《【基金標書】2010CB429000-重大水利工程影響下長江口環(huán)境與生態(tài)安全》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【基金標書】2010CB429000-重大水利工程影響下長江口環(huán)境與生態(tài)安全（41頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

項目名稱： 重大水利工程影響下長江口環(huán)境與生態(tài)安全首席科學家： 王 超 河海大學起止年限： 2010年 1月-2014 年 8月依托部門： 教育部一、研究內(nèi)容1、擬解決的關(guān)鍵科學問題(1) 長江口水沙和污染物輸移過程及其對水動力、水環(huán)境和地形地貌演變的驅(qū)動機制流域重大水利工程建設(shè)改變河口水沙和污染物的時空輸移過程及輸送量，而水沙和污染物輸移過程及輸送量的變化又是河口生態(tài)系統(tǒng)演變和環(huán)境災害的關(guān)鍵驅(qū)動因子。重大水利工程影響下河口水沙和污染物分項變化過程，以及水沙和污染物在時空上的相互耦合，并與環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)相互作用，形成了河口復雜的動力過程。各種影響因子之 間作用機理的差異以及水沙運動特性和污染物輸移過程變化必將驅(qū)動河口水動力、水環(huán)境和地形地貌的演變，長期積累效應(yīng)引起環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)演變。如果 這種變異超過生態(tài)系統(tǒng)自調(diào)節(jié)能力，生態(tài)系統(tǒng)將發(fā)生災變，甚至 發(fā)生鏈發(fā)性、群發(fā)性的生態(tài)災害。水沙 組 合條件和污染物濃度閾值是河口生態(tài)系統(tǒng)功能健康、穩(wěn) 定和安全的控制條件。本項目擬根據(jù)重大水利工程影響下河口水沙和污染物變化過程研究，探索河口水動力、水環(huán)境和地形地貌的演變規(guī)律及水沙和污染物變異對其演變過程的驅(qū)動機制。這是揭示流域重大水利工程影響下河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)演變過程和災害成因及發(fā)展趨勢并防患于未然的關(guān)鍵科學問題。(2) 長江口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)對變化條件的響應(yīng)過程和適應(yīng)機理人類活動以多種方式改變著河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)，重大水利工程建設(shè)對河口水量、水位、泥沙、污染物 濃度和生物量產(chǎn)生直接影響，這種影響的長期效應(yīng)必將導致河口環(huán)境條件發(fā)生變化，變化條件下生態(tài)系統(tǒng)必定隨之響應(yīng)，并不斷演變以適應(yīng)新的變化條件。當 變化條件在生態(tài)系統(tǒng)自調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)將發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換，逐漸適應(yīng)變化條件；當變化條件超過生態(tài)系統(tǒng)安全閾值，河口生態(tài)系統(tǒng)將發(fā)生災變，甚至發(fā)生生態(tài)災難。特 別是河口環(huán)境條件變化對生物資源開發(fā)利用將產(chǎn)生深遠的影響。因此，認識和掌握環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)對變化條件的響應(yīng)過程，揭示長江口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)對變化條件的響應(yīng)機理，是尋求科學保護生態(tài)系統(tǒng)安全、防止生態(tài)系統(tǒng)退化和災變、制定合理的防治 對策措施的基礎(chǔ)性科學問題。(3) 長江口環(huán)境與生態(tài)安全的評估方法及調(diào)控理論流域重大水利工程建設(shè)對河口水沙、污染物濃度和生物量產(chǎn)生直接影響，這些影響有些是可修復的，有些卻是不可逆的。水沙組 合的臨界條件和污染物濃度閾值是河口系統(tǒng)功能健康、生 態(tài)穩(wěn)定、 環(huán)境安全、生物資源可持續(xù)利用的重要控制條件。由于河口與流域系統(tǒng)緊密聯(lián)系，流域水利工程建設(shè)必將對河口生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響，這種影響程度和危害如何，必 須要建立 評判河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的理論方法，提出河口環(huán)境與生態(tài)安全健康的指標體系，評估流域重大水利工程對河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)安全的影響程度。當影響超出生態(tài)系統(tǒng)承受能力，即導致生態(tài)退化或災變時，必須調(diào) 控流域重大水利工程建設(shè)和運行方案，將流域水利工程對河口的干擾和影響控制在合理的范圍內(nèi)，通過合理的調(diào)控措施來有效防治環(huán)境與生態(tài)災害，甚至變害 為利。 這是流域水利工程建 設(shè)中避免負面環(huán)境效應(yīng)、保障生態(tài)系統(tǒng)安全、維持生物 資源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。以上三個關(guān)鍵科學問題對保障河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)健康安全、預測未來更多水利工程建設(shè)影響下河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢及調(diào)控防御生態(tài)災變都是重要的理論基礎(chǔ)。這三個科學問題既相互獨立又緊密聯(lián)系，前面兩個的問題是后面問題的基本規(guī)律和響應(yīng)機制，后面的問題又是前面問題的調(diào)控對策。三個科學問題共同形成重大水利工程對河口環(huán)境與生態(tài)安全影響的理論體系，對協(xié)調(diào)流域重大水利工程建設(shè)與河口環(huán)境與生態(tài)安全的關(guān)系、維持生態(tài)系統(tǒng)健康都具有重大的理論意義。2、主要研究內(nèi)容圍繞上述三個關(guān)鍵科學問題，擬開展下列三個方面的主要研究內(nèi)容。第一方面：重大水利工程影響下長江口物理與化學效應(yīng)通過海域動力及河口水文、泥沙、污染物和地貌過程的現(xiàn)場觀測試驗，以及相關(guān)歷史資料收集和遙感信息與數(shù)學模擬的綜合集成分析，探明對河口生態(tài)系統(tǒng)有重要影響的物理、化學 過程變化特征，揭示重大水利工程影響下長江口水沙和污染物變化規(guī)律及其對長江口水動力、水環(huán)境和地形地貌演變的驅(qū)動機制，其中前者是變化規(guī)律研究，后者是驅(qū)動機制研究。它 們 是認識重大水利工程影響下河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律與驅(qū)動機制的基礎(chǔ)性研究。(1) 長江口海域水 動力過程長江口海域水動力過程研究是河口環(huán)境與生態(tài)安全研究的基礎(chǔ)和前提，只有掌握河口海域水動力過程，才能探明長江徑流與海域水動力相互作用下的河口潮汐變化規(guī)律，為河口水、沙、污染物和地貌變化研究提供依據(jù)。1) 長江口及其附近海域潮汐變化歷史過程和趨勢。分析長江口水文、水動力、泥沙和鹽度的變化過程，研究各測站潮汐特征、變化情況以及原因，建立長江口及其附近海域三維潮汐預報模型，預測潮汐和水動力變化趨勢。2) 長江口及其附近海域三維斜壓近岸流系預報模型。針對長江口及其附近海域水動力的變化趨勢，建立三維斜壓近岸流系預報模型，研究洪枯季長江徑流不同流量遭遇閩浙上升流的時空分布規(guī)律。3) 長江口及其附近海域波浪預報模型。建立波浪折射、繞射、反射數(shù)值預報模型，研究長江口及其附近海域由于波浪折射、 繞射、反射所致的波高分布和波向變化情況，討論徑流及外海潮汐潮流對長江口及鄰近海域波浪計算的影響。(2) 重大水利工程影響下河口水沙和地貌變化過程針對長江流域重大水利工程快速發(fā)展的實際情況，開展重大水利工程影響下長江口水沙和地貌變化過程及水沙與地貌相互作用研究，是認識和掌握河口物理要素變化對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能影響的重要內(nèi)容。