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实验室研究方向与主要研究内容
| 实验室瞄准世界科学前沿，紧密围绕国家目标和内陆河之急需, 以流域尺度提高单方水效益为主线，以黑河流域为研究实体，充分考虑已有研究基础，综合运用野外观测、实验、遥感、模拟、同位素、社会经济分析等方法，按照现有学科布局开展下述四个研究方向的基础理论、方法、技术创新；在流域科学的整体概念下，根据流域生态水文功能单元和科研团队组合，力争在5-8年内完成下述四个方面的研究内容。 |
| （1）流域水文学 祁连山寒区水文学。寒区冰川-积雪-冻土水文过程及小流域尺度集成；典型寒区水文-土壤-植被-气候相互作用的物理、化学、生物过程；群落尺度/坡面尺度水热传输与平衡；水汽循环中冰冻圈模块的改进与水文-大气耦合模式及未来出山径流量预测。
荒漠-绿洲水文学。荒漠-绿洲水平衡、水循环规律、驱动因素及调控机制；干旱区水文过程及其对荒漠-绿洲生态系统配置、结构和动态的影响；荒漠绿洲生态系统对风沙、干旱环境的适应机制及荒漠河岸林生物多样性保护与生态系统的水管理；高效/节水绿洲生态系统建设的生态水文学原理与技术。
流域同位素水文学。黑河流域各地质-地貌单元的地下水传输；大气水、地表水、地下水的流域尺度转换规律；流域不同景观带/区水汽运移规律及其相互联系；出山径流的降水、径流、基流、冰雪、冻土贡献的时空组合及其特征变化；典型生态系统/景观尺度水循环与水利用的同位素水文学。
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（2）流域水土资源学
水资源形成、转化与水平衡。流域大气水、地表水、地下水、土壤水、生物水形成及其相互转化过程；流域丰、枯、平水年水资源特征和水平衡模式；水资源的社会经济循环及其属性的参数化；水资源核算、分配方法与弹性管理机制；全球变化对流域水资源、成水环境的影响。
环境变化驱动的流域水土资源时空格局演变。人类活动驱动的流域水平衡、水资源时空格局变化及其水环境效应；流域重大工程驱动的水文与环境演变；变化环境下流域能水循环的生态水文过程机理及其水资源效应；水环境变化驱动的生物学过程和生物多样性演变。
水土资源合理配置与高效利用。流域生态水文分类与水土资源合理利用；成本效益合理的水资源社会化管理模式；极端干旱区终端湖/居延海湿地生态服务功能；绿洲生态系统稳定及水资源分配格局；水资源高效利用与流域集成水管理对策。
（3）流域生态水文与生态恢复
生态水文学。流域生态水文过程、机理的定量描述；生态过程和水文过程相互作用及其尺度效应；典型生态系统的水文过程和水文功能；节水型绿洲防护体系及荒漠-绿洲过渡带生态水文学机制；流域生态-水文样带/点长期观测试验技术与平台；地下水的生态与环境功能及其平衡。
恢复生态学。荒漠植物繁殖生物学、生态学研究；土壤微生物、动物及其在生态恢复中的应用；干旱环境下荒漠植物生理生化过程及其适应机制；荒漠河岸林生物多样性保护与荒漠植物种质资源库的建立；绿洲人工生态系统建设技术与优化管理；流域退化生态系统恢复与重建的理论与技术。
（4）集成流域管理
社会经济系统水循环及其调控。流域水循环变化的社会-经济驱动原理与方法；生态资产核算与生态系统服务价值评估；面对水稀缺的流域虚拟水战略；流域社会经济发展与水资源利用格局的关联分析；水资源会商决策管理的组织、实施及评价的运作技术和制度体系；农户-水-市场耦合机理和模式。
数字流域与水过程模拟集成。从认识机理、过程、趋势及其耦合组建流域数据观测网络、数据集成环境；流域数据整合、融合及再分析，弥补关键参数；生态水文过程数据同化、尺度转换和流域尺度集成方法；流域水过程的整体集成模拟。
集成流域管理。国家、区域重大政策影响的流域人水关系演进。基于现有科学认识的水权、水价、流域水市场政策体系。流域健康的水、生态、环境、经济、社会指标体系、平衡方法、管理技术与模式；全球变化与人类活动驱动的流域水环境演变及其对策。
2. 主要研究内容/形成整体的流域科学概念
（1）祁连山区能水循环的生态水文机理与产流过程
祁连山冰冻圈水文过程及其流域水资源形成。基于野外定位试验观测的降水、基流、冰雪和冻土时空变化、水文过程与产流机理模型集成及其对出山径流的影响；典型寒区下垫面水文-土壤-植被-气候相互作用过程；典型景观带测点-坡面尺度水热传输与平衡；寒区大气-冰川-积雪-冻土水文过程模型的小流域尺度集成；水文-大气耦合模式及出山径流量预测。
