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揭示水安全变化机制

2014-01-14 20:51:00
bjshuiye
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科研人员在太湖流域进行 观测工作。

近年来,随着经济发展,工业废水和农业生产而产生了大量污水被注入湖泊。由此造成许多湖泊受到污染,影响湖泊水文情况。

近日,中国科学院南京地理与湖泊研究所(以下简称南京地湖所)湖泊水文与水动力研究室(以下简称研究室)主任胡维平在接受《中国科学报》记者采访时表示,浅水湖泊的水文与水动力过程对湖泊生态系统演替起着决定性作用。因此,研究室将加强此方面研究,对于湖泊生态修复、治理湖泊污染具有非常重要的意义。

完备的人才队伍

胡维平介绍,我国大部分淡水湖泊均为浅水湖泊。例如,我国湖泊非常集中的长江中下游地区,超过1km2的湖泊有651个,均为浅水湖泊,我国五大淡水湖也是浅水湖泊。这些湖泊无论是在区域水安全方面,还是对社会经济和文化方面,都起到举足轻重的作用。

“浅水湖泊的水文与水动力过程对湖泊生态系统演替起着决定性的作用。”胡维平说。例如,风浪过程能够决定草型、藻型生态系统类型,水文交换过程也决定了污染物的迁移转化、湖泊自净等功能。

因此,湖泊的水文与水动力过程在湖泊资源保护、管理、污染治理方面凸显重要性。“研究室立足于国家湖泊水生态安全的需求,开展水文与水动力学基础理论研究,为湖泊生态学及水环境管理与治理提供科技支撑。”他说。

据胡维平介绍,目前研究室现有固定人员18名,包括国家杰出青年基金获得者两名,研究员4名,副研究员6名以及助理研究员8名。

在国际交流方面,研究室目前与美国、丹麦、澳大利亚、新西兰、荷兰、日本和韩国等领域研究前沿国家都有密切的联系。近年来,先后有“爱因斯坦讲席教授”、中科院外国客座教授项目资助的高层次人员与研究室展开了深层次交流。

湖泊生态修复成果不断

研究室自成立以来,在具体理论和湖泊生活修复技术方面均取得了一定成就。

“例如,在大型浅水湖泊的内源动力扰动释放机制、浅水湖泊生态修复技术以及湖泊生态模型构建方面,我们都取得了不同程度的突破。”胡维平说。

例如,胡维平研究的领域包括湖泊生态修复、湖泊健康评价、水动力学过程研究和湖泊水环境水生态建模。

目前为止,该课题组已承担省部级以上重大课题5项,建立了浅水湖泊流场观测方法,构建了湖泊湖流、水质与生态系统演变Ecotaihu模型,开发了太湖藻类水华预警预测相关系统,开发了水源地藻类水华拦挡、湖滨带植被修复以及水生植物生物量调控技术,建立了大型浅水湖泊生态系统健康评价方法,课题组还客观地评价了引江济太调水对太湖水质、水生态的改善作用,提出太湖西岸强风浪区湖滨带修复方案。

此外,研究室的秦伯强课题组则针对我国浅水湖泊富营养化发生机制问题,提出了基于动力扰动与静态释放相结合的浅水湖泊内源释放模式,提出了大型浅水湖泊富营养化控制策略,出版Lake Taihu——Dynamics and environmental change、《太湖水环境演化过程与机理》、《富营养化湖泊治理的理论与实践》等著作,两次获得江苏省科学技术奖二等奖。

“研究室的科研重点是以湖泊水动力、物质输移过程为纽带及触发点,强化湖泊温热、光等研究,加强湖泊水文过程与环境、生物要素耦合过程及量化研究,完善湖泊水动力、水环境及水生态模型,从湖泊物理角度揭示湖泊水环境、水生态和水安全变化的机制,支撑我国湖泊水环境水生态保护与管理。”他说。

湖泊生物生态科研需加强

胡维平介绍,目前研究室正在利用湖泊水文、水动力学科优势,进行湖泊水温、湖泊光学以及物质迁移与循环过程、机制以及由这些过程触发的藻类水华、湖泛成因、控制以及预测研究,重点支撑调控湖泊要素改善湖泊水环境,以确保供水安全技术与工具的研发。

他进一步介绍,研究室的未来规划是建设一批高水试验模拟系统,提升湖泊水动力、水文研究能力,深化大中小微尺度湖泊水动力及水文过程特征与主要控制因素研究,揭示湖泊水动力及水文过程在不同尺度上对湖泊水环境及水生态的影响与控制作用。

“将来,我们还将加强相关专业人才的吸引;同时建立湖泊水动力及水文物理实验室,并构建湖泊水动力、水环境、水生态虚拟模拟系统。”他说。

他认为,目前中国湖泊生物生态科研主要集中于个体和种群变化,对群落及整个生态系统演变的特征及驱动机制等研究相对薄弱,过程及影响要素定性描述较多,定量化及模型表达研究相对较少,具有自主知识产权的湖泊生物生态模型系统软件较少。

“我国湖泊水文与水动力科研研究的热点是,将水文与水动力学研究的经典方法、工具与湖泊生物与生态过程相结合,进行生态系统动力学研究,探索湖泊生态系统转变的规律,提出生态系统调控与管理方案。目前,学科发展正在朝多学科交叉、宏观与微观相结合的方向前进。”胡维平说。

(来源:中国科学报)



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