中国科学院石家庄农业现代化研究所：黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理研究进展（刘昌明）

基础科学·国家重点基础研究项目 黄河流域水资源演伈规律 与可再生性维持机理研究进雰 中国科学院石家庄农业现代化研究所·刘昌明 摘要黄河流域是西部 理黄河历来是中华民族安民兴邦的大事。新 大开发的重要地区之 中国成立以来,党和国家对黄河治理开发十分重视 其大部分地区属于 进行了大规模的水利建设,取得了巨大的成就。然 半干旱地区,水资源条 而,随着社会经济发展对永资源的大量开发和自然 件先天不足,生态环境 条件的变化,黄河水资源问题严重,正面临着水资 脆弱。在人类活动的影 源短饿水灾吝加剧、生态环境恶化三大问題交织 响下,水资源状况恶 的严峻局面 化,特别是近20多年来 黄河是中国的“母亲河"。黄河流域是我国西部 下游昕流频繁发生,不 大开发的重要地区之一,而共大部分地区属于半干 仅造成水资源供需矛盾的加剧,而且对 旱地区,水资源条件先天不足,人均占有年水资源 流域的生态环境带来一系列冲击。“黄河 量仅为全国平均的五分 。在人类活动的影响 流域水资源演化规律与可再生性维持机 下,水资源状况恶化,特别是近20多年来下游断流 理”研究项目在深入研究黄河水资源的 频繁发生,不仅造成水资源供需矛盾的加剧,而且 形成演化规律的基础上,探索黄河水資 对流城的生态环境带来一系列冲击。水资源短缺是 源可再生性维持的新问题。以水循环和 黄河流城面临的三大问题的症结所在,如何缓解黄 水资源演化为主线索,在水资源二元演 河出现水资源危机是一个关键性科学问题。 化模型的基础上,以可再生性维持理论 黄河作为我国北方地区最大的供水水源,以其 为指导,以综合调控为手段,实现黄河流 占全国河川径流2%的有限水量,担负着本流城和 域水資源的可持续利用。同时深入揭示 下游引黄灌区占全国15%耕地面积和12%人口的 水沙过程变异机理、河道姜缩及小水大 供水任务,同时还要向流域外部分地区(河北、 灾形成的机理,提出恢复流域生态环境 津、青岛)远距离送水。全流城水资源总量利用率 和河道行洪能力的措施,为缓解黄河水 高达84%,水资源净消耗率达53.3%,从而导致供 危机和過制生态环境恶化及水灾害提供 需失衡。下游河道频繁断流就是黄河水资源供需失 理论和应用的科学依据。通过近两年来 衡的集中表现。黄河下游从1972年以来五年四断 的研究,项目已取得一些理论性和应用 流,90年代断流更为频繁,1997年有330天无水 性成果。 入海,向世人发出了水资源危机的强烈信号。 洪灾威胁依然存在,“小水大灾”特点明显 、黄河流域主要水资源问题 河下游是举世闻名的地上悬河,历史上洪水频繁 危害极其严重。由于干支流水利枢组工程调节和水 202.3. China Basic Science 22 201994-2009ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

中国基础科学 · 国家重点基础研究项目 一 一 黄河流域水资源演化规律 , 曰口 , , 屯 价 扩 与 可孑千生性维持机理研究进再蔽霭 中 国 科学院石家庄农业现代化研究所 · 刘 昌 明 产界’ 详知 一 喘城闷七目 摘 要 黄 河 流 域 是 西 部 大 开 发 的 重 要 地 区 之 一 , 其 大 部 分 地 区 属 于 半 干 旱 地 区 , 水 资 源 条 件 先 天 不 足 , 生 态 环 境 脆 弱 。 在 人 类 活 动 的 影 响 下 , 水 资 源 状 况 恶 化 , 特 别 是 近 多年 来 下 游 断 流 须 繁 发 生 , 不 仅 造 成 水 资 源 供 需 矛 盾 的 加 剧 , 而 且 对 流 域 的 生 态 环 境 带 来 一 系 列 冲 击 。 “ 黄 河 流 域 水 资 源 演 化 规 律 与 可 再 生 性 维 持 机 理 ” 研 究 项 目 在 深 入 研 究 黄 河 水 资 源 的 形 成 演 化 规 律 的 基 础 上 , 探 索 黄 河 水 资 源 可 再 生 性 维 持 的 新 问 题 。 以 水 循 环 和 水 资 源 演 化 为 主 线 索 , 在 水 资 源 二 元 演 化 模 型 的 基 础 上 , 以 可 再 生 性 维 持 理 论 为 指 导 , 以 综 合 调 控 为 手 段 , 实 现 黄 河 流 域 水 资 源 的 可 持 续 利 用 。 同 时 深 入 揭 示 水 沙 过 程 变 异 机 理 、 河 道 姜 缩 及 小 水 大 灾 形 成 的 机 理 , 提 出 恢 复 流 域 生 态 环 境 和 河 道 行 洪 能 力 的 措 施 , 为 缓 解 黄 河 水 危 机 和 遇 制 生 态 环 境 恶 化 及 水 灾 害 提 供 理 论 和 应 用 的 科 学 依 据 。 通 过 近 两 年 来 的 研 完 , 项 目 已 取 得 一 些 理 论 性 和 应 用 性 成 果 。 一 、 黄河流域主要水资源 问题 治 理 黄 河 历 来 是 中 华 民 族 安 民 兴 邦 的 大 事 。 新 中 国 成 立 以 来 , 党 和 国 家 对 黄 河 治 理 开 发 十 分 重 视 , 进 行 了 大 规 模 的 水 利 建 设 , 取 得 了 巨 大 的 成 就 。 