干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 荒漠绿洲水文

Arid

	荒漠绿洲水文—生态过程耦合试验模拟研究
	冯起; 司建华; 苏永红; 常宗强; 席海洋; 张小由; 郭瑞; 曹生奎; 王耀斌; 陈丽娟
完成单位	中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
登记(发布)日期	2011
中文摘要	课题来源与背景：干旱少雨的气候条件导致的先天性水资源短缺、生态系统脆弱,加之人类对水土资源的不合理利用,是制约干旱区经济可持续发展的瓶颈。对干旱内陆河流域生态和水文过程的基础研究还较薄弱,尚不能提出指导区域发展的有深度、有远见的科学结论,加之生态水文过程的复杂性、预测的不确定性和影响的滞后性,使得这种影响往往难于直接被认知。因此,进行干旱区生态过程和水文过程的耦合研究,可为维护内陆河流域不同生态系统健康的水资源需求与对水环境的适应性等关键问题,为干旱地区经济发展、生态环境保护与水资源优化管理提供技术支持与理论保证。研究目的与意义：干旱区已成为我国经济发展的重要支点,面临的生态环境问题突出,已引起国内外学术界的高度关注,生态水文过程耦合是干旱区长期悬而未决的科学问题。围绕上述科学问题,课题组进行干旱区生态过程和水文过程的耦合研究,旨在为维护干旱区不同生态系统健康的水资源需求与对水环境的适应性等关键问题,为干旱地区经济发展、生态环境保护与水资源优化管理提供技术支持与理论保证。主要论点与论据： (1)分析了内陆河热量平衡各分量的日、季变化特征,计算了空气动力粗糙度以及整体输送系数,阐明了无量纲湍流方差与稳定度的关系,揭示了干旱内陆河流域热量传输机理; (2)分析了荒漠绿洲区降水的空间分布和多时间尺度特征,揭示了内陆河流域降水量变化区域分异的不确定性;确定了地下水均衡要素和均衡方程,消除了地下水之间的重复计算量;将荒漠绿洲区土壤水分分层分为表层干沙层、水分稳定层、水分活跃层和深部较活跃层;量化了荒漠绿洲地下水位空间分布参数,弥补了地下水位观测工作的不足; (3)通过对叶片、单株、林分和区域四个尺度蒸散耗水特性研究,明确了干旱内陆河流域需水量问题。采用胸径、边材作为空间纯量将单株水平的耗水向林分水平进行尺度转换,解决了耗水研究中尺度转换的难点问题; (4)基于实测的根长密度、蒸腾速率、土壤水势等参数,采用改进的Feddes模型,建立了干旱内陆河流域典型植被二维根系吸水模型,探讨了从地下水－根系－树干－冠层垂直方向的水分传输过程; (5)利用LSM陆面过程模式以干旱内陆河气象观测资料作强迫驱动,对干旱内陆河流域不同下垫面陆面过程特征进行了模拟试验和土壤含水量敏感性试验;LSM模式对于绿洲下垫面的陆面过程日变化特点能够得到比较好的模拟,LSM陆面过程模式对土壤含水量初值的比较敏感; (6)定量分析了地下水位变动对植物生长的影响,确定了荒漠河岸林的地下水位临界值,阐明了不同水文情景下荒漠河岸林的响应机制。创见与创新：形成了干旱区水热耦合的初步理论,奠定了干旱区荒漠绿洲水－土－气－生模拟理论基础,为国内外同行普遍认可。社会经济效益：推动了我国流域科学的发展,发展和拓宽了生态水文学这一国际前沿研究领域的研究内涵;丰富和完善了干旱内陆河流域恢复生态学和生态水文学的理论和实践体系。促进了国家基金委“黑河流域生态－水文过程集成研究”重大研究计划于2010年启动;研究成果被水利部采用,为黄藏寺水利枢纽科学配水、制定合理的水量调度方案及实现黑河近期治理目标提供了科学依据;向内蒙古自治区政府、甘肃省政府提交了多份有关干旱区生态恢复的咨询报告,得到有关部门的重视。并为黑河、石羊河重点治理工程提供了科学依据,取得了很好的社会效益。成果得到了澳大利亚国家总理姬拉德(Julia Gillard)的亲笔信,该信授予本项目负责人冯起“奋进奖”,旨在培养成为澳大利亚在中国内陆河流域的项目专家,为中国在内陆河流域的研究提供国际化平台。部分理论与技术成果被澳大利亚工业科学和研究部项目选为成功案例进行对比研究,旨在向其他发展中国家介绍。
中文关键词	生态过程 ; 水文过程 ; 荒漠绿洲
成果类型	基础理论
中图法分类号	P339
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001472079
来源机构	中国科学院西北生态环境资源研究院
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242908
推荐引用方式 GB/T 7714	冯起,司建华,苏永红,等. 荒漠绿洲水文—生态过程耦合试验模拟研究[Z]. 基础理论,2011.