干旱区流域生态水文耦合模拟与调控的若干思考.pdfVIP

第２３卷　第７期 地球科学进展 Ｖｏｌ．２３　Ｎｏ．７ ２００８年７月 ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＥＡＲＴＨＳＣＩＥＮＣＥ Ｊｕｌ．，２００８ 文章编号：１００１８１６６（２００８）０７０７７３０６ 干旱区流域生态水文耦合模拟与调控的若干思考 １ １ １ ２ ３ 严登华 ，王　浩 ，杨舒媛 ，刘明国 ，霍　竹 （１．中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京　１０００４４；２．四川省水利水电勘测设计研究院 规划设计分院，四川　德阳　６１８０００；３．中国２１世纪议程管理中心，北京　１０００３８） 摘　要：系统识别全球变化和高强度人类活动影响下干旱区流域生态水文耦合作用机制及演变规 律，并通过综合生态水文调控，构建健康水循环和生态安全格局，是干旱区流域亟待解决的关键科 学问题。传统的基于水文过程与生态过程的分离模拟与调控，尚不能满足上述实践需求；需结合原 型观测与实验，对大气模式、水文模型、生态模式（包括天然生态模拟模型和作物生长模式）进行耦 合开发，构建具有统一物理机制的流域生态水文模型。以此为支撑，对干旱区流域生态水文过程演 变规律及阈值特征进行系统识别；并结合水生态服务功能评价，提出流域生态安全修复及水资源合 理配置与调度方案；制定有效的风险管理措施，对流域生态水文过程进行动态调控。 关　键　词：干旱区流域；生态水文过程；“自然—人工”二元驱动；耦合模拟；综合调控 中图分类号：Ｐ３３　　　文献标志码：Ａ 利用、水资源配置、生态模拟与调控以及人文因素作 １　问题提出 ［２～１２］ 用机制与调控等方面取得了大量成果 。但大 水是维系干旱区流域生态安全与经济社会和谐 多数研究是以干旱区流域水循环及生态演变的若干 发展的决定性因素。然而，受到全球变化和人类水 要素过程为基础的，尚不能满足干旱区流域水安全 土资源开发活动的影响，干旱区流域水循环过程和 与生态安全整体调控的实践需求；亟待进行生态水 生态格局发生了深刻变化；特别是经济社会用水的 文集成研究，从整体上识别干旱区生态水文耦合作 快速增长及其对生态与环境用水的严重挤占，使得 用机制及演变规律，进行流域整体安全调控［３］。 干旱区流域水资源短缺与生态退化这对孪生问题， 干旱区流域生态水文集成研究包括原型观测实 成为实现流域可持续发展的关键障碍［１～４］。充分发 验和数值模拟两类基本手段。其中，数值模拟可为 挥干旱区流域水资源经济社会及生态环境效益与效 干旱区流域生态水文演变规律的探寻提供“仿真” 率，通过科学调控，构建健康水循环模式和安全生态 工具，进行流域尺度上生态水文过程演变的“还原” 格局，受到民众和管理部门的高度关注，也是资源环 （历史再现）、“还现”（现状的时空描述）和“还将 境研究领域的前沿和热点命题。 来”（预测）分析；同时，可作为实施安全调控的“模 围绕上述实践需求，国内外学者已从水循环与 拟器”；原型观测实验可为数值模拟中“过程”与“现 生态演变机制、水资源高效利用机理与综合调控、退 象”这两大关键表达提供直接依据。为此，生态水 化生态系统修复等方面开展了大量研究，在基础数 文耦合模拟是干旱区生态水文集成研究核心。 据采集、原型观测试验、水文模拟、农田水资源高效 本文将以我国西北内陆河流域