài)學與環(huán)境科學生態(tài)學[4]是研究生物與其環(huán)境之間相互關系的科學,其研究方法經過描述——實驗——物質定量三個階段.流域是一個復雜的生態(tài)系統,早期生態(tài)系統研究致力于發(fā)展一種詳盡的、綜合性的針對具體生態(tài)系統結構和功能進行的研究,著眼于具體的小流域是怎樣工作的,要求提供生態(tài)系統參數的信息并對生態(tài)系統進行實驗性管理.現有研究從生態(tài)系統這一層次對其整體結構、功能和動態(tài)等基礎研究并不深入,導致對自然生態(tài)系統的預測和調控存在困難.從全世界來看,如何優(yōu)化管理自然生態(tài)系統這一問題的研究進展是緩慢的.因此,關于生態(tài)系統整體結構、功能及調控機理的研究,仍是當前生態(tài)系統研究的重點.而流域作為生態(tài)系統,自然著眼于水-陸的相互作用,尤其是流域內不同生態(tài)系統之間信息、能量、物質的變動規(guī)律及流域內不同景觀(高地、沿岸帶、水體)間的上述關系.有著明確邊界的流域,流域地理學需要將兩種(淡水和陸地生態(tài)系統)生態(tài)系統研究相結合,或是其中一種向另一種的拓展.環(huán)境科學[5]是一門研究環(huán)境物理、化學、生物三個部分,尤其是研究人類社會發(fā)展活動與環(huán)境演化規(guī)律之間相互作用的關系,尋求人類社會與環(huán)境協同演化、持續(xù)發(fā)展途徑與方法的科學.就世界范圍來說,環(huán)境科學成為一門科學還是近20~30年的事情.環(huán)境保護是當今世界共同關心的重大社會經濟問題,也是科學技術領域里重大的研究課題.環(huán)境科學是在現代社會經濟和科學發(fā)展過程中形成的一門綜合性科學.流域地理學研究的重要內容之一就是關注人類活動對地理環(huán)境的環(huán)境效應與環(huán)境響應,因此,環(huán)境科學是流域地理學研究中值得借鑒的基礎.地理學與區(qū)域科學地理學是研究地球表層自然要素與人文要素相互作用及其形成、演化,地域分異和人地關系的科學[6].它所面對的是復雜的地球表層系統,由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈與人類圈所構成的統一整體,是各種自然現象、人文現象組合在一起的復雜系統.現代地理學發(fā)展和繼承了近代地理學的綜合性、區(qū)域性思想與觀念,已經形成涵蓋自然地理學、人文地理學、地理信息科學等眾多分支的科學體系.流域自古以來便是集聚人口、城鎮(zhèn)、經濟活動的重要區(qū)域,而今全球大河流域仍然是地球表層人口-經濟-城鎮(zhèn)最為密集的區(qū)域.流域的資源、環(huán)境和發(fā)展需要一系列的科學研究命題,如流域水資源的評價、規(guī)劃、開發(fā)、利用、管理、保護、配置、調控有關的理論、應用技術與方法的研究等.區(qū)域科學[7]將區(qū)域作為一個有機整體(自然、社會、經濟綜合體)進行研究的科學.著重揭示經濟社會活動的空間分布、區(qū)域矛盾和區(qū)域分異規(guī)律.它以區(qū)域為對象,將具體地域分為均質區(qū)域、節(jié)點區(qū)域和區(qū)域系統表象的依賴于空間的經濟體,且經濟體是具有資源——環(huán)境結構、人口經濟結構、城鎮(zhèn)體系、空間結構、地緣結構的地理單元抽象.2000年以后,美國國家科學基金將其傳統的資助領域geography更改為geographyandregionalscience,確定了區(qū)域科學與地理學的互補關系和作為一個科學門類的主體地位.區(qū)域科學創(chuàng)始人的WalterIsard說:“作為一門科學的區(qū)域科學,關心的是用各種各樣的解析性研究和實證性研究相結合的方法對區(qū)域內或空間范圍內的經濟社會問題進行細致耐心的研究”.由此可知,區(qū)域科學對于流域的經濟社會分析、空間結構、流域進化、流域開發(fā)與治理政策及創(chuàng)新具有重要的借鑒價值.