1) 重大水利工程影響下長江口徑流流量與潮位過程變化規(guī)律研究。分析研究長江三峽等梯級開發(fā)工程、跨區(qū)域或流域調(diào)水工程、引江濟湖水質(zhì)改善工程等對長江口流量和潮位過程變化的影響機制，探索潮汐過程變化對長江口咸淡水交匯帶的影響機制。2) 重大水利工程影響下長江口泥沙輸移過程研究。分析研究長江三峽等梯級開發(fā)工程和南水北調(diào)等大型取水工程對長江口泥沙輸移過程變化的影響機制，探索泥沙入海通量減少和不同水動力條件下泥沙沉浮區(qū)域的影響機制。3) 長江口地貌變化過程及地貌與水沙互動機理研究。分析研究河口地貌變化過程，探索河口水沙條件變化和航道綜合整治工程引起的地貌變化與影響機理，闡明局部地貌變化引起水流條件、沖淤部位、沖淤速率等變化過程。4) 長江口咸淡水交匯區(qū)范圍及鹽度變化過程研究。通過長江口不同水動力條件下鹽度和咸淡水交匯區(qū)范圍觀測資料分析，探索長江口咸淡水交匯區(qū)范圍及鹽度變化過程與影響機理。5) 多因素作用下河口水沙和地貌特征變化趨勢研究。在上述研究的基礎(chǔ)上，綜合分析流域重大水利工程和河口治理工程共同作用下河口水動力、水環(huán)境和地形地貌的演變趨勢，探索河口潮汐過程、 鹽水入侵程度、滯流點位置及移 動范圍、含沙量分布的季節(jié)變化等特性。(3) 重大水利工程影響下河口水環(huán)境變化過程與效應(yīng)分析研究長江口水環(huán)境的歷史演變過程，查明長江口典型污染物輸移機理，建立重大水利工程影響下長江下游河口與匯流河流系統(tǒng)整體耦合的模擬模型，探索引水濟湖水質(zhì)改善工程對長江口污染物總量及對感潮江段的水質(zhì)影響過程。1) 長江口水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與變化歷史過程。研究長江口水環(huán)境宏觀歷史演變過程，揭示不同歷史時期河口區(qū)水環(huán)境變化在沉積物中的響應(yīng)機理，探索河口水環(huán)境對流域重大水利工程建設(shè)和運行的響應(yīng)過程。2) 長江口典型污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。研究流速、水深、潮位、鹽度、泥沙沉積速率、生物種類和數(shù)量及其它水環(huán)境要素對河口區(qū)污染物輸移轉(zhuǎn)化過程的影響機制，闡明典型污染物在河口的輸移、 轉(zhuǎn)化、累積規(guī) 律。3) 河口水環(huán)境過程演變及驅(qū)動機制。研究典型污染物（如氨氮、重金屬、持久性污染物）在河口區(qū)的分配和演變過程，從內(nèi)在機理和外源擾動方面探索不同時空尺度下河口區(qū)水環(huán)境演變過程的驅(qū)動機制。4) 太湖“引江 濟太”工程對長江口水環(huán)境的影響機制。利用河海大學多年研究太湖流域河網(wǎng)和湖泊水環(huán)境演變和治理所獲取的技術(shù)資料及經(jīng)驗成果，探索長江口與太湖流域河網(wǎng)和湖泊水污染的互動機制，建立“ 引江濟太”工程影響區(qū)域的長江河口段、太湖流域河網(wǎng)和湖泊系統(tǒng)整體耦合模型，預測“ 引江濟太”工程對河口環(huán)境的影響規(guī)律和污染物入海通量。第二方面：河口生態(tài)系統(tǒng)對變化條件的響應(yīng)過程與機制分析長江流域水利工程建設(shè)的宏觀歷史階段，研究不同歷史時段的河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能狀況及其演變過程，探討河口生態(tài)系統(tǒng)復合穩(wěn)定狀態(tài)相關(guān)關(guān)系及穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制，揭示河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)對重大水利工程的響應(yīng)規(guī)律和機理，以及對河口生物資源的影響過程。(1) 河口生態(tài) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變過程及影響機制不同歷史時期長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能如何，直接反映河口生態(tài)系統(tǒng)對自然過程和人類活動的響應(yīng)和適應(yīng)過程，對其進行研究有利于尋求變化條件對生態(tài)系統(tǒng)的作用過程。1) 長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能現(xiàn)狀調(diào)查分析。通過收集長江口主要觀測站點的水文、潮位、水環(huán)境、生物等 長時間原位觀測資 料，并進行補充監(jiān)測，掌握長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能狀況，了解不同水利工程建設(shè)時期河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能演變過程。2) 長江口生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與演變過程。借助現(xiàn)場觀測資料，研究長江口生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與演 變過程，探索 長江口生 態(tài)系統(tǒng)的歷史演變過程，揭示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變的規(guī)律。3) 長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的主控因素。研究影響長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的主控因素，探索水、沙、鹽、污染物和生物等對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響機理，揭示主控因素對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響規(guī)律。(2) 河口生態(tài) 系統(tǒng)對重大水利工程的響應(yīng)過程和機理揭示重大水利工程影響下河口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)過程和規(guī)律，為預測變化條件下長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變趨勢提供理論依據(jù)。1) 河口生態(tài)系統(tǒng)復合穩(wěn)定狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制。分析河口生態(tài)系統(tǒng)復合穩(wěn)定狀態(tài)，探 討復合穩(wěn)定狀態(tài) 的基本特征和穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動機制，重點揭示生態(tài)系統(tǒng)變化的規(guī)律。2) 重大水利工程影響下河口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)過程和機理。分析不同歷史時期重大水利工程的建設(shè)和運行類型，查明生態(tài)系統(tǒng)變化的驅(qū)動因子，建立生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)模型，模擬驅(qū)動因子變化的敏感性響應(yīng)和機理，探討驅(qū)動因子變化條件生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)與適應(yīng)過程，揭示重大水利工程影響下長江口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)規(guī)律。3) 重大水利工程影響下河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變趨勢。應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)模型，輸入未來變化環(huán)境的可能因子，同 時分析影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變的不確定性因素，以此預測未來 20—50 年長江流域重大水利工程影響下長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變趨勢。