陝西師範大學流域環境動力學重點實驗室

陝西師範大學流域環境動力學重點實驗室，是在陝西省國土資源研究中心、西部資源環境與可持續發展研究所和水環境研究所基礎上組建的，依託我校旅遊與環境學院。是我國西部資源環境與可持續發展研究與學術交流中心和創新人才培養的重要基地。其主要功能是針對陝西省資源利用/覆蓋變化、驅動力分析、系統服務功能調整和區域生態安全等國家重大需求，以人類活動為核心，以全球環境變化及其區域回響為背景，以我省其毗鄰地區為研究區域，開展多學科、多技術的集成研究，探索區域系統中人類活動與環境資源系統相互作用及其相關土地系統變化動力學規律，探尋區域尺度上水土資源開發利用模式，開發半乾旱區區域土地資源集成模型，提升資源開發等人類活動對不同區域環境資源影響的預測能力，提出陝西省及其毗鄰地區土地資源可持續利用對策，通過建立野外觀測台站為解決重大環境問題提供技術支撐。創新和發展地理學、生態學、環境學等學科基礎理論，達到國際同類研究領先水平；提升我國在相關學科領域的研究能力。

凝聚和造就一支多學科、跨部門、高水平的能長期為陝西乃至西北地區服務的流域環境研究隊伍，吸引和培養一批從事土地資源系統研究的青年科技人才，使我國地學、氣候水文學、生態學、環境學領域的研究進入國際先進行列。

基本介紹

• 中文名：陝西師範大學流域環境動力學重點實驗室
• 地理位置：陝西師範大學
• 研究內容：流域環境動力學
• 類型：學術交流和創新人才培養重要基地

實驗室簡介

陝西是我國多種環境問題的疊加區，且具有空間上的複雜性、時間上的易變性，對外界變化的回響能力和承受力較弱，區域尺度上的土地資源環境具有敏感和脆弱的特點。目前，西部又處於經濟高速發展、人口壓力劇增的時期，人類活動對土地利用的擾動顯得尤為突出，例如，乾旱與河流斷流、荒漠化、水土流失、土地退化、災害頻繁等問題頻現，已經成為陝西地區經濟與社會可持續發展的嚴重障礙。

基於區域尺度研究，有利於全面揭示土地資源利用/覆被變化機理，並提出合理解決途徑。區域土地系統（如陝北、關中、陝南）是一個相對獨立的地理單元，在物質循環、能量流動上具有整體性，是自然、社會、經濟相互耦合的統一體。陝西是多種生態系統的分布區，且具有獨特性。深入研究陝西及毗鄰地區不同土地利用/覆蓋系統、資源環境動力學過程，查明各不同區域不同時間尺度土地系統的格局與變化，分析資源的合理和深度開發問題、生態安全的保障問題、生態環境演變問題、污染物的環境過程與調控等，對於科學理解人類活動對區域土地利用變化格局的動態演化過程的影響極為重要，對於如何實現陝西經濟的可持續發展十分關鍵。陝西師範大學資源與區域發展重點實驗室將立足陝西，輻射西部，發揮地理學的區域、綜合、多時空尺度、地理信息數據集成的優勢和特色，利用新興地理學集成研究技術方法，開展陝西省境內不同區域土地資源利用、氣候變化、水文過程、生態環境演變與過程等重要領域的研究，培養大批土地資源環境專業人才，為陝西和國家經濟社會的協調發展服務。

陝西師範大學流域環境動力學重點實驗室的建立，有助於穩定已形成的高素質研究隊伍，更能吸引更多的優秀人才到我省開展研究工作，這將會進一步增強我省在土地資源環境領域的研究優勢，提高承擔重大研究任務的能力，提升我省在國內外的知名度，提高陝西師範大學在全國的地位。

