节水技术论文范文
时间：2023-10-29 21:16:11
节水技术论文篇1
关键词：节水灌溉；技术模式；推广对策；黑龙江七台河；新兴区红旗镇
水利是农业的命脉，粮食的增产往往是通过灌溉面积的增加来实现的，然而灌溉面积的增加已受到水资源总量和用水结构变化的双重制约。因此，发展农业的根本出路在于节水。推广节水灌溉技术模式能更好地使用节水灌溉技术，发展节水农业，提高水资源的利用效率，这是加强农业基础设施建设、加快农业科技进步、提高农业综合生产能力的一种有效措施。红旗镇是七台河市新兴区唯一的乡镇，地处城郊，总面积130km2。全镇辖12个行政村，2个直属场，耕地面积1950hm2，总户数5576户，总人口约2.38万人，其中农业人口约1.86万人。由于历史原因，红旗镇与新兴区城区没有明显的地域界限，有6个村属城中村，城乡混居。农业用水主要依靠由桃山水库调剂的倭肯河水和地下水。而七台河市又是一座水资源匮乏、缺水比较严重的煤炭工业城市。多年平均水资源量8.36亿立方米，人均占有水资源量948m3，是全国人均水平的1/2、全省人均水平的2/5。七台河市区多年平均水资源量2.38亿立方米，人均占有水资源量466m3；均低于全省水平。桃山水库担负着全市城区居民的饮用水、工业用水，包括红旗镇在内的下游多个城、镇的农业用水。遇到干旱年份，城区居民的饮用水及工业用水都不能完全保证，农业用水更是无从谈起。新兴区是七台河老区，是七台河市四大国有煤矿所在地。全区142km2的土地，大部分都是地下采空区，地下水流失严重，干旱季节，水量远远不能满足小井灌溉需要。
1红旗镇不同类型节水灌溉的工程技术模式
1.1新建井灌区节水增效灌溉工程技术模式
按照“以水定井，统一规划，合理开采，严格管理”的原则，在新建的井灌区发展节水增效灌溉。以开采有稳定可靠补给来源的浅层地下水为主，将井灌建设和节水灌溉结合起来，建设成节水型井灌区，做到既促进农业的发展，又防止地下水超采、环境恶化的结果。这种模式是：合理布井，采用先进的成井工艺提高机井质量，配套小型移动式喷滴灌机等节水灌溉设施。红旗镇按照这种模式可建成中心灌区26.7hm2，辐射区80hm2，项目区建成后灌水定额将会明显下降，年节水预计10万立方米，在全部农田实现全生育期灌溉的同时，地下水将得到有效控制，灌溉期间地下水位将基本保持不变，可有效提高农业抗灾能力。由于取消了田间输水土渠，还可节省渠道占用耕地面积。
1.2灌区田间工程节水改造模式
由于红旗镇原输水渠道防渗衬砌率低，田间工程不配套，灌水方法落后，是发展节水灌溉的重点区域，特别是田间工程部分，由于以群众投入为主，是当前节水灌溉最薄弱的环节。因此，这类灌区在对干、支渠等输水工程进行防渗的同时，对田间工程进行节水改造。改造的模式是：对斗、农渠进行防渗衬砌，平整土地，重新确定沟渠规格，采用小畦灌、沟灌、长畦短灌和波涌灌等先进的地面灌水技术，并通过开展非充分灌溉、水稻控制灌溉、降低土壤计划湿润层深度和采用覆盖保墒等农业综合节水技术，实现渠灌区全方位节水。
1.3节水抗旱灌溉工程技术模式
由于七台河市处在十年九春旱的季节性缺水地区，这类地区在农作物播种季节经常性地发生干旱，而在其他生长季节或生育阶段降雨可满足需水要求，如不采取抗旱灌溉轻者减产，重者绝收。对这类地区，采取的节水灌溉工程技术模式为：选用适宜当地的各种节水灌溉技术，如坐水种、软管灌溉、轻小型移动式喷灌机组等和植树种草培肥土壤、覆盖保墒、合理耕作、采取节水灌溉制度相结合。红旗镇可采用坐水种节水抗旱灌溉模式，利用行走式注水点播机，将开沟、注水、点种、施肥、覆土一次作业完成，主要用于玉米、大豆的抗旱点灌。
2推广对策
2.1加强宣传，提高群众的节水意识
发展节水灌溉必须要加强对节水灌溉技术的宣传普及，实现干部群众观念上的变革。由单纯的浇地向浇作物、科学节水转变，用科学技术手段武装农业。同时，做好节水灌溉的科技交流，让群众认识到农业节水的必要性和重要性，采用先进的取水、输水设施，先进的微灌、喷灌机械，先进的滴灌、渗灌、微灌方法，提高水的有效利用率。
2.2政策配套，提高灌溉用水管理水平
由于节水法规制度建设相对滞后，尤其是灌溉用水的市场机制不键全，农用水价偏低，不利于节水灌溉工作的开展。在推行节水灌溉中，管理是最重要的环节，也是目前最不为人们重视的环节，重建设、轻管理仍是长期以来没有解决好的一个重大问题。当前，灌区的农田灌溉水的水价仅为供水成本价的1/3～1/2。据有关部门统计，目前在水、种、肥农业生产投入三要素中，种子投入占27%，肥料占34%，而灌溉用水只占7%～9%。在一些引河灌区，水费支出仅占平均纯收入的2.1%。由于水价太低，导致农民不爱惜水，不舍得在购买节水灌溉设备上花钱；由于水价太低，灌溉管理单位收取的水费入不敷出，反而鼓励农民多用水；由于水价太低，水利工程难以维修更新，工程老化失修、带病运行，效益日趋下降。在节水灌溉管理中，加快水价改革是最重要的管理措施。1998年中央水利工程供水出库价或河道取水的渠首价平均1.3分/m3；地方水利工程的平均供水价格（批发价）为2.9分/m3；农业用水零售价5分/m3，适当提高水价，逐步达到成本水价，是水价改革的方向。目前不少灌区已开始适度提高灌溉用水的水价，但达到成本水价还很困难。为避免因水价上提，引起农业生产成本轮番上涨，应实行鼓励节约用水的科学水价制度，如容量和计量两部制水价和累进制水价，对于浪费水资源的行为，实行惩罚性水价。此外，在水资源的合理调配和灌溉服务体系的建设方面，也还远不能适应当地经济和社会发展的需要。因此，要根据不同的生产条件对不同类型，特别是小型水利工程因地制宜地实行股份制改造、承包经营、股份合作制、租赁拍卖等多种形式的产权制度改革。大中型灌区要积极推广用水户参与管理的经验，通过提高水价和加强管理，逐步实现以水养水，达到节水的良性循环。要加强灌区内部管理，精简机构，分流冗员，落实多种形式的经营管理责任制，降低成本，提高经济效益。
2.3进一步强调因地制宜，克服推广中的盲目性
目前可供选择的节水灌溉技术有很多种，但都有一定的适宜范围，必须因地制宜，做好调查研究，进行充分论证和多方案比较，特别要考虑当地的实情，选择最适合本地区发展的节水灌溉技术措施。尽管在发展
节水灌溉的过程中，主管部门一再强调要坚持因地制宜的原则，但是当前各地在推广应用节水灌溉技术中，仍然出现一些不恰当的做法。如：不按规律办事，行政干预较多，不根据需要和可能，不充分征求农民群众的意见，沿国道成线、成片修建仅为供参观用的所谓样板工程或旅游农业；有的农业节水灌溉工程本已有比较完整的低压管道输水灌溉系统，又在上面重复修建喷灌工程，上级参观时开喷灌，实际生产时用管灌；有的井灌区已严重超采地下水，形成地下水降落漏斗，本应通过修建节水工程减少地下水用量，改善和恢复生态平衡，但却继续扩大灌溉面积，地下水开采量不但不减少反而增加等。造成投入大量资金建成的节水灌溉工程不但不能发挥应有的效益，而且还挫伤了农民发展农业节水的积极性或带来负面的社会效应。
3结语
由于红旗镇地域广阔，各村经济条件不同，作物类型有别，气候差异较大。因此，发展节水灌溉要从各地的实际出发，在充分考虑当地自然条件和农村社会经济水平的基础上，因地制宜地选取各种适宜的节水灌溉技术和模式。发展节水灌溉是一项系统工程，要将农业措施与水利措施相结合、工程措施与非工程措施相结合、软件建设与硬件建设相结合，形成各种节水技术的组装、配套与集成。发展节水灌溉还应以经济效益为中心，以提高水、土资源利用率和增产、增收为目标，通过发展节水技术促进农业结构的调整、促进各种先进适用技术的应用、促进农业质量和效益的提高，推进农业现代化和产业化进程，实现农业增产、增收，使农民得到更多实惠，用显著的经济效益引导广大农民群众发展节水灌溉。
参考文献
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节水技术论文篇2