(3) 河口生境條件改 變對重要生物資源的影響研究長江河口生境改變對河口重要生物資源在群落結(jié)構(gòu)、生理學、毒理學方面影響，闡述由于大型水利工程快速發(fā)展的影響， 長 江口生境條件改變對重要生物資源的影響途徑、機理和效 應(yīng)。1) 長江口重要生物資源現(xiàn)狀與變化過程。通 過長江河口重要生物資源現(xiàn)狀調(diào)查和與歷史資料對比分析，研究長江口重要生物資源的變化過程，探討評估長江河口重要生物資源動態(tài)變化方法，掌握重要生物的群落結(jié)構(gòu)特征及變動趨勢，揭示影響重要生物資源的驅(qū)動機制。2) 鹽水入侵對河口重要水生生物資源的影響機制。研究長江徑流改變條件下，鹽水入侵風險對河口重要水生生物資源的影響過程，探討鹽度、溫度等生 態(tài)因子對典型生物的影響機制， 評估鹽水入侵對珍貴魚類幼魚種群的風險影響。3) 河口 污染風險對重要水生生物資源的影響過程。研究氨氮、重金屬、持久性有機污染物等對河口水生生物的毒性效應(yīng)，探討河口水體氧虧對水生生物影響，尋求河口污染的生物監(jiān)測方法， 評價河口污染對重要水生生物的生態(tài)風險。4) 地貌條件改變對典型底棲生物的影響機制。研究因重大水利工程建設(shè)導致河口地貌條件改變的生態(tài)效應(yīng)，探討泥沙粒徑改變對底棲多毛類、貝類的影響過程，揭示底質(zhì)沖淤變化對 底床上生物群落結(jié)構(gòu)的影響機理和演變規(guī)律。第三方面：河口環(huán)境與生態(tài)安全評價及調(diào)控理論與對策查明評判河口環(huán)境與生態(tài)安全的主控因子，建立生態(tài)系統(tǒng)健康的指標體系，提出維持河口環(huán)境與生態(tài)安全的臨界水沙條件和污染物濃度閾值，建立包括物理、化學、生物等過程的維系河口環(huán)境與生態(tài)安全的重大水利工程聯(lián)合調(diào)控模式。(1) 河口環(huán)境與生 態(tài)安全健康的評判因子和指標體系探明評判河口環(huán)境與生態(tài)安全的主要影響因子，建立長江口環(huán)境與生態(tài)安全健康的指標體系，確定影響河口環(huán)境與生態(tài)健康指標量值，評判長江口環(huán)境與生態(tài)安全狀況。(2) 河口環(huán)境與生 態(tài)安全的臨界水沙條件探索滿足河口環(huán)境與生態(tài)安全的水沙條件，揭示水沙對環(huán)境和生態(tài)安全影響的機理，確定引起環(huán)境與生 態(tài)系統(tǒng)突變的水沙閾值，探明重大水利工程影響下的水沙過程變化對環(huán)境與生態(tài)安全的貢獻。(3) 河口環(huán)境與生 態(tài)安全的流域水利工程控制理論通過流域重大水利工程對長江口環(huán)境與生態(tài)安全影響的研究，探明流域重大水利工程(包括大壩蓄水工程、跨區(qū)域或流域調(diào)水工程、引水濟湖水質(zhì)改善工程、河口海岸整治工程) 對河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的影響規(guī)律，建立流域重大水利工程對河口環(huán)境與生態(tài)安全的聯(lián)合運行調(diào)控模式，提出控制流域相關(guān)要素(水、沙、地貌、污染物、生物)物理、化學和生物 過程的水利工程優(yōu)化建設(shè)和運行方案。(4) 重大水利工程影響下河口環(huán)境與生態(tài)安全系統(tǒng)整體調(diào)控模式研究建立重大水利工程影響下長江口環(huán)境與生態(tài)安全流域—河口系統(tǒng)整體調(diào)控模式，耦合上述課題所建立的重大水利工程、水文、泥沙、污染物、生物、生態(tài)和地貌等多個模塊，并將其 應(yīng)用于重大水利工程影響下河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與演變過程研究，包括機理、預測、綜合影響評估、響應(yīng)過程和適應(yīng)對策等。上述三方面的研究各有重點又相互聯(lián)系，形成有機整體，是長江流域重大水利工程建設(shè)過程中保持河口環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)安全健康、附近海域生物資源可持續(xù)開發(fā)的重要基礎(chǔ)理論依據(jù)。二、預期目標1、總體目標揭示長江口水沙和污染物輸移過程及其對水動力、水環(huán)境和地形地貌演變的驅(qū)動機制，以及長江口環(huán) 境與生態(tài)系統(tǒng)對變化條件的響應(yīng)過程和適應(yīng)機理，形成重大水利工程影響下河口環(huán)境變化過程及生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)機理的科學認知；建立描述長江口水沙、污染物和生物輸移過程的系統(tǒng)耦合模擬及生態(tài)安全綜合評估的模型，預測重大水利工程作用下長江口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢；創(chuàng)建河口環(huán)境與生態(tài)健康的指標體系及生態(tài)恢復的基本理論，形成重大水利工程影響下長江口環(huán)境與生態(tài)安全綜合系統(tǒng)調(diào)控對策和整體模式，為我國長江及其它流域重大水利工程建設(shè)和系統(tǒng)聯(lián)合運行提供科學依據(jù)，以及為開展其它相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。2、五年預期目標(1) 揭示重大水利工程影響下長江口水動力和泥沙輸移過程的變化規(guī)律，闡明水沙變異和相互作用對長江口地貌變化的作用機理，為國家綜合治理長江口提供科學依據(jù)；(2) 建立描述長江口水沙、污染物和生物輸移過程的系統(tǒng)耦合模擬模型，劃分流域重大水利工程建設(shè)歷史階段，分析未來重大水利工程建設(shè)發(fā)展方向，以此預測重大水利工程群體綜合作用下長江口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢；(3) 闡明長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與演變過程，揭示重大水利工程影響下河口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)過程和機理，揭示重大水利工程體系的綜合作用對長江口生物資源的作用機制，取得重大水利工程對生態(tài)系統(tǒng)演變影響的原創(chuàng)性研究成果；(4) 創(chuàng)建河口生態(tài)安全健康的指標體系和調(diào)控理論，提出維持長江口生態(tài)系統(tǒng)健康的重大水利工程運行規(guī)則，建立重大水利工程影響下長江口環(huán)境與生態(tài)安全綜合系統(tǒng)調(diào)控整體模式；(5) 通過本項目的研究，凝聚和培養(yǎng)一批能扎扎實實為國家需求作貢獻，又有原始創(chuàng)新思想的中青年科學家，在國際大河口科學研究領(lǐng)域方面確立應(yīng)有的地位。同時，促進水沙科學與環(huán)境、生態(tài)、生物、地學等相關(guān)學科的融合交叉和發(fā)展。在國內(nèi)外重要刊物上發(fā) 表高質(zhì)量學術(shù)論文 200 篇以上，其中 SCI 論文 100 篇以上，至少有 50 篇產(chǎn)生重要的國際影響，出版學 術(shù)專 著 3—5 部。三、研究方案1、總體研究思路根據(jù)項目的總體目標和主要研究內(nèi)容，確定本項目的總體研究思路是：(1) 以 長江下游至河口段與河口附近 -20m 范圍內(nèi)的海域以及與長江直接相連的太湖流域河網(wǎng)和河流系統(tǒng)研究為整體，以三峽工程、三峽大壩至河口沿線引水工程、南水北調(diào)工程、引水濟湖工程、河口整治工程為重點研究對象，以流域重大水利工程對河口水動力、水環(huán)境和地貌演變的驅(qū)動機制為主線，以河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)過程和適應(yīng)機理為核心，以河口水沙、污染物和生物輸移過程耦合模型為平臺，以流域重大水利工程建設(shè)和系統(tǒng)運行優(yōu)化調(diào)控為目標。(2) 機理與機制層面，重點揭示水沙和污染物耦合作用機理、水沙和污染物輸移機理、生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)和適 應(yīng)機理、 環(huán)境與生態(tài)安全 調(diào)控機制；理論與方法層面，重點建立生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)過 程的理論、系 統(tǒng)預報理 論和評估方法、 環(huán)境與生態(tài)安全調(diào)控方法；應(yīng)用基礎(chǔ)層面，重點構(gòu)建水沙和污染物預測預報模型、生態(tài)系統(tǒng)健康的指標體系、環(huán)境與生 態(tài)安全調(diào)控模型。