實驗室作用

①、區域土地系統集成技術，為全球變化下陝西區域回響研究提供支撐；

②、完善野外定點台站觀測技術，為陝西環境治理提供支撐；

③、古環境事件的高解析度重建技術，為陝西省重點工程設計提供支撐；

④、重大災害趨勢判別預警技術，為陝西防災、減災提供支撐；

⑤、污染物來源、歸趨示蹤技術，為陝西省面源污染治理提供支撐。

陝西師範大學流域環境動力學重點實驗室建設，促進重大集成創新成果的產出。在人類活動對土地利用與生態安全的影響、人類活動與災害發生髮展的關係、氣候變化的區域回響、萬年時間尺度氣候水文事件的發生規律、污染物遷移擴散的過程及機理、自然災害發生機理與預警系統及防治措施的研究等方面，可望通過多學科交叉和綜合集成而產出重大成果。

研究方向

土地系統格局與生態環境演變

依據植物孢粉紀錄、樹木年輪記錄、地層記錄和歷史文獻分析，在萬年時間尺度上，探索不同地區生態、環境演變規律，揭示其演變過程和機制；通過野外調查、遙感解譯、野外台站監測等手段，分析近50年、10年不同地區土地系統結構、功能和景觀格局演變，刻畫不同區域生態環境動態過程及關鍵影響因子。通過沉積學、古水文學和現代水文觀測數據，分析不同流域不同時間尺度徑流變化特徵；結合水文站監測資料、實地測定數據和模型模擬方法，揭示流域水文過程規律與機理。基於上述研究，耦合土地系統格局與生態環境演變，為區域環境恢復與健康發展提供基礎理論。

土地資源高效利用與調控

以土地資源評價和開發利用研究為重點，結合區域特徵，利用現代技術與方法，對資源環境進行綜合性分析和研究，以遙感技術和地理信息系統為研究平台，結合調查實證，進行土地利用時空動態分析和模擬研究，力圖在區域水土資源最佳化配置、生態價值與生態安全分析和預報方法上有所突破。研究內容主要包括：土地利用與土地覆蓋變化特徵及影響機制分析；植被生態服務功能經濟價值研究和典型生態脆弱區生態安全評價與動態分析；研發水土資源高效利用與生態安全管理和綜合調控技術。

災害機理與防災減災技術

利用氣象和水文觀測資料，分析致災性乾旱的強度、頻率及空間分布，研究氣候變化對流域乾旱及河流枯水的影響，揭示乾旱極值和氣候變化的聯繫。研究氣候變化背景下洪水災害發生及演變規律，分析暴雨洪水災害對生態工程、水利工程、生產與生活等的影響。闡明極端水文事件（旱災、洪災）與氣候變化和人類活動（土地利用、水資源利用、城市化）的關係；針對不同生態區的滑坡、土石流問題，開展滑坡、土石流的形成、發展和變化規律、動力機制等相關災害問題試驗研究，闡明影響其變化因素，提出針對不同災害發生、發展的預測方法與手段；在上述災害機理分析的基礎上，建立災害風險評估指標體系，著重解決減災途徑、減災預案設計和減災工程以及利用GIS技術和現代信息技術支撐科學管理災害等問題。

污染物環境過程與調控技術

針對流域自然環境特點、資源開發利用現狀以及人類活動狀況，開展區域污染狀況調查，研究污染物在水生和陸生環境中的賦存形態、空間分布、遷移轉化規律，探討區域污染形成、擴散、轉化的關鍵影響因素，模擬分析重金屬及有機污染物在圈帶(相)界面的遷移機理和動力機制、副產物在生物和非生物環境間的分配，微量有機污染物結構與其特性的定量關係。針對不同污染源和污染物提出具體治理措施和生態修復技術。