然 而 , 随 着 社 会 经 济 发 展 对 水 资 源 的 大 最 开 发 和 自 然 条 件 的 变 化 、 黄 河 水 资 源 问 题 严 重 , 正 面 临 着 水 资 源 短 缺 、 水 灾 害 加 剧 、 生 态 环 境 恶 化 三 大 问 题 交 织 的 严 峻 局 面 。 黄 河 是 中 国 的 “ 母 亲 河 ” 。 黄河流域是 我 国 西 部 大 开 发 的 重 要 地 区 之 一 , 而 其 大 部 分 地 区 属 于 半 干 旱 地 区 , 水 资 源 条 件 先 天 不 足 , 人 均 占 有 年 水 资 源 量 仅 为 全 国 平 均 的 五 分 之 一 。 在 人 类 活 动 的 影 响 下 , 水 资 源 状 况 恶 化 , 特 别 是 近 多 年 来 下 游 断 流 频 繁 发 生 , 不 仅 造 成 水 资 源 供 需 矛 盾 的 加 剧 , 而 且 对 流 域 的 生 态 环 境 带 来 一 系 列 冲 击 。 水 资 源 短 缺 是 黄 河 流 域 面 临 的 三 大 问 题 的 症 结 所 在 , 如 何 缓 解 黄 河 出 现 水 资 源 危 机 是 一 个 关 键 性 科 学 问 题 。 黄 河 作 为 我 国 北 方 地 区 最 大 的 供 水 水 源 , 以 其 占 全 国 河 川 径 流 的 有 限 水 盘 , 担 负 着 本 流 城 和 下 游 引 黄 灌 区 占 全 国 耕 地 面 积 和 人 口 的 供 水 任 务 , 同 时 还 要 向 流 域 外 部 分 地 区 河 北 、 天 津 、 青 岛 远 距 离 送 水 。 全 流 域 水 资 源 总 盘 利 用 率 高 达 , 水 资 源 净 消 耗 率 达 , 从 而 导 致 供 需 失 衡 。 下 游 河 道 频 繁 断 流 就 是 黄 河 水 资 源 供 需 失 衡 的 集 中 表 现 。 黄 河 下 游 从 年 以 来 五 年 四 断 流 , 年 代 断 流 更 为 频 繁 , 年 有 天 无 水 入 海 , 向 世 人 发 出 了 水 资 源 危 机 的 强 烈 信 号 。 洪 灾 威 胁 依 然 存 在 , “ 小 水 大 灾 ” 特 点 明 显 。 黄 河 下 游 是 举 世 闻 名 的 地 上 悬 河 , 历 史 上 洪 水 频 繁 , 危 害 极 其 严 重 。 由 于 干 支 流 水 利 枢 纽 工 程 调 节 和 水

E醇 中国基础科学·国家璽点基础 研 资源开发利用,改变了下游的来水来沙过程,特别 综合调控为手段,实现黄河流城水资源的可持续利 是河道断流的影响,造成了下游河道主槽淤积严 用。同时深入揭示水沙过程变异机理、河道娄缩机 重,河槽过洪能力降低,形成了"小洪峰,高水位 理及小水大灾形成机理,提出恢复流域生态环境和 大漫滩,大灾害"的不利局面。1996年8月,花园 河道行洪能力的措施,为缓解黄河水危机、维护生 口站洪峰流量7680mVs,其水位比1958年的22300态环境和防治洪水灾害,提供21世纪初叶治黃应用 m3/s大洪水的水位还高0.91m 的理论依据 生态环境急剧恶化,河流污染问题突出。黄河 根据这一总体思路,设置了8个课题的研究,构 流域生态环境恶化的问题,突出表现在黄土高原地 成有机的框架见下图。 区的水土流失、干支流的水污染和下游断流引起的 项目最基础的硏究是通过对现有实验与观测资 生态问题 料的分析,辅以定位试验,揭示影响水循环的驱动 针对治理黄河面临的三大问题,江总书记强调 力因子,研制网格分布式水循环动力学模型,并作 指出:“对黄河防洪、水资源利用、生态环境建设 为水资源演变分析的依据。在此基础上,充分利用 有重大影响的关键科技问题,要重点攻关,力争取 水资源时序资料,探讨水资源演化中的非线性变化 得新的突破,为治理开发黄河提供有力的科技支 问题,以及这种变化所导致的河流系统功能改变 其派生的瀉阶效应、通逮攻循环动力学模拟与水资 源演变的趋势性、周期性、突变性分析,考虑人类 二、研究的主要内容与目标 活动造成的抗动,进一步发展水资源可再生性向 的研究。 黄河水资源短缺,洪水灾加剧及生态环境恶 河川水资源是一种可再生的资源。黄河流城水 化是互为关联、交织发展的叵题,是黄河流城地表 水·土·生态系统与人类社会经济系统相互作用下 黄河水资源可再 黄河流域的多维 恶性发展的结果。水资源短缺是造成前述三大问题 生性维持途径 临界调控模式 的核心。水资源的形成、演化和再生遵循自然规律 但是强烈的人类社会经济活动,已使天然水循环发 黄河水沙过程变化 生了显著变化,引发了尖锐的水资源供需矛盾,导 黄河流域地下水可 及其河道复杂响应 黄河流域水资源演 致了一系列环境和生态方面的劣变过程。这是黄河 再生能力变化规律 水资源短缺、洪水灾害加剧和生态环境恶化的主要 化规律与可再生性黄河下游河流系 黄河流域水资源可维持机理 统功能与水资源 因素,已成为制约黄河流域可持续发展的瓶颈。开 再生性理论与评价 转化结构 展黄河流城水资源演化规律与可再生性维持机理的 硏究是实现黄河治理和流域经济可持续发展的国家 重大需求 河流域水循环动 黄河水资源演变规 黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机 力学机制与模拟 律及二元演化模型 理”研究项目的总体思路是确切地针对黄河出现的 项目课题研究内容及期间的关系框图 水资源危机形成原因进行深入分析。