(3) 運用野外調(diào)查、野外觀測、理 論分析、原型試驗、模型計算、系統(tǒng)集成等綜合研究手段，集中研究重點，注重水動力、潮汐、泥沙、地貌、水質(zhì)、生物與生態(tài)變化規(guī)律研究緊密結(jié)合。 對水沙和污染物輸移的模型研究，則以現(xiàn)有研究成果的集成、整合和必要補充為 主。(4) 對水利、環(huán)境、生物、生態(tài)等多方面研究成果進行集成，在確定目標下開展多學科交叉的綜合研究，促 進河口學、泥沙學、地貌學、水文學、生態(tài)學、生物學、水動 力學、海洋動力學、 環(huán)境化學等相關(guān)學科的交叉、融合和 發(fā)展。(5) 注意與已經(jīng)開展的國家重大基礎(chǔ)研究項目的銜接和吸收，如：長江流域水沙產(chǎn)輸及其與環(huán)境變化耦合機理、典型河口—近海陸海相互作用及環(huán)境效應(yīng)、太湖流域水環(huán)境演變過程及江河湖耦合效應(yīng)、河口泥沙沉積動力過程、濕地生態(tài)系統(tǒng)、湖泊富營養(yǎng)化形成機理等。2、技術(shù)路線針對關(guān)鍵科學問題進行重點攻關(guān)，以期在河口水沙和污染物輸移過程及其對水動力、水環(huán)境和地形地貌演變的驅(qū)動機制、 長江口 環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)對變化條件的響應(yīng)過程和適應(yīng)機理、 長江口環(huán)境與生態(tài)安全的評估方法及調(diào)控理論等方面取得突破，并結(jié)合大量已有成果的集成，形成解決國家重大科技需求和科學問題的成果，為長江流域水利工程開發(fā)建設(shè)、河口航道綜合整治、河口生 態(tài)系統(tǒng)保護及生物資源開發(fā)利用和保護提供理論依據(jù)，為開展其它相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。主要通過以下技術(shù)途徑進行：(1) 河口潮汐及水、沙、 鹽和污染物輸移過程模擬與調(diào)控模式研究在河口海洋水動力模型、水沙和鹽度輸移模型、 污染物輸移轉(zhuǎn)化模型、生 態(tài)模型、海岸風暴潮預報模型等集成的基礎(chǔ)上，根據(jù)河口演變規(guī)律、 動力機制的研究成果以及水文與遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，對計算模式和參數(shù)進行修正。針對長江口水沙過程動力機制的研究，擬以海岸動力學、水文學、泥沙運 動力學、河床演變學、河流地貌學等理論為指導，并吸收沉積學、生物學、生 態(tài)學、災害學等方面的原理，對河口動力機制和生態(tài)特征進行快速評估。在研究方法上，采取定性與定量相結(jié)合；既采取資料統(tǒng)計分析等傳統(tǒng)方法，也考慮不確定性分析、非線性系統(tǒng)等現(xiàn)代理論；既重視觀測資料的收集和分析，同時也開展必要的室內(nèi)試驗。(2) 河口生態(tài) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與演變過程研究長江下游及河口附近海域的水文站和潮位站能夠提供多年的水、沙、鹽輸移的觀測資料。通過長江下游和河口不同斷面水文、泥沙、鹽度和污染物濃度的觀測資料收集調(diào)查，獲取高質(zhì) 量的長期連續(xù)實測資料，結(jié)合遙感信息和其它儀器觀測資料，以及現(xiàn)場生物和生 態(tài)調(diào)查資料，分析河口水動力特性、潮位 過程、泥沙、地貌、鹽 度、 污 染物濃度的變化過程，查明河口感潮區(qū)和咸淡水交 匯區(qū)水生物（魚類、螺類 、貝類 、浮游生物等） 總類、密度和數(shù)量的變化狀況，以及長江口濱水濕地生態(tài)系統(tǒng)中植物、動物的 組成、 結(jié)構(gòu)和功能，探索長江口生態(tài)系統(tǒng)的演變規(guī)律，揭示重大水利工程對生態(tài)系統(tǒng)的影響機理。(3) 河口生境條件改 變對重要生物資源的影響機理研究通過長江口現(xiàn)狀和歷史生境條件的調(diào)查分析，查明重要生物對水沙變異的適應(yīng)過程及其河口生物安全的水沙條件，掌握長江口生境條件的變化過程及其不同生境條件下重要生物資源的種類、密度、數(shù)量的 變化規(guī)律。通 過室內(nèi)試驗研究，探索不同河口生境條件改變對重要生物的影響狀況，揭示生境條件對生物資源影響的內(nèi)部機理，尋求生物 資源恢復的途徑。(4) 河口生態(tài) 安全健康評判體系和臨界水沙條件研究通過以上研究，分析長江口水、沙、鹽輸移過程變異的各種生 態(tài)和環(huán)境效應(yīng)，包括河口生態(tài)系統(tǒng)、生物、河口濕地等的響應(yīng)、適應(yīng) 與變化，以及水、沙、 鹽、 污染物和地貌相互作用的生態(tài)與環(huán)境效應(yīng)等，遴選出能敏感反映河口環(huán)境與生態(tài)安全影響的主控因子，以陸 地和海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價及群落生態(tài)學等相關(guān)理論為指導，構(gòu)建包括生態(tài)系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)指標、功能指 標及干 擾指標在內(nèi)的生態(tài)健康評價指標體系，通過歷史數(shù)據(jù)分析并考慮地域性和季節(jié)性原則，確立生態(tài)健康等級標準及各評價指標的健康閾值范圍。通過長江口水沙和生態(tài)資料的收集分析，補充不同水沙條件下的生物和生態(tài)室內(nèi)模擬和原位觀測試驗，并結(jié)合突變理論、風險理論，提出長江口生態(tài)系統(tǒng)安全健康的臨界水沙條件。在以上研究過程中，注意與國內(nèi)外各大江大河河口水沙過程和環(huán)境變化的類比分析；以已有成果的集成為主，注重水利、環(huán)境、生物、生態(tài)、地學等學科交叉。(5) 長江口生 態(tài)系統(tǒng)安全的重大水利工程優(yōu)化調(diào)控理論研究收集整理長江流域水資源規(guī)劃、水利工程開發(fā)建設(shè)規(guī)劃及論證等已有研究成果，吸收集成長江流域水 資源優(yōu)化配置與水利工程合理調(diào)控等方面的研究成果，結(jié)合多目標決策等理論 方法，提出 長江流域大壩 蓄水工程、跨區(qū)域或流域 調(diào)水工程、引水濟湖水質(zhì)改善工程、河口海岸整治工程等典型重大水利工程的聯(lián)合運行調(diào)控模式，提出控制流域水、沙、地貌、污染物、生物相關(guān)要素物理、化學和生物過程的水利工程優(yōu)化建設(shè)和運行方案。研究的總體技術(shù)路線如下（圖 1），其中各功能模塊的研究目標相輔相成，最終實現(xiàn)研究的總體目標。表 1 總體研究技術(shù)路線研究內(nèi)容 技術(shù)途徑 研究目標資料調(diào)查與分析收集歷史資料；劃分流域水利工程建設(shè)歷史時段；開展江段和河口野外觀測、室內(nèi)模型試驗；集成國內(nèi)外關(guān)于大江大河水、沙、鹽、環(huán)境、生物、生態(tài)方面的研究成果。建立水文、泥沙、地貌、鹽度、遙感、環(huán)境、生物、生態(tài)資料數(shù)據(jù)庫；建立研究成果、方法、模型庫，以及資料、成果、方法系統(tǒng)分類。理論與方法研究集成水動力、水環(huán)境模擬理論 與方法，并結(jié)合 3S 技術(shù)，進行河口水、沙、鹽度、水質(zhì)、生物復雜系統(tǒng)的建模。建立河口水、沙、地貌、鹽度、生物、污染物輸移過程及調(diào)控數(shù)值模型(重點：不同時空尺度水、沙、鹽和污染物的系統(tǒng)耦合)。過程與機理探索按歷史時段，集成重大水利工程影響下的環(huán)境與生態(tài)效應(yīng)成果；統(tǒng)計分析水文、泥沙、水質(zhì)、生物觀測數(shù)據(jù)；開展現(xiàn)場觀測、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬和理論分析等。水、沙、地貌、鹽、污染物相互作用機制；水、沙、鹽輸移過程變異與生態(tài)系統(tǒng)相互作用機理；重大水利工程對長江口水環(huán)境與水生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)機理。指標與調(diào)控機制集成重大水利工程規(guī)劃和論證、水沙和污染物產(chǎn)輸、引江濟太工程 對河口生態(tài)安全健康的臨界水沙條件和污染物濃度閾值；河口生態(tài)系統(tǒng)健長江口水質(zhì)影響等已有成果；改進及應(yīng)用環(huán)境與生態(tài)評估、風險 分析、多目標決策理論。