黑河流域中游地区生态-水文过程演变规律及其耦合机理研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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黑河流域中游地区生态-水文过程演变规律及其耦合机理研究

项目名称：黑河流域中游地区生态-水文过程演变规律及其耦合机理研究
项目类别：重大研究计划
批准号：91125015
申请代码：D010102
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：徐宗学
负责人职称：教授
依托单位：北京师范大学
批准年度：2011

中文摘要：

黑河流域持续干旱、人类活动影响剧烈、地表水地下水转化频繁、生态退化日趋严峻，流域中游地区人口高度聚集，水资源开发利用程度高，人类活动对生态系统和水循环影响剧烈。目前对于黑河流域中游地区的研究更多侧重水文、地下水和生态等单一和两重因素研究。项目针对内陆河流域地表水地下水相互转化数值模拟中边界条件确定较为困难、人类活动和气候变化对陆地生态系统的影响及其对水循环的响应机理尚不甚清楚等问题，开展从地形地貌特征、水文地质条件到地表水与地下水相互转换，从气候变化与人类活动到陆地生态系统演变、水循环变化的全过程研究，建立气候变化和人类活动影响下，地表水-地下水-生态之间的耦合关系，从而为水文学及水资源、地下水科学与工程、生态科学等学科的发展，为黑河流域中游地区的经济社会发展提供理论依据和科技支撑。

中文主题词：黑河；生态水文模型；地下水；植被；人类活动

英文摘要：

Heihe River；Ecohydrological model；Groundwater；Vegetation；Human activities

英文主题词： Heihe River；Ecohydrological model；Groundwater；Vegetation；Human activities

结论摘要：

黑河流域中游地区在人类活动和气候变化双重影响下，水资源短缺和生态退化问题日趋严重。针对黑河中游地区水循环和生态系统相互关系及其耦合机制问题，本项目采用遥感和GIS、观测和实验、数值模拟等技术，重点研究气候变化和人类活动影响下水文过程演变规律及其生态效应、生态系统演变规律及其对水循环的影响以及生态-水文过程耦合模拟。项目执行期间收集和整理了生态-水文模型相关的多源数据，先后多次调查多组典型植被土壤样带，厘清了上中游水文过程演变与人类活动和气候变化的相互关系，辨识了流域NDVI时空变化特征及其驱动因素，分析了土地利用和景观格局变化规律，探索了利用高光谱遥感反演土壤植被信息的方法，构建了中游地区基于水量平衡和物理机制的生态水文模型。研究发现①人类活动对黑河中上游流域的径流减少有略微的主导作用，上游流域中气候变率对流域径流增加做了明显的贡献，中游流域人类活动略占主导地位；②上中游地区LAI与PET年内变化具有较好的同步性，但出现峰值月份不一致；在非生长季土地覆被PET较为接近，然而在生长季差异较大；在月尺度，荒漠PET最大，森林PET最小；③河岸带生态系统以芦苇、赖草为草本植物主要优势种，以柽柳为灌木植物主要优势种，荒漠植被覆盖度、高度、冠幅属性与土壤水分含量、盐分含量及有机质含量相关程度较高；④基于水量平衡的生态水文模型模拟发现上游山区植被和中游农作物在生长过程中（尤其是夏季）蒸散消耗水分较多，并且受人类灌溉用水的影响，导致流域土壤水分的空间异质性较大；流域中游地区的灌木林和草地等植被在生长期内受到水分制约，而农作物和上游山区林木基本不受影响；农田灌溉对河道径流的影响较大，天然植物（尤其是草地、灌木等）对土壤水分的要求较高；⑤基于物理机制的生态-水文耦合模型模拟发现2000年黑河分水后中游地下水开采量迅速增大，潜水蒸发量和向河泉排泄水量逐年减少，1995-2014年间正义峡站黑河径流量没有随开采量增大发生明显改变，但部分河段地表水和地下水转化关系从地下水向黑河排泄型转变为黑河注水式渗漏型，表明黑河河道和地下水关系逐渐向不良方向发展；预测分析未来50年春季NDVI有近9%增加，夏季和秋季NDVI变化幅度不超过1%。研究成果将为黑河流域水资源管理和生态建设以及经济社会可持续发展提供重要理论依据和科技支撑，也将促进水文学及水资源、地下水科学与工程、生态科学等学科的发展。

成果综合统计