流域開發(fā)與管理流域開發(fā),既是人類對流域資源認識與利用的過程,又是流域人工化的過程.流域開發(fā)始于流域的水資源利用,尤其是作為生命之水和動力之水的利用,由此形成了流域規(guī)劃與管理.流域規(guī)劃起源于1933年美國田納西河流域管理局(TennesseeValleyAuthority,TVA)制定了完整的田納西河流域開發(fā)計劃,并成為典范.隨后,國外許多大河流域都開始了相關開發(fā)與治理規(guī)劃,絕大多數工作著眼于流域水資源、礦產資源開發(fā)利用,以及遭到破壞的流域生態(tài)恢復和實現流域經濟可持續(xù)發(fā)展等方面.并且已認識到流域規(guī)劃是自然、經濟、社會多因素和多目標綜合性區(qū)域開發(fā),是國土綜合開發(fā)與規(guī)劃的一個環(huán)節(jié),提出了流域綜合開發(fā)模式、以水資源為中心的開發(fā)模式、環(huán)境整治開發(fā)模式三種模式.而國內學者對流域開發(fā)與規(guī)劃的關注可以分為三個階段:建國初期關注流域旱災與洪澇等自然災害的治理;改革開放前重點關注流域水能、礦產開發(fā)和流域水資源跨地區(qū)平衡;改革開放后重點關注以流域上中下游基礎設施和產業(yè)布局為中心的綜合規(guī)劃,初步提出流域綜合規(guī)劃“點-軸-面”模式.近年來,隨著南水北調和西電東輸工程的開建,流域綜合規(guī)劃又成為研究熱點,如關注西北干旱區(qū)域的流域產業(yè)布局、側重三峽、南水北調工程實施對水源地生態(tài)安全與產業(yè)綜合發(fā)展、側重新型產業(yè)化和區(qū)域經濟一體化視角下的流域產業(yè)發(fā)展[8].流域管理是指以流域為單位,對水資源的開發(fā)、利用、保護和調配進行的綜合管理活動,旨在充分發(fā)揮水資源的經濟效益和生態(tài)環(huán)境效益,實現流域可持續(xù)發(fā)展.而聯合國糧農組織林業(yè)委員會根據當今全球各國實踐認為當前流域管理的主要任務[9]:1)注意合理利用山區(qū)土地資源,推廣多種經營的體制,用經濟手段鼓勵水土保持工作;2)提高流域管理的技術水平,實現施工機械化,降低治理成本;3)注意分析流域管理的經濟效益,加強規(guī)劃技術的研究和國際間技術合作與交流;4)研究流域管理的法規(guī)與管理體制,加強流域管理的人才培訓工作;5)注意大流域治理戰(zhàn)略研究,對多數發(fā)展中國家來說,迫切需要制定大河流域管理的中長期規(guī)劃;6)加強流域管理科學研究.隨著科學的發(fā)展和本學科知識的豐富,流域開發(fā)或管理現在不僅包括傳統意義上的水土保持,也更側重于生態(tài)系統的管理和流域上中下游的協調發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展[10].2.5流域地理學的研究對象流域地理學的思想早已存在,現在作為一門學科提出盡管不十分成熟,但此嘗試有意針對流域實踐的上述問題去嘗試并積累資料;另外流域地理學的一個重要意義在于它是地理學理論研究和實際應用相結合最適宜的“實驗地”,尤其是綜合研究陸地與水域相互作用的地球表層系統.上述學科中,水文學值得參考的是其研究方法或手段,用其或改進其方法有利于獲取流域的基本資料;湖泊學可以看成流域地理學的主要來源,因為水既是流域的“驅動因子”,也是最終的“受害者”.流域由不同的水、陸生態(tài)系統組成,但對水的研究是對流域研究的出發(fā)點和落腳點,系統生態(tài)學提供了一種研究思想和操作思路,景觀生態(tài)學提供了大尺度的流域研究思互作用提供了物質流、能量流的研究方法與戰(zhàn)略眼光.地理學與區(qū)域科學作為流域地理學的學科之母,無疑是其理論、方法與技術的基礎與支撐.流域開發(fā)和管理,既是流域經濟地理學的核心內容,又在方法與目的上實現了流域地理學的應用性與理論性的統一.根據上述流域地理學學科基礎的分析,流域地理學就是以流域為研究單元,應用現代地理學的理論和系統、綜合集成的研究方法,研究流域內人類活動、地理環(huán)境、水體等各子系統間的物質、能量、信息流的演變規(guī)律的一門學科.在研究流域作為復合地域系統的形態(tài)-結構-功能的基礎上,進一步從中、大尺度對流域內各種人類活動,如資源開發(fā)、保護與環(huán)境治理問題、流域上中下游協調發(fā)展與生態(tài)補償等進行研究,為流域中以“水體”為核心的合理開發(fā)利用決策提供理論依據.