论文摘要：节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法，措施和制度等的总称。是否节约灌溉用水，用水是否高效是以单位作物产量总耗水量(从水源算起直到田间)多少来衡量。因为节水与否和高效与否，都是相对的概念，所以节水灌溉技术也是不断发展，其效率也是不断提高的。本文主要针对我国现行的一些节水灌溉技术进行了研究探讨。 论文关键词：节水灌溉 输水 制度 0 引言 节水灌溉就是要改变千百年来人们浇地的传统习惯，按照作物的最佳需水量进行灌溉，用少量的水取得较高的经济效益，是使传统农业向高产、优质、高效的现代农业转变的必要措施。 节水灌溉不仅节约水源，而且带来的相关效益也比较显著。主要表现为：水分的生产绿率提高、单产产量提高、作物品质提高、病虫害减少、施肥量节省、电力能源节省、生产用工大量节省、耕地节省及环境效益提升。由此可见农业节水灌溉潜力很大，大力普及节水灌溉技术，提高灌溉用水利用率是解决农业用水危机的最有效途径。现在我国采用过的和正在研究或推广使用的节水灌溉技术有数十种之多。各种技术都各有利弊，各有不同的适用条件。只不过有些技术成熟一些，有些技术还有待进一步研究，有些技术优点更多些，适用范围更广些，而有些技术稍逊而已。节水灌溉技术大致可分为灌水方法、输水方法、灌溉制度和田间辅助措施等四大类别。 1 节水灌水方法 灌水方法即田间配水方法，就是如何将已送到田头的灌溉水均匀地分布到作物根系活动层中去。按灌溉水是通过何种途径进入根系活动层目前节水技术有以下几种： 1.1 喷灌技术 喷灌技术是利用成套的动力机、水泵给水加压，或利用水的自然落差将水通过管道输送到灌区，由管道上的喷头喷射到空中散成水滴，均匀地散布在田间进行灌溉。喷灌几乎适于所有的旱作物。 1.2 微灌技术 微灌技术包括滴灌、微喷灌、脉冲灌、涌泉灌等。滴灌又根据设备工作压力不同分为常压滴灌和重力滴灌；根据设备铺设的方式不同又可分为地下灌溉和地表灌溉。它可根据作物的需水要求，通过灌溉控制、过滤系统及管道和安装在管道上的特制喷水器（滴头、微喷头、稳流器、分水器、滴灌带、喷水带等），将水和作物所需要的肥料、养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物的根部附近的土壤中。微灌主要用于局部灌溉。 1.3 渠道防渗技术 渠道防渗技术是为了减少渠床土壤透水性或建立不易透水的防护层而采取的各种技术措施。常用的有混凝土衬砌、浆砌、石块衬砌、塑料薄膜防渗和混合材料防渗等。 1.4 低压管道输水技术 低压管道输水技术是利用机泵抽取井水，通过管道系统把水输送到田间对农田灌溉。水进入田间后仍属于地面灌溉的范畴。 1.5 行走式节水灌溉技术 行走式节水灌溉技术是利用农村已有的农用动力机械兼作灌溉动力，配套使用的灌溉设备，以增加流动灌溉的适应性。行走式节水灌溉机不要求田间工程设施，只要有水源就可以实现灌溉。该机都是组装的，装拆方便，所以那里干旱，就可以迅速组装一批灌水机具、配套使用的拖拉机，就可以实施行走式灌溉，以达到补水灌溉的目的。 2 节水输水方法 几千年来我国都是用土渠将灌溉水从水源输送到田头。这样有大量的水在还没送到田头就已浪费掉了。我国现有灌溉渠道水利用系数很低，一般为0.3-0.5。因此在输水过程中节约水的潜力很大。常用的方法有渠道防渗和管道输水两种。 2.1 渠道防渗 渠道防渗所采用的材料有很多种类，常用的有干砌块石，浆砌块石(或卵石)，砼预制块、现浇砼护面、塑料薄膜、土工膜等，最近国内比较普遍推广的“三面光”渠道就属这一类。当采用砼护面时，如渠道不大还可用U型砼渠，这样还可以提高输水流量，减小过水断面。 2.2 管道输水 渠道输水除了渠床渗漏之外，还有水面蒸发与渠床上杂草的蒸腾。而用管道输水则可基本避免这些输水损失。对于喷灌、滴灌和微灌要求高压输水(300～1200kPa)，而对于地面灌溉可用低压输水管(小于200kPa)。 3 节水灌溉的相应制度 3.1 不充分灌溉按早期灌溉的指导思想是只要有足够的水源供应，就要给作物供应最充分的水，以使之达到尽可能高的单位面积的产量，这就是充分灌溉。这种灌溉方法可以获得最高的单位产量，但是单位水量所获得收益就不见得最高。因此，近年提
节水技术论文篇3
水资源紧缺已成为严重制约我国国民经济可持续发展的瓶颈。农业是我国的用水大户，用水总量4000亿m3，占全国总用水量的70%，其中农田灌溉用水量3600-3800亿m3，占农业用水量的90%-95%。农业用水中的浪费现象相当严重，首先是农田灌溉水的利用率低，平均仅为45%左右；其次是农田对自然降水的利用率低，仅达到56%；最后是农业用水的效率不高，其中农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m3左右，旱地农田水分的利用效率为0.60-0.75kg/m3。根据权威部门的预测结果，在不增加现有农田灌溉用水量的情况下，2030年全国缺水高达1300-2600亿m3，其中农业缺水500-700亿m3。若将农田灌溉水的利用率由目前的45%提高到发达国家的水平70%，则可节水900-950亿m3，如同时提高水的利用效率，农业节水后不仅可满足7亿t左右的食物生产用水，还能节约出400-500亿m3的水量用于国民经济的其他重要行业，这无疑会对未来的国家经济持续发展和社会安全稳定作出重大贡献。
农业节水不仅是我国国民经济和社会可持续发展所要求的，也是我国农业资源，尤其是水资源短缺、水土资源配置失衡等严峻形势所决定的。农业节水对保障国家水安全、粮食安全和生态安全，推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和作用。我国农业缺水的问题在很大程度上要依靠节水予以解决，加强对我国节水农业技术的研究，以科技创新促进生产力发展，建立与完善适合我国国情的现代节水农业技术体系，将成为促进我国节水农业可持续发展的重大战略举措之一
1现代节水农业技术研究进展
随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为现代农业可持续发展的重要措施。发达国家在农业生产实践中，把提高灌溉（降）水的利用率、单方水的利用效率、水资源再生利用率作为研究重点和主要目标。在研究节水农业基础理论基础上，将生物、信息、计算机、高分子材料等高新技术与传统的农业节水技术相结合，提升节水农业技术的高科技含量，建立适合国情的节水农业技术体系，加快由传统的粗放农业向现代化的精准农业转型的进程。
世界各国采用的节水农业技术通常可归纳为工程节水技术、农艺节水技术、生物（生理）节水技术和水管理节水技术等四类。节水农业技术的应用可大致分布在四个基本环节中:
一是减少灌溉渠系（管道）输水过程中的水量蒸发与渗漏损失，提高农田灌溉水的利用率；
二是减少田间灌溉过程中的水分深层渗漏和地表流失，在改善灌水质量的同时减少单位灌溉面积的用水量；
三是减少农田土壤的水分蒸发损失，有效地利用天然降水和灌溉水资源；
四是提高作物水分生产效率，减少作物的水分奢侈性蒸腾消耗，获得较高的作物产量和用水效益。节水农业发达的国家始终把提高上述环节中的灌溉（降）水利用率和作物水分生产效率作为重点，在建立了以高标准的衬砌渠道和压力管道输水为主的完善的灌溉输水工程系统和采用了以喷（微）灌技术和改进的地面灌技术为主的先进的田间灌水技术后，节水农业技术的研究重点正从工程节水向农艺节水、生物（生理）节水、水管理节水等方向倾斜，尤其重视农业节水技术与生态环境保护技术的密切结合。
1．1农艺节水技术
利用耕作覆盖措施和化学制剂调控农田水分状况、蓄水保墒是提高农田水利用率和作物水分生产效率的有效途径。国内外已提出许多行之有效的技术和方法，如保护性耕作技术、田间覆盖技术、节水生化制剂（保水剂、吸水剂、种衣剂）和旱地专用肥等技术和产品正得到广泛的应用。如美国中西部大平原由传统耕作到少耕或免耕，由表层松土覆盖到作物残茬秸秆覆盖，由机械耕作除草到化学制剂除草，都显著提高了农田的保土、保肥、保水的效果和农业产量。法国、美国、日本、英国等开发出抗旱节水制剂（保水剂、吸水剂）的系列产品，在经济作物上广泛使用，取得了良好的节水增产效果。法国、美国等将聚丙烯酰胺（PAM）喷施在土壤表面，起到了抑制农田水分蒸发、防止水土流失、改善土壤结构的明显效果。美国利用沙漠植物和淀粉类物质成功地合成了生物类的高吸水物质，取得了显著的保水效果。
节水农作制度主要是研究适宜当地自然条件的节水高效型作物种植结构，提出相应的节水高效间作套种与轮作种植模式。例如，在澳大利亚采用的粮草轮作制度中，实施豆科牧草与作物轮作会避免土壤有机质下降，保持土壤基础肥力，提高土壤蓄水保墒能力。
在抗旱节水作物品种的选育方面，发达国家已选育出一系列的抗旱、节水、优质的作物品种。如澳大利亚和以色列的小麦品种、以色列和美国的棉花品种、加拿大的牧草品种、以色列和西班牙的水果品种等。这些品种不仅具备节水抗旱性能，还具有稳定的产量性状和优良的品质特性。特别是近年来，在植物抗旱基因的挖掘和分离、水分高效利用相关的基因定位以及分子辅助标记技术、转基因技术、基因聚合技术等在抗旱节水作物品种的选育上取得了一些极富开发潜力的成果。
近年来，水肥耦合高效利用技术的研究已将提高水分养分耦合利用效率的灌水方式、灌溉制度、根区湿润方式和范围等与水分养分的有效性、根系的吸收功能调节等有机地结合起来。通过改变灌水方式、灌溉制度和作物根区的湿润方式达到有效调节根区水分养分的有效性和根系微生态系统的目的，从而最大限度地提高水分养分耦合的利用效率。美国、以色列等国家将作物水分养分的需求规律和农田水分养分的实时状况相结合，利用自控的滴灌系统向作物同步精确供给水分和养分，既提高了水分和养分的利用率，最大限度地降低了水分养分的流失和污染的危险，也优化了水肥耦合关系，从而提高了农作物的产量和品质。
1．2生物（生理）节水技术