从众多科学问 题中,选择带有根本性的重大科学问题,在深入研 资源量出现的重大变异,从根本上看是共可再生性 究黄河水资源的形成演化规律的基础上,探索黄河 遭到影响和破坏的问题,以往对此间题极少涉及 水资源可更新和可再生性维持的新问题。以水循环 因此是属于创新性的探索。首先要确Ⅵ水资源叮冉 和水资源演化为主线索,在水资源二元演化模型的 生性理论,根据理论制定评价町冉生性的指标体 基础上,以可再生性维持理论为指导,以多维临界 系,然后按可再生性维持需要,并结合水循环动力 202·3· China Basic Science23 201994-2009chinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net

赣爆瓢耀辗蘸瓤黔蘸纂鬃黔燕黔翼篆葬誉笔 中国基础科学 · 国家重点基础研究项 目 资 源 开 发 利 用 , 改 变 了 下 游 的 来 水 来 沙 过 程 , 特 别 是 河 道 断 流 的 影 响 , 造 成 了 下 游 河 道 主 槽 淤 积 严 重 , 河 槽 过 洪 能 力 降 低 , 形 成 了 ” 小 洪 峰 , 高 水 位 , 大 漫 滩 , 大 灾 害 ” 的 不 利 局 面 。 年 月 , 花 园 口 站 洪 峰 流 量 , 其 水 位 比 年 的 〕 大 洪 水 的 水 位 还 高 。 生 态 环 境 急 剧 恶 化 , 河 流 污 染 问 题 突 出 。 黄 河 流 域 生 态 环 境 恶 化 的 问 题 , 突 出 表 现 在 黄 土 高 原 地 区 的 水 土 流 失 、 干 支 流 的 水 污 染 和 下 游 断 流 引 起 的 生 态 司 题 。 针 对 治 理 黄 河 面 临 的 三 大 问 题 , 江 总 书 记 强 调 指 出 “ 对 黄 河 防 洪 、 水 资 源 利 用 、 生 态 环 境 建 设 有 重 大 影 响 的 关 键 科 技 问 题 , 要 重 点 攻 关 , 力 争 取 得 新 的 突 破 , 为 治 理 开 发 黄 河 提 供 有 力 的 科 技 支 持 ” 。 二 、 研究的主要 内容与目标 黄 河 水 资 源 短 缺 、 洪 水 灾 害 加 剧 及 生 态 环 境 恶 化 是 互 为 关 联 、 交 织 发 展 的 问 题 , 是 黄 河 流 域 地 表 水 一 土 一 生 态 系 统 与 人 类 社 会 经 济 系 统 相 互 作 用 下 恶 性 发 展 的 结 果 。 水 资 源 短 缺 是 造 成 前 述 三 大 问 题 的 核 心 。 水 资 源 的 形 成 、 演 化 和 再 生 遵 循 自 然 规 律 , 但 是 强 烈 的 人 类 社 会 经 济 活 动 , 已 使 天 然 水 循 环 发 生 了 显 著 变 化 , 引 发 了 尖 锐 的 水 资 源 供 需 矛 盾 , 导 致 了 一 系 列 环 境 和 生 态 方 面 的 劣 变 过 程 。 这是 黄 河 水 资 源 短 缺 、 洪 水 灾 害 加 剧 和 生 态 环 境 恶 化 的 主 要 因 素 , 已成 为 制 约 黄 河 流 域 可 持 续 发 展 的 瓶 颈 。 开 展 黄 河 流 域 水 资 源 演 化 规 律 与 可 再 生 性 维 持 机 理 的 研 究 是 实 现 黄 河 治 理 和 流 域 经 济 可 持 续 发 展 的 国 家 重 大 需 求 。 “ 黄 河 流 域 水 资 源 演 化 规 律 与 可 再 生 性 维 持 机 理 ” 研 究 项 目 的 总 体 思 路 是 确 切 地 针 对 黄 河 出 现 的 水 资 源 危 机 形 成 原 因 进 行 深 入 分 析 。 从 众 多 科 学 问 题 中 , 选 择 带 有 根 本 性 的 重 大 科 学 问 题 , 在 深 入 研 究 黄 河 水 资 源 的 形 成 演 化 规 律 的 基 础 上 , 探 索 黄 河 水 资 源 可 更 新 和 可 再 生 性 维 持 的 新 问 题 。 以 水 循 环 和 水 资 源 演 化 为 主 线 索 , 在 水 资 源 二 元 演 化 模 型 的 基 础 上 , 以 可 再 生 性 维 持 理 论 为 指 导 , 以 多 维 临 界 综 合 调 控 为 手 段 , 实 现 黄 河 流 域 水 资 源 的 可 持 续 利 用 。 同 时 深 人 揭 示 水 沙 过 程 变 异 机 理 、 河 道 萎 缩 机 理 及 小 水 大 灾 形 成 机 理 , 提 出 恢 复 流 域 生 态 环 境 和 河 道 行 洪 能 力 的 措 施 , 为 缓 解 黄 河 水 危 机 、 维 护 生 态 环 境 和 防 治 洪 水 灾 害 , 提 供 、世 纪 初 叶 治 黄 应 川 的 理 论 依 据 。 根 据 这 一 总 体 思 路 , 设 置 了 个 课 题 的 研 究 , 构 成 有 机 的 框 架 见 下 图 。 项 目 最 基 础 的 研 究 是 通 过 对 现 有 实 脸 与 观 测 资 料 的 分 析 , 辅 以 定 位 试 验 , 揭 示 影 响 水 循 环 的 驱 动 力 因 子 , 研 制 网 格 分 布 式 水 循 环 动 力 学 模 型 , 井 作 为 水 资 源 演 变 分 析 的 依 据 。 