康的指標體系；長江流域重大水利工程優(yōu)化運用和水、沙、鹽優(yōu)化調(diào)控理論及模型。3、創(chuàng)新點與特色與國內(nèi)外大河口環(huán)境與生態(tài)特性、流域水利工程對河口生態(tài)與環(huán)境的影響研究相比，本項目具有以下 創(chuàng)新點：(1) 機理與規(guī)律：揭示重大水利工程影響下長江口水沙和污染物輸移過程、水動力—水環(huán)境和地貌的演變規(guī)律以及生態(tài)系統(tǒng)對變化環(huán)境的響應(yīng)機理。(2) 理論與方法： 建立長江口環(huán)境與生態(tài)安全的調(diào)控理論及評估方法。(3) 模型與集成：建立長江口水沙、污染物和生物輸移過程的系統(tǒng)耦合模型、河口環(huán)境與生態(tài)安全健康指標體系、重大水利工程影響下河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)安全的整體調(diào)控模式。本項目研究的特色是：(1) 注重流域重大水利工程建設(shè)和運行與長江口環(huán)境和生態(tài)安全的緊密聯(lián)系，按照水利工程的不同歷 史建設(shè)時期，探索相 應(yīng)的河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化過程， 具有符合歷史演 變過程的特色。(2) 注重長江口與太湖流域河網(wǎng)和湖泊水污染的互動機制研究，有利于綜合評判國家正在計劃全面實施的“引江濟太”工程，成果具有當前直接需求的特色。(3) 注重建立長江口生態(tài)系統(tǒng)健康指標體系， 提出長江口生態(tài)安全的臨界水沙條件和污染物濃度閾值， 成果是維持長江口環(huán)境與生態(tài)安全調(diào)控的重要依據(jù)。(4) 建立的長江口環(huán)境與生態(tài)安全健康流域重大水利工程建設(shè)和運行調(diào)控對策，是 長江流域水電開發(fā) 和治污戰(zhàn)略以及確保長江口生態(tài)安全的重大國家需求。4、可行性分析鑒于本項目研究的前期科學積累和研究成果、項目帶頭人的研究基礎(chǔ)和學術(shù)水平、開展學科交叉研究的經(jīng)驗、國 際合作中的地位和作用，按照 項目的總體思想和技術(shù)路線，開展項目所 規(guī)定的各項研究內(nèi)容，一定能實現(xiàn)項目的預期目標。① 研究 隊伍： 項目主要承擔單位有河海大學、武漢大學、北京師范大學、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所、中國科學院水生生物研究所、中國科學院遙感應(yīng)用研究所、中國科學院南京土壤研究所等，聚集了我國水利、環(huán)境、生物、生態(tài)、 漁業(yè)和地學等多學科的優(yōu)勢單位及長期從事長江流域的水文、泥沙、水質(zhì)、生物、生態(tài)的研究機構(gòu)，達到了多學科交叉融合，優(yōu)勢互補， 協(xié)同攻關(guān)。研究隊伍年富力強，具有研究長江口的人才優(yōu)勢、資料優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和地域優(yōu)勢。② 研究基礎(chǔ)：建國以來國家對長江流域及河口的水文、泥沙和水環(huán)境等進行了連續(xù)觀測、大量調(diào)查與研究工作，為本項研究提供了雄厚基礎(chǔ)。在水、沙、鹽輸移變化的致災機理、長江口 綜合整治、流域水 環(huán)境 綜合治理、水生 態(tài)系統(tǒng)保護與修復、海岸風暴潮災害成因及防治等方面取得了顯著成績；在大型水利工程對流域影響方面，三峽、南水北調(diào)、引江濟太、河口航道治理等大型工程可行性的論證研究中積累了豐富的經(jīng)驗。本項目研究的承擔單位及學術(shù)骨干都參與了這些研究，為項目取得重大理 論突破奠定了堅實的基礎(chǔ)。5、課題設(shè)置根據(jù)項目的總體目標、學科交叉需求和實施過程的可操作性，并考慮到滿足國家需求和科學原創(chuàng)性的統(tǒng)一，課題設(shè)置的主要思路是：(1) 集中力量強化對長江口環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與演變過程的研究，包括組織實施河口水文、水 動力、泥沙、污染物、地貌、生態(tài)、生物等變化過程及其相互作用的觀測研究，獲 取認識河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)變化機理的第一手原始觀測數(shù)據(jù)。同時它們又是設(shè)計 重大水利工程對河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)影響過程表征的參數(shù)化方案、驗證模式 結(jié)果的觀測基礎(chǔ)。通 過對 國內(nèi)外大河口生態(tài)系統(tǒng)變化過程的比較研究，加深對河口的自然—人文驅(qū)動機制的認識。為此設(shè)置了與機理研究有關(guān)的三個課題①、④ 、⑤，其中課題①通過長江口海域水動力過程與生態(tài)系統(tǒng)演變過程研究為本項目提供研究基礎(chǔ)；課題④ 、⑤主要服務(wù)于第二個科學問題；(2) 深化水沙、地貌、鹽度過程和污染物濃度變化對河口生態(tài)系統(tǒng)影響規(guī)律的認識，著重研究重大水利工程影響下河口水、沙、鹽、污染物和地貌變化過程及其規(guī)律和機制。由于河口 環(huán)境狀況與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化主要受水、沙、鹽、污染物 輸移過程和地貌條件變化影響， 為此設(shè)置了 課題 ②、③，主要圍繞第一個科學問題；(3) 為將上述研究成果直接服務(wù)于國家需求， 設(shè)置了河口環(huán)境與生態(tài)安全及其調(diào)控的課題⑥ , 主要面向第三個科學 問題。課題 1、長江口海域水動力過程與生態(tài)系統(tǒng)演變機制預期目標：建立長江口及其附近海域三維潮汐預報模型，揭示海域潮汐特征和變化趨勢、潮波 傳播規(guī)律、沿岸上升流與長江沖淡水相遇的 時空分布規(guī)律以及不同浪向的波高分布規(guī)律，探明長江口海域水動力過程與生態(tài)系統(tǒng)演變相關(guān)關(guān)系，預測生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的特征及演變趨勢。研究內(nèi)容：長江口海域水動力過程研究區(qū)域重點在長江下游的江陰段至海域水下 - 20 m 高程范圍，長江江陰段以上 輻射到安徽大通水文站，海域水 動力計算范圍輻射到南中國海、日本、韓國和渤海，通 過大范圍水文過 程，推算長江口海域水動力影響邊界條件，研究長江口海域水動力過程。生 態(tài)系 統(tǒng)調(diào)查范圍重點在長江下游的江陰段至海域水下 - 20 m 高程范圍，通 過 3 次 觀測和現(xiàn)場采樣， 獲取不同季節(jié)和水文條件下生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能資料，結(jié)合衛(wèi)星遙感資料，研究長江口生態(tài)系統(tǒng)演變機制。1) 長江口及其附近海域潮汐變化歷史和趨勢。分析長江口水文、水動力、泥沙和鹽度的變化過程，研究各 測站潮汐特征、 變化情況以及原因，建立長江口及其附近海域三維潮汐預報模型，預測潮汐變化趨勢，揭示變化環(huán)境下長江口水動力、泥沙與鹽度的變化規(guī)律。2) 長江口及其附近海域三維斜壓近岸流系預報模型。針對長江口及其附近海域水動力的變化趨勢，建立三維斜壓近岸流系預報模型，研究洪枯季長江上游不同流量遭遇閩浙上升流的時空分布規(guī)律。3) 長江口及其附近海域波浪預報模型。建立波浪折射、繞射、反射數(shù)值預報模型，研究長江口及其附近海域由于波浪折射、 繞射、反射所致的波高分布和波向變化情況，并討論徑流及外海潮汐潮流對長江口及鄰近海域波浪計算的影響。4) 長江口生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與演變過程研究。借助于歷史資料收集和現(xiàn)場觀測，劃分流域水利工程建設(shè)歷史階段，分析研究相應(yīng)于歷史階段的河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀況，探索水利工程影響下長江口生態(tài)系統(tǒng)的歷史演變過程，揭示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變的規(guī)律。5) 影響長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的主控因素研究。