流域水文水资源与社会耦合系统新理论新方法研究

This project takes the scientific questions of “Panta Rhei” plan (2013-2022) proposed by IAHS as research direction and the Hanjiang River basin, the first pilot basin of most strict water resources management policy in China as the study area, and aims to propose new theories and methods of interaction between hydrology and society. The main contents include non-stationary rainfall-runoff relationship and its identification methods under changing environment, spatial and temporal variation rule of hydrology parameters, distributed hydrological model based on time-dependent runoff yield and confluence, hydrological process response in a changing environment, optimal water resources allocation model and conceptual model of water resources and human society coupling systems. The scientific and technical questions during research and application of the proposed coupled systems will be comprehensively analyzed. It will be a great contribution to the IAHS science plan and lift up the academic level and international influence of Chinese hydrology and water resources researchers by the successful implementation of this project. Besides, the research results will also provide science and technique support for flood control and disaster prevention, safe operation of the south-to-north water transfer project and sustainable development of water resources and social economy in the Hanjiang River basin.

本项目以国际水文科学协会Panta Rhei(2013-2022)科学计划中提出的科学问题为研究方向，以我国首个实行最严格水资源管理制度的试点流域（汉江）为研究对象，开展流域水文水资源与社会耦合系统新理论新方法研究。项目将针对变化环境下的非稳定降雨径流关系识别、水文参数的时空变异特性、基于时变产汇流机理的分布式水文模型、变化环境下的水文响应过程、水资源优化配置和水文水资源与社会耦合系统的概念模型等内容展开深入研究，分析探讨流域水文水资源与社会耦合系统及其应用中存在的科学技术问题。项目的成功实施将为国际水文科学计划做出我国应有的贡献，对提高我国水文学及水资源学科的水平和国际影响力，具有重大的理论价值和现实意义。研究成果将为汉江流域防洪减灾、南水北调中线工程的安全运行以及汉江流域水资源与经济社会可持续发展提供技术支撑。

国家自然科学基金重点项目“流域水文水资源与社会耦合系统新理论新方法研究”，总目标是探索并揭示汉江流域水文水资源与社会经济互馈作用和变化规律。主要研究内容包括：变化环境下非稳定性的降雨径流关系及识别方法；考虑时间变化的降雨径流产汇流机理；基于时间变化产汇流机理的分布式水文模型；满足最严格水资源管理制度的优化配置模型；流域水文水资源与社会经济耦合模型及应用；全球变化和人类活动对水文水资源的影响，汉江干流梯级水库多目标联合优化调度等。课题组严格按照研究计划开展工作，顺利并超额完成了任务计划。. 课题组出版了2部专著，发明专利5件，参加国内外学术会议35人次，发表学术论文130篇，其中SCI 79篇，国内中文EI 10篇。主要研究成果如下：提出了一种考虑非一致性降水时序和极值多维统计降尺度和偏差校正方法，用于评估水文对气候变化的响应及其不确定性；阐述了非稳定降雨径流时空演变规律并改正分布式流域水文模拟；提出了基于Copula函数的多变量水文不确定性处理器及集合概率预报方法；建立了汉江中下游水资源优化配置模型，为“引江补汉”工程论证提供科学依据；提出了PA-DDS算法用于汉江梯级水库多目标联合优化调度；分析了全球极端暴雨径流时间对气候变化和人类活动的响应机制。研究成果可为《汉江流域加快实施最严格水资源管理制度试点方案》和《汉江生态经济带发展规划》提供技术支撑。. 研究成果“长江水库群防洪兴利综合调度关键技术研究及应用”获湖北省科技进步特等奖，“丹江口水库设计洪水复核及偏大原因分析”获中国水力发电工程学会优秀论文二等奖，“汉江中下游地区水资源多目标优化配置”获中国水利学会年会优秀论文。课题组培养博士后2人，毕业博士10人、硕士2人；1人入选中组部青年千人计划，2名博士毕业后出国深造，申请批准国家自然科学基金3项，博士后杰出基金1项。课题中期评估结果为优秀。