東北地理所在流域濕地蓄水能力定量評(píng)估研究方面取得重要進(jìn)展
濕地是地球上重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，主要通過濕地洼地和土壤的蓄水能力使其具有涵養(yǎng)水源、調(diào)蓄洪水、補(bǔ)充地下水等多水文功能性。濕地蓄水能力作為濕地多水文功能性發(fā)揮的載體，開展其定量評(píng)估對(duì)流域生態(tài)水文調(diào)控及應(yīng)對(duì)極端水文事件的韌性提升、濕地恢復(fù)重建及格局優(yōu)化具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。然而，當(dāng)前國(guó)際上尚未形成一套完整的適用于大尺度流域濕地蓄水能力精確評(píng)估的技術(shù)方法體系，其主要?dú)w因于（1）開源星載的DEM數(shù)據(jù)在表征濕地水上植被區(qū)的地形信息上存在大量的偏差值，且DEM數(shù)據(jù)采集無法穿透水面導(dǎo)致水下地形信息缺失；（2）國(guó)內(nèi)外土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)（HWSD、SoilGrids等）提供的土壤孔隙度、土壤容重等土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)多為模型預(yù)測(cè)值，缺乏廣泛的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，且模型參數(shù)率定對(duì)濕地土壤參數(shù)空間異質(zhì)性的考量不足。
針對(duì)上述問題，東北地理所水文與水資源學(xué)科組研究人員首次提出了流域濕地蓄水能力定量評(píng)估框架，其核心通過精細(xì)刻畫濕地匯水區(qū)和濕地測(cè)高曲線改進(jìn)濕地模塊，結(jié)合微波遙感數(shù)據(jù)與牛頓-拉夫森優(yōu)化算法建立參數(shù)網(wǎng)格化率定方法，最終構(gòu)建了適用于流域濕地蓄水能力評(píng)估的生態(tài)水文模型，并應(yīng)用于東北嫩江流域。研究結(jié)果表明：（1）基于多源測(cè)高衛(wèi)星、水體頻率數(shù)據(jù)、形態(tài)學(xué)算法等可高精度估測(cè)濕地水上/水下地形信息，與實(shí)測(cè)地形信息的相對(duì)誤差小于3%；（2）構(gòu)建的流域濕地蓄水能力評(píng)估的生態(tài)水文模型可有效提高濕地地表產(chǎn)流和表層/深層土壤水分模擬精度，分別為2.4% ~ 9.0%和12.5% ~ 53.9%；（3）量化評(píng)估了過去30年嫩江流域濕地蓄水能力演變過程，發(fā)現(xiàn)1990年嫩江流域濕地蓄水能力為332億m3，其中濕地土壤蓄水能力約為洼地蓄水能力的2.5倍，至2015年濕地蓄水能力累計(jì)喪失64億m3。本研究提出的流域濕地蓄水能力精確評(píng)估的生態(tài)水文模型構(gòu)建的技術(shù)方法，可應(yīng)用于大江大河流域濕地蓄水能力定量評(píng)估，為基于自然的流域水資源與氣候變化解決方案提供重要的理論支撐和實(shí)踐應(yīng)用。
研究成果發(fā)表在《中國(guó)科學(xué):地球科學(xué)》(中英文版)和國(guó)際水文水資源領(lǐng)域Top期刊《Hydrology and Earth System Sciences》上，由中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所胡博亭博士生（第一作者）、章光新研究員（通訊作者）和吳燕鋒副研究員等共同完成。研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A 類)項(xiàng)目(XDA28020501)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2021YFC3200203)和國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目(U24A20570)等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文信息如下：
胡博亭,章光新,孫敬軒,李峰平,吳燕鋒,陳立文,章清松. 流域濕地蓄水能力評(píng)估的生態(tài)水文模型構(gòu)建及應(yīng)用研究(J/OL). 中國(guó)科學(xué):地球科學(xué)(中英版),2025. https://www.sciengine.com/doi/10.1360/SSTe-2025-0159.
Hu,B.,Chen,L.,Wu,Y.,Sun,J.,Xu,Y. J.,Zhang,Q.,and Zhang,G. A novel framework for accurately quantifying wetland depression water storage capacity with coarse-resolution terrain data,Hydrol. Earth Syst. Sci.,29,6023–6041,https://doi.org/10.5194/hess-29-6023-2025,2025.
圖1 流域濕地蓄水能力評(píng)估原理示意圖
圖2 濕地測(cè)高曲線構(gòu)建流程圖
圖3 流域濕地蓄水能力評(píng)估的生態(tài)水文模型構(gòu)建流程圖
附件下載：
吉公網(wǎng)安備22017302000214號(hào)