在 此 基 础 上 , 充 分 利 川 水 资 源 时 序 资 料 , 探 讨 水 资 源 演 化 中 的 柞 线 性 变 化 问 题 , 以 及 这 种 变 化 所 导 致 的 河 流 系 统 功 能 改 变 和 其 派 生 的 高 阶 效 应 。 通 过 水 循 环 动 力 学 模 拟 ‘ 水 资 源 演 变 的 趋 势 性 、 周 期 性 、 突 变 性 分 析 , 考 虑 人 类 活 动 造 成 的 扰 动 , 进 一 步 发 展 水 资 源 可 再 生 性 问 题 的 研 究 。 河 川 水 资 源 是 一 种 可 再 生 的 资 源 。 黄 河 流 城 水 黄河水资源可 再 生性维持途径 一 申 黄河流域的 多维 临 界调控模式 黄河 流 城地 下 水 可 再生能力变化规律 黄河 水沙过程变化 及其河 道复杂响应 茸何雄城水资谭可 拜维琴碑论与评价 黄河流域水资源演 化规律与可再生性 维持机理 黄河下游河流 系 统功能与水资源 转化结构 黄何水资娜演变规 娜娜攀 妇杯 二如嘛 资 源 量 出 现 的 重 大 变 异 , 从 根 本 卜 看 是 其 厂再 生 性 遭 到 影 响 和 破 坏 的 问 题 , 以 往 对 此 问 题 极 少 涉 及 , 因 此 是 属 干 创 新 性 的 探 索 。 泞 先 要 确 仅 水 资 源 可 再 生 性 理 论 , 根 据 理 论 制 定 评 价 可 再 生 性 的 指 标 体 系 , 然 后 按 可 再 生 性 维 持 需 要 , 井 结 合 水 循 环 动 力 田 · · 日 奋

中国基础科·国冢量点基础研究项目 学模型的应用,硏究得出在近期可望行之有效的调 影响。泥沙输移比的变化,主要是由于流域中人为 控关键 沉积汇的形成 本项目将采用多学科综合和跨学科交叉的研究 (7)通过植被-侵蚀动力学的研究,提出了流 方法,实现水文学、水资源学、地貌学等地球科学 城植被与侵蚀在人类活动影响下的演变规律。发现 方法,河流动力学等力学方法,系统论.经济学中 任一地区的植被系统都可能存在3种状态,即植被 的系统分析方法和宏观决策方法,灾害学、环境科 逐渐发育的自动良性循环系统状态、植被退化的恶 学中的评价分析方法等的有机结合,立足观测实 性循环状态和两者之间的过渡状态 验,把台站观测资料与实验室模拟实验相结合 (8)深入分析了水资源可再生性的内涵并初步 RS、GIS,GPS”与数学模拟方法相结合,实现 建立了水资源可再生性研究的理论体系,探讨了水 微观力学机理分析与宏观地域规律相结合,从单元 资源可再生性与持续利用之间的关系,从维持水资 流域到全流域不同时空尺度的水文模型的尺度镶嵌 源可再生性的角度,发展了黄河流域水资源量可再 和集成 生性的理论框架。 (9)解决了水资源自然再生能力与主要城市社 E.项目取得的主要进展 会再生能力评价问题。考虑水资源天然可再生性 社会可再生性与天然·八工复合可再生性是水资源 1.理论与方法的主要进展 可再生性的基本特点,闻明水资源的天然-人工复 (1)水循环动力学模拟的室内实验取得上百次 合可生性是目前水资源系统的本质特征及其社会 径流过程。将SWAT模型首先应田于河流堋泾河 可再生性与节水和水质改善的密切关系。 的马连河流域,并开发研究了一个基于连续方程和 (10)界定了生态环境需水量的概念、类型,分 运动方程的分布式水文物理漠型,为水资源演变分 析了不同类型生态系统生态环境需水量的存在特征 析提供理论依据。 及时空尺度转化,针对不同生态系统类型(河流 (2)通过对黄河百年尺度年径流量的混沌动力 湖泊、湿地、森林草地等)的特点,提出了生态环 学特性的分析研究,初步建立了百年尺度的黄河历 境需水的计算方法,探讨了生态环境需水量评价指 史演变定量模型 标体系和安全阈值理论,界定了最小生态环境需水 (3)构建了干旱-半干旱地区二元水资源演化 量井建立最小生态环境需水量的计算原则和方法。 规律的理论模型,该模型为生态需水量和国民经济可 (11)首次对黄河流城地下水系统进行了划分 利用水量提供了定量计算方法,拓展了水资源合理 目前已经完成地下水系统划分的成果。提出了变态 配置的理论与方法 地下水物理模型相似比的确定方法;提出了区域包 (4)用1981-1999年NOAA/ AVHRR的连续 气带-饱水带地下水流运动联合数值模拟中处于不 时相遥感资料,利用所建立的蒸散模型及年累积 断变化的潜水面边界条件的数值描述方法,解决了 NDI(净植被指数)资料,佔算1982-1999年全 区城包气带·饱水带多含水层系统地下水流运动联 黄河流域的年蒸散量的空间分布及时间动态变化。 合数值模拟问题。 (5)取得有关断流对黄河下游行洪能力影响机 (12)用稳定同位素:2H、18O、C和放射性同 理及斷流对黄河下游河流功能综合影响机理方面的 位素:H和'C研究地下水补、迳、排规律,为研 初步研究成果:髙含沙两相体中污染物迁移转化规 究地下水的可再生能力理论研究奠定了基础 律;断流对黄河下游水质的影响机理,断流对河道 2.应用基础研究的主要进展 特征变化的影响。 (1)提出了黄河下游河道缩成因和演化规律 (6)运用流域泥沙收支平衡理论,研究了泥沙 及娄缩性河道的洪水传播规律,如河床枯藝临界 输移比,研究了水土保持措施对流城泥沙输移比的 娄缩性河道挖河减淤临界床面比降,黄河口演变对 2002·3· China Basic science24 01994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