将作物水分生理调控机制与作物高效用水技术紧密结合开发出诸如调亏灌溉（RDI）、分根区交替灌溉（ARDI）和部分根干燥（PRD）等作物生理节水技术，可明显地提高作物和果树的水分利用效率。与传统灌水方法追求田间作物根系活动层的充分和均匀湿润的想法不同，ARDI和PRD技术强调在土壤垂直剖面或水平面的某个区域保持土壤干燥，仅让一部分土壤区域灌水湿润，交替控制部分根系区域干燥、部分根系区域湿润，以利于使不同区域的根系交替经受一定程度的水分胁迫锻炼，刺激根系的吸收补偿功能，使根源信号ABA向上传输至叶片，调节气孔保持在适宜的开度，达到不牺牲作物光合物质积累而又大量减少其奢侈的蒸腾耗水的目的，与此同时，还可减少作物棵间的土壤湿润面积，降低棵间蒸发损失和因水分从湿润区向干燥区侧向运动带来的深层渗漏损失。RDI是基于作物生理生化过程受遗传特性或生长激素的影响，在作物生长发育的某些阶段主动施加一定的水分胁迫（即人为地让作物经受适度的缺水锻炼）来影响其光合产物向不同组织器官的分配，进而提高其经济产量而舍弃营养器官的生长量及有机合成物的总量。因营养生长减少还可提高作物的种植密度，提高总产量，减少棉花、果树等作物的剪枝工作量，改善产品品质。国际上有关调亏灌溉的研究主要是针对果树和西红柿等蔬菜作物，对大田作物的研究较少。
近年来，国内外相继开展了对作物需水量计算方法的大量研究，但这些研究大多以单点的和单一作物的耗水估算为主，在此基础上采用插值法和面积加权平均法确定的区域作物耗水量的精度会受到气象等因素的空间变异性的影响。目前的重点是将单点的单一作物耗水估算模型的研究扩展到区域尺度多种作物组合下的耗水估算方法与模型研究上，根据作物及其不同生育期的需水估算，使有限的水最优分配到作物的不同生育期内，为研究适合不同地区的非充分灌溉制度提供基础数据和支撑。随着遥感技术的应用使得采用能量平衡法估算区域作物耗水量成为可能，通过遥感获得的作物冠层温度来估算区域耗水量分布的研究变得十分活跃，并在一些发达国家得到了一定的应用。
1．3水管理节水技术
为实现灌溉用水管理手段的现代化与自动化，满足对灌溉系统管理的灵活、准确和快捷的要求，发达国家的灌溉水管理技术正趋朝着信息化、自动化、智能化的方向发展。在减少灌溉输水调蓄工程的数量、降低工程造价费用的同时，既满足用户的需求，又有效地减少弃水，提高灌溉系统的运行性能与效率。
建立灌区用水决策支持系统来模拟作物产量和作物需水过程，预测农田土壤盐份及水分胁迫对产量的影响，基于Internet技术和RS、GIS、GPS等技术完成信息的采集交换与传输，根据实时灌溉预报模型，为用户提供不同类型灌区的动态配水计划，达到优化配置灌溉用水的目标。为适应灌区用水灵活多变的特点，做到适时、适量地供水，需对灌溉输配水系统的运行模式和相应的自控技术开展研究。目前，国外多采用基于下游控制模式的自控运行方式，利用中央自动监控（即遥测、遥讯、遥调）系统对大型供水渠道进行自动化管理，开展灌区输配水系统的自控技术研究。在明渠自控系统运行软件方面，着重开展对供水系统的优化调度计划的研究，采用明渠非恒定流计算机模拟方法结合闸门运行规律编制系统运行的实时控制软件。
美国、澳大利亚等国已大量使用热脉冲技术测定作物茎杆的液流和蒸腾，用于监测作物水分状态，并提出土壤墒情监测与预报的理论和方法，将空间信息技术和计算机模拟技术用于监测土壤墒情。根据土壤和作物水分状态开展的实时灌溉预报的研究进展也很快，一些国家已提出几种具有代表性的节水灌溉预报模型。在此基础开展的适合不同地区的非充分灌溉模式的研究是干旱缺水条件下灌溉用水管理的基础，随着水资源短缺的不断加剧，其研究在国内外得到普遍重视。
多采用系统分析理论和随机优化技术，开展灌区多种水源联合利用的研究，以网络技术支持的智能化配水决策支持系统为基础，建立起多水源优化配置的专家系统，提出不同水源组合条件下的优化灌溉与管理模式，合理利用和配置灌区的地表水、地下水和土壤水，对其进行统一规划和管理。在最大限度地满足作物对水分需求的同时，改善灌区的农田生态环境条件。
1．4工程节水技术
随着现代化规模经营农业的发展，由传统的地面灌溉技术向现代地面灌溉技术的转变是大势所趋。在采用高精度的土地平整技术基础上，采用水平畦田灌和波涌灌等先进的地面灌溉方法无疑是实现这一转变的重要标志之一。精细地面灌溉方法的应用可明显改进地面畦（沟）灌溉系统的性能，具有节水、增产的显著效益。激光控制土地精细平整技术是目前世界上最先进的土地平整技术，国内外的应用结果表明，高精度的土地平整可使灌溉均匀度达到80%以上，田间灌水效率达到70%-80%，是改进地面灌溉质量的有效措施。随着计算机技术的发展，在采用地面灌溉实时反馈控制技术的基础上，利用数学模型对地面灌溉全过程进行分析已成为研究地面灌溉性能的重要手段。应用地面灌溉控制参数反求法可有效地克服田间土壤性能的空间变异性，获得最佳的灌水控制参数，有效地提高地面灌溉技术的评价精度和制定地面灌溉实施方案的准确性。
除地面灌溉技术外，发达国家十分重视对喷、微灌技术的研究和应用。微灌技术是所有田间灌水技术中能够做到对作物进行精量灌溉的高效方法之一。美国、以色列、澳大利亚等国家特别重视微灌系统的配套性、可靠性和先进性的研究，将计算机模拟技术、自控技术、先进的制造成模工艺技术相结合开发高水力性能的微灌系列新产品、微灌系统施肥装置和过滤器。喷头是影响喷灌技术灌水质量的关键设备，世界主要发达国家一直致力于喷头的改进及研究开发，其发展趋势是向多功能、节能、低压等综合方向发展。如美国先后开发出不同摇臂形式、不同仰角及适用于不同目的的多功能喷头，具有防风、多功能利用、低压工作的显著特点。
为减少来自农田输水系统的水量损失，许多国家已实现灌溉输水系统的管网化和施工手段上的机械化。近年来，国内外将高分子材料应用在渠道防渗方面，开发出高性能、低成本的新型土壤固化剂和固化土复合材料，研究具有防渗、抗冻胀性能的复合衬砌工程结构形式。如已在德国、美国应用的新型土工复合材料GCLS就具有防渗性能好、抗穿刺能力强的明显特点。此外，管道输水技术因成本低、节水明显、管理方便等特点，已作为许多国家开展灌区节水改造的必要措施，开展渠道和管网相结合的高效输水技术研究和大口径复合管材的研制是渠灌区发展输水灌溉中亟待解决的关键问题。
2现代节水农业技术研究发展趋势
现代节水农业技术是在传统的节水农业技术中融入了生物、计算机模拟、电子信息、高分子材料等一系列高新技术，具有多学科相互交叉、各种单项技术互相渗透的明显特征。现代节水农业技术涉及的既不是简单的工程节水和水管理节水问题，也不是简单的农艺节水和生物节水问题。从支撑现代节水农业技术的基础理论而言，需将水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料学、数学和化学等学科有机地结合在一起，以降水(灌溉)－土壤水－作物水－光合作用－干物质量－经济产量的转化循环过程作为研究主线，从水分调控、水肥耦合、作物生理与遗传改良等方面出发，探索提高各个环节中水的转化效率与生产效率的机理。另一方面，现代节水农业技术又需要生物、水利、农艺、材料、信息、计算机、化工等多方面的技术支持，来建立适合国情的技术体系。
随着20世纪中叶以来科学技术出现的重大突破，节水农业领域中大量借助于土壤水动力学、植物生理学的理论和现代数学方法及计算模拟手段，试图从整体上来考虑水-土-作物-大气间的互动作用与关系，定量描述土壤-植物-大气连续体中水分和养分运移的转化过程，据此制定科学的水、肥调控方案，这使得对节水农业的研究已由以往单纯的统计或实验性质变为一门有着较为严谨的理论基础与定量方法的科学。计算机技术、电于信息技术、红外遥感技术以及其它技术的应用，使得在土壤水分动态、土壤水盐动态、水沙动态、水污染状况、作物水分状况等方面的数据监测、采集和处理手段得到长足发展，促进了农业用水管理水平的提高，而高分子复合材料和纳米材料的研制创新正在促使渠道防渗、管道灌溉、覆膜灌溉、坡面集雨等方面孕育着技术上的重大突破。
在提高农业用水的利用率和水的生产效率的节水农业技术研究中，不仅涉及到与土壤-植物-大气系统中的界面过程，水分传输和系统反馈的机制，水分调控的途径以及大气水、地表水、地下水、土壤水转化关系等相关领域内的前沿技术，还与利用现代高新技术对水资源、土壤水分和作物水分进行监测调控，根据作物需水规律进行精量灌溉等关键技术有关。为此，必须以具有学科交叉性的重大前沿性技术研究为基础，研发与农业节水相关的重要关键技术，探索建立适合国情的现代节水农业技术体系。
3我国现代节水农业技术研究重点与内容
3．1现代节水农业前沿技术
围绕作物生理需水与用水、精量控制灌溉等领域，对现代节水农业前沿技术开展原创性研究。通过对水－土－植物关系、干旱条件下植物根信号传输和气孔反应的机制、干旱胁迫锻炼对植物超补偿功能的刺激等问题的研究，带来农业节水原理与技术的创新，促进节水农业新思路的问世和源头高技术的产生，为我国现代节水农业的发展提供基础理论和技术储备。
作物高效用水与生理调控技术：
（1）研究主要作物节水条件下产量形成及可视化的生产模型，获得维持农作物较高水分生产效率的生理和生态学过程参数，提出农作物根系微生态系统水分吸收功能调控模型和水分利用整体超补偿功能环境反应模型；
（2）研究不同生态区域内主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻)非充分灌溉条件下的需水量季节分布和计算模式和不同节水灌溉技术条件下的作物需水和耗水模型，提出作物水分生产函数与有限水量条件下的非充分灌溉制度，得到不同节水灌溉方式下实施非充分灌溉制度的技术；
