内陆湖泊流域水循环过程模拟与调控研究

Nonlinear relationships between water resources, ecology and economy are assembling of reciprocity, interacting and mutual restraint of these factors one another in the process of the regional development under environmental change. Along with intensifying of human pressure and enhancive water demand of socio-economy increased the complexity and uncertainty of original water resources issues，resulted in unbalanced water cycle in lake basins.These problems become a crucial scientific issue in the field of regional water cycle under climate change and anthropogenic pressure. Orienting the realistic demand of water resources safety and sustainable development of eco-economy, taking typical inland lake basin-Bosten lake basin in the Xinjiang, China as an example, regarding spatiotemporal Dynamics Mechanism of the Dualistic Water Cycle and functionary mechanisms of related factors as an important scientific problem, With the help of both the new theory and related research achievements at home and abroad, based on spatio-temporal system dynamics modeling techniques as an affective methodology, this research attempts (1) to modeling with bidirectional coupling of nonlinear complex system wich consists of water resources,ecology and economy;(2) To open out the bidirectional coupling mechanisms of the system ;(3) to search evolution rules and spatio-temporal variation of dualistic water cycle; (4)to study efficient water use and managing mechanisms;(5)To bring forward mode of integrated regulation and sustainable water resources management. This study also will add scientific values and support into the environmental safety and sustainable resource use in the inland lake basin.

在变化环境下流域水-生态-经济系统之间的耦合关系就是在区域发展过程中这三个子系统相互作用、相互影响和相互制约等非线性关系的总合。人类生态经济建设的日益加剧和现代社会发展的提高加之流域常态水问题的复杂性和不确定性，导致流域水循环的失衡等问题，成为在自然变化和人类活动双重影响下区域水循环研究面临的关键科学问题之一。本项研究以典型的内陆湖泊流域- - 博斯腾湖流域为研究对象，面向流域水资源安全与生态经济可持续发展的现实需求，在变化环境下流域二元水循环时空动力学机制及其影响因素的作用机理作为主要科学问题，借助国内外相关领域的新理论和研究成果，基于空间系统动力学模拟技术，建立水-生态-经济非线性复合系统的双向耦合模型，揭示该系统的耦合机制，探求水循环演变机理及时空分异规律，研究流域高效用水机制，提出水资源可持续利用与管理的综合调控模式，为保障内陆湖泊流域生态安全与资源可持续利用提供理论依据和技术支撑。

水-生态-经济系统之间的耦合关系，是在区域发展过程中这三个子系统之间相互作用、相互影响和相互制约等非线性关系的总合。人类经济建设活动的日益加大和现代社会发展需求的不断提高，增加了水-生态-经济系统耦合关系的复杂性和不确定性。本研究以我国典型的内陆河-湖流域为研究靶区，以多源遥感数据和实测数据为主要数据源，以现代时空数据挖掘技术、地球科学和系统科学的相关理论相结合，在变化环境下流域水循环时空动力学机制及其影响因素的作用机理作为主要科学问题，探索流域水文与水循环相关要素的提取及其时空展布，构建流域尺度水-生态-经济复合系统的SD耦合模型，研究水资源的可持续利用和流域生态环境演的变规律，揭示研究不同气候变化和人为生态经济建设强迫情景下水资源的高效用水机制。（1）在时空信息挖掘方面提出土壤盐渍化遥感反演、地下水位遥感反演、湖水水位和库容遥感反演方法、面向对象决策树的农作物分类识别等新的研究方法；（2）我国内陆典型河-湖流域山区陆地生态系统对区域气候变化非常敏感，其中降水变化是决定山区生态环境生存状态和分布的重要因素；人类活动的推动作用和有益气候变化的支撑是流域平原区生态系统好转的原因，其中，人口急剧增加和社会经济快速发展，导致流域平原区生态系统结构及其时空分布的主要因素；内陆河-湖流域平原区域陆地生态系统的演变对气候变化和人类活动有明显的时空尺度效应，其反应程度各不相同；（3）近几十年以来，内陆河-湖流域不仅各自然和人为要素的时空分布直接发生变化，而且这些要素之间的相互联系、相互依赖、相互制约等关系的量或质也发生变化；（4）至于就内陆典型湖泊——博斯腾湖而言，通过水盐平衡的SD模拟，探求 “如何能使博斯腾湖的水位保持在某个水平上？如何才能一直保持博斯腾湖为一个淡水湖状态？”等问题，系统地揭示影响内陆湖泊水量平衡要素之间的耦合关系及其作用机理，探究各情景中博斯腾水盐平衡所面临的挑战。