中国撼础科学 · 国家 , 点其础研究项目 学 模 型 的 应 用 , 研 究 得 出 在 近 期 可 望 行 之 有 效 的 调 控 关 键 。 本 项 目 将 采 用 多 学 科 综 合 和 跨 学 科 交 叉 的 研 究 方 法 , 实 现 水 文 学 、 水 资 源 学 、 地 貌 学 等 地 球 科 学 方 法 , 河 流 动 力 学 等 力 学 方 法 , 系 统 论 、 经 济 学 中 的 系 统 分 析 方 法 和 宏 观 决 策 方 法 , 灾 害 学 、 环 境 科 学 中 的 评 价 分 析 方 法 等 的 有 机 结 合 , 立 足 观 测 实 验 , 把 台 站 观 测 资 料 与 实 验 室 模 拟 实 验 相 结 合 , “ 、 、 ” 与 数 学 模 拟 方 法 相 结 合 , 实 现 微 观 力 学 机 理 分 析 与 宏 观 地 域 规 律 相 结 合 , 从 单 元 流 城 到 全 流 域 不 同 时 空 尺 度 的 水 文 模 型 的 尺 度 镶 嵌 和 集 成 。 三 项 目取得的主要进展 理 论 与 方 法 的 主 要 进 展 水 循 环 动 力 学 模 拟 的 室 内 实 验 取 得 上 百 次 径 流 过 程 。 将 模 型 首 先 应 用 于 黄 河 流 域 径 河 的 马 连 河 流 域 , 并 开 发 研 究 了 一 个 基 于 连 续 方 程 和 运 动 方 程 的 分 布 式 水 文 物 理 模 型 , 为 水 资 源 演 变 分 析 提 供 理 论 依 据 。 通 过 对 黄 河 百 年 尺 度 年 径 流量 的 混 沌 动 力 学 特 性 的 分 析 研 究 , 初 步 建 立 了 百 年 尺 度 的 黄 河 历 史 演 变 定 模 型 。 构 建 了 干 早 一 半 干 早 地 区 二 元 水 资 源 演 化 规 律 的 理 论模 型 , 该模 型 为 生 态 需水 量 和 国 民 经 济 可 利 用 水 提 供 了 定 且 计 算 方 法 , 拓 展 了 水 资 源 合 理 配 里 的 理 论 与 方 法 。 用 一 年 的 连 续 时 相 遥 感 资 料 利 用 所 建 立 的 蒸 散 模 型 及 年 累 积 净 植 被 指 数 资 料 , 估 算 一 年 全 黄 河 流 城 的 年 燕 散 的 空 间 分 布 及 时 间 动 态 变 化 。 取 得 有 关 断 流 对 黄 河 下 游 行 洪 能 力 影 响 机 理 及 断 流 对 黄 河 下 游 河 流 功 能 综 合 影 响 机 理 方 面 的 初 步 研 究 成 果 高 含 沙 两 相 体 中 污 染 物 迁 移 转 化 规 律 断 流 对 黄 河 下 游 水 质 的 影 响 机 理 断 流 对 河 道 特 征 变 化 的 影 响 。 运 用 流 域 泥 沙 收 支 平 衡 理 论 , 研 究 了 泥 沙 输 移 比 , 研 究 了 水 土 保 持 措 施 对 流 城 泥 沙 输 移 比 的 影 响 。 泥 沙 输 移 比 的 变 化 , 主 要 是 由 于 流 域 中 人 为 沉 积 汇 的 形 成 。 通 过 植 被 一 侵 蚀 动 力 学 的研 究 , 提 出 了 流 域 植 被 与 侵 蚀 在 人 类 活 动 影 响 下 的 演 变 规 律 。 发 现 任 一 地 区 的 植 被 系 统 都 可 能 存 在 种 状 态 , 即 植 被 逐 渐 发 育 的 自 动 良 性 循 环 系 统 状 态 、 植 被 退 化 的 恶 性 循 环 状 态 和 两者 之 间 的 过 渡 状 态 。 深 入 分 析 了 水 资 源 可 再 生 性 的 内 涵 并 初 步 建 立 了 水 资 源 可 再 生 性 研 究 的 理 论 体 系 , 探 讨 了 水 资 源 可 再 生 性 与 持 续 利 用 之 间 的 关 系 从 维 持 水 资 源 可 再 生 性 的 角 度 , 发 展 了 黄 河 流 域 水 资 源 可 再 生 性 的 理 论 框 架 。 解 决 了 水 资 源 自 然 再 生 能 力 与 主 要 城 市 社 会 再 生 能 力 评 价 问 题 。 考 虑 水 资 源 天 然 可 再 生 性 、 社 会 可 再 生 性 与 天 然 一 人 工 复 合 可 再 生 性 是 水 资 源 可 再 生 性 的 基 本 特 点 , 阐 明 水 资 源 的 天 然 一 人 工 复 合 可 再 生 性 是 目 前 水 资 源 系 统 的 本 质 特 征 及 其 社 会 可 再 生 性 与 节 水 和 水 质 改 善 的 密 切 关 系 。 界 定 了 生 态 环 境 需 水 的 概 念 、 类 型 , 分 析 了 不 同 类 型 生 态 系 统 生 态 环 境需 水 的 存 在 特 征 及 时 空 尺 度 转 化 , 针 对 不 同 生 态 系 统 类 型 河 流 、 湖 泊 、 湿 地 、 森 林 草 地 等 的 特 点 , 提 出 了 生 态 环 境 需 水 的 计 算 方 法 探 讨 了 生 态 环 境 需 水 评 价 指 标 体 系 和 安 全 阂 值 理 论 , 界 定 了 最 小 生 态 坏 境 需 水 量 并 建 立 最 小 生 态 环 境 需 水 盘 的 计 算 原 则 和 方 法 。 