（3）研究主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻、果树)调亏灌溉的指标体系(最佳凋亏阶段和调亏程度)，提出不同养分水平或施肥条件下调亏灌溉的模式及相应的指标，获得作物调亏灌溉的田间实施技术；
（4）研究主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻)控制性分根交替灌溉的指标体系，提出不同养分水平或施肥条件下控制性分根交替灌溉的模式及相应参数，获得不同土壤、作物下控制性分根交替灌溉的灌水技术要素最优组合设计方法及的田间实施技术；
作物需水信息采集与精量控制灌溉技术：
（1）研究作物对水分亏缺信息的感受、传递与信号转导的过程，建立作物水分信号诊断指标体系，获得利用作物茎杆变形测量诊断作物缺水状况的新技术与新产品；
（2）研究作物水分区域分布监测技术和作物蒸腾过程快速监测技术，提出区域土壤水分空间变异性与最佳动态监测布点方式和区域土壤墒情监测预报技术，获得土壤水分动态快速测定与预报技术及新产品；
（3）以土壤墒情监测预报、作物水分动态监测信息与作物生长信息的结合为基础，研究运用模糊人工神经网络技术、数据通讯技术和网络技术建立具有监测、传输、诊断、决策功能的作物精量控制灌溉系统，研制开发智能化的灌溉信息采集装置和智能化的灌溉预报与决策支持软件。
农田水肥调控利用与节水高效作物栽培技术：
（1）以小麦、玉米、棉花等主要作物为对象，研究不同区域、种植制度、地力基础和水资源状况下主要作物农田养分供应与利用模式，提出不同水分条件下获得最高水分利用效率的水分与养分最佳参数组合；
（2）研究不同灌溉方式下作物根区水分养分迁移、转化和吸收的动力学过程，提出相应的作物根际水肥耦合循环与调控模型，获得以提高水肥耦合利用效率为目标的田间节水灌溉技术参数的最优组合；
（3）以小麦、玉米、棉花等主要作物为对象，研究农田高效用水的作物群体时空分布特征，影响农田整体抗旱特性和水分利用效率的群体因素和调控技术；构建主要农作物高效用水群体优化结构的综合栽培技术体系。
3．2现代节水农业关键技术
以田间节水灌溉、灌溉用水管理、农艺与化控节水等为重点，适当考虑干旱缺水地区特殊水源的开发与高效利用，研究现代节水农业关键技术，创制一批新型的农业节水新产品与新材料，促进节水农业技术水平的提升，为我国农业节水提供适合国情的实用性应用技术。
田间节水灌溉技术：
（1）研制抗堵、耐用、价廉的微灌灌水器，开发新型微灌过滤器、注肥器及系统控制设备；
（2）研究节能异形喷嘴喷头、可调仰角及可调雾化程度的喷头、喷洒区域为矩形的喷头，开发适宜于园林喷灌的升降式喷灌装置，改进扇形转动的摇臂式喷头，研制新型移动式轻小型喷灌机组和智能控制低压变量自走式喷洒机组；
（3）研究土地精平标准与激光控制平地技术，开发国产激光控制平地铲运设备和相应的液压升降控制系统，提出与激光控制平地技术实施相配套的田间灌排工程系统模式，研究地面灌溉技术控制参数，开发田间波涌灌溉控制设备、田间多孔闸管灌溉系统和田间灌溉自动控制设备；
（4）研发适合家庭规模的可调式小型免耕坐水播种技水与设备，创制集灌水、播种、施肥于一体的新型多功能行走式局部施灌机。
灌溉系统输配水监控与调配技术：
（1）研发水分损失小、价廉、精度高、抗干扰性强的渠系量水设备，研制具有量水和控制双重功能的取水口量水设施、新型管道量水仪表、适合高含沙渠道采用的量水装置等，开发经济实用的灌区自动化量水二次仪表及设备、井灌区计量与控制用水装置等；
（2）开发基于局域网络、Internet网络与RS和GPS技术相结合的灌区动态管理信息采集、传输和分析技术，研究灌溉系统的计算机识别技术和动态配水系统下非恒定流模拟仿真技术和水量与流量的实时调控技术；
（3）研究灌区中央控制系统自动控制技术和水力自动控制技术，开发灌溉配水系统的闸门控制模式及基于模糊控制方法的灵活方便的控制器。
农艺节水技术：
（1）以小麦、玉米等大田作物及林草为重点，应用分子标记辅助选择、转基因、基因聚合技术结合常规育种的方法，创制抗旱节水型、水分高效利用型的优异育种新材料，选育抗旱节水与高产优质相结合型的新品种（组合）；
（2）研究主要生态区域节水高效型的作物种植结构和适合区域特点的节水高效间作套种与轮作等种植模式，提出主要种植制度周期内农田水分高效利用技术控制要素和集成化参数，得到节水型农作制度优化技术及其量化指标；
（3）以旱地土壤水库增容为核心，研究等高种植集雨蓄水保墒技术和田间集雨栽培技术、少耕免耕保水保肥技术、地力培肥有机旱作技术、降低田间蒸发的覆盖保墒技术等雨水就地高效利用技术，提出旱地农田节水抗旱能力的粮草轮作技术、粮经饲作物立体种植高效用水技术等。
新型农业节水材料与产品：
（1）研究利用纳米技术改进防渗材料的性能，研制新型土壤固化剂、新型复合土工膜料和填缝材料，盐渍土和膨胀土等特殊土类渠道的专用防渗材料，开发新型保温复合材料和环保型混凝土补强新材料，创制用于管道输水的高分子复合材料大口径管材和管件；
（2）研发适合旱区应用的新型低成本、高效率的坡面集雨固化土材料、绿色环保型集雨面喷涂材料、生物集雨材料和田间集雨材料等；
（3）筛选具有控制蒸腾功能的外源物质，研究植物蒸腾抑制剂，研制具有抗旱节水、防病杀虫、高效环保等多种功能的种衣剂，开发以生物材料（藻类、纤维、沙漠植物等）或化学材料为基质的新型保水剂，创制低成本的高效多功能水土保持剂与土壤结构改良剂；
（4）研发由天然材料和改性天然材料（重点是植物纤维和淀粉类）制成的可被微生物完全分解为对环境无害物质的新型覆盖材料，开发具有增温、保墒、增产、无残留的多功能液体覆盖材料，改性和创制新型液膜等。
水源开发与高效利用技术：
（1）建立区域雨水资源高效利用技术体系和最优开发模式及智能决策系统软件，研发适合旱区应用的新型、高效工程和生物雨水集蓄形式，提出新型集雨设施结构形式和现场成型技术，获得雨水集蓄与高效利用工程系统设计软件；
（2）研究低成本、节能型的微咸水开发利用技术，建立微咸水灌溉下的控制指标体系和作物灌溉制度，提出微咸水灌溉下土壤水盐运动规律与调控技术，得到咸水与淡水混灌和轮灌的应用模式；
（3）研究再生水灌溉对土壤、地下水及作物品质的影响，提出再生水作物安全高效利用指标量化体系，开发利用再生水灌溉的不同灌水方式、再生水与洁净水混灌或轮灌的应用技术以及不同再生水灌溉方式下的作物灌溉制度。
4现代节水农业技术研究带来的贡献
在现代节水农业前沿技术万面，将提出作物高效用水生理调控指标体系、作物非充分灌溉下的需水指标体系和灌溉制度、作物调亏灌溉的指标体系，建立作物水分信号采集与缺水敏感指标测定和作物精量控制灌溉方法、动态配水系统下的非恒定流模拟仿真技术和水量实时调控方法等。研究内容无论是在应用基础理论上还是在技术上均具有源头创新性，会加速我国现代节水农业技术体系的建立。
在现代节水农业关键技术方面，主要表现在对新技术的研发和对现有技术的升级换代上。一方面，对喷微灌系统智能化自功控制、喷微灌条件下水肥高效利用调控、激光控制平地下的精细地面灌溉、渠道和管网相结合的灌溉系统高效输水、网络技术支持下的灌溉系统动态配水等新技术的研发，将大幅度提高灌区输配水系统的工作性能和田间节水灌溉的技术水平，另一方面，对灌区输配水系统自动化控制、灌区多水源优化调配与决策支持系统、渠道防渗与抗冻胀、雨水集蓄高效利用、劣质水灌溉利用、农艺与化控节水等现有技术的改善与提高，将会显著提高农业用水开源节流、土壤水库充蓄增容、灌区用水与输配水等方面的效率，有力地促进对农业水资源的高效合理利用。
节水技术论文篇4
1.1农民们积极推行
节水灌溉业的发展离不开农民们的支持和参与。因此，一定要让农民们参与到节水灌溉农业中来，不仅如此，还要把意识贯穿到农业生产的全过程。首先，不仅要树立节约用水的意识，还要大力促进农业所生产的增产，这是最根本的目标。其次，一定要全面促进高效节水的落实，具体来说，就是要控制用水量，关注灌溉技术在增产增收方面对农业的促进作用。针对以上两点，要广泛结合国内高效节水灌溉技术的应用成功的典型事例，从这些事例中学习成功的经验和方法，分析与研究他们这些事例中的成功的经验，根据实际转化为具有当地特点的技术并落实。
1.2灌溉设备的支持
首先，发展节水灌溉需要节水灌溉设备的支持。任何节水灌溉技术的使用都需要先进设备的支持，我国的技术之所以没有长足的发展，很重要的原因是国内的设备制造业专业化的生产程度都不高，具有滞后性。如果设备的质量不过关，就会直接导致农业的灌溉技术不能合理有效的利用，直接给农民带来严重的经济损失，甚至在某些情况下，还会严重损伤农民的灌溉的积极性。因此，必须使用优质的设备来保障灌溉技术的落实。其次，节水灌溉业的发展离不开国家的资金的支持。建议国家在对水利业进行投资的时候，着重向节水灌溉方向走。对资金的筹措要尽量多元化，把这些资金集中起来，集中地资金用来对各个地区的大型灌溉区进行综合合理的整治。最后，结合农业的种植结构，进行全面的调整。对一些高效的节水灌溉工程进行投资建设，全面实现农业从传统走向现代化进程。要做到经过合理整治之后的灌溉区不仅能够实现农业的增产增收的，还能够促进农业生产方式的进步与提高，全面的走一条农业产业化经营的道路。
2创新节水灌溉技术
2.1创新观念发展高效现代农业
