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学院在生态水文研究取得重要成果,通过国家基金委验收

2017-03-07

2017年3月4日,国家自然科学基金委“黑河流域生态-水文过程集成研究”重大研究计划(“黑河计划”)集成项目验收会在北京西郊宾馆召开。“黑河计划”专家组组长程国栋院士、基金委地学部主任、专家组副组长傅伯杰院士、武汉大学夏军院士等15位专家参加了验收会。出席验收会的还有基金委地学部常务副主任柴育成研究员和地学一处处长冷疏影研究员等基金委有关领导。我校环境学院院长郑春苗教授作为项目负责人,对集成项目“黑河流域中下游生态水文过程的系统行为与调控研究”进行了总结汇报和答辩。项目得到与会专家的充分肯定,以优秀的成绩顺利通过验收。

该集成项目依托北京大学和南方科技大学,合作单位包括中国农业大学、北京师范大学、同济大学和中科院寒旱所。南科大环境学院的研究团队包括郑春苗教授、郑一副教授、田勇助理研究员和韩峰博士后等。项目从2013年1月开始至2016年12月结题,在四年的执行期内取得了一系列重大进展与创新性成果,包括:

(1)针对典型干旱内陆河流域的特殊性,发展了全新的分布式生态水文耦合模型HEIFLOW。该模型的特色主要体现在:以迭代耦合的方式实现地表-地下三维水流模拟,便于对大型流域进行高时空分辨率的模拟;拥有先进的水动力模块,能高效刻画绿洲农业区复杂的用水活动和输水过程;首次在地表水-地下水耦合模型中实现了土地利用动态输入的功能。

(2)开发了具有国际先进水平的生态水文集成建模软件系统Visual HEIFLOW。该软件提供GIS支持下的可视化建模环境,可引导用户快速建立地表水-地下水耦合模型;具有丰富的前处理和后处理功能,能帮助用户一站式分析、处理各种复杂的输入/输出数据,避免了繁琐的数据提取、转换等过程,从而更加高效的支持用户对水文过程进行解析和进行水资源管理的决策。

黑河流域中下游生态水文数值模型示意图

(3)有效融合了“黑河计划”的数据成果,形成了对黑河中下游地区水循环过程的系统性认识。对整个黑河中下游地区完成了跨越不同地理单元、高时空分辨率的整体模拟;首次对黑河中下游整体水平衡进行了详尽的计算;揭示了不同时、空尺度上生态水文变量对气候驱动力和人类活动的响应。

(4)通过在地表水-地下水耦合模型中嵌入不同的生态水文模块(胡杨林、绿洲农田、荒漠植被),实现小尺度过程和大尺度系统行为的同步模拟。对于特定的生态水文响应单元,可以进行时间和空间的加密模拟,以更加细致的体现小尺度的过程。

(5)进行了“代理建模”方法的创新,将高度复杂的分布式水文模型成功用于水资源管理的“模拟-优化”分析,从而使水资源的优化配置结果获得了机理性的解释。基于“模拟-优化”分析,揭示了黑河绿洲农业区灌溉用水时、空优化配置的途径和水文学机理,剖析了中游和下游之间、农业与生态之间用水矛盾的机制,并系统探讨了当前黑河水资源管理的合理性、有效性。

(6)与国际流域科学领域顶尖的学术机构和专家学者进行了多种形式的交流与合作,实施了流域研究的国际比较,显著提升了黑河流域和“黑河计划”的国际知名度。

截至2016年底,本项目正式发表的学术论文共59篇,其中SCI论文43篇,全国中文核心期刊论文15篇,其他国际期刊论文1篇。所发表的高水平论文包括水资源顶级刊物Water Resources Research上的6篇。其他发表的主要刊物包括Scientific Reports,Advances in Water Resources,Journal of Hydrology,Journal of Geophysical Research-Biogeosciences,Environmental Modeling & Software,Agricultural Water Management,Journal of Hydrometeorology等。其他主要成果包括生态水文过程模拟系列软件及生态水文过程研究专著。

黑河流域中游人工绿洲

黑河流域下游胡杨林

背景介绍:“黑河流域生态-水文过程集成研究”重大研究计划以我国黑河流域为典型研究区,从系统思路出发,通过建立我国内陆河流域科学观测-试验、数据-模拟研究平台,认识内陆河流域生态系统与水文系统相互作用的过程和机理,建立流域生态-水文过程模型和水资源管理决策支持系统,提高内陆河流域水-生态-经济系统演变的综合分析与预测预报能力,为国家内陆河流域水安全、生态安全以及经济的可持续发展提供基础理论和科技支撑。

南方科技大学环境科学与工程学院(简称“环境学院”)以建成国际一流的环境教育和科研基地为发展目标,致力于培养具备创新思维、国际化视野和现代工学素养的环境学科复合人才。目前,学院已有包括多名“千人计划”、“杰青“”,“优青”,“万人计划”,“青年千人”等人才在内的20名教员。学院设有广东省重点优势学科“环境科学与工程”本科专业。