針對流域地理學上述理論基礎與研究熱點及當今地理學的發(fā)展趨勢和主要研究目標,可提出流域地理學近期主要研究內容:1)流域形成的(地理和氣候的)歷史背景及發(fā)展演變過程;2)流域系統的結構—功能—形態(tài)互動機制;3)流域資源環(huán)境評價與承載力,生態(tài)環(huán)境變化對流域景觀格局的影響和響應;4)流域內人地關系地域系統發(fā)生與演化的規(guī)律及其時空分異和調控機理;5)流域內生物生產力及生物分布格局,它們與流域結構、功能和形態(tài)動態(tài)間的關系;6)水體作為陸地“生境島嶼”的島嶼生物地理學研究;7)流域內河岸緩沖帶演變過程及其對社會經濟發(fā)展的影響;8)地下水及其變化(如開采、污染等)對地表環(huán)境的影響,地下水與地表水作用界面演化;9)不同尺度上對流域結構—功能—形態(tài)的研究,探索某一時空尺度上格局、過程如何影響其它尺度上的格局和過程;10)流域內自然侵蝕和人為加速侵蝕與環(huán)境演變過程的研究,流域水土保持等;11)土地和水利用變化如何影響流域人地關系過程,確定由此帶來生態(tài)學后果及與區(qū)域或全球變化的關系;12)流域生態(tài)環(huán)境整治的地理工程,流域城市、人類活動及經濟社會發(fā)展;13)流域水系的環(huán)境背景值及環(huán)境容納量,污染的治理與資源化地理工程系統;14)流域開發(fā)的地理學后果與對策,水資源工程綜合評價、自然災害的評估與預警;15)流域內農業(yè)產業(yè)化發(fā)展,林-農-漁復合系統優(yōu)化結構的技術及示范和應用;16)流域綜合開發(fā)和協調發(fā)展的指標體系,流域GIS與智能流域系統的建立;17)流域發(fā)展規(guī)劃及流域可持續(xù)發(fā)展對策與應用;18)對流域地理學本身的思考與研究,如概念、內涵、理論、調查及實驗分析方法和對相關工作的總結歸納.
開展流域地理學研究,需要多學科、多專業(yè)的交叉滲透和聯合攻關,它屬于長期人地關系地域系統研究范疇.它的開展將是一個用人多、耗費大、歷時長的過程,但必須盡快著手準備,爭取早日系統地開展并確立優(yōu)勢.就國家而言,可考慮與科技扶貧、流域整治、環(huán)境治理等工作相結合,并充分利用現有生態(tài)網絡,水文、氣象、地質等自然要素監(jiān)測網絡以及全國擁有地理科學類及相關專業(yè)的科研院所,以期在全國范圍內展開流域地理學研究.近期可在重點區(qū)域和類型中,選取一些具有代表性的中等尺度的流域,組織若干與流域地理學研究相關的研究單位共同協作,聯合開展流域地理學研究.
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