节水灌溉技术的落实，最大的收益者农民群众。因此，农民群众要积极的对土地资源进行大力整合，根据土壤结构来实现高效率节水。此外，还要对农民进行技能培训，全面实现农村劳动力的转移，提高农民产业经营的自主性，实现共同经营，共同收益。在这个过程汇中，还可以由政府组织实现合伙承包，农户可以加入到合作社，由合作社组织大力发展高效节水农业。
2.2引导农业现代化发展
首先，要建立起高效节水示范区来引领农民们进行高效农业的发展。建立示范区以后，促进高效节水农业发展的先进技术和模式才能被广泛应用，这一示范区域的产量和增产效益也会明显的比其他地方的产量高；同时，也能带动周边农民大力发展生产的积极性。其次，适时的更新农民的生产观念，解放农民思想，发扬农民生产的自主性。面对农业发展的新形势，必须要从实际出发转变农民们的思想，要求农民的思维开阔，敢于创新。
2.3把农民群众作为主体
首先，坚持把农民当成是农业生产发展的主体，全面提高农民生产的积极性，充分发挥农民的创造力，引导他们合理筹集资金，使农民们真正的成为发展高效节水农业的真正的受益者。充分发挥农业是第一生产力的作用，坚持以人为本为原则，要全面落实以人为本的观念，充分地体现出科技的发展离不开人类的思维的创新。其次，广泛调动起农业科研人员的积极性，在科研人员的带领下，农民们的劳动热情也逐渐的高涨，全面促进农业的增产增收。让农民们都参与到科技创新中来，使他们切实的享受到创新的成果，充分有效的发挥农民在农业生产中的积极性和热情，走协调、可持续发展的道路。
3结语
现代节水灌溉技术一方面能够缓解我国水资源短缺的压力；另一方面，有助于我国农产品增产增收，有利于农田单位面积产量的提升，对于发展我国农业具有极为突出的作用。
节水技术论文篇5
摘 要 本文通过实践资料补充和运用运动生物力学理论对竞技举重动作技术基本原理作了进一步阐述和分析，补充论证了在举重中应注意的各种环节及问题。
关键词 举重 动作技术 基本原理 三要素
一、前言
《关于竞技举重动作技术基本原理的初探》一文，在第二届全国举重科学论文报告会上获二等奖。笔者通过理论分析，提出了竞技举重动作技术的基本原理（简称基本原理）是“在举重动作过程中，人体各主要运动环节，应基本同时最大用力，包括同时增加和同时减少用力，并且向前水平分力与向后水平分力大小应相等，方向相反。同时用力、水平分力相等、方向相反简称基本原理三要素。”本文采用在举重技术教学训练比赛事件中常见的诸多实例对基本原理具体运用作进一步分析和补充论证。
二、分析论证
竞技举重技术动作共分伸展、下蹲、支撑三大类，本文就三大类技术动作展开分析讨论。基本原理是检查和评定举重动作技术合理性的标准。
（一）凡是合理的动作技术均遵循和体现了基本原理在伸展类动作中的运用实例
提铃动作中的膝上发力是典型的伸展类动作。蹬腿、伸髋是伸展用力的主要运动环节。我们无论在训练中或国内外各种类型比赛中，均不难发现在积极伸髋（包括伸上体）的同时积极蹬腿伸膝用力的运动员均能在杠铃的高度、速度、运动轨迹及动作节奏等方面取得良好的效果。充分伸髋的同时充分蹬腿发力。使两用力环节发出的水平分力基本相等，方向相反，就为人体各动作环节发出最大力量形成了稳定的下支撑。同时充分用力，能集中两环节中的最长垂直分立，使杠铃获得最大的垂直合力——作用力。这种动作较全面的体现了基本原理的全部内容和要求。
由于人体形态结构的特点，由于最大用力的技术要求，第一步提铃时是从伸膝用力为主。此时伸膝的向后水平分力大于伸髋的向前水平分力，因此，人、杠铃及总重心的运动轨迹就是略向后上方的，科研资料已有充分证明。
在下蹲类动作中的运用实例：上挺中的预蹲动作是下蹲类动作之一。我门均不难发现合理的预蹲动作中，运动员均能在屈膝下蹲的同时做出相应的屈髋翘臀动作，尤其是采用预蹲较深的《半蹲式》上挺的运动员均出现相应的上体稍前倾的姿势。预蹲较浅的《箭步式》上挺者，加上腰部脊柱向前的生理自然曲度和翘臀动作，看似预蹲中上体较直，其实和杠铃胸上的支点至髋关节中心的杠杆臂仍是向前稍倾斜。采用《半蹲式》破挺举全国纪录和亚洲纪录的廖继光、肖明林预蹲的动作中就能明显的观察到在屈膝的同时相应的屈膝髋翘臀动作。上体出现相应的前倾度。据原苏联资料（郭廷栋、彭可光译），预蹲时运动员的臀部并非垂直下降，而是稍向后移动，后移的水平距离为身高的1.2%±0.7%。原苏联运动员上挺预蹲时杠铃的运动轨迹都是向前下方的（我国大都是向后下方）。而且试举的重量越大，杠铃向前运动的水平距离越明显。原苏联等上挺水平高的国家，选择安排上挺辅助环节的顺序是颈后挺—半挺—架上挺—借力推—力量推。颈后挺列为各项之首。这是因为颈后挺有利于屈膝下蹲的同时做出相应的屈髋翘臀动作。
（二）凡是不合理的动作技术都是违反了基本原理
在伸展类动作中的实例：笔者对我国运动员的提铃技术进行了长期的观察统计，九十年代前期我因大多数运动员膝上发力大都十分重视伸髋用力，而蹬腿用力不足，上体后仰过大，属于后仰式发力。据1991年全国男子青年锦标赛部分级别的观察统计，伸髋用力明显大于蹲腿用力，及严重失调的共165次，占总试举次数194次的85.1%。伸髋、蹬腿是膝上发力的主要用力环节，伸髋发力产生的向前水平分力大于蹬腿产生的向后水平分力，致使总重心前移，下支撑不稳定；势必造成蹬腿产生垂直分立较小；势必因伸髋用力和上体后仰过大，杠铃向后上方运动的轨迹弧度过大。因此，多年来试举中杠铃往往后掉失败，我国运动员比赛试举成功率低于世界先进水平。
三、结论
通过对实际运用基本原理的时间资料的简要分析，进一步补充论证了竞技举重动作技术原理是“在竞技举重动作过程中，人体各主要运动环节应同时最大用力，包括同时增加用力和同时减少用力，并且向前水平分力于向后水平分力应基本相等，方向相反。
基本原理是检查和评定举重动作合理性的标准，为举重技术的健康发展改进、完善和创新指出了方向和具体方法途径。
参考文献：
[1] 国家体委.举重教法指导[M].1990.
[2] A.C.梅德韦杰夫编著,万德光等.举重运动的多年训练系统[M].
节水技术论文篇6
关键词：前沿 水科学 水文水资源 环境水利 农田水利
水科学的研究是二十世纪末期人类极为关注的课题之一。自然界中水演化规律的复杂性，人类活动对天然水影响的日益加剧，致使水问题愈加突出，从而极大地影响和制约了人类社会的生存和发展。高新技术在水科学研究中的应用，有力地推动了水科学的研究进程。本文分析了水文水资源、环境水利、农田水利等学科在21世纪初研究的前沿问题。
1 水文水资源
水文水资源学科分为水文极值理论与计算、水文预报理论与方法、水资源开发利用管理理论与方法等3个方向，目前是水科学研究中比较活跃的一个分支。
水文学研究的对象主要为大气、植被、地表、土壤及含水层中的水分运移和相互间的水分转化[1]。目前研究的重点和难点问题主要有：空间分布问题、水文尺度问题、稳定化数值算法问题、分布参数计算、区间入流反演、单宽入流过程的反推等。引入的新理论和新方法有神经网络模型、灰色模型、遗传算法、分形、混沌理论等。水文预报方法中数学模型的研究由黑箱模型发展到概念性模型，目前这一领域的研究主要集中在概念性模型的参数识别、模型参数的实时矫正技术；随着GIS（地理信息系统）空间信息处理技术及相应计算机软件、高性能微机工作站及数字地形高程（DEM）等技术的出现，使得与水文水环境有关的地理空间数据的获取、管理、分析、模拟和显示变为可能，开始出现了分布式物理水文模型和半分布式物理水文模型等新的洪水预报模型，其中，分布式物理水文模型将在近几年内有较快的发展。今后水文学的主攻方向将是区域尺度大气输入和分布式水文模型相耦合、新技术体系在流域水文学上的应用以及建立数学模型模拟人类活动影响下的地下、地表水质和水量的变化情况[1]。
水资源的优化配置一直是水资源高效利用需要讨论的议题之一，随着近几年来我国北方部分城市严重缺水以及洪、涝、旱等灾害的不断出现，使得该分支的发展越来越受到社会各界的普遍关注，如何使水资源充分发挥作用，使之有利于人类社会的发展成为众多学者为之努力的方向。为减轻洪涝灾害的发生，在分析流域水位径流资料的基础上修建防洪功能水库，通过建立调度决策支持系统减少灾害损失的发生，同时也考虑洪水资源化，将洪水引入到适当地方储存起来，供缺水时使用。长距离调水是我国解决水资源南北分布不均、北方城市严重缺水的重要手段，由此而来的如何合理建立水市场便成为急待解决的问题之一，有关水权、水价的形成机制以及效益补偿机制的建立成为该领域理论与实践研究的前沿课题，这一领域也体现了水资源学与管理学、经济学、社会学、法学等多学科交叉的特色。流域水资源管理从水资源工程的多目标开发和统一管理，逐渐发展为集地下水、地表水、湿地、水生生态系统于一体，统筹规划设计、实施和保护的流域水资源集成管理。以水资源系统工程、大系统多目标优化理论、决策分析以及协商理论和对话机制为基础建立的水资源管理决策支持系统为水资源统一协调管理提供了强有力的支持。
开源节流是解决水资源紧缺问题的主要途径。城市雨水资源化就是一个很好的节水思路。现在城市雨水大多是通过下水道直接进入城市排水系统中，在雨量较大时，常常造成排水不畅，引起城区滞水，给人们生活带来诸多不便。如能将这部分雨水充分利用，对缓解城市水资源短缺，减轻城市排水系统的压力将起到双重作用。
