实验室2015年度重大成果及研究成果水平和影响

成果名称

寒区水文过程及机理研究

获奖时间

2015年

完成人

丁永建，叶柏生，张世强，陈仁升，上官冬辉

完成单位

中国科学院兰州分院

发表形式

甘肃省自然科学一等奖，第一主持单位。

主要内容

① 以研究方法的突破和科学数据的积累为支撑，夯实了中国寒区水文学的科学基础。构建了世界上海拔最高、寒区水文观测最全面的观测试验平台，制定的中国冰冻圈监测规范已被国际气象组织（WMO）推荐为国际标准；在冰冻圈遥感、山区降水校正、复杂地形辐射计算等研究方法上取得突破；通过多手段集成，提高了寒区水文信息要素的自动获取能力和数据精度。寒区水文数据累积5T，访问达45.2万人次，共享服务50余个国家约6500人次。② 在冰川变化对水资源的影响、冻土水文过程、寒区流域全要素水文模型等方面开展了系统研究，将传统的冰川水文学研究拓展到寒区水文的广泛领域，丰富和发展了寒区水文学理论基础，在寒区水文影响方面取得了系统性成果。研究了山区不同冰川、冻土覆盖率对出山口径流的调节作用，是目前定量认识寒区水资源分布规律及流域水文过程等方面引领性的成果。对不同流域冰川融水径流对气候变化的响应机制及其变化有了深入认识。所开发的全要素水文模型对于全面评估寒区水文未来变化提供了坚实基础。部分研究成果被国际权威期刊Nature、Nature Climate Change等杂志引用，并被Nature进行专门报导。③ 针对寒区水文问题，应用研究效应显著。基于对寒区水文过程及机理的科学认识，针对不同应用需求，开发了寒区水文水资源评估平台；将寒区水文的研究成果直接应用于实践，在洪水预警、径流预报、水资源预估和影响评价等方面取得良好成效。成果为全国政协、国家发改委提供了数据、成果和对策建议；为边防地形测量、边防事务处理和重大军事行动提供了重要参考，为解决多年冻土区边防用水问题提供了科学方案；成功预警了冰湖溃决洪水，效益显著。成果潜在社会经济效益巨大，整体提升了未来服务于一带一路、西部发展的科技支撑能力。

创新点

①以高寒区冰川动态、寒区水文要素第一手资料的获取为基础，获取了满足寒区水文机理模拟与过程研究所需的全要素信息，在冰川面积遥感信息自动提取方法上有突破，降水观测与同位素化学方法应用取得认识上的进展，基于冰面消融过程和气候因子的各种冰川水文模拟方法趋于成熟。②从观测、试验到机理、过程、模拟开展了系统性研究，为定量认识冰川水资源分布规律、冰川消融过程与径流影响、冰川水文作用等提供了可靠的科学依据，并极大的丰富了相关研究积累，推动了我国冰川水文学迈向了学科体系化高度。对多年冻土变化影响径流机理有了清楚的认识：多年冻土的存在改变了流域产汇流过程，多年冻土覆盖率不同的流域，其年内径流过程即年内径流分配有显著差异。冻土年代际变化对径流的影响主要出现在高覆盖率多年冻土流域，多年冻土变化后导致下垫面和储水条件的变化，进而导致冬季径流增加。阐释了融雪径流变化对流域水文过程的影响，提高了融雪径流预报的预见期。③通过中国西部冰川融水评估平台的构建，系统计算了中国西部冰川水资源在1961-2006年的变化序列，实现了对中国西部流域冰川水资源变化的动态评估，并针对不同流域提出了应对冰川融水变化的适应性对策。构建了地面-遥感监测一体的冰川洪水预警平台，成功预警了洪水。

成果名称

祁连山涵养水源生态系统恢复技术集成及应用

完成人

冯起

完成单位

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

发表形式

甘肃省科学技术进步一等奖

主要内容

该成果针对祁连山生态环境现状，衔接国家生态综合治理重大工程项目迫切需要解决的技术难题，开展祁连山水源涵养林结构优化与人工更新、祁连山区草地生态系统保护与修复技术、祁连山浅山区造林与水土保持技术试验示范，综合集成祁连山水源涵养生态系统修复保护技术与模式，增强祁连山地区的水源涵养能力。

创新点

(1) 基于多年定位监测，在祁连山地区首次建立了水源涵养增贮潜力的评价体系，开展了水源涵养功能的动态评估，对祁连山区的水文过程模拟的误差<20%；(2) 研发了祁连山水源涵养林树种配置技术、水源涵养林结构优化配置技术、退化涵养林修复技术，确定了祁连山区最佳水源涵养功能的林地面积不超过15%，建立了祁连山森林生态系统水源涵养潜能提升技术体系；(3) 研发了“鼠害防治+禁牧封育+施肥+补播+牧草地改建”的退化草地修复技术，建立了“施肥+草地鼠害防治+生长季适度利用”的退化草地保护模式,牧草产量成倍增加；(4) 研发了低密度宽林带林草间作优化配置技术，建立了“低密建植+高密锁边+人工辅植”的退耕地修复模式、“保墒整地+集水补灌+造林配置”的浅山区造林模式、“灌木造林+草本间作”的水土保持模式，集成了浅山区造林与水土保持技术体系,减少水土流失量40%；(5) 研发了洪水疏流-渗滤-拦蓄技术、粘土压沙-石堤阻沙-生物生态保护技术、水热耦合的高效农业技术，构建了集防沙治沙-洪水资源利用-生态农业为一体的山前农业综合技术体系。

成果名称

中国产学研合作创新与促进奖

完成人

冯起

完成单位

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

发表形式

中国产学研合作创新奖（个人）

主要内容

在推进内流河流域生态水文学、恢复生态学等理论体系创新的同时，通过近三十年的实践，探索出了将科学技术理论成果转化为创新性技术成果，理论与实践相结合的产学研共同发展的成功模式。在取得一系列高水平理论成果的基础上，冯起研究员成功地将研究成果应用于黑河流域、石羊河流域和塔里木河流域相关管理机构，产出经济效益超过34.2亿元。为国防建设、生态恢复、干旱区经济建设和民生服务做出了重大贡献

创新点

在生态保护领域，创新集成了水源涵养林保育、人工绿洲防护体系建设与天然绿洲生态恢复等配套技术，首次建立了内陆河流域山地-平原-荒漠系统生态恢复的水调控模式；在农业节水领域，通过多年的示范项目实践，在节水技术组装、灌区水调控、绿洲水管理等技术上有重大突破，创新提出了技术性调控、结构性调控、管理性调控为一体的生态型绿洲水调控发展模式。研发的绿洲防护体系、水管理模式与生态恢复措施等成果，已被评价为相关领域的最新研究进展和我国内陆河流域生态建设的成功范式