由中国科学院东北地理与农业生态研究所章光新研究员等著、刘兴土院士作序的《湿地生态水文与水资源管理》一书,日前由科学出版社出版发行。该书纳入到“十二五”国家重点图书规划出版项目,水科学前沿丛书。
湿地是地球上重要的生态系统之一,在维护全球水量平衡和生物多样性、减轻洪涝灾害、改善水质和应对气候变化等方面发挥着极其重要的作用,支撑着人类的经济社会和生存环境的可持续发展。近几十年来,在全球气候变化和人类活动影响的共同作用下,湿地-流域水文过程发生了显著变化,导致湿地水文情势改变、水资源短缺和水质恶化,致使湿地面积大幅度萎缩、生态格局与过程发生巨大变化和生态服务功能急剧退化乃至丧失等诸多问题,已严重威胁到区域和国家的生态安全,引起国际社会与专家学者的普遍关注和高度重视,相继启动了湿地生态补水、水库调度、跨流域调水、洪水资源利用和湿地-河流水系连通等一系列以调控湿地水文水资源为主导的湿地生态恢复和保护工程。但如何揭示湿地水文过程与生态过程的相互作用关系及耦合机制,维持湿地合理水文情势,从流域(区域)尺度上合理调配水资源,满足湿地生态用水的需求,为湿地生态保护与恢复重建提供水文学依据和水资源保障,一直是湿地生态水文与水资源管理研究领域的关注焦点和科学前沿。为此,世界湿地日主题多次涉及湿地与水、湿地和水资源管理等有关议题,而且国际地圈生物圈计划(IGBP)、国际水文计划(IHP)等国际科学计划都列有湿地生态水文与水资源研究议题。在此背景下,保护与恢复湿地生态系统也成为保障我国水安全和生态安全的重大战略需求,如何为湿地保护与恢复对水文水资源需求提供强有力的科技支撑是当前科技工作者面临的紧迫任务。为此,本书以科学目标为导向,国家需求为牵引,丰富和发展我国湿地生态水文学研究理论与方法,探索变化环境下的流域湿地水资源可持续利用与实践。
本书从湿地生态水文与水资源管理研究过程中关注的理论方法和实践需求出发,以湿地水循环为基础,贯穿湿地的水文过程→生态水文过程→生态需水量→水资源管理整个研究思路,全书共七章、按核心内容分三部分。
第一部分为湿地生态水文学研究的关键问题与理论方法,包括第1、2、3、4、5章,全面系统地阐述了湿地生态水文学研究的重要性及前沿科学问题,明晰了湿地水循环过程、水循环要素监测分析方法与水循环模式分类,梳理了湿地水文要素、水文过程、水文情势基本内涵及与湿地生态响应之间的关系,总结了湿地水文过程模拟模型与水量平衡计算理论方法,并着重阐述了湿地水循环重要环节的地表水—地下水交互作用的研究内涵、影响因素、界面效应及其研究方法与模型等,是解决依赖地下水的湿地生态系统安全用水的关键;阐释了湿地生态水文物理过程、化学过程及其生态效应,探讨了多时空尺度的湿地水文过程与生态格局、过程的耦合特征及相互作用关系,在此基础上,提出了湿地生态水文模型的构建方法;系统阐述了湿地生态需水量的概念、内涵及特征,分析了国内外湿地生态需水研究的发展历程及动态,归纳总结了湿地生态需水量计算方法;在介绍相应理论方法的同时,分别列举了湿地水文过程模拟、湿地地表水-地下水交互作用、湿地水文过程的生态效应、湿地生态水文模型及湿地生态需水量计算等典型应用案例。
第二部分为基于水循环模拟的流域湿地水资源管理,为第6章,随着全球人口剧增和经济的高速发展,经济社会用水量不断增加,过度挤占或挪用湿地生态用水的现象时常发生,致使湿地生态需水量得不到基本保障,导致湿地严重退化乃至消失,影响和危及着区域生态安全和社会经济的可持续发展。为了解决湿地缺水危机,维系稳定健康的湿地生态系统,如何在流域水资源配置中保证合理的湿地生态用水量成为一个迫切需要解决的重要问题。为此,创建了基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置研究理论框架和方法体系,即把湿地作为重要的水文单元纳入到流域水资源综合管理中,建立流域与湿地之间的水文联系,构建流域湿地水文模型,实现流域水文模型与湿地水文模型的耦合,并通过水文模型对流域水资源和湿地生态需水进行模拟计算,创新湿地生态需水量计算的理论与方法,提出优先考虑湿地生态用水的流域湿地水资源合理配置方案,实现“人水湿地”的和谐,并将之应用到东北地区乌裕尔河流域扎龙湿地水资源合理配置实践中,取得了良好成效。
第三部分为气候变化对流域湿地生态水文的影响及水资源适应性管理对策,为第7章,以探索气候变化对湿地生态水文的影响研究理论和方法为出发点,在回顾气候变化对湿地水文生态过程的影响、气候变化情景下湿地生态水文模型构建和气候变化对湿地生态需水量的影响预测等国内外研究动态的基础上,提出了气候变化对湿地生态水文的影响及水资源适应性管理策略研究框架。以湿地集中分布区的东北嫩江流域为研究对象,定量评估了气候变化对流域水文过程的影响贡献率,揭示了流域湿地景观演变的水文驱动机制,预估了未来气候变化情景下的流域湿地生态需水量变化趋势,综合提出了流域湿地水资源适应性管理策略。
该专著是一部具有重要理论和应用价值的专著,丰富和发展了我国湿地生态水文学和水资源管理学的理论方法体系,可更好地服务于我国水资源可持续管理与水生态文明建设的战略需求。