資源、生態、經濟綜合管理與可持續發展

在上述研究基礎上，通過實地調查，收集社會經濟和自然環境的數據以及水土資源管理方面的統計數據，利用模型模擬和綜合分析的方法，以中尺度和小尺度模型與預測研究結果為平台，構建能夠模擬和預測不同區域水土資源、生態、經濟的時空演變集成模型，發展水土資源數據同化系統；在土地系統動力學框架內融合多源觀測數據，分析區域資源-生態-經濟系統的動態關係，探索水土資源在生態-經濟-社會系統中的協調機制，闡明水土資源可持續利用的途徑；為不同地區水、生態、經濟綜合管理和可持續發展提供決策依據。

發展戰略

1）加強野外監測、實驗分析與模擬研究的有機結合，繼續保持實驗室在土地系統基本理論、研究方法、分析手段方面的先進性與優勢；

2）充分發揮實驗室多學科聯合共建優勢，瞄準土地系統動力學與災害機理及預警方法、生態環境演變及污染調控、環境修復等方面研究的國際前沿，建立與資源環境科學研究相關的新理論、新原理、新技術和新方法；

3）積極拓展新的研究內容與研究領域，完善我國在區域土地系統動力學方面的系統性研究；

4）堅持為地方與國家目標服務的宗旨，圍繞陝西不同區域國土資源開發和重大生態環境問題開展綜合研究，為西部脆弱環境下的資源合理利用、經濟發展、生態安全建設提供科學支撐。

圍繞實驗室總體發展戰略，我們將分階段地對其硬體建設、主要研究工作重點、人才培養工作以及開放合作與運行管理等方面進行規劃，以使實驗室在發展過程中始終保持在高水平上運行。

實驗室硬體設施的建設計畫

完成實驗室室內分析與模擬研究所需儀器設備等的更新與改造，以吸引國內外更多的優秀人才來實驗室開展土地系統動力學的分析與研究工作。

實驗室準備將現在的“旅遊與環境學院實驗辦公樓的二區一層、一區一層實驗室擴大到一區第三層、第六層。實驗室將在原有高水平實驗儀器平台的基礎上，加強硬體建設，未來三年計畫投入560萬元左右用於儀器設備購置（包括ICP-MS、元素分析儀、GIS專業軟體等），完成實驗室主要設備的技術和標準認證，使實驗分析更加全面、迅速和系統化，以滿足和完善學科發展所需要的技術支撐系統，為創建國際一流的西部土地系統要素分析測試中心奠定堅實基礎。

主要研究工作計畫

以實驗室目前的教育部長江學者項目、陝西省百人計畫項目、國家自然基金重點項目、國家211工程三期重點建設項目以及實驗室參與的相關國內國際合作項目等為基礎，重點進行綜合集成研究，並將在以下幾個方面獲得突破：

開展土地定級評估與生態環境演變研究，為合理利用土地資源以及生態安全提供保障。

研究不同地區生態環境退化受損機理與可恢復性，以及恢復與重建的適應性途徑；根據生態系統結構及其功能的特點，劃分不同類型的單元，研究其結構、特點、環境污染、環境負荷以及地區生態要素的現狀、問題、發展趨勢及生態適宜度，研究全球變化情形下，景觀及流域尺度上，調控植被結構和功能的最佳化生態－生產範式及其時空配置；運用植物生態學、生理生態學和分子生態學的方法，以重要植被類型為對象，針對不同的植被受損類型，研究其受損機理和植物修復途徑和可用於修復受損植被的工程措施。結合區域經濟發展的需要和生態環境現狀、發展趨勢，從合理利用土地資源、保護生態安全的角度出發，採用系統工程的原理與方法對人類活動的結構、規模和布局實行統籌規劃，並建立監測系統，為旅區域（流域）的生態保護提供及時信息。