分析研究影響長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的主控因素，探索水、沙、鹽、污染物和生物等對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響機理，揭示主控因素對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響規(guī)律。承擔單位：河海大學課題負責人：張長寬學術(shù)骨干：龔 政、馮衛(wèi)兵、丁賢榮、陶建峰、譚 亞、張曉祥、周晶晶經(jīng)費比例：15％課題 2、重大水利工程影響下河口水沙和地貌變化過程預期目標：闡明水沙和地貌變化過程與機制，揭示水沙與地貌相互作用的機理，預測重大水利工程影響下長江口水沙和地貌特征變化趨勢。研究內(nèi)容：針對長江流域重大水利工程快速發(fā)展的實際情況，開展重大水利工程影響下長江口水沙和地貌變化過程及水沙與地貌相互作用的觀測研究，闡明水沙和地貌變化過程與機制，揭示水沙與地貌相互作用的機理，預測重大水利工程影響下長江口水沙和地貌變化趨勢。1) 重大水利工程影響下長江口徑流流量和潮位過程變化規(guī)律研究。分析研究長江三峽等梯級開發(fā)工程、跨區(qū)域或流域調(diào)水工程、引江濟湖水質(zhì)改善工程對長江口流量和潮位過程變化的影響機制，探索潮汐過程變化對長江口咸淡水交匯帶的影響機制，揭示重大水利工程影響下長江口徑流流量、潮位過程及咸淡水交匯帶的變化規(guī)律。2) 重大水利工程影響下長江口泥沙輸移過程和入海通量變化規(guī)律研究。分析研究長江三峽等梯級開發(fā)工程和南水北調(diào)等大型取水工程對河口泥沙輸移過程變化的影響機制，探索泥沙入海通量減少和不同水動力條件下泥沙沉浮區(qū)域的影響機制，揭示重大水利工程影響下長江口泥沙輸移過程、入海通量及沉浮區(qū)域的變化規(guī)律。3) 長江口地貌變化過程及地貌與水沙互動機理研究。通過長江口地貌變化資料分析和不同水動力條件下泥沙沉浮規(guī)律的實驗研究，探索長江口水沙條件變化和綜合整治工程引起的地貌變化與影響機理，闡明局部地貌變化引起水流條件、沖淤部位、沖淤速率等變化過程，揭示地貌與水沙互動規(guī)律。4) 長江口咸淡水交匯區(qū)范圍及鹽度變化過程研究。通過長江口不同水動力條件下鹽度和咸淡水交匯區(qū)范圍觀測資料分析，探索長江口咸淡水交匯區(qū)范圍及鹽度變化過程與影響機理，揭示水動力特性變化導致鹽度變化規(guī)律。5) 多因素作用下長江口水沙和地貌特征變化趨勢研究。在上述研究的基礎(chǔ)上，綜合分析流域工程和河口工程共同作用下長江口水沙和地貌特征變化趨勢，探索長江口潮汐過程、鹽水入侵程度、滯流點位置及移動范圍、含沙量分布季 節(jié)變化等特性，揭示長江口影響生態(tài)系統(tǒng)的物理要素變化規(guī)律。承擔單位：武漢大學、河海大學課題負責人：李義天學術(shù)骨干：嚴以新、鄭金海、諸裕良、鄧金運、 孫昭華、張 為經(jīng)費比例：15％課題 3、重大水利工程影響下河口水環(huán)境過程與效應(yīng)預期目標：闡釋大型水利工程共同作用下，河口區(qū)水環(huán)境之宏觀演變歷史及其對大型水利工程建設(shè)的響應(yīng)，探索重大水利工程影響下長江口污染物入海通量變化過程及其對感潮江段水質(zhì)影響和生態(tài)效應(yīng)，揭示變化環(huán)境下河口區(qū)水環(huán)境過程演變的驅(qū)動機制。研究內(nèi)容：借助于長江下游和長江口水質(zhì)監(jiān)測資料，以及本項目在太湖河網(wǎng)和感潮江段調(diào)查資料，分析研究長江口水環(huán)境的歷史演變過程，查明長江口典型污染物輸移機理，建立重大水利工程影響下長江下游河口與河網(wǎng)系統(tǒng)整體耦合的模擬模型，探索引水濟湖水質(zhì)改善工程引起的長江口輸入的污染物總量及對不同江段水質(zhì)影響過程，揭示河口區(qū)水 環(huán)境過程演變與驅(qū)動機制以及流域治污工程對長江口污染物變化規(guī)律。1) 長江口水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與變化歷史過程。研究長江口水環(huán)境宏觀歷史演變過程， 測定不同位置沉積 物柱芯中不同深度典型污染物含量，揭示歷史時期河口區(qū)水環(huán)境變化在沉積物中的響應(yīng)。同時， 結(jié)合長江大型水利工程建設(shè)歷史，從宏觀上反映河口水環(huán)境對大型水利工程建設(shè)的響應(yīng)。2) 長江口典型污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。明確河口區(qū)水環(huán)境與水生態(tài)的相互關(guān)系；研究流速、水深、鹽度、泥沙沉 積速率、微生物種類和數(shù)量及其它水環(huán)境要素對河口區(qū)污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的影響機制，闡明典型污染物在河口區(qū)的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律；揭示河口區(qū)水生態(tài)、水環(huán)境過程的耦合機理。3) 河口區(qū)水環(huán)境過程演變 及驅(qū)動機制?；?“源－流－匯”的統(tǒng)一體，重點闡明典型污染物在河口區(qū)的分配和演變過程；從內(nèi)在機理和外源擾動方面揭示不同時空尺度下河口區(qū)水環(huán)境演變過程的驅(qū)動機制；采用 EFDC 等水質(zhì)模型模擬污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，進而預測 今后之影響。4) “引江濟太 ”工程對長江口水環(huán)境的影響機制。利用河海大學多年研究太湖流域河網(wǎng)和湖泊水環(huán)境演變和治理所獲取的技術(shù)資料及經(jīng)驗成果，探索長江口與太湖流域河網(wǎng)和湖泊水污染的互動機制，建立“ 引江濟太”工程長江河口段、流域河網(wǎng)區(qū)和太湖湖泊系統(tǒng)整體耦合的模擬模型，闡明引水濟湖水質(zhì)改善工程引起的長江口輸入的污染物總量及對不同江段水質(zhì)影響過程，揭示流域治污工程對長江口水環(huán)境的影響規(guī)律。承擔單位：北京師范大學、河海大學課題負責人：沈珍瑤學術(shù)骨干：牛軍峰、侯 俊、楊曉華、錢 進、王 穎、劉瑞民、馮成洪、陳靜、呼麗娟經(jīng)費比例：19％課題 4、河口生態(tài)系統(tǒng)對重大水利工程的響應(yīng)過程和機理預期目標：揭示重大水利工程影響下長江口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)過程和規(guī)律，預測變化環(huán)境下長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變趨勢。研究內(nèi)容：借助于現(xiàn)場調(diào)查和歷史資料收集，分析研究長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能現(xiàn)狀及其演變過程，確定生態(tài) 系統(tǒng)復合穩(wěn)定狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制，探討重大水利工程影響下長江口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)過程和機理。通過生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和轉(zhuǎn)換規(guī)律的數(shù)值模擬，認識和預測變 化環(huán)境下長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變趨勢。1) 長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能現(xiàn)狀調(diào)查分析及演變過程研究。通過收集長江口主要觀測站點的水文、潮位、水環(huán)境、生物等 長時間 數(shù)據(jù)，并進行補充監(jiān)測，掌握長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能現(xiàn)狀，了解不同時期人類活動和自然過程對長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能演變的作用。2) 長江口生態(tài)系統(tǒng)復合穩(wěn)定狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制研究。在上述調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，分析探明長江口生 態(tài)系統(tǒng)復合穩(wěn)定狀態(tài)，探討復合穩(wěn)定狀態(tài)的基本特征和穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動機制，重點揭示生態(tài)系統(tǒng)變化的轉(zhuǎn)折和漸變規(guī)律。