计划简介

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核心科学问题

(一)科学问题

1、不同水源的径流对气候变化的响应机理

不同径流成分对气候变化的响应不同,为更好地预测气候变化下西南河流源区的径流演变,首先需要对径流成分进行解析,掌握径流成分的组成规律,其次需要揭示多水源径流对气候变化的响应机理。在西南河流源区径流来源复杂的情况下难以应用以往粗略区分的径流,需建立径流成分解析的新理论和新方法。同时,目前缺乏描述气候和下垫面协同变化特点的理论和模型。需重点开展以下关键问题的研究:建立多种示踪物质的径流成分解析能谱,识别解析能力强的示踪物质,建立基于多示踪元素组合的径流成分解析理论;揭示气候和下垫面协同变化的径流效应,探究流域水文系统演化的速率及其遵循的原理。

2、径流变化下生源物质循环的变异规律

径流变化下河流泥沙通量和生源物质迁移转化表现出多要素、多过程、高度不确定性的复杂特征,经典连续河流理论或单一水库模拟分析方法已不能解释梯级水库强烈扰动下的河流生源物质迁移转化过程。需要重点开展以下关键问题的研究:发展超痕量检测技术的溯源方法,精准确定生源物质多相转化的关键热力学平衡参数,揭示河流-水库复合系统生源物质"源/汇"及通量变异的动力学机制;构建梯级开发河流多要素、多过程、多尺度耦合的非线性生态动力学模型,提出梯级开发河流环境质量变化累积效应及风险阈值的定量表征方法。

3、基于多目标互馈的径流适应性利用

气候变化和社会经济发展加剧了用水矛盾,凸显了更广泛的竞争性用水需求,必须研究建立径流适应性利用的理论和方法。需要重点开展以下关键问题的研究:揭示供水-发电-环境协同竞争机制,建立供水-发电-环境互馈关系耦合方程,揭示复杂水资源系统的动态演进机理;识别复杂系统风险及径流适应性利用安全阈值,提出基于多利益主体协同的径流适应性利用对策。

(二)研究内容

1、径流演变规律及预测

(1)高原寒区径流不同成分的解析理论和方法

(2)西南源区历史径流序列重构

(3)西南源区径流演变规律和驱动机制

(4)气候变化驱动下的下垫面变化及其径流效应

(5)变化环境下径流预测及工程水文计算方法

2、河流环境质量演变

(1)径流变化和梯级开发下的泥沙过程演变规律

(2)河流生源物质的源解析

(3)径流变化下河流系统生源物质的迁移转化及其通量变化规律

(4)大型水库生源物质的生物地球化学过程及其生态环境效应

(5)梯级开发河流环境质量变化的累积效应

3、变化环境下的径流适应性利用

(1)供水-发电-环境互馈关系

(2)基于供水-发电-环境互馈的复杂适应系统多重风险识别和评估

(3)径流适应性利用的多目标调控方法与模型

(4)多利益主体协同的径流适应性利用对策

(5)云水资源利用

4、典型河流径流变化和适应性利用集成研究

(1)高原寒区径流与河流环境质量的系统监测与数据集成

(2)雅鲁藏布江径流演变和预测模拟系统

(3)澜沧江径流适应性与调控