祁连山中低山景观带生态水文过程与机理。基于野外定位试验观测的典型景观带测点/群落尺度/坡面尺度水热传输与平衡；蓝水、绿水循环的生态水文机理与植被格局形成；生态系统/生物多样性演变驱动的水源涵养功能、径流形成机制的变化；小流域坡面和河道汇流模型与生态水文模型集成。
祁连山区能水循环与水平衡。蓝水/绿水循环的生态水文机理与植被格局形成；生态功能群形成演化驱动的生态水文机制、水源涵养功能、径流形成过程变化；水-汽-植-土δD和δ18O特征及其揭示的水汽交换过程；基于土壤数据库/遥感的流域升尺度转换技术；山地水汽内循环过程及其时空变化；全球变化背景下出山径流量预测。
（2）河西走廊自然-社会系统的生态水文过程与调控机理
中游绿洲稳定机理与水效益提高。基于野外定位试验观测的个体、田块、灌区和绿洲4个尺度上的水循环、水生产力形成及其关键因子调控机理；能-水-生产力-生物多样性调控；生态农林系统水生产率、水肥平衡调控及结构优化配置；农林复合系统优化配置原理与技术；典型灌区土地利用、收支、产出等综合账户；绿洲农业环境与可持续发展；综合节水、节能、种植结构调整的高效用水灌区模式与试验示范。
荒漠-人工绿洲水循环机理。基于野外定位试验观测的中游荒漠、绿洲及其过渡带的水分依赖关系；地下水、降水、灌溉用水、土壤水、植物水、凝结水、大气水的同位素特征及其揭示的水分时空转换规律；荒漠、绿洲界面水分交换过程、生态水文过程；地下水和地表水联合调度的生态水文效应；荒漠绿洲过渡带结构、功能、格局及其水分调控机理。
中游集成水资源管理。社会资源与水资源互动机理，用水户协会和参与式管理的组织形式、制度要求及实施标准；生态水文过程变化的社会-经济驱动原理与方法；参与式水资源管理评价标准和改进措施；有限水资源条件下农业结构的调整和节水型农业生态系统的建设；中游集成水资源管理范式。
（3）额济纳荒漠-绿洲生态水文过程与维持机理
沙漠-戈壁-绿洲水循环。基于野外定位试验观测的沙漠-戈壁-河岸林系统水文过程、水分运移与水平衡的观测和试验；极端干旱区雨养生态系统的同位素水文学特征及其水分利用规律；群落水平上的SPAC能、水、氮、碳动态及其驱动机理；荒漠-绿洲系统水平衡过程与水循环机理；极端环境中特有生物类群的水分生理、生态特征、起源、进化的水文学驱动机制。
荒漠河岸林生态水文过程与维护机理。国家黑河生态治理工程目标下绿洲系统对水文过程与水环境变化的适应性；节水型河岸林结构、功能及其稳定性的生态水文学机理；荒漠河岸林生物多样性维持、植被格局调控与生态水效益提高；戈壁植被的生态水文功能；极端干旱区生物措施与工程措施相结合的生态系统建植原理；下游绿洲合理尺度、格局、功能及其维护。
极端干旱区终端湖/居延海湿地生态水文功能。居延湿地生态环境综合监测、评估；居延湿地服务价值与生态恢复准则；居延湿地保护区生态恢复试验；地下水的生态与环境功能及下游生态需水时空规律；终端湖/居延海湿地生态水文服务功能及其社会经济效益评估方法。
（4）流域生态水文过程与集成水管理
立足流域尺度，关注跨流域的水平衡；集成上中下游成果，开展模拟、集成水管理研究。
流域水循环、水平衡与可利用水资源。流域尺度生态水文定位试验和同步观测的山地-绿洲-荒漠系统水循环及其生态水平衡；人类活动与重大工程驱动的流域水循环和生物系统变化；全球变化(如CO2浓度升高、温度升高和植被类型变化等) 与人类活动影响下流域水土资源格局变化及其环境效应。
流域数据与模型集成。流域数据生成、获取、传输、存储、处理、应用与服务以及数据按需集成的完整价值链建设；跨地域、时间、学科的流域生态水文协同工作和知识发现环境建设；流域综合集成空间模拟环境与自主研究模型的开发的模型耦合与集成方法、技术研究；开展内陆河流域水文、生态研究和管理决策的虚拟综合集成模拟e-science研究；流域土壤-植被系统的生态水文分类与单元驱动数据库建设；结合生态水文分类和多尺度模拟的流域水文、水循环过程模型集成；自然资源与环境承载力及其合理配置与综合管理决策支持系统。
流域集成水管理。流域生态水平衡机理与生态安全评估；社会经济系统水循环与流域水资源生产率、水效益提高；社会、制度、组织和文化等因素对水资源可持续利用的影响；流域水资源社会经济调控机制；政府调控、市场引导、公众参与的农村集成水资源管理模式；流域水-生态-经济系统平衡方法与模拟决策；流域集成水资源管理理论、方法与战略研究。
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