1.特等奖成果

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1、特等奖成果1.特等奖成果1.1海河流域水循环及其伴生过程的综合模拟与预测【获奖类型】应用特等奖【任务来源】国家重点基础研究发展计划（973）项目【课题编号】资0110022007【课题起止时间】2006年9月～2010年10月【完成单位】中国水利水电科学研究院等【主要完成人】王浩、贾仰文、周祖昊、仇亚琴、牛存稳、杨贵羽、雷晓辉、肖伟华、陆垂裕、丁相毅、游进军、罗翔宇、甘治国、彭辉、高辉¾立项背景随着国民经济的快速发展和人口的增长，人类社会正深度扰动着地球表层物质与能量的天然循环过程，水循环也不例外。大规模的工农业生产、城市化、生态建设以及人工取、用、耗、

2、排水等活动都无时不在悄然改变着天然水循环的大气、地表、土壤和地下各个过程，致使现代环境下流域水循环呈现出明显的“天然－人工”二元特性，流域水循环二元演化衍生出三大后效，一是水资源次生演变效应，大多表现为径流性水资源衰减；二是伴生的水环境演变，主要表现为水体污染和环境污染，三是伴生的水生态演变，主要表现为天然生态退化和人工生态的发展。受人口、经济压力和水资源本底条件影响，我国是世界上水资源问题最严重的国家之一，缺水、水污染和水生态退化等问题己成为影响国家资源与环境安全的主要制约因素，以海河流域最为严重和典型。与重要的战略地位不匹配的是，海河流域是我国水资源

3、最为紧缺的地区，区内人口稠密、生产发达，水资源供需矛盾异常突出。由此引发了3大严重的生态环境问题:水污染、水生态退化和深层地下水超采。海河流域三大水问题是我国乃至世界范围内缺水地区的共性问题，因此该流域水资源及生态与环境问题的研究对于其他缺水地区具有直接的参考和借鉴意1中国水科院科学技术奖2011年度获奖成果汇编义。针对这些问题，通过3轮答辩，经科技部批准,以王浩院士为首席科学家的“海河流域水循环演变机理与水资源高效利用”项目于2006年9月获得国家重点基础研究发展计划(973计划)立项。基于上述背景，在国家重点基础研究发展计划（973）项目“海河流域水

4、循环演变机理与水资源高效利用”中设立了第四课题“海河流域水循环及其伴生过程的综合模拟与预测”（2006CB403404）。2010年10月，课题成果通过专家组的验收，验收结论为“优秀”，总评分在本项目的8个课题中名列第一。2010年11月，项目通过科技部组织的验收，总评分在资环领域26个项目验收中排名第一。研究人类活动对水循环及其伴生的水环境与生态过程的影响机制，创新流域水循环及其伴生过程综合模拟与预测技术，可推动水文水资源学科的发展及相关学科的交叉融合，并为我国实施最严格水资源管理制度提供强有力的科技支撑，因此本项研究具有重要的理论意义与实践应用价值。

5、¾详细科学技术内容该课题在整个项目中起到了承上启下的作用，以海河流域为例，实现了流域尺度的水循环、水环境与生态三大过程的耦合模拟，系统分析了海河流域近50年来水资源及水环境、生态过程的演变规律，并定量预测了海河流域未来30年的水资源及水环境、生态过程的演变趋势，为海河流域水资源、水环境和生态的综合调控提供了科学分析工具，为海河流域综合治理提供了有力的支撑。（1）研究目标、内容与技术路线本课题的研究目标是：1）在模型方法方面，构建流域二元水循环演化过程及其耦合的生态、环境演变过程的综合模拟模型，形成具有我国自主知识产权的综合模拟平台；2）在规律揭示方面，基

6、于水循环-水生态-水环境综合模拟平台，揭示环境气候变化和高强度人类活动干扰下的海河流域水资源、水生态、水环境演变规律，定量分析分项自然、人工因子对三大系统演化的作用机制和贡献；3）在技术应用方面，预测未来不同情景方案下的海河流域水资源、生态与环境系统演变趋势，为海河流域水循环调控和水资源高效利用提供支撑。本课题的研究内容包括六个方面：1）基于GIS的“水-生态-环境”信息集成和时空展布；2）全球气候变化环境下海河流域气陆过程耦合模拟；3）高强度人类干扰下流域“自然－人工”二元水循环模拟；4）流域水循环及其伴生过程的综2特等奖成果合模拟与预测平台构建；5）

7、现代环境下海河流域水循环及生态与环境过程的演变规律分析；6）未来海河流域水资源、生态与环境系统演变情景预测。本课题针对的三大科学问题是：1）“自然～社会”二元水循环耦合机制与尺度匹配问题；2）高强度人类活动干扰下的流域水循环与水资源演变机理；3）水循环驱动下的流域水环境与生态系统演变与修复机理。本课题研究技术路线，总体按照“信息集成－过程模拟－调控基础－决策支撑”的科学逻辑组织实施，内容可归纳为“搭建一个数据集成平台，模拟三大过程，实现三大规律认知和未来预测，实现调控决策支撑”，如图1所示。决策反馈支海河流域水循环调控与水资源高效利用撑调未来海河流域水资

8、源、水环境与控生态系统演变情景预测基础现代环境下的流域水循环及伴生水环境与生态过