一、平台简介
内蒙古自治区寒旱区水文科学与水资源开发利用工程技术研究中心是2015年经内蒙古科学技术厅认定后正式成立,依托单位内蒙古农业大学。中心总体定位是中心以寒旱区生态水文功能协同提升技术研发和推动自治区绿色高质量可持续发展为核心,对寒旱区水文-生态耦合与水循环利用利用、农业水资源高效利用与节水控盐技术、河湖湿地污染控制与修复、岩土风蚀-冻融复合侵蚀防治等方面开展系统研究,为自治区乃至整个寒旱区不同行业水资源高效利用、水环境保护和修复、取用水构筑物防护、产业优化布局、生态文明建设等提供决策依据和科技支撑。
二、研究方向
1. 寒旱区水文-生态耦合与水循环利用技术
针对寒旱区水文过程的机理不清,与生态过程的耦合关系不明的问题,重点开展寒旱区不同类型生态系统GSPAC水-热-盐耦合运移机理、沙地凝结水的形成转化机理及其生态效应、不同类型生态系统“五水”转化关系研究、区域水文过程与植被空间格局的关系研究、区域荒漠化进程对极端水文过程的响应等方面的研究,为寒旱区生态系统的可持续管理、退化生态系统的恢复和水资源的高效利用提供理论基础。
2. 寒旱区农业水资源高效利用与节水控盐技术
针对寒旱区不合理的灌水、施肥方法和不当的农业管理措施,引起的农田内部及邻近水体污染加剧、生态系统退化等一系列问题,研发寒旱区农田、草地水资源高效利用的水循环过程与调控技术、盐渍化农田水-热-肥-盐耦合运移机制及其合理调控技术,建立不同节水灌溉模式下灌溉水利用效率评估与风险性评价体系,确定不同类型区不同劣质水灌溉对水土环境的影响及其灌溉阈值、以及区域水土资源可持续利用与高效灌溉制度,促进国家节水目标与农民增收目标的有机融合,推动我国节水高效和可持续农业的跨越式发展。
3. 寒旱区河湖湿地污染控制与修复技术
针对寒旱区湖泊湿地萎缩,且污染严重,水生态恶化,水环境演变与水生态退化机理不明的问题,重点开展区域河湖湿地水环境污染物迁移机理、湿地水环境保护与修复技术的示范应用、湿地取样技术与装备研发等方面的研究,为寒旱区水环境的保护和区域生态经济的建设发展提供技术支撑。
4.寒旱区岩土风蚀-冻融复合侵蚀防治技术
针对寒旱区冻融及风蚀作用强烈,建筑物破坏严重,土壤侵蚀剧烈,风-冻融复合侵蚀机理不明的问题,重点开展寒区冻融作用下水土环境物理化学过程交替演变规律及其特性、风-冻融复合侵蚀下岩土的力学特性及平衡破坏机理、风-冻融复合作用下水-土-汽耦合作用关系与环境效应、以及风-冻融复合侵蚀下岩土临界平衡破坏的力学机理及数学描述等方面的研究工作,提出系列防侵蚀破坏的新观点及工程措施。
三、标志性成果
自成立以来,内蒙古自治区寒旱区水文科学与水资源开发利用工程技术研究中心承担国家级科研项目78项,其中国家重点研发计划3项、国家国际科技合作专项、国家自然科学基金重点国际(地区)合作项目1项,国家自然科学基金重点项目2项,发表高水平学术论文300余篇,其中SCI论文93篇,出版专著2部,颁布地方标准1项,授权专利5项。中心团队成员专业水平进一步提高,共获得12项奖励或荣誉,其中教育部科技进步一等奖1项,自治区自然科学一等奖1项,自治区科技进步一等、二等奖各1项。其中标志性成果为:
1. 寒旱区流域水资源系统响应与基于生态经济的水资源合理调控
寒旱区是我国内陆重要的生态屏障和绿色农畜产品、能源基地,但该地区水资源匮乏、生态系统极其脆弱、环境问题尤为突出,气候变化加之不合理的人类活动进一步加剧了河川径流量减少和地下水位持续下降、土地荒漠化、湖泊萎缩和水生态恶化等诸多环境问题,严重制约着该地区社会经济的持续健康发展。针对上述问题,围绕“寒旱区流域水资源系统响应与基于生态经济的水资源合理调控”开展了系统深入的研究,建立了寒旱区流域分布式水文模型生态水文耦合模型、水资源模拟与调控模型,提出了相关模型的高效高精度求解方法与求解技术。
成果获教育部科技进步一等奖,在水利、环保、水文地质、国土与能源等领域发挥了重要作用、促进了行业科技进步,具有很强的示范推广作用。建立了寒旱区流域气象、水文、土壤、植被与社会经济大数据库,为相关部门举办了百余场培训。成果已被水利部水资源司、松辽委、水文局,中国水科院、内蒙古水务集团、黄河设计公司等五十多家单位推广应用,用于最严格水资源管理制度“三条红线”控制指标确定、河流水量分配方案制定、重大水利工程设计、水资源规划和管理、水生态文明与节水型社会建设等工程实践,取得了显著的社会经济与环境生态效益。
2. 海拉尔河流域基于生态健康的水资源动态模拟评价与合理调控
围绕缺资料地区水资源评价与配置的难点问题,系统诊断分析气候变化下流域水文水资源要素的时空变异性,实现不同时段任意空间点、不同大小流域降水量和蒸发量的无偏最优估计,建立径流深与降水入渗系数的传递函数,实现了海拉尔河流域208个计算分区不同类型水资源的动态模拟评价。基于生态系统健康原理,确定出河道内及湿地生态环境需水量,建立多水源多目标多层次水资源系统分解协调模型,确立了不同水平年、不同水源、不同用水部门水资源的合理调配方案。
该研究提出了一套基础理论系统、技术方法先进、应用推广性强的水资源评价与合理配置技术,解决了传统水资源评价中参数推求方法单一,水资源要素估值预测精度低,水资源动态模拟评价不易实现,水资源合理配置难以协调等一系列难题。具有估值精度高、量化程度强、参数结构稳健、模拟推定可靠和分解协调高效等优势。在实际应用中产生了显著的社会经济、生态环境效益,成果鉴定达国际领先水平,获内蒙古自治区科技进步一等奖。
四、平台负责人
刘廷玺 教授 联系人:包永志 博士;邮箱:byz6618@163.com