地表水和地下水的相互作用是科学家们所热切关注的话题，目前多从野外试验、示踪剂、模型模拟和仪器测量等方面研究地下水与地表水交错带上发生的各个过程及地下水在质和量上的相互作用。
数字地球、数字流域概念的提出，进一步推动了水文水资源科学的发展。地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感技术（RS），或称为“3S”系统，在水文水资源研究和应用领域的应用，使得开发整个流域的产汇流过程，对洪水演进和淹没进行三维空间的动态模拟仿真系统成为可能，这些技术的发展无疑对防洪部门的决策具有重要的参考价值。 2 环境水利
环境问题是21世纪全世界各国所面临的重要问题之一，环境水利学科基础研究主要涉及到河流水环境、非点源污染防治及治理、水污染处理工程等方向。
河流水污染是近年来人们普遍关注的主要环境问题之一，我国河流水环境质量总体较差，有必要加强河流水质管理、治理污染和防止污染加剧。目前这方面的研究主要集中在：①研究河流水环境质量发展趋势。建立水环境质量监测网，跟踪研究水环境质量因子在河流中的变化情况，预测河流水环境质量的变化趋势；②河流水环境不确定性风险研究是世界性的难点和热点问题。由于河流的多用途性，使得河流水环境经常会遭到一些意想不到的破坏，而这种破坏是带有突发性和不确定性的，因此给河流水环境的风险研究提出了更高的要求；③建立河流生态环境预警系统。与河流水环境质量发展趋势相对应，如果某个或某些水环境质量因子的发展趋势向着河流生态环境质量恶化的方向发展，并接近生态环境可允许的边缘时，通过发出警报，使人们能够及时采取措施预防和治理；④河流水体的动态耗氧、复氧机理。研究河流的变化应尽量接近河流的天然情况，河流水体的动态耗氧、复氧过程正是基于此而提出的，研究河流水体的动态耗氧、复氧机理对于正确认识河流水体中氧气的耗用情况，进而研究河流水质的发展变化机理有重要意义；⑤江河生态环境最小需水量定量化理论和应用研究。江河生态环境是江河在长期的演化过程中形成和发展起来的较稳定的生态关系，研究江河生态环境最小需水量对保护自然界生态平衡、确定人类可引用的河水数量具有重要参考价值。
非点源污染方面的研究，集中在人类活动对地下水污染的预测和如何对污染物进行治理等方面。由于非点源污染需要综合和显示各种空间信息，利用GIS对空间数据的处理能力及模型的模拟能力，可研究不同的土地利用方式对流域水文和水质的影响。农业非点源污染是造成地表水富营养化的一个主要原因，研究湿地生态系统对农业非点源氮、磷等元素的削减能力，为减轻和控制富营养化提供依据。对湿地非点源污染的控制机理研究将对非点源污染的治理起到积极作用。
水污染处理工程方向的研究愈来愈受到重视，地下水污染是水污染中较难解决的问题之一。我国地下水和土壤污染相当严重，主要污染物是重金属离子和有毒有害有机物，据调查，超过50%的城市地下水受到不同程度的污染。受污染士壤和地下水的修复技术基本上分两类：物理化学类型和生物学类型。物理化学类型包括隔离、泵抽取、地上处理、士壤清洗、萃取、固化和稳定化等；生物修复技术包括地上生物处理和地下现场生物修复等。物理化学类型能够彻底清除土壤和地下水中的污染，其缺点是严重影响士壤的结构和地下水所处的生态环境，而且成本非常高；相比，现场生物修复技术不会破坏生态环境，但是修复过程非常缓慢，效率低。目前出现了一种电动力学修复技术，既能修复受污染的土壤和地下水而又不会破坏生态环境，成为修复技术的发展方向[7]。水污染治理机理研究集中在：微生物措施研究，利用有益微生物保护水源；研究曝气生物滤池中的气液固三相流，提高污水处理效率；研究深层均质滤料滤池处理微污染水的氧化机理等方面。此外，水污染经济损失评估、湖泊富营养化机理、生态环境评价指标体系等方面也是环境水利学科研究的热点问题。
3 农田水利
农田水利研究以农田节水、作物高产为中心，涵盖了节水灌溉理论与方法，节水灌溉综合技术体系，灌溉排水技术与方法等方面的研究。
土壤水与作物关系问题的研究是农田水利研究的基础，围绕着农田土壤水分的转化问题与农田水分的有效利用开展了大量的研究。土壤水研究现已从单学科走向多学科交叉，如水热和溶质的耦合运移，土壤-植物-大气连续体中的水热运移等。其研究特点亦从均质走向非均质，从点的研究走向面（或区域）的研究，从理论研究推进到应用研究。土壤水运移机理研究目前集中在优先流、土壤水参数的测定和确定、土壤水参数的空间变异性、土壤水分运动的随机模型等几个方面。
为缓解农业用水紧张状况或为了提高灌溉水利用率、提高水分生产效率、增加用水者的经济效益或减少劳动力和动力消耗而采取的节水措施主要有：①输配水过程：渠系改建、渠道防渗、管道化输水灌溉、灌区现代化管理；②田间输水过程：水平畦田灌、喷灌、滴灌、渗灌、小管出流、波涌灌（浑水波涌灌）、膜上（下）灌、有限灌溉（限水灌溉、非充分灌溉、调亏灌溉）、集雨灌溉；③作物吸收转化过程：坐水种、机械保墒、化学保墒、秸杆（薄膜）覆盖等。近来，节水灌溉出现的新概念、新方法还有：地下滴灌、微喷灌、节水控盐灌溉、控制性分根交替灌溉、微咸水灌溉[2]等。
灌区现代化管理是获得灌区系统的最优运行、充分发挥工程效益的良好手段。灌溉排水规律的复杂、水资源日趋紧张、综合利用供需矛盾的增加都需要加强灌溉排水系统的集中管理。自动化、GIS、GPS、RS、水情自动测报系统等技术的发展，为实现灌区管理现代化提供了技术支持。实现灌区现代化管理，首先要有灌溉工程控制设备的自动化，其次有先进的系统运行软件对系统控制问题进行决策，从而建立灌区现代化管理决策支持系统，指导灌溉用水过程。
水平畦田灌是田面非常平整条件下的畦灌，要求供水流量大、土地平整精度高。用传统技术难以满足其精度要求，必须在进行大地测量后，采用激光平地技术。该技术在美国等发达国家被称为是地面灌溉最重要的进展之一[8]。波涌灌溉利用了致密层在发展中不断减小田面糙率与土壤入渗特性这一客观规律，逐次为以后各周期的灌溉水流创造了一个加速水流推进与提高减渗效果的新界面。浑水波涌灌溉则是利用含沙量较高的水进行波涌灌概，能够起到更加明显的效果[4]。地下滴灌是目前节水效应最为显著的灌水方式之一，它具有微灌的所有优点，又在生态环境保护方面效果明显，将农、水和生态等学科交叉融合，统一考虑地下滴灌技术参数组合与作物生长发育和水肥利用的关系，能较好地协调土壤水、肥、气等状况，防止土壤板结，为作物创造良好的生长环境，具有明显的节水增产效益。目前该领域的研究主要集中在以提高水肥利用率及根区水分养分运移过程的效率为目标进行的地下滴灌灌水技术参数的优化试验研究。微喷灌具有节水、调节田间小气候等特点，缺点是受风影响大，飘逸损失多。目前，国内外微喷灌工程对水滴分布函数、飘逸蒸发系数研究不够。节水控盐灌溉制度设计模型以作物生长对土壤水盐状态的响应为依据，在分析作物水盐模型和大田水盐平衡理论的基础上，研究淡水、微咸水交替灌溉条件下灌溉制度的优化设计，是节水灌溉制度的一种新的设计方法[5]。控制性分根交替灌溉是一种局部根系受累时既能满足作物水分需求，又能控制蒸腾耗水的农田节水调控新思路[6]。微咸水是我国北方地区重要的水资源，实施微咸水灌溉对北方地区水资源的合理开发利用，提高作物产量，开辟新的灌溉水源、缓解我国北方缺水状况将有重要意义。节水灌溉综合技术体系也叫节水农业技术体系，是为充分利用降水和可用水资源采取水利措施、农业措施和管理措施，提高水的利用率和利用效率，达到农作物高产高效的成套技术。是一项包括水源、输水、田间供水、生物和管理等子系统构成的系统工程[8]。该技术体系可缓解水资源供需矛盾，促进高产、优质、高效农业发展。在排水控制涝渍和盐碱化方面，目前采用的方法有明沟排水、竖井排水、二元结构水文地质条件下的竖井排水、暗管排水、辐射井排水等，研究内容主要集中在对田块、排域的排水模数等方面。分析节水灌溉技术的不同尺度影响，地理信息系统（GIS）在节水评价中的应用也是当前研究的热点问题。
4 小结
水科学的研究已经进入了一个全新的发展时期，研究的对象已经向微观和宏观两个领域的深层次发展，研究的尺度也呈现区域、流域、全球平行发展的态势，各尺度的转换问题研究是当今水科学研究的前沿课题之一。水科学与多学科的交叉仍然是水科学由理论转向实际的重要手段，高科技领域在水文水资源研究中的应用更加广泛；水资源评价已发展到在可持续发展思想指导下，不仅进行水量评价，而且包括水质、水资源保护、水资源经济、水资源管理等全方位评价的评价指标体系；水环境问题的研究中，点污染、线污染和面污染研究并举，并以非点源污染的研究领域有较大的开拓；加强了人类活动对水循环影响的研究；开发研制具有水文过程模拟、水污染控制、水资源规划与管理等功能的流域规划决策支持系统软件等。 参 考 文 献
[1] 刘苏峡.世纪之交的水文研究.水科学进展.2001，12(1).
[2] 沈振荣，等.节水新概念——真实节水的研究与应用.北京：中国水利水电出版社，2000，4.
[3] 彭盛华，等.GIS技术在水资源和水环境领域中的应用.水科学进展，2001，12（2）.
[4] 王文焰，等.浑水波涌灌溉的节水机理与效果.水利学报，2001，(5).
[5] 张展羽.节水控盐灌溉制度的优化设计[J].水利学报，2001，(4).