3) 重大水利工程影響下長江口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)過程和機理。確定歷史時期生態(tài)系統(tǒng)復合穩(wěn)定和轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的可能驅(qū)動因子，模擬各種可能驅(qū)動因子變化的敏感性響應(yīng)和機理，探討驅(qū)動 因子變化條件下生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)與適應(yīng)過程，揭示重大水利工程影響下長江口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)規(guī)律。4) 重大水利工程影響下長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變趨勢。基于以上研究，利用生態(tài)系統(tǒng)連續(xù)性和突 變性理論， 應(yīng)用生態(tài)系 統(tǒng)響應(yīng)模型， 輸入未來變化環(huán)境的可能因子，同時分析影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變的不確定性因素，探討未來 20—50 年變化環(huán)境下長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變趨勢。承擔單位：中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、國家海洋局第一海洋研究所課題負責人：陳求穩(wěn)學術(shù)骨干：王保棟、黃國鮮、 張學雷、孫 霞、李 偉鋒、徐宗軍經(jīng)費比例：16％課題 5、河口生境條件改變對重要生物資源的影響預期目標：闡述大型水利工程快速發(fā)展的影響下，長江口生境條件改變對重要生物資源的影響途徑、機理和效應(yīng) ，為長江河口重要生物資 源保護與恢復提供依據(jù)。研究內(nèi)容：通過對長江河口重要生物資源歷史資料的分析與現(xiàn)狀調(diào)查，以及長江河口生境改變對河口重要生物資源在群落結(jié)構(gòu)、生理學、毒理學方面的研究，結(jié)合其它子課題關(guān)于長江河口生境改變的成果，闡述由于大型水利工程快速發(fā)展的影響下，長江口生境條件改變對重要生物資源的影響途徑、機理和效應(yīng)。1) 長江口重要生物資源現(xiàn)狀與變化過程研究。研究長江口重要生物資源現(xiàn)狀與變化過程，分析評估長 江河口重要生物資源動態(tài)變化特征，掌握重要魚類、底棲生物、蝦蟹類資源生物的群落結(jié)構(gòu)特征及變動趨勢，探討影響重要生物資源的典型驅(qū)動因素。2) 徑流改變條件下鹽水入侵風險對河口重要水生生物資源的影響研究。研究鹽度和溫度等生態(tài)因子的影響；鹽度、溫度等生態(tài)因子對重要水生生物的影響；鹽度、溫度等生態(tài)因子對重要水生生物的重要餌料生物紋縞蝦虎魚的影響；鹽水入侵對重要水生生物幼魚種群的風險影響評估。3) 長江口污染風險對重要水生生物資源的影響研究。選擇河口重要水生生物作為研究對象，研究氨氮、重金屬、持久性污染物的影響，探討河口水體氧虧對水生生物影響，尋求河口 污染的生物監(jiān)測方法， 評 價典型污染物對重要水生生物的生態(tài)風險。4) 地貌條件改變對典型底棲生物的影響研究。研究因重大水利工程快速建設(shè)導致河口地貌條件的改變的生態(tài)影響，探討泥沙粒徑改變對底棲多毛類、貝類的影響過程，揭示底質(zhì)沖淤 變化對底床上生物群落結(jié)構(gòu)的影響機理和演變規(guī)律。承擔單位：中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所、中國科學院水生生物研究所課題負責人：沈新強學術(shù)骨干：晁 敏、王云龍、 謝松光、蔣 玫、袁 騏、羅民波、全為民、平仙隱、沈盎綠、何福林、馮廣朋、王翠 華、尹 艷娥、向建國、柳明經(jīng)費比例：15％課題 6、河口環(huán)境與生態(tài)安全評價及其調(diào)控原理預期目標：探明評判河口環(huán)境與生態(tài)安全的因子，建立生態(tài)系統(tǒng)健康的指標體系，提出維持長江口環(huán)境與生態(tài)安全的臨界水沙條件和污染物濃度閾值，建立河口環(huán)境與生態(tài)安全的流域重大水利工程調(diào)控理論。研究內(nèi)容：探明評判河口環(huán)境與生態(tài)安全的因子，建立生態(tài)系統(tǒng)健康的指標體系，提出維持長江口環(huán)境與生態(tài)安全的臨界水沙條件，建立包括物理、化學、生物等過程的維系河口環(huán)境與生態(tài)安全的重大水利工程聯(lián)合調(diào)控模式。1) 河口環(huán)境與生態(tài)安全健康的評判因子和指標體系研究。在上述研究的基礎(chǔ)上，遴 選出能敏感反映河口 環(huán)境與生態(tài)安全影響的主控因子，以陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價及群落生態(tài)學等相關(guān)理論為指導，構(gòu)建包括生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指標、功能指標及干擾指標在內(nèi)的生態(tài)健康評價指標體系，通過歷史數(shù)據(jù)分析并考慮地域性和季節(jié)性原則，確立生 態(tài)健康等級標準及各評價指標的健康閾值范圍。2) 河口環(huán)境與生態(tài)安全的臨界水沙條件研究。探索滿足長江口環(huán)境與生態(tài)安全的水沙條件，揭示水沙對環(huán)境和生態(tài)安全影響的機理，確定引起環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)突變的水沙閾值，了解重大水利工程影響下的水沙過程對環(huán)境與生態(tài)安全的作用機制。3) 河口環(huán)境與生態(tài)安全的流域水利工程控制理論和對策。通過流域重大水利工程對長江口環(huán)境與生態(tài)安全影響的研究，探索流域重大水利工程(包括大壩蓄水工程、跨區(qū)域或流域調(diào) 水工程、引水 濟湖水質(zhì)改善工程、河口海岸整治工程 )對河口環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)安全健康的調(diào)控理論，建立流域重大水利工程與河口生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)控模式，提出控制流域相關(guān)要素(水、沙、 污染物、地貌、生物) 物理、化學和生物過程的水利工程優(yōu)化建設(shè)和運行方案。4) 重大水利工程影響下河口環(huán)境與生態(tài)安全整體模式。建立重大水利工程影響下河口環(huán)境與生態(tài)安全流域—河口系統(tǒng)整體模式，耦合上述課題所揭示的流域重大水利工程、水文、泥沙、污染物、生物、生 態(tài)和地貌等多個模塊，并將其應(yīng)用于河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與演變過程研究，包括機理、 預測、綜合影響評估、響應(yīng)過 程和適應(yīng)對策等。承擔單位：河海大學課題負責人：王 超學術(shù)骨干：余鐘波、李 軼、 張松賀、敖燕輝、 孫 琴、璩愛玉經(jīng)費比例：20％6、各課題間的相互關(guān)系六個課題之間的聯(lián)系及實現(xiàn)項目預期目標的關(guān)系是：第一課題，劃分流域水利工程建設(shè)的歷史階段，采用在長江下游段和長江口附近海域水文站、水位站和水質(zhì)監(jiān)測站的水文、水動力、泥沙、 鹽度觀測資料，以及本項目進行的長江口污染物濃度、浮游動物、底棲動物、浮游生物、 濱水濕地水生植物和生物群落現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)合數(shù)學模擬研究，探明長江口及其附近海域水動力系統(tǒng)與潮汐過程，揭示 長江口生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與演變規(guī)律和驅(qū)動機理，篩選 影響河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)和功能的主控因素，為其它課題研究提供可靠技術(shù)途徑、 歷史背景狀況、變化過程資料及對比分析和 驗證與校準依據(jù)等研究基礎(chǔ)。