首 次 对 黄 河 流域 地 下 水 系 统 进 行 了 划 分 , 目 前 已 经 完 成 地 下 水 系 统 划 分 的 成 果 。 提 出 了 变 态 地 下 水 物 理 模 型 相 似 比 的 确 定 方 法 提 出 了 区 域 包 气 带 一 饱 水 带 地 下 水 流 运 动 联 合 数 值 模 拟 中 处 于 不 断 变 化 的 潜 水 面 边 界 条 件 的 数 值 描 述 方 法 , 解 决 了 区 域 包 气 带 一 饱 水 带 多 含 水 层 系 统 地 下 水 流 运 动 联 合 数 值 模 拟 问 题 。 用 稳 定 同 位 素 、 ’“ 、 ’ 和放 射 性 同 位 素 和 ’斗 研 究 地 下 水 补 、 透 、 排 规 律 , 为 研 究 地 下 水 的 可 再 生 能 力 理 论 研 究 其 定 了 基 础 。 应 用 基 础 研 究 的 主 要 进 展 提 出 了 黄 河 下 游河 道 萎 缩 成 因 和 演 化规 律 及 萎 缩 性 河 道 的 洪 水 传 播 规 律 , 如河 床 枯 萎 临 界 , 萎 缩 性 河 道 挖 河 减 淤 临 界 床 面 比 降 , 黄 河 口 演 变 对 , · 日

耶惠科学:图究目 尾闾河道的反馈影响以及黄河口潮流和波浪作用下 取得重要进展。完成了水量调度模型与黄河中下游 悬移质挟沙能力等,为黄河下游河道治理工程提供 非汛期径流预报模型硏究,已开始在黄河流域水资 了依据 源配置中运用,紧密结合了国家的需求 (2)黄河流域水资源可再生利用的合理配置模 3.技术系统的建立 式的研究,黄河流域水资源可再生利用的合理配置 (1)建立了黄河流域水循环要素数据库,包括 模式,建立多水源联合调度模型 气象与主要水文观测数据 (3)对地下水人工回灌的方法、回灌水源的选 2)建立了黄河流域中下游¨社会经济资料 择以及回灌水质问题进行了大量的研究,就地面水 数据库。 和地下水转化关系的理论,建立了一个简单的水库 (3)建立了黄河流域水资源可再生性评价数据 群优化调度模型 库,包括文献资料表、数据资料表和图像数据表以 (4)通过对1949-1953年黄河下游水文实测资 及电子版格式编码表等。 料的分析,找到黄河最经济的输沙水量。据此估算 (4)建立了黄河水土保持历史资料数椐库及土 了黄河下游在小浪底水库投入运行后20年内的最 地利用资料数据库,其中水土保持数据库包括13个 低输沙用水量,为大型水利工程—小浪底水库运 地区400多类小区的观测资料;土地利用资料数据 行提供了依据 库涉及陝西、出酉、甘肃,宁夏和内蒙5省22 (5)揭示了黄河水体石油类污染物的自然生物 县6188条数据 降解与污染水质可恢复之间的关系。温度和悬浮物 (5)依据国土资源部信息中心2000年的技术 含量显著影响着石油类污染物的然生物降解速 标准,建立了黄河流域地下水数据库,为全黄河流 率,温度的升高及悬浮物的存在有利一石油类污染 域地下水研究填补了空白。 物的生物降解 (6)基于地理信息系统(G1S)建立黄河下游 (6)通过研究黄土高原地区土地的坡度构成规 引黄灌区基本资料数据库管理系统,某夲具备基于 律,论证了黄土高原退耕还林(草)紧迫性的地域 地图的数据编辑、查询和可视化显示等功能。 分级,提出了科学实施退耕还林(草)措施的步骤。 (7)初步建立黄河流域水文水资源野外观测基 (7)建立了黄河流域水资源可再生能力评价指 础资料数据库。 标体系,对黄河流域9个行政分区、19个流域二级 4.论文发表与人才培养 )区获取指标值,并对指标体系进行了筛选;同时 通过近两年来的研究,项目已取得些理论性 探讨了评价标准的建立及指标权重的确定问题:利 和应用性成果,主要成果在国内外著名学术刊物上 用改进的灰关联分析方法与模糊综合评判法对黄河 发表,项目已发表科技论文200余篇,其中国外发 充域水资源可再生性进行了评价 表I篇 (8)首次将“临界控制论”的新思想用于水资 两年多来,培养了一批在水资源领域具有相当 源的统一管理与调度领城。建立了黄河流城水资源 水平的中青年学术带头人和骨干,推动我国水资源 系统多维临界调控的宝塔式模型体系。该模型体系 领域科学和技术的发展。结合项目的开展,至200 由总控模型、功能模型、基于调控风险的方案评价 年底,一批优秀的硏究生已培养成材,也造就了不 模型组成 少出色的科学研究人员。整个项目共有24名博士 (9)从空闻上建立流城-省区-三级区的三级调 后,其中9名博士后出站:有10名博士毕业(37名 控层次对调控手段进行分解,并将其划分为开源手 在读):有14名硕土毕业(25名在读)。参加本项 段和节流手段、工程手段和非工程手段、经济手段 目研究的青年科研人员中,除了由讲师晋升为副教 和非经济手段等。 授,和由副教授晋升为教授职称外,有3名入选为 10)黄河中下游引黄及非汛期水量调度研究 百千万人才工程。 2002,3, China Basic Science 25 201994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki,net