評估和分析漢江上游生態系統特徵與變化，研究萬年時間尺度漢江上游古洪水事件的發生規律與水文動力學特徵，為南水北調工程實施及壩庫修建提供服務。

超長尺度水文數據資料欠缺會影響水資源、水能源及防洪工程的安全。在大壩水庫工程設計中，由於缺乏超長尺度洪水水文數據，導致設計洪水偏小，或為確保運行安全，在缺乏古洪水數據支持、不知道實際會發生的最大洪水有多大的情況下，按照原前蘇聯辦法推算千年、萬年一遇洪水，作為設計校核依據，導致洪水設計嚴重偏大，加大投資，造成浪費。

為了科學開發利用我省各個流域水資源和水能源，提高各類工程的洪水設計精度，確保工程設計可靠、運行安全，需要掌握超長尺度洪水水文和氣候演變規律。本實驗室流域水文動力學與斷代技術研究團隊，將充分利用在研國家自然基金重點項目和國家211工程三期重點建設項目，研究漢江流域上游的古洪水，分析評估萬年尺度古洪水出現的規律、特徵，識別古洪水發生期次。

開展陝西各不同地區乃至西北地區各種重大災害發生的機理，探索災害預測預警方法與手段，為防災減災提供科學依據。

陝西從南到北自然環境差異較大，各地區所面臨的重點生態環境問題、自然災害也有所不同，同時人類活動對自然影響的區域差異也極為顯著。災害機理與預警團隊將結合風沙動力學與風沙災害、土壤侵蝕與水土流失、滑坡土石流、地震等方面的研究優勢與特色，繼續針對陝西乃至鄰區開展不同尺度上，各種災害發生的機理與規律，提出災害預防的措施與方法。

開展污染物遷移轉化機理研究，探索污染修復治理的新技術新方法，為環境綜合治理提供新方法、新思想。

結合在土壤重金屬污染、飲水處理、廢水治理研究的優勢，繼續開展重金屬環境污染的時空分布規律、空間變異特徵，重金屬在土壤中的環境過程及影響因素，探索不同地區所對應的不同氣候、降水背景條件下，土壤中複合污染重金屬的遷移轉化機理與動力學過程，探索重金屬複合污染土壤的修復技術，尤其是生物修復技術；開展水處理新材料新方法，為分散式供水、排水的水質處理提供技術支持。

國際合作與交流主要工作計畫

在現有對外合作的基礎上，繼續加強對外合作與交流，積極參與以亞太為中心的國際會議，在生態環境、水文學、生態水文學與古洪水斷代、生態環境演變及污染修復等方面的研究取得新的成果，進一步提高我國生態水文研究的國際地位。

人才吸引與培養計畫

優秀人才是實驗室建設與發展的關鍵。實驗室將以其良好的工作條件和一流的儀器設備，吸引優秀人才到實驗室工作，重點招聘和培養具有國外工作或學習經驗的30歲左右的副教授、助理教授和博士後人員。對博士學位或博士後留實驗室人員，採取送到國外工作或進修等方式進行培養。

根據實驗室的研究方向，以及進一步加強學科交叉、推動生態環境建設為核心的學科發展和培養實驗室將帥之才的目的，實驗室將在建設期內向海內外公開招聘氣候變化、水文水資源、生態科學、污染修複方面的“陝西百人計畫”或者傑出青年基金獲得者1－2名，提高實驗室的綜合研究實力。

進一步加強運行管理機制

充分發揮學術委員會的作用。按陝西省關於重點實驗室管理的規定，加強學術委員會進行的作用。聘任氣候學、水文水資源學、環境學和工程設計學等方面專家進入學術委員會。進一步加強學術委員會在以下幾方面的作用：審定實驗室研究方向和研究計畫；審定開放基金課題指南和課題管理辦法；審評開放基金課題申請書、建議資助金額、監督經費使用；審定實驗室的年度報告；參與評議或鑑定實驗室研究成果，參與論文答辯、開放基金總結報告評議。

陝西師範大學流域環境動力學重點實驗室根據省重點實驗室的建設要求，進一步加強開放和國內外合作力度，完善管理機制，完善儀器設備和資料的共享等。