西南喀斯特流域水文变异性及生态水文过程耦合模拟研究

下垫面强烈变化影响下的水文变异和生态水文效应问题是当今国际水科学研究的前沿课题。我国南方岩溶区具有生态脆弱、生境多样性、地表及地下二元结构等特征，目前在我国尚缺乏一套针对南方喀斯特地区水文变异及生态水文效应评估的分布式水文模型和生态水文耦合理论方法体系。本项目拟选择典型喀斯特流域，从水循环机理、生态水文过程观测与实验等多角度入手，开展具有喀斯特流域多重水流动力特征的分布式水文模型及水文与生态过程耦合机理研究。分析影响生态水文过程的驱动因子与驱动力，全面揭示喀斯特地表地下二元水文循环与生态演变过程的互动关系，建立生态水文动力过程空间异质性分析及多过程、复合时空尺度的耦合理论方法体系。研究成果不仅在定量评估下垫面变化影响下流域水文变异及其生态水文效应方面取得理论和方法上的突破，同时也将推动我国南方喀斯特地区生态水文学发展，对我国西南喀斯特地区遭到破坏的生态水文格局进行恢复和重建具有重要的

下垫面强烈变化影响下的水文变异和生态水文效应问题是当今国际水科学研究的前沿课题。我国南方岩溶区具有生态脆弱、生境多样性、地表及地下二元结构等特征，目前在我国尚缺乏一套针对南方喀斯特地区水文变异及生态水文效应评估的分布式水文模型和生态水文耦合理论方法体系。本项目选择位于贵州省普定县后寨河流域作为典型研究区，系统地开展了水文生态过程强化观测与试验，喀斯特流域土壤、裂隙发育、植被生理生态、漏斗、落水洞等岩溶地貌等特征识别；采用现场试验和模型反演等手段，推求喀斯特流域土壤、裂隙带水文地质参数；结合同位素、水化学分析等手段，从典型山坡剖面、山坡、（小）流域多尺度出发，分析坡面泉流量、漏水洞深部地下径流，地表河和地下河径流对降雨的响应特征，全面揭示了喀斯特地区水循环机理，包括径流形成机制、水分转化机理、植物水分来源及耗水机理，以及喀斯特地质、地貌、植被等对其影响机制；针对喀斯特流域多重水流（达西流、裂隙流、明渠流以及地下管道流）并存以及特殊的岩溶地貌和地质条件下地表水与地下水频繁转化特征，建立了表征表层岩溶带裂隙发育方向、隙宽等导水各向异性等特征的产汇流计算方法，地表水与地下水相互转化计算模式，构建了喀斯特流域水文－土壤、岩溶裂隙－植被相互作用的分布式水文模型，成功应用于典型喀斯特流域水文过程模拟及生态水文效应评估。针对西南喀斯特地区具有常规水文观测的大流域，采用统计分析及水文模型相结合方法，辨识降水、蒸发、径流变异特征，模拟并预测其生态水文效应。研究成果对推动我国南方喀斯特地区生态水文学发展，对生态恢复和重建具有重要的意义。研究成果发表论文62篇，其中SCI检索论文20篇；获得发明专利4项，实用新型2项；培养硕博士生13名，博士后2名。