《湿地生态水文过程模拟与综合调控关键技术及应用》

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1、理论方法研究:

(1)以黄河三角洲湿地为典型区,建立了“三位一体”的湿地蒸发蒸散观测系统,从站点、单元和区域三个尺度实现了湿地蒸散规律的精细化模拟。站点尺度上,解析获取了不同生长状态下的不同类型植被蒸散量和水面蒸发量;单元尺度上,通过对单元水量收支项的监测进行蒸散量核算分析,考察确定了站点-单元尺度的蒸散扩展效应;区域尺度上,通过湿地单元与遥感图片像元对应对模型参数进行率定,实现了对黄河三角洲湿地蒸发量和蒸腾量的区别反演。

(2)在湿地水文循环过程精细化观测基础上,系统分析了黄河三角洲湿地生态水文演变规律,定量识别了黄河三角洲湿地演变驱动机制。构建了基于遥感与生态过程的湿地生态系统蒸散模型,实现了湿地生态系统蒸散发的遥感反演;系统分析了影响湿地面积变化的显著气候水文主因子及其对环境因子的敏感性,厘清了湿地生态环境演变的主驱动因子,并辨识了其相对贡献。

(3)研发了生态水文过程耦合的湿地分布式水文模型,实现了“水文过程—能量过程—景观格局—鸟类栖息地生境”的多过程定量化模拟。综合考虑区域尺度气候变化和人类活动的影响,构建了湿地分布式生态水文耦合模拟模型,实现了多个过程定量化模拟,研究给出了不同情境下改善三角洲湿地生态的水文措施建议。

(4)定量评估维持黄河三角洲湿地生态安全和水安全的生态系统需水量阈值及其时空分布特征,提出了湿地生态系统保护与修复的综合调控方案。基于湿地生态水文多过程集成模拟,明晰了维持湿地生态安全和水安全前提下的湿地生态补水阈值;从水资源属性的多元化和调控方法的多样化出发,制定了面向黄河三角洲湿地生态安全和水安全的多维均衡生态水文调控方案。

(5)以黄河中游多泥沙河流湿地为靶区,基于湿地生态环境需水与生态服务功能间的耦合关系辨识,提出了湿地生态系统水资源利用效用评价方法。构建了多泥沙河流湿地生态服务功能价值评估指标体系,并进行了生态系统服务功能评估;采用功能法量化湿地生态环境需水量,实现了多泥沙河流湿地生态环境用水结构分解,提出了湿地生态系统水资源利用效用评价方法。

2、第三方评价及示范应用情况:

(1)该成果依托项目顺利通过了河南省高校科技创新人才支持计划项目验收和国家自然科学基金委的结题验收,其中,“变化环境下湿地生态水文过程模拟与调控方法研究”成果验收结论为“优秀”。

(2)河南省中创科技评价研究院组织有关专家对该成果进行了科技成果评价,专家组评价认为该成果整体达到了国际先进水平。

(3)在国内外学术期刊上发表论文23篇,其中SCI检索论文13篇;出版专著2部;授权国家发明专利3项、实用新型专利5项。

(4)该成果已成功应用于水利部水资源管理中心、黄河流域水资源保护局、淮河流域水资源保护局、松辽流域水资源保护局松辽流域水环境监测中心等水资源管理机构的水生态保护和水环境治理等工作中,产生了良好的经济、生态和社会效益。

(5)该成果获得了2019年河南省教育厅科技成果壹等奖(教科技〔2019〕378号),获奖证书编号:豫教〔2019〕01463号。

(6)中国工程院张建云院士审阅成果材料后认为:“总体来看,该成果内容丰富、方法科学、结论可信、创新性较强,推广应用前景广阔,部分成果达到了国际先进水平,我郑重推荐该成果参评河南省科学技术进步奖。”

成果说明

该成果建立了“三位一体”的黄河三角洲湿地蒸发蒸散观测系统;研发了基于水文过程和生态过程耦合的湿地分布式生态水文模型,实现了湿地生态水文的多过程定量化模拟,提出了湿地生态系统保护与修复的综合调控方案;构建了多泥沙河流湿地生态服务功能价值评估指标体系,提出了湿地生态系统水资源利用效用评价方法。本成果已成功应用于水利部水资源管理中心、黄河流域水资源保护局、淮河流域水资源保护局、松辽流域水资源保护局松辽流域水环境监测中心等水资源管理机构的水资源管理、水生态保护和水环境治理等工作中,产生了良好的经济、生态和社会效益

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