海河流域水循环及其伴生过程的综合模拟与预测

2017-12-20

  一、项目名称:海河流域水循环及其伴生过程的综合模拟与预测

  二、获奖年份、奖项名称及等级:2012年,大禹奖一等奖

  三、主要完成单位:中国水利水电科学研究院、国家气候中心、北京大学、武汉大学

  四、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、高歌、郑春苗、罗翔宇、王康

  五、成果介绍:

  本项目的主要内容与成果包括:1)集成分布式水循环模型、水资源配置模型和多目标决策分析模型,并耦合气候模式,构建了高强度人类活动干扰下流域“自然~社会”二元水循环模型(NADUWA);2)集成流域二元水循环模型、流域水质模型及流域生态模型,构建了流域水循环及其伴生过程综合模拟与预测平台(NADUWA3E),为流域水资源、水环境和生态的综合调控提供了科学分析工具;3)系统分析了海河流域水资源及水环境、生态过程的演变规律,并基于指纹分析方法对流域水资源演变进行了系统的归因分析;4)定量预测了海河流域未来水资源及水环境、生态过程的演变趋势,并研究了水资源与水环境调控方案,为海河流域综合治理提供了有力的支撑。该项成果的主要特点是:1)在理论方法上,研究了“自然~社会”二元水循环耦合机制,解决了二元水循环模型的尺度匹配问题,完善了流域二元水循环理论和定量计算方法,有力推动了流域二元水循环理论与方法的发展;2)在技术创新上,研究了水循环驱动下的流域水环境与生态系统演变与修复机理,构建了综合模拟与预测平台,在研究大尺度的水循环、水环境和生态过程的综合数值模拟技术方面具有重大突破;3)在成果应用上,直接面向流域水资源综合管理实践需求,成果已在相关业务管理中得到应用;4)与国内外同类研究比较,在理论、方法和应用上都取得了重大突破,促进了多学科的交叉融合,推动了水文水资源学科发展。共发表论文133篇 (任务书原定60篇),其中SCI收录31篇 (任务书原定15篇)、EI收录37篇,出版专著4部,软件著作权4项,申请发明专利3项。2010年10月,通过科技部组织的验收,包括7位院士在内的14名专家组成的专家组验收结论为“优秀”,在项目的八个课题中排名第一;2011年10月12日,水利部国科司组织了科技成果鉴定,包括9名院士在内的11名专家组成的专家组鉴定结论为“国际领先水平”。包括英国皇家工程院院士PE O’ Connell 教授在内的4位国际知名学者第三方评价意见认为:课题取得的成果是具有很高科学价值的原创成果,对其它大流域也具有应用价值,达到国际领先水平。应用推广情况:该项成果已成功应用于海河流域综合规划、海河流域水污染防治“十二五”规划、全国水利发展“十二五”规划等多项规划;NADUWA3E综合模拟与预测模型已作为核心模型嵌入到海河流域水资源水环境综合管理业务系统;研究成果已应用于水利部、环境保护部、国家林业局等相关部门及海河流域、相关省(市、区)的水资源、水环境和生态管理工作中,取得了重大的经济社会效益。该成果可为我国实施最严格水资源管理制度,特别是“三条红线”的划定和落实提供重要技术支撑,具有广阔的推广应用前景。

RegCM3降尺度结果检验-模拟(左),实测(右)

地下水流场矢量图

海河流域现状下垫面及用水条件下的水量平衡图