第二課題，借助典型水域水文和泥沙過程關(guān)系實驗和觀測研究，揭示長江梯級開發(fā)、南水北調(diào)、調(diào)水、航道整治等重大水利工程 對河口水動力特性、泥沙輸移和潮汐過程的影響機制，探明河口水沙條件變化和綜合整治工程引起的地貌變化過程及其地貌與水沙互動機理，掌握河口水動力特性變化導致潮汐范圍內(nèi)鹽度變化過程，揭示水、沙、鹽和地貌等物理條件變化引起河口生境條件變化的規(guī)律。結(jié)合第一課題，揭示重大水利工程對長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響規(guī)律，為第三課題提供河口潮汐過程的水沙條件， 為第四、五、六 課題提供理論支持。第三課題，分析研究長江口水環(huán)境的歷史演變過程，查明長江口典型污染物輸移機理，建立重大水利工程影響下長江下游河口與河網(wǎng)系統(tǒng)整體耦合的模擬模型，探索調(diào)水治污工程引起的長江口輸入的污染物總量及對不同江段水質(zhì)影響過程，揭示河口區(qū)水環(huán) 境過程演變與驅(qū)動機制以及流域治污工程對長江口污染物變化規(guī)律。結(jié)合第一、二課題，揭示重大 調(diào)水工程 對長江口環(huán)境和生境條件的影響規(guī)律，為第四、五、六課題提供理論支持。第四課題，在前三個課題研究的基礎(chǔ)上，掌握重大水利工程影響下河口物理、化學和生物條件的變化 規(guī)律，通 過不同季節(jié)和水情條件下長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能特性的調(diào)查，對比分析長江口現(xiàn)狀與歷史生態(tài)系統(tǒng)狀況，揭示重大水利工程影響下河口生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)、適應(yīng)過程和機理，預測變化環(huán)境下長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變趨勢， 為第六課題提供依據(jù)。第五課題，根據(jù)第一、二、三課題對重大水利工程影響下長江口物理、化學和生物條件變化的研究成果，分析長江口生境條件變化規(guī)律及引起變化的主控因素，探明生境條件改變對長 江口重要生物資源的影響過程，揭示污染物改變在典型魚類體內(nèi)累積過程和毒理效應(yīng)，為生境條件改變對重要生物資源的影響規(guī)避途徑提供策略，同時為第六課題提供基本數(shù)據(jù)、科學原理和技術(shù)途徑。第六課題，根據(jù)上述各課題的研究成果，界定河口環(huán)境與生態(tài)安全的評判因子，建立生態(tài)系統(tǒng)健康的指 標體系，確定河口 環(huán)境與生態(tài)安全的臨界水沙條件，制定河口環(huán)境安全的流域控制對策，及生態(tài)安全的水利工程聯(lián)合運用與優(yōu)化調(diào)控方案。同時，建立重大水利工程影響下 長江口環(huán)境與生態(tài)安全整體模式，提供一個集成研究的平臺。它耦合了上述課題所揭示的流域重大水利工程、水文、泥沙、污染物、生物、生 態(tài)和地貌等多個模塊，并將其應(yīng)用于河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與演變過程研究，包括機理、預測、綜合影響評估、響應(yīng)過程和適應(yīng)對策等。本課題的評判因子、影響數(shù)據(jù)、有關(guān)參數(shù)、模型和驗證數(shù)據(jù)均來自前五個課題。四、年度計劃研究內(nèi)容 預期目標第一年在三維潮汐預報模型的基礎(chǔ)上，建立考慮斜壓、沖淡水等因子的長江口及其附近海域三維斜壓流場預報模型，利用水動力和溫鹽資料進行參數(shù)率定；建立長江下游洪水、 風暴潮、天文潮 綜合數(shù)學模型；引進 DHI 的大范圍風浪計算模型（SW模塊），模擬計算波浪場，并與自主開發(fā)模型結(jié)果比較。收集整理國內(nèi)外大河河口水沙輸移、地貌演變方面的研究成果和觀測資料；收集整理長江流域大型水利工程規(guī)劃、調(diào)度運行等方面資料， 長江中下游干流測站水沙通量歷史資料，長江口水沙輸移、鹽 度、地貌變化等方面歷史資料；分析研究流域水利工程對徑流過程的影響；分析研究流域水利工程對沙量過程的影響作用。通過海域動力及長江口歷史水文、泥沙、污染物等相關(guān)歷史資料收集和樣品采集，初步研究長江口水環(huán)境宏觀歷史演變過程；通過樣品采集分析實驗，初步探討不同歷史 時期河口水環(huán)境變化在沉積物中的響應(yīng)；通過歷史資料收集和污染物分布測定實驗，分別選取不同類型的污染物， 進揭示長江沖淡水等近岸斜壓流系的時空分布規(guī)律； 再現(xiàn)上游洪水和風暴天氣組合下的風暴潮增水及風暴流場特征；得到更適用于長江口及其附近海域的波浪模型。初步揭示流域水利工程對長江水沙過程的調(diào)節(jié)作用；初步揭示長江中下游河流系統(tǒng)對入海水沙通量的調(diào)節(jié)作用。收集歷史水質(zhì)資料，初步完成水環(huán)境宏觀反演工作；初步確定河口區(qū)水體中的典型污染物；初步建立“ 引江濟 太”工程長江河口段、流域河網(wǎng)區(qū)和太湖湖泊系統(tǒng)整體耦合的模擬模型。初步收集研究所需要的實測數(shù)據(jù)；初步建立長江口水動力模型；掌握長江口生態(tài)系統(tǒng)研究內(nèi)容 預期目標行分析測定，確定長江口水體中的典型污染物；收集整合已有技術(shù)資料和經(jīng)驗成果，初步探討“引江濟太”工程對長江口水 環(huán)境的影響機制。掌握長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能現(xiàn)狀，了解不同時期人類活動和自然過程對長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能演變的作用，初步建立長江下游和長江口水動力模型。收集長江口生物資源歷史資料，開展長江口生物資源現(xiàn)狀調(diào)查；選擇魚類、蝦類、蟹 類各 1 種，開展鹽度、懸浮物等生態(tài)因子對水生生物胚胎發(fā)育和幼體生長的影響實驗；開展底泥中底棲生物、底上生物和潮間帶生物調(diào)查。選擇現(xiàn)場研究點，完成測點的布設(shè)，并取得首批水生和沉積物樣品、初步 調(diào)查河口生物多樣性；根據(jù)據(jù)河口不同地域水質(zhì)、地貌特征和泥沙輸移的特性，研制或改裝試驗 裝置；分析歷史水利工程對長江口泥沙含量的影響；獲取影響河口環(huán)境與生態(tài)安全影響的因素，并分析構(gòu)建河口環(huán)境與生態(tài)安全的流域水利工程控制理論方法。結(jié)構(gòu)與功能現(xiàn)狀，了解不同時期人類活動和自然過程對長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能演變的作用。初步闡明長江口主要生物資源、底棲生物的群落結(jié)構(gòu)特征；初步掌握生態(tài)因子對實驗生物胚胎發(fā)育和幼體生長的影響機理。獲取長江口水環(huán)境基礎(chǔ)資料、水生生物類群特征及優(yōu)勢物種生態(tài)特性資料，并進行初步分析。初步掌握重大水利工程背景下長江口水動力、地貌和水質(zhì)特性；總結(jié)歷史水利工程影響下長江口泥沙含量的變化規(guī)律。撰寫論文 30～40 篇，其中SCI 論文 15～ 20 篇論文。研究內(nèi)容 預期目標第二年建立長江口及其鄰近海域三維斜壓數(shù)學模型，利用歷史資料進行參數(shù)率定，并利用長序列資料進行驗證；徑流對潮汐的影響，建立實時潮位校正模型并驗證；建立東中國?！L江口潮波預報數(shù)學模型，結(jié)合近期地形和水文資料參數(shù)進行驗證；集成風浪、氣象模擬理 論與方法，并 結(jié)合河口氣象水文復雜系統(tǒng)的特點建立波浪數(shù)學模型；選用較長期（1 年以上）風、浪 資料率定模型，并 計算波浪場要素。三峽水庫等大型水利工程調(diào)節(jié)及長江中下游支流入?yún)R、湖泊調(diào)節(jié)等作用 綜合影響下， 長江入海徑流變化；水利工程影響下，長江下游沿程沙量恢復機制；水利工程引起沙量變化后，長江中下游河流系統(tǒng)對入海泥沙通量的調(diào)節(jié)作用；分析不同徑流、潮汐條件下，河口漲落潮水動力特征的變化；不同徑流、潮汐條件下，不同區(qū)域內(nèi)鹽度分布特征及變化規(guī)律。全方面開展長江口水文、水動力、泥沙、污染物和鹽度等的現(xiàn)狀調(diào)查工作，結(jié)合歷史調(diào)查資料，進一步分析長江口水環(huán)境變化歷史過程；確定長江口典型污染物，研究長江口典型污染物的時空得到適用于長江口及其鄰近海域的三維斜壓數(shù)學模型和計算參數(shù)；揭示海域潮汐特征和潮波傳播規(guī)律；建立適用于長江口及其附近海域的風場計算模型、波浪傳播變形模型，初步得到波浪場分布。揭示大型水利工程影響下長江入海水沙通量變化規(guī)律；