中国基础科学 · 国家堑点基础研究项目 尾 ’河 道 的 反 馈 影 响 以 及 黄 河 口 潮 流 和 波 浪 作 用 下 悬 移 质 挟 沙 能 力 等 , 为 黄 河 下 游 河 道 治 理 工 程 提 供 了 依 据 。 黄 河 流 域 水 资 源 可 再 生 利 用 的 合 理 配 置 模 式 的 研 究 , 黄 河 流 域 水 资 源 可 再 生 利 用 的 合 理 配 置 模 式 , 建 立 多 水 源 联 合 调 度 模 型 。 对地 下 水 人 工 回 灌 的 方 法 、 回 灌 水 源 的 选 择 以 及 回 灌 水 质 问 题 进 行 了 大 量 的 研 究 , 就地 面 水 和 地 下 水 转 化 关 系 的 理 论 , 建 立 了 一 个 简 单 的 水 库 群 优 化 调 度 模 型 。 通 过 对 一 年 黄 河 下 游 水 文 实 测 资 料 的 分 析 , 找 到 黄 河 最 经 济 的 输 沙 水 量 。 据 此 估 算 了 黄 河 下 游 在 小 浪 底 水 库 投 入 运 行 后 年 内 的 最 低 输 沙 用 水 量 , 为 大 型 水 利 工 程 — 小 浪 底 水 库 运 行 提 供 了 依 据 。 揭 示 了 黄 河 水 体 石 油 类 污 染 物 的 自 然 生 物 降 解 与 污 染 水 质 可 恢 复 之 间 的 关 系 。 温 度 和 悬 浮 物 含 量 显 著 影 响 着 石 油 类 污 染 物 的 自 然 生 物 降 解 速 率 , 温 度 的 升 高 及 悬 浮 物 的 存 在 有 利 于 石 油 类 污 染 物 的 生 物 降 解 。 通 过 研 究 黄 土 高 原 地 区 土 地 的 坡 度 构 成 规 律 , 论 证 了 黄 土 高 原 退 耕 还 林 草 紧 迫 性 的 地 域 分 级 , 提 出 了 科 学 实 施 退 耕 还 林 草 措 施 的 步 骤 。 建 立 了 黄 河 流 域 水 资 源 可 再 生 能 力 评价 指 标 体 系 , 对 黄 河 流 域 个 行 政 分 区 、 个 流 域 二 级 分 区 获 取 指 标 值 , 并 对 指 标 体 系 进 行 了 筛 选 , 同 时 探 讨 了 评 价 标 准 的 建 立 及 指 标 权 重 的 确 定 问 题 利 用 改 进 的 灰 关 联 分 析 方 法 与 模 糊 综 合 评 判 法 对 黄 河 流 域 水 资 源 可 再 生 性 进 行 了 评 价 。 首 次 将 “ 临 界 控 制 论 ” 的 新 思 想 用 于 水 资 源 的 统 一 管 理 与 调 度 领 域 。 建 立 了 黄 河 流 域 水 资 源 系 统 多 维 临 界 调 控 的 宝 塔 式 模 型 体 系 。 该 模 型 体 系 由 总 控 模 型 、 功 能 模 型 、 基 于 调 控 风 险 的 方 案 评 价 模 型 组 成 。 从 空 间 上 建 立 流 域 一 省 区 一 三 级 区 的 三 级 调 控 层 次 对 调 控 手 段 进 行 分 解 , 并 将 其 划 分 为 开 源 手 段 和 节 流 手 段 、 工 程 手 段 和 非 工 程 手 段 、 经 济 手 段 和 非 经 济 手 段 等 。 黄 河 中 下 游 引 黄 及 非 汛 期 水 量 调 度 研 究 取 得 重 要 进 展 。 完 成 了 水 量 调 度 模 型 与 黄 河 中 下 游 非 汛 期 径 流 预 报 模 型 研 究 , 已 开 始 在 黄 河 流 域 水 资 源 配 置 中 运 用 , 紧 密 结 合 了 国 家 的 需 求 。 技 术 系 统 的 建 立 建 立 了 黄 河 流 域 水 循 环 要 素 数 据 库 , 包 括 气 象 与 主 要 水 文 观 测 数 据 。 建 立 了 黄 河 流 域 中 下 游 “ 社 会 经 济 资 料 ” 数 据 库 。 建 立 了 黄 河 流 域 水 资 源 可 再 生 性 评 价 数 据 库 , 包 括 文 献 资 料 表 、 数 据 资 料 表 和 图 像 数 据 表 以 及 电 子 版 格 式 编 码 表 等 。 建 立 了 黄 河 水 土 保 持 历 史 资 料 数 据 库 及 土 地 利 用 资 料 数 据 库 , 其 中 水 土 保 持 数 据 库 包 括 个 地 区 多 类 小 区 的 观 测 资 料 土 地 利 用 资 料 数 据 库 涉 及 陕 西 、 山 西 、 甘 肃 、 宁 夏 和 内 蒙 省 区 个 县 条 数 据 。 依 据 国 土 资 源 部 信 息 中 心 年 的 技 术 标 准 , 建 立 了 黄 河 流 域 地 下 水 数 据 库 , 为 全 黄 河 流 域 地 下 水 研 究 填 补 了 空 白 。 基 于 地 理 信 息 系 统 建 立 黄 河 下 游 引 黄 灌 区 基 本 资 料 数 据 库 管 理 系 统 , 基 本 具 备 基 于 地 图 的 数 据 编 辑 、 查 询 和 可 视 化 显 示 等 功 能 。 初 步 建 立 黄 河 流 域 水 文 水 资 源 野 外 观 测 基 础 资 料 数 据 库 。 论 文 发 表 与 人 才 培 养 通 过 近 两 年 来 的 研 究 , 项 目 已 取 得 · 些 理 论 性 和 应 用 性 成 果 , 主 要 成 果 在 国 内 外 著 名 学 术 刊 物 卜 发 表 , 项 目 已 发 表 科 技 论 文 余 篇 , 其 中 国 外 发 表 篇 。 两 年 多 来 , 培 养 了 一 批 在 水 资 源 领 域 具 有 相 当 水 平 的 中 青 年 学 术 带 头 人 和 骨 干 , 推 动 我 国 水 资 源 领 域 科 学 和 技 术 的 发 展 。 结 合 项 目 的 开 展 , 至 年 底 , 一 批 优 秀 的 研 究 生 已 培 养 成 材 , 也 造 就 了 不 少 出 色 的 科 学 研 究 人 员 。 整 个 项 目 共 有 名 博 士 后 , 其 中 名 博 士 后 出 站 有 名 博 士 毕 业 名 在 读 有 名 硕 士 毕 业 名 在 读 。 参 加 本 项 目 研 究 的 青 年 科 研 人 员 中 , 除 了 由 讲 师 晋 升 为 副 教 授 , 和 由 副 教 授 晋 升 为 教 授 职 称 外 , 有 名 人 选 为 百 千 万 人 才 工 程 。 仆 〕 · · 日

