独心
长期以来致力于流域(区域)尺度水文过程与规律研究、水资源时空分布、演化及可持续发展、水文与水资源模型研制、非点源模型开发与应用、农业灌溉及生态系统保护、中美水资源政策比较分析等。力求回答的科学问题包括:1)在气候变化背景下有限的水资源能否满足一地区经济发展和生态环境保护需求?2)人类活动所导致的土地利用变化如何影响水资源的时空分布?3)如何把遥感、GIS、计算机模拟、可视化技术和水资源管理相结合以支持水资源可持续利用?主要学术贡献包括:(1)提出了流域尺度水资源分析的新概念、新方法和和管理模式:于20世纪九十年代早期在国际上提出了综合利用遥感、GIS、作物生长模型和水文模型就土地利用/植被变化对区域和景观尺度生态水文过程的分析途径与方法,对地表环境(包括地面温度、净辐射、蒸发蒸腾)、地表径流、土壤侵蚀、养分传输等过程、机制和迁移规律作了深入研究;建立了以流域为基础的集自然、生态和管理科学于一体的水资源管理模式;2008年在国际水文界与同事首次提出“水文资源域”的概念与研究方法,在国际水文界产生积极影响。利用模拟、遥感和监测技术实时分析模拟、预测和可视化流域过程以及水资源及污染物的传播与时空分布,并将这一新理念与方法成功应用于美国五大湖地区水文水资源预测与管理。(2)提出了流域尺度点源和非点源污染的系统分析理论和方法:提出了流域是水文水资源分析的基本系统和单元,必须采用系统科学的理论与方法分析点源和非点源污染物在流域系统中的产生、传输和沉积过程和规律的重要学术观点; 开发了基于ArcView 界面的农业面源污染模型(AVNPSM)与技术,已在12个国家46个部门得到应用与好评;与美国海洋气象管理局(NOAA)五大湖环境研究实验室合作研究、开发出大流域分布式水文水质模型(DLBRM),已经在北美40多个流域,中国西北黑河流域和其它国家得到成功应用;于九十年代将非点源污染国际前沿理论和方法最先系统地介绍到中国,1998年发表的《非点源污染的管理与控制》被引用370多次,在学术界产生较大影响。(3)提出了兼顾生态保护及粮食生产的农业灌溉理论与分析模式:于九十年代提出了农业灌溉需首先满足流域河流生态需水量,且将此方法应用于美国五大湖农业灌溉研究与管理中;将运筹学等系统科学分析方法应用于流域农业灌溉,提出了满足兼顾农业生产、农民收入和生态保护协调发展的管理政策与模式;2004年以来,与中国科学院和兰州大学合作,应用系统科学分析方法和水文模型,就干旱内陆流域生态水文过程和旱区水资源利用等关键问题开展研究,将DLBRM模型成功应用到黑河流域,构建了山区-绿洲-荒漠的自然-人工-水资源量化体系,为促进严重缺水地区社会-经济-生态复合体系的协调发展提供了新的思路方法和科学数据支撑。 (1) 合作研究, 科技部973 项目“气候变化对西北干旱区水循环影响机理与水资源安全研究” 子课题 “气候变化对西北干旱区水循环过程的影响”(2010CB951002),2010.9-2012.8.(2)美方主持人,“中美生态系统服务区域集成方法合作研究计划”, 2009.4-2011.12,中科院国际合作重点项目;(3)主持人,“通过流域内水资源分配与节水解决中国西北地区黑河水资源短缺问题”,2008.9-2009.12,西密西根大学地理系Milton E. & Ruth M. Scherer基金会;(4)主持人,“以点源和面源数据分析为基础建立美国五大湖流域分布式水文水质模型”,2007.9-2008.8,NOAA大湖生态系统预测;(5)合作主持人,发展应对管理模式-揭示多重因子对海岸生态系统影响, 2007.7-2012.6,NOAA海岸海洋研究中心;(6)主持人,“美国五大湖流域空间分布式水文水质模型开发”, 2006.9-2007.8,NOAA五大湖生态系统预测;(7)合作主持人,“伊利湖缺氧原因、结果及潜在解决方案预测”, 2006.8-2011.7,NOAA海岸海洋计划 ;(8)中国科学院寒旱所国际知识创新团队队员,“黑河流域地表过程基础研究”,2005.7-2008.12,中国科学院。