[6] 史文娟，等.控制性作物根系分区供水的节水机理及研究进展[J].水科学进展，2001，12(2).
[7] 张锡辉，等.电动力学技术在受污染地下水和土壤修复中的新进展[J].水科学进展，2001，12(2).
节水技术论文篇7
1水文水资源
水文水资源学科分为水文极值理论与计算、水文预报理论与方法、水资源开发利用管理理论与方法等3个方向，目前是水科学研究中比较活跃的一个分支。
水文学研究的对象主要为大气、植被、地表、土壤及含水层中的水分运移和相互间的水分转化[1]。目前研究的重点和难点问题主要有：空间分布问题、水文尺度问题、稳定化数值算法问题、分布参数计算、区间入流反演、单宽入流过程的反推等。引入的新理论和新方法有神经网络模型、灰色模型、遗传算法、分形、混沌理论等。水文预报方法中数学模型的研究由黑箱模型发展到概念性模型，目前这一领域的研究主要集中在概念性模型的参数识别、模型参数的实时矫正技术；随着GIS（地理信息系统）空间信息处理技术及相应计算机软件、高性能微机工作站及数字地形高程（DEM）等技术的出现，使得与水文水环境有关的地理空间数据的获取、管理、分析、模拟和显示变为可能，开始出现了分布式物理水文模型和半分布式物理水文模型等新的洪水预报模型，其中，分布式物理水文模型将在近几年内有较快的发展。今后水文学的主攻方向将是区域尺度大气输入和分布式水文模型相耦合、新技术体系在流域水文学上的应用以及建立数学模型模拟人类活动影响下的地下、地表水质和水量的变化情况[1]。
水资源的优化配置一直是水资源高效利用需要讨论的议题之一，随着近几年来我国北方部分城市严重缺水以及洪、涝、旱等灾害的不断出现，使得该分支的发展越来越受到社会各界的普遍关注，如何使水资源充分发挥作用，使之有利于人类社会的发展成为众多学者为之努力的方向。为减轻洪涝灾害的发生，在分析流域水位径流资料的基础上修建防洪功能水库，通过建立调度决策支持系统减少灾害损失的发生，同时也考虑洪水资源化，将洪水引入到适当地方储存起来，供缺水时使用。长距离调水是我国解决水资源南北分布不均、北方城市严重缺水的重要手段，由此而来的如何合理建立水市场便成为急待解决的问题之一，有关水权、水价的形成机制以及效益补偿机制的建立成为该领域理论与实践研究的前沿课题，这一领域也体现了水资源学与管理学、经济学、社会学、法学等多学科交叉的特色。流域水资源管理从水资源工程的多目标开发和统一管理，逐渐发展为集地下水、地表水、湿地、水生生态系统于一体，统筹规划设计、实施和保护的流域水资源集成管理。以水资源系统工程、大系统多目标优化理论、决策分析以及协商理论和对话机制为基础建立的水资源管理决策支持系统为水资源统一协调管理提供了强有力的支持。
开源节流是解决水资源紧缺问题的主要途径。城市雨水资源化就是一个很好的节水思路。现在城市雨水大多是通过下水道直接进入城市排水系统中，在雨量较大时，常常造成排水不畅，引起城区滞水，给人们生活带来诸多不便。如能将这部分雨水充分利用，对缓解城市水资源短缺，减轻城市排水系统的压力将起到双重作用。
地表水和地下水的相互作用是科学家们所热切关注的话题，目前多从野外试验、示踪剂、模型模拟和仪器测量等方面研究地下水与地表水交错带上发生的各个过程及地下水在质和量上的相互作用。
数字地球、数字流域概念的提出，进一步推动了水文水资源科学的发展。地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感技术（RS），或称为“3S”系统，在水文水资源研究和应用领域的应用，使得开发整个流域的产汇流过程，对洪水演进和淹没进行三维空间的动态模拟仿真系统成为可能，这些技术的发展无疑对防洪部门的决策具有重要的参考价值。
2环境水利
环境问题是21世纪全世界各国所面临的重要问题之一，环境水利学科基础研究主要涉及到河流水环境、非点源污染防治及治理、水污染处理工程等方向。
河流水污染是近年来人们普遍关注的主要环境问题之一，我国河流水环境质量总体较差，有必要加强河流水质管理、治理污染和防止污染加剧。目前这方面的研究主要集中在：①研究河流水环境质量发展趋势。建立水环境质量监测网，跟踪研究水环境质量因子在河流中的变化情况，预测河流水环境质量的变化趋势；②河流水环境不确定性风险研究是世界性的难点和热点问题。由于河流的多用途性，使得河流水环境经常会遭到一些意想不到的破坏，而这种破坏是带有突发性和不确定性的，因此给河流水环境的风险研究提出了更高的要求；③建立河流生态环境预警系统。与河流水环境质量发展趋势相对应，如果某个或某些水环境质量因子的发展趋势向着河流生态环境质量恶化的方向发展，并接近生态环境可允许的边缘时，通过发出警报，使人们能够及时采取措施预防和治理；④河流水体的动态耗氧、复氧机理。研究河流的变化应尽量接近河流的天然情况，河流水体的动态耗氧、复氧过程正是基于此而提出的，研究河流水体的动态耗氧、复氧机理对于正确认识河流水体中氧气的耗用情况，进而研究河流水质的发展变化机理有重要意义；⑤江河生态环境最小需水量定量化理论和应用研究。江河生态环境是江河在长期的演化过程中形成和发展起来的较稳定的生态关系，研究江河生态环境最小需水量对保护自然界生态平衡、确定人类可引用的河水数量具有重要参考价值。
非点源污染方面的研究，集中在人类活动对地下水污染的预测和如何对污染物进行治理等方面。由于非点源污染需要综合和显示各种空间信息，利用GIS对空间数据的处理能力及模型的模拟能力，可研究不同的土地利用方式对流域水文和水质的影响。农业非点源污染是造成地表水富营养化的一个主要原因，研究湿地生态系统对农业非点源氮、磷等元素的削减能力，为减轻和控制富营养化提供依据。对湿地非点源污染的控制机理研究将对非点源污染的治理起到积极作用。
水污染处理工程方向的研究愈来愈受到重视，地下水污染是水污染中较难解决的问题之一。我国地下水和土壤污染相当严重，主要污染物是重金属离子和有毒有害有机物，据调查，超过50%的城市地下水受到不同程度的污染。受污染士壤和地下水的修复技术基本上分两类：物理化学类型和生物学类型。物理化学类型包括隔离、泵抽取、地上处理、士壤清洗、萃取、固化和稳定化等；生物修复技术包括地上生物处理和地下现场生物修复等。物理化学类型能够彻底清除土壤和地下水中的污染，其缺点是严重影响士壤的结构和地下水所处的生态环境，而且成本非常高；相比，现场生物修复技术不会破坏生态环境，但是修复过程非常缓慢，效率低。目前出现了一种电动力学修复技术，既能修复受污染的土壤和地下水而又不会破坏生态环境，成为修复技术的发展方向[7]。水污染治理机理研究集中在：微生物措施研究，利用有益微生物保护水源；研究曝气生物滤池中的气液固三相流，提高污水处理效率；研究深层均质滤料滤池处理微污染水的氧化机理等方面。此外，水污染经济损失评估、湖泊富营养化机理、生态环境评价指标体系等方面也是环境水利学科研究的热点问题。
3农田水利
农田水利研究以农田节水、作物高产为中心，涵盖了节水灌溉理论与方法，节水灌溉综合技术体系，灌溉排水技术与方法等方面的研究。
土壤水与作物关系问题的研究是农田水利研究的基础，围绕着农田土壤水分的转化问题与农田水分的有效利用开展了大量的研究。土壤水研究现已从单学科走向多学科交叉，如水热和溶质的耦合运移，土壤-植物-大气连续体中的水热运移等。其研究特点亦从均质走向非均质，从点的研究走向面（或区域）的研究，从理论研究推进到应用研究。土壤水运移机理研究目前集中在优先流、土壤水参数的测定和确定、土壤水参数的空间变异性、土壤水分运动的随机模型等几个方面。
为缓解农业用水紧张状况或为了提高灌溉水利用率、提高水分生产效率、增加用水者的经济效益或减少劳动力和动力消耗而采取的节水措施主要有：①输配水过程：渠系改建、渠道防渗、管道化输水灌溉、灌区现代化管理；②田间输水过程：水平畦田灌、喷灌、滴灌、渗灌、小管出流、波涌灌（浑水波涌灌）、膜上（下）灌、有限灌溉（限水灌溉、非充分灌溉、调亏灌溉）、集雨灌溉；③作物吸收转化过程：坐水种、机械保墒、化学保墒、秸杆（薄膜）覆盖等。近来，节水灌溉出现的新概念、新方法还有：地下滴灌、微喷灌、节水控盐灌溉、控制性分根交替灌溉、微咸水灌溉[2]等。
灌区现代化管理是获得灌区系统的最优运行、充分发挥工程效益的良好手段。灌溉排水规律的复杂、水资源日趋紧张、综合利用供需矛盾的增加都需要加强灌溉排水系统的集中管理。自动化、GIS、GPS、RS、水情自动测报系统等技术的发展，为实现灌区管理现代化提供了技术支持。实现灌区现代化管理，首先要有灌溉工程控制设备的自动化，其次有先进的系统运行软件对系统控制问题进行决策，从而建立灌区现代化管理决策支持系统，指导灌溉用水过程。
水平畦田灌是田面非常平整条件下的畦灌，要求供水流量大、土地平整精度高。用传统技术难以满足其精度要求，必须在进行大地测量后，采用激光平地技术。该技术在美国等发达国家被称为是地面灌溉最重要的进展之一[8]。波涌灌溉利用了致密层在发展中不断减小田面糙率与土壤入渗特性这一客观规律，逐次为以后各周期的灌溉水流创造了一个加速水流推进与提高减渗效果的新界面。浑水波涌灌溉则是利用含沙量较高的水进行波涌灌概，能够起到更加明显的效果[4]。地下滴灌是目前节水效应最为显著的灌水方式之一，它具有微灌的所有优点，又在生态环境保护方面效果明显，将农、水和生态等学科交叉融合，统一考虑地下滴灌技术参数组合与作物生长发育和水肥利用的关系，能较好地协调土壤水、肥、气等状况，防止土壤板结，为作物创造良好的生长环境，具有明显的节水增产效益。目前该领域的研究主要集中在以提高水肥利用率及根区水分养分运移过程的效率为目标进行的地下滴灌灌水技术参数的优化试验研究。微喷灌具有节水、调节田间小气候等特点，缺点是受风影响大，飘逸损失多。目前，国内外微喷灌工程对水滴分布函数、飘逸蒸发系数研究不够。节水控盐灌溉制度设计模型以作物生长对土壤水盐状态的响应为依据，在分析作物水盐模型和大田水盐平衡理论的基础上，研究淡水、微咸水交替灌溉条件下灌溉制度的优化设计，是节水灌溉制度的一种新的设计方法[5]。控制性分根交替灌溉是一种局部根系受累时既能满足作物水分需求，又能控制蒸腾耗水的农田节水调控新思路[6]。微咸水是我国北方地区重要的水资源，实施微咸水灌溉对北方地区水资源的合理开发利用，提高作物产量，开辟新的灌溉水源、缓解我国北方缺水状况将有重要意义。节水灌溉综合技术体系也叫节水农业技术体系，是为充分利用降水和可用水资源采取水利措施、农业措施和管理措施，提高水的利用率和利用效率，达到农作物高产高效的成套技术。是一项包括水源、输水、田间供水、生物和管理等子系统构成的系统工程[8]。该技术体系可缓解水资源供需矛盾，促进高产、优质、高效农业发展。在排水控制涝渍和盐碱化方面，目前采用的方法有明沟排水、竖井排水、二元结构水文地质条件下的竖井排水、暗管排水、辐射井排水等，研究内容主要集中在对田块、排域的排水模数等方面。分析节水灌溉技术的不同尺度影响，地理信息系统（GIS）在节水评价中的应用也是当前研究的热点问题。
4小结
水科学的研究已经进入了一个全新的发展时期，研究的对象已经向微观和宏观两个领域的深层次发展，研究的尺度也呈现区域、流域、全球平行发展的态势，各尺度的转换问题研究是当今水科学研究的前沿课题之一。水科学与多学科的交叉仍然是水科学由理论转向实际的重要手段，高科技领域在水文水资源研究中的应用更加广泛；水资源评价已发展到在可持续发展思想指导下，不仅进行水量评价，而且包括水质、水资源保护、水资源经济、水资源管理等全方位评价的评价指标体系；水环境问题的研究中，点污染、线污染和面污染研究并举，并以非点源污染的研究领域有较大的开拓；加强了人类活动对水循环影响的研究；开发研制具有水文过程模拟、水污染控制、水资源规划与管理等功能的流域规划决策支持系统软件等。
致谢：本文除如下参考文献外，还参考了2001年国家自然科学基金委员会水利学科有关申请书的申请材料及部分专家评议意见，在此一并感谢。
参考文献
[1]刘苏峡.世纪之交的水文研究.水科学进展.2001，12(1).