中口础科学·回家点蔷础研究项目 Evolvement Law and Renewable maintaining of olving model for water resources evolvement, Presenting adjustment and Water Resources In the Yellow River Basin cootrol measures for the sustainable development of the watr resources in Liu Changming the Yellow River basin. Since 2000, the project conducted has preliminary Shija Zhuang Institute of Agriculture Modemization, CAs hieved a number of marks The Yellow River basin is one of the key areas in the west development of China. The basin lies in the semi-arid zones with several problems in 刘昌明中国科学院院士,北京师范大学背源与环 agility.The conflict betweenwater 坑学院院长,中科院石家庄农业现代化听完所所长,中 supply and demand has been increasing as a result of human activity and 国科学院水问题联合研究中心主任。《地理学报》与 climate change. Basod on the water resources evolvement law, the project 《中国生态农业学报》主躺及国内外其它6种期刊的编 focuses on the mechanism of water cycle dynamics, the maintaining of 奏,IGBP/BAHC国际指导要员合奏页,国际地理联合 会(lGU)副主席。国内外发哀论着200余篇,主多 and control, revealing the reltionship between the functions of river system 項国家与中科院重(点)大听究,曾莨国掌、中料 ad reformation structures of water management, developing the binary 院及省部氲奖励12项 200·3· China baslc scene826 201994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

中 书础科学 二东皿点‘ 础研究项目 协陌怕 启 冶 枯 日 加 月 耐 介 坷 刀拟 必灿怂 让 叭 创加 讼画 , , 坷 为 切 引 理 勺 ” 口 拓 , 留 阴 协姗 血松 民旧 加 加 , 傀密 山佣幼娜翻宜 助 、 州 翻 , 间 川比 吐叨 翻 。心 在吐姆 。 尔呼 七 叨 比呻 创比 叫甲卜 因 山 助 加 卜湘 比侧 川 心 口 留石访钾 叼 以肠 加 举 跳月饱 如 喇妞比 妇允“ 创 吐址泊 ,血 脚可 众‘ 翻 的 此 。姚沁加画 触活 阮 画泊回 加吕 触甘“ 倒欧 肚训心触 幽御 助 刁 堵皿 旧 目咧山自侧烈 时 叻神 , 拍钱目加‘翻叫冲 画印卜功酬 ” 加 加目币皿 叮动 目 加湘 切凹加团 讨 川比 侧 皿 , 】喇 如 加 衅 物 呻 幻山 助‘ 拢汤以川戈 , 钧伙池目呱 脚 山招咧 目 。湘功 几 , , 比 代 , 伽 触 少扭协由址山叫印 翻 翻 , 的 翻加州瀚 恤 血 、七 见 如幼加 州 , 到义队吐心 娜娜 回吸 恤 娜 咧如叮 址已训川 留 触 刘 明 中国科 学院 院 士 , 北 京师 范 大 学资派 与环 境 学 院 院 长 , 中科 院 石 家庄 农业 砚代 化研 完所 所 长 , 申 国 科 毕 院 水 问 通联 合 研 究 中心 主 任 。 《地址 争报 》与 中国 生 态 农 业 学报 主 摘 及 国 内外其它 种 期 刊的 偏 委 , 一 国 际 指 手 委 城会委 斑 , 国 际 地班联奋 会 刹 主 席 国 内外发 衣论井 命篇 主 特 多 嘴 国 家与 中科 陇 重 点 大研 究项 目 , 份获 目 家 、 中抖 陇 及省 今 级 笑助 项 。 一 窟吮 该 漱 淤︸ 我刀 · , 目 台湘侧泊