《基於最優性原理的乾旱區綠洲生態水文研究》是依託清華大學，由叢振濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於最優性原理的乾旱區綠洲生態水文研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：叢振濤
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
乾旱區綠洲生態極為脆弱，水資源開發利用中急需形成生態水文的科學認識，最優性原理為乾旱區生態水文研究提供了新的理論與方法。本研究以新疆阿克蘇河綠洲為主要研究對象，在水文、氣象、遙感等資料收集基礎上，開展氣象監測、地下水監測、土壤水監測、生態調查與植被耗水測定，建立地下水驅動一維和二維隨機土壤水模型，開展點尺度、典型剖面以及綠洲的最優性分析，揭示乾旱區生態水文相互作用原理，總結生態需水定額、適宜地下水埋深、適宜地下水開採量、適宜灌溉水利用係數等規律性認識，為我國乾旱區綠洲的經濟、社會、生態的可持續發展提供技術支撐。關鍵科學問題包括乾旱區綠洲自然植被耗水規律、乾旱區綠洲地下水土壤水動態與乾旱區綠洲生態水文相互作用。主要研究內容包括：（1）氣象、地下水與土壤水監測；（2）自然植被調查、監測與遙感分析；（3）地下水驅動的隨機土壤水模型研究；（4）生態水文最優性研究；（5）阿克蘇河綠洲生態水文調控。
結題摘要
乾旱區綠洲生態極為脆弱，最優性原理為乾旱區生態水文研究提供了新的理論與方法。本研究以新疆阿克蘇地區葉爾羌河下游胡楊林為主要研究對象，主要研究內容包括：（1）氣象、地下水與土壤水監測；（2）自然植被調查、監測與遙感分析；（3）地下水驅動的隨機土壤水模型研究；（4）生態水文最優性研究；（5）阿克蘇河綠洲生態水文調控。主要成果包括：（1）開展了阿克蘇綠洲及乾旱區河岸帶氣象、水文、生態監測，取得了豐富的第一手資料；（2）分析了阿克蘇綠洲及乾旱區河岸帶地下水演變規律，發現綠洲地下水位持續下降，自然植被區域地下水位下降尤為明顯；（3）建立模型分析了乾旱區河岸帶植被蒸散發與地下水關係，建立了基於潛在騰發量和地下水埋深的最優輸水模式；（4）耦合土壤水動力學模型和Budyko假設，開展流域蒸散發和徑流變化的歸因分析，結論包括：北方流域蒸散發下降主要由降水減少導致，南方流域蒸散發下降由潛在蒸散發下降和次雨深增加共同引起，人類活動和下墊面變化導致的流域蓄水能力增加是引起蒸散發增加和徑流下降的重要因素；（5）在土壤水隨機微分方程的基礎上，從時域和頻域兩個角度模擬並分析了以方程穩態解刻畫流域中長期水文形態的套用尺度範圍和精度，結果表明：給定不同的氣象、下墊麵條件，當模擬時間足夠長時，土壤蓄水量分布均趨於穩定。（6）根據Eagleson的理論，在由冠層導度和植被蓋度兩個狀態變數構建的狀態空間中，由供水曲線和需水曲線確定最優植被蓋度，按照這一方法得到的科爾沁沙地最優植被蓋度為0.318，遙感數據觀測的NDVI轉換的植被蓋度植（0.317）非常接近；進一步地，降雨變化10%，會引起最優植被蓋度變化17%；溫度變化10%，植被蓋度會相應變化16%。