[2]沈振荣，等.节水新概念——真实节水的研究与应用.北京：中国水利水电出版社，2000，4.
[3]彭盛华，等.GIS技术在水资源和水环境领域中的应用.水科学进展，2001，12（2）.
[4]王文焰，等.浑水波涌灌溉的节水机理与效果.水利学报，2001，(5).
[5]张展羽.节水控盐灌溉制度的优化设计[J].水利学报，2001，(4).
[6]史文娟，等.控制性作物根系分区供水的节水机理及研究进展[J].水科学进展，2001，12(2).
[7]张锡辉，等.电动力学技术在受污染地下水和土壤修复中的新进展[J].水科学进展，2001，12(2).
节水技术论文篇8
关键词：信息隐藏；协作学习；立体化
随着网络中信息安全事件的不断升温，网络安全教育也越来越受到高校重视。各大高校纷纷开设该类课程。本校计算机科学与技术、信息工程等专业都相继开设《网络与信息安全》、《信息安全》、《信息安全技术》等课程，普及网络安全知识，提高学生的网络安全技能，增加网络安全意识。以《网络与信息安全》课程为例，课程分配学分为4.0，采用“2+2”模式教学，其中理论2.0为课堂教学和课堂讨论课时，实验2.0为实验课时，即每周理论2节课，单周理论课时，双周讨论课，实验课每周2节课。该课程的体系结构如图1所示。[1，2]
教学过程中的基础内容
《网络与信息安全》课程分为三大模块：①网络安全基本知识概述。该模块主要讲述了网络安全的发展和现状问题，列举网络安全问题引发的各种不同影响的案例。②网络攻击技术。该模块主要讲述网络中的一些攻击现象、攻击行为以及攻击工具等。③密码学模块。该模块主要讲述古典密码学和现代密码学的一些应用，以及信息隐藏技术的一些实际作用等。④网络防护技术。该模块主要讲述网络中针对安全的一些防护措施，如防火墙、入侵监测系统等。
以信息隐藏技术为例，该部分内容在整个课程中非常重要，它将一些保密或重要的信息隐藏到另外一个可以公开的媒体之中，如把指定的信息隐藏于数字化的图像、声音或文本当中，充分利用人们的“所见即所得”的心理，来迷惑恶意的攻击者。近几年来，信息隐藏技术不断发展，越来越多地应用在生活中，如隐写术、数字水印、数字指纹、隐藏信道、阈下信道、低截获概率和匿名通信等，是目前较热的话题。[3，4]
在课程中这部分内容是整个课程的重点、难点之一，教学过程采用了比较、举例等方法，课时分配――理论教学：讨论：实验=1：1：2，理论讲授以图1中的知识框架为主线，算法原理及实现方法，讨论和实验结合中软吉大的网络信息安全系统进行教学。综合起来可以把这部分内容分为以下几部分。
1.信息隐藏位图法
位图法目前使用越来越少，但作为一种基础信息隐藏方法，仍有较高的教学应用价值。该方法作为课程中的一个基本知识点，要求学生掌握它的基本原理，并能通过一个案例，掌握主要运算过程如下：
例如，一幅24位BMP图像，文件头和图像数据由54字节组成，文件头不能隐藏信息，从第55字节开始为图像数据部分，这部分可以隐藏信息。图像数据部分是由一系列的8位二进制数所组成，因为每个8位二进制数中“1”的个数只有奇数或偶数两种可能性，因此若一个字节中“1”的个数为奇数，则称该字节为奇性字节，用“1”表示；若一个字节中“1”的个数为偶数，则称该字节为偶性字节，用“0”表示。我们用每个字节的奇偶性来表示隐藏的信息。
设一段24位BMP文件的数据为：01100110，00111100，10001111，00011010，00000000，10101011，00111110，10110000，则其字节的奇偶排序为：0，0，1，1，0，1，1，1.现在需要隐藏16进制信息4F，由于4F转化为8位二进制为01001111，将这两个数列相比较，发现第2，3，4，5位不一致，于是对这段24位BMP文件数据的某些字节的奇偶性进行调制，使其与4F转化的8位二进制相一致：第2位：将00111100变为00111101，则该字节由偶变为奇；第3位：将10001111变为10001110，则该字节由奇变为偶；第4位：将00011010变为00011011，则该字节由奇变为偶；第5位：将00000000变为00000001，则该字节由偶变为奇。
经过变化，8个字节便隐藏了一个字节的信息，这样就能很好地将信息隐藏在位图中了。当然逆向提取隐藏信息需要花费更长的时间。
2.LSB水印提取
LSB（最低有效位）算法是在位图法的基础上将输入的信号打乱，并按照一定的分配规则使嵌入的信息能够散布于图像的所有像素点上，增加破坏和修改水印的难度。水印信号嵌入模型如图2，水印信号检测模型如图3。
3.DCT变换域算法
DCT变换域算法是这一类算法的总称，在它下面的具体的算法会有一些不同。下面介绍一种基于模运算的数字水印算法。该方法将水印作为二值图像（每一像元只有两种可能的数值或者灰度等级状态的图像）进行处理，依据图像在进行DCT变换后系数的统计来选取适当的阈值，通过模处理加入水印。此算法的特点是在水印检测时不需要原始图像（如图4）。
模拟主动水印攻击教学过程
通过基础知识的学习，学生对信息隐藏技术已经有了一定的了解，为了加深记忆，使知识应用得更好，在这部分课程最后增加了一个模拟主动水印攻击的教学模块。该模块主要应用前期的知识完成。常见的水印攻击方法有：移去攻击、几何攻击、密码攻击、协议攻击（如图5）。
通过模拟攻击实验，学生对数字隐藏技术有了更深的了解，对各种算法增加了兴趣。并在课堂上针对结果展开讨论。下页图6为实验模拟攻击后的有效结果之一。
选用LSB或者DCT进行水印攻击，测试可以显示如下页图6效果。
教学成效
通过对课程中信息隐藏技术教学的改进，学生对比较难懂的数字水印部分内容有了更深一步的了解。通过改革，不仅充分调动了学生的积极性，培养了自学能力，开发了创新能力，还锻炼了学生的团队合作意识和实践能力。攻击中涉及算法的选择、操作的选择、速度的快慢，学生都能通过团队合作完成。学生在实践过程中强烈感受到了成功感和自信感。
结束语
本文以信息隐藏技术内容教学为例，阐述了三种不同的信息隐藏技术的基本知识点，分析了它们之间的关联性和区别，提高了学生的团队合作能力和创新思维的培养，加强了学生的学习兴趣。此外，本模式将教学与科研能力培养相融合，更多地引发了学生的思考。该教学模式可推广到其他课程中。
参考文献：
[1]李继芳，奚李峰，董晨.IPR―CDIO环境的计算机工程教育研究[J].计算机教育，2009（18）.
[2]李继芳，奚李峰，殷伟凤，高昆.基于合作式学习的计算机导论课程教学[J].计算机教育，2008（10）.
[3]于学斗.以CDIO为指导进行网络安全实验教学改革[J].计算机时代，2010（5）.
[4]唐歆，王海婴.基于DCT变换域自适应水印算法的研究[J/OL].中国科技论文在线.http：//