《流域生態水文系統的演化模型及其動力學特性研究》是依託清華大學，由田富強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：流域生態水文系統的演化模型及其動力學特性研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：田富強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
流域在外界作用下不斷演變，穩態流域的假設將帶來對未來水文狀況預測的不確定性和誤差，應當在流域水文模型中考慮各種耦合與反饋所導致的流域下墊面特性的演化。本申請以典型流域生態水文系統為研究對象，在深入理解流域水文過程和生態過程之間相互作用與反饋機制的基礎上，基於代表性單元流域方法建立可擴展的流域生態水文模型的通用框架；構建具有較強物理機制的流域生態水文系統的演化模型，並在實際流域進行驗證；採用非線性數學的理論和方法研究系統演化的動力學特性，由簡單到複雜逐步揭示流域下墊面特性、氣象條件及初始條件等對系統演化的影響，建立變化條件下流域生態水文系統演變的動力學分析方法，並套用於研究氣候和下墊面變化對流域洪水頻率的影響。本申請在水文學前沿問題上進行探討，屬於水文學、生態學、非線性數學的交叉研究，有望創新水文模擬理論，可套用於變化條件下流域水循環和水資源的演化規律分析，具有重要的理論意義和實踐價值。
結題摘要
流域在外界作用下不斷演變，“穩態流域”的假設將帶來對未來水文狀況預測的不確定性和誤差，應當在流域水文模型中考慮各種耦合與反饋所導致的流域下墊面特性的演化。項目重點研究氣候變化和人類活動影響下的乾旱區生態水文耦合系統和社會水文耦合系統。在基於代表性單元流域水文模型通用框架基礎上，建立了具有較強物理機制的乾旱區河岸植被生態水文演化模型，在塔里木河流域開展了驗證和套用，並採用非線性數學方法揭示了生態水文耦合系統在一定條件下可以發生多重定態、鞍結分岔、混沌等非平凡動力學現象，對理解乾旱區生態水文耦合系統的演化有重要意義；揭示了乾旱區社會水文耦合系統演變的階段性特徵，以灌溉農業發展中常見的“灌溉效率悖論”為例分析了乾旱區農業社會水文耦合系統演變的動力學機制，研究成果可為乾旱區水資源可持續管理提供有益參考；建設了庫爾勒乾旱區綠洲生態水文實驗基地，開展了系統的觀測和實驗工作，取得了膜下滴灌條件下農田生態水文過程的系統數據，為相關研究提供了基礎，獲得了農田水鹽耦合動態關係，可為乾旱區農業水資源管理和鹽鹼化防治提供支撐。項目研究建立了生態系統和社會系統與水文系統的協同演變關係模型，有助於提高中長期水文預測的精度，對理解非一致性條件下的水文統計規律具有重要意義。
