课题基金 / 基金详情

气候变化和过度放牧影响下草原内陆河流域生态水文退化与恢复机制研究

批准号:
51939006
项目类别:
重点项目
资助金额:
300.0 万元
负责人:
刘廷玺
依托单位:
学科分类:
工程水文与水资源利用
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘廷玺

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
我国草原内陆河流域生态水文退化日趋严峻,已严重威胁到畜牧业的可持续发展与生态安全。流域生态水文过程互作互馈,二者又同时受气候变化和过度放牧的影响,如何从流域整体出发,明晰草原流域生态水文协同退化和恢复机制显得尤为迫切。本研究选择草原内陆河流域为对象领域,采取观测试验、机理研究、模型构建、模拟分析与系统调控相结合的研究方法,搭建流域天-空-地交互的多尺度生态水文一体化综合观测试验体系;辨析流域生态水文过程及其耦合作用关系,揭示流域生态水文耦合作用机理与互馈机制;构建融合多源信息的流域多过程分布式生态水文模型,解析气候变化和放牧干扰影响下流域生态水文退化和恢复机制;研发实现流域水资源-生态水文-放牧经济系统调控的多目标模拟优化耦合模型,提出绿色协调发展模式下流域生态水文恢复过程的调控方法与方案。本研究可为草原流域生态水文良性关系维持、退化系统恢复重建以及畜牧业可持续发展提供理论基础和科学依据。
英文摘要
The eco-hydrological degradation of inland river basins of semiarid grassland in Northwest China is becoming more and more serious, which has greatly threatened the sustainable development and ecological security of animal husbandry. The ecological and hydrological processes in a watershed are mutually interactive and facilitative, and both are affected by climate change and overgrazing simultaneously. It becomes extremely pressing to systematically clarify the mechanisms of synergistic degradation and recovery between grassland ecosystem and hydrological function from the viewpoint that watershed is an integrated system. In this study, by selecting the inland river basin as a study area, we will develop a unique study approach that combines in-situ experiment, mechanism investigation, model development, simulation analysis, and system regulation, and adopt the newly developed approach (1) to build an integrated atmosphere-land surface-subsurface interactive multi-scale eco-hydrological observation and experiment system in the watershed; (2) to discriminate the coupling relationship between the ecological and hydrological processes; (3) to identify the ecological and hydrological coupling and feedback mechanisms of grassland watershed; (4) to establish multi-scale and multi-process distributed ecological-hydrological model for the grassland watershed that integrates multi-source information; (5) to analyze the watershed ecological-hydrological degradation and restoration mechanism under the influence of climate change and grazing disturbance; (6) to develop coupled model with multi-objective simulation-optimization capability that can systematically regulate the ecological-hydrological-grazing process of the inland river basin; and (7) to propose the regulation methods of watershed eco-hydrological restoration under varying green development modes. This study will provide solid theoretical and scientific basis for the benign relationship maintenance of grassland watershed eco-hydrology and appropriate construction of eco-hydrological pattern, grassland protection, restoration and reconstruction of degraded eco-hydrological system and sustainable development of animal husbandry.
本项目面向草原内陆河流域退化生态水文系统的恢复重建与草原畜牧业绿色协调发展的迫切需求,系统开展了流域生态水文过程的综合观测试验、耦合作用机理与互馈机制的系统揭示、分布式生态水文模型的构建、退化和恢复机制的模拟解析以及恢复过程的系统调控等方面研究,取得了一系列研究成果和进展。在综合观测试验方面,通过开展水文气象要素与中小尺度蒸散发观测试验、航空光学/微波遥感试验、场地定标与卫星/航空遥感真实性试验以及生态水文过程专项试验,建成了天-空-地交互的嵌套式多尺度生态水文一体化综合观测试验网络及数据库,系统辨析了流域生态水文与气象、土壤、环境要素的时空演变规律。在耦合作用机理方面,解析了典型草原坡面土壤水分动态与环境因子的互作机理及响应机制,阐明了坡面产流-产沙-养分输移的耦合作用过程与机理;解明了典型草原梯级生态带水热碳通量的耦合作用关系与互馈影响机理;阐明了流域降水、地表水和地下水转化关系,解析了流域气象水文-土壤环境-植被生态的交互作用与驱动机制。在退化恢复机制方面,揭示了流域生态水文退化的系统关系和驱动机制;针对草原群落和河谷湿地景观,探讨了放牧干扰下土壤和植被生态特征的退化和恢复机制;自主研发了基于物理机制的融合多源信息的草原流域多尺度多过程分布式生态水文模型,并利用多源数据集验证了模型的可行性和适用性;进一步模拟解析了气候变化和放牧干扰影响下流域生态和水文过程的退化与恢复机制。在流域系统调控方面,评估了不同未来情景下流域生态水文退化与恢复趋势;搭建了流域水资源-生态水文-放牧经济复合系统多目标模拟优化模型,证实了水资源和放牧子系统在流域生态水文过程恢复系统调控中的关键作用;提出了绿色协调发展模式下流域生态水文过程恢复的系统调控方法和方案。项目研究成果对丰富和完善干旱地区生态水文学理论,支撑国家生态文明建设,打造祖国北疆绿色生态屏障具有重要意义。
黄河流域典型脆弱区水文—生态互馈驱动机制与水•生态安全
  • 批准号:
    U2243234
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    245.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    刘廷玺
  • 依托单位:
水利工程学科申请代码及领域方向优化与论证
  • 批准号:
    52242903
  • 项目类别:
    专项项目
  • 资助金额:
    30.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    刘廷玺
  • 依托单位:
荒漠化地区土壤-水文-植被参数多尺度时空变异与耦合转换函数研究
  • 批准号:
    51479086
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    刘廷玺
  • 依托单位:
荒漠化地区水文过程及其生态响应研究
  • 批准号:
    51139002
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    290.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    刘廷玺
  • 依托单位:
国内基金
海外基金