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——记中国水利水电科学研究院水资源所教授王芳
本刊记者 范国轩
专家简介：
王芳,1965年生,中国水利水电科学研究院水资源所教授、高级工程师,中国自然资源学会会员,中国生态学会理事,国家湿地科学技术专家委员会委员,主要研究方向为生态水文.主持和参加完成的项目70多项.发表文章50多篇,其中两篇获中国科协优秀论文奖.获国家科技进步奖二等奖2项,大禹科学技术奖4项.
多个点连成一条线,多条线形成一张网,多张网构成了整个世界.正因万物的相依存在,才打造了绚丽多彩的自然世界.正如坡面植被、河流、湖沼湿地及河口近岸海域作为四大生态系统,因为流域水循环,它们彼此间相互交融、相伴而生.
但在人类活动的干扰之下,这一自然循环系统却被打破.流域植被破坏、河流水量减少、湖沼湿地萎缩、近岸流域咸化等问题日益引发社会关注.因此,近二十年来流域水循环演变及其伴生的生态系统演变形成了生态水文学科.
“在生态水文领域的科研工作中,要有面向流域的宏观布局,也需要基于物种的微观处理,在流域尺度搭建生态水文交叉学科新平台”.中国水利水电科学研究院水资源所教授、高级工程师王芳如是认为.
离蒙赴京 走上科研之路
1986年,毕业于内蒙古林学院沙漠治理系,主修地学与植物学的王芳并无强烈的科研之心,毕业后就进入内蒙古水利职工大学水土保持系做了一名前线教师.“当时主要讲植物生态学课程,带学生,没想过要做科研”.
但,人生际遇总是很奇妙,它可以重塑另一种人生.当时王芳所在的水土保持系因专业单一,招生日渐困难.为寻求进一步发展,“必须改行”.于是做了4年教师的她果断申请了去河海大学进修一年.也正是这一年,她的视野被迅速打开,想法也随之转变.
“当时很喜欢河海大学积极向上的学习氛围,于是觉得自己要再读下去”.想法一出,当机立断.进修当年,王芳就报考了河海大学陆地水文系研究生,成为一名主攻地下水研究方向的硕士,师从叶水庭教授和卞毓明教授,在叶水庭老师去世后,又得到叶老师的朋友南京大学陈葆仁老师的指导.“读完硕士后,还想着要回到家乡”,于是拥有生态、水文双学科背景的王芳来到内蒙古电力勘测设计院勘测室,做了一名水文与水文地质勘测设计工程师,一待就是3年.
3年基层历练,田间泥水中摸爬滚打出来的王芳实践技能进一步提升,同时一位前辈的出现,让她对此领域的看法又悄然发生着改变……
“她是一位教授高级工程师,是我国第一个空冷电厂的设计总工程师,专业技能的精湛及敬业程度感染了我.我觉得,作为一名女性,还可以做更多的事情”.3年间,王芳跟随一些老工程师们做了大量的野外勘察,洪水调查、水文地质勘察、地形测量都干过,补上了跨专业学习缺下的外业实习,也历练了水利工程建设的前期勘察技能.同时,在这位女性前辈的影响下,她果断考博.凭借多年的实践经验,与生态、水文双学科背景,她考入中国水利水电科学研究院水资源研究所,成为一名水文水资源方向的博士生,当年已是31岁.
历练岁月沉淀,方能铺就通向成功的路.
博士期间,导师是梁瑞驹院长,副导师是杨小柳所长和陈敏健教授,王芳主要在陈敏建老师身边学习.当时正逢“九五”国家重点攻关项目“西北地区水资源利用与生态环境保护研究”启动,她得到了一个很好的历练机会：“当年的教授级高工王浩院士和陈敏健老师是这个项目中一个专题的负责人,这个专题研究小组的宗旨不是强调发表多少文章,而是要求大家面向实际解决问题,坚持研究成果能被应用.这样的熏陶,让我在今后的科研定位就是基础研究紧密结合应用技术.”
王芳凭多年地理学与水文学的实践工作经验,进行了生态与水文水资源结合领域的探索,将地理学中的地带性理论与水文学中的径流形成机理结合,提出“地带性植被是靠降水中不形成径流的水来维持生命,非地带性植被的生长需水除当地降水以外还有径流”的创新型观点.同时,利用R S和G I S技术在空间上分区,建立干旱半干旱区植被生态需水的计算方法……
心向往之,行必能至.此项研究,对相关领域后续的研究提供了重要的理论支撑,所发文章的理论分析篇引用次数达到270多次.
半生探索 打开生态水文新世界什么是生态需水？
为什么要研究生态需水？
传统流域管理以水资源利用为宗旨,大约在“八五”甚至更早一些.当时在干旱区发现水资源开发利用引起绿洲退化,黄河也出现了断流,需要在水资源的供需分配中考虑生态对水资源的需求.随着“九五”西北水资源科技攻关项目,中国开始了生态需水的研究.如今,生态、水资源与人类社会关系日益紧张,为实现三者共生,“生态需水”这一新型流域环境管理概念走进人类视野.
十年间,王芳始终围绕“生态需水”这一时代命题搞监测、做实验、写论文、搞规划……反反复复,一路不停,一路成果.
在“十五”科技攻关项目“中国分区域生态用水标准研究”中,她从面向流域尺度把生态需水划分为包括坡面植被恢复、河流-含水层、湖沼湿地、河口-近岸海域五大类系统的生态需水；从系统稳定的阈值理论,提出以系统内关键要素的骤变阶段确定系统稳定的阈值状态,由此形成了生态需水的理论框架.在该项目中,王芳首次阐明了流域淡水影响的下界是河口近岸海域,以渤海为目标,从入海流量、盐度、营养盐、优势物种之间的关系,分析揭示了淡水入流过程对河口与近岸海域咸淡水交汇区整个生态系统的影响,以盐度变化分析了淡水需求的临界.该项研究,改变了人们长期以来的认识,即淡水资源流入海洋实属浪费等诸如此类的观点,也避免了河口近岸海域的生态需水不仅仅是作为防潮压碱的功能.
上世纪七八十年代,在水资源领域研究中,国外的研究焦点侧重于平枯期流量的生态需水计算方法.面对日益严峻的国内淡水资源形势及水生态破坏力度,“不能完全照搬国外那一套”,王芳认为,“要根据国内水资源开发利用特点来进行相对应的科学研究”.“十五”期间除了研究河流生态基流,开展了高含沙河流的输沙需水纳入到河流生态需水中,在研究维护松花江干流河道稳定所需的流量,明确了“平滩流量”是维护河道稳定所需的流量,是汛期生态需水的重要组成.
在湖沼湿地生态水文及生态需水的关系搭建上,她将湖泊与湖滨沼泽作为完整的生态系统,探究其内在机理,根据生态系统的特点和演变规律来确定关键物种,探索它们的生态水文过程,以推求生态稳定的水文条件.
从最初寻找干旱区绿洲植被与水之间的联系,发展到现在对水循环过程交叉的各类生态系统的综合研究,王芳始终认为,从坡面植被到河流、湖泊沼泽、河口和近岸海域,每一类生态系统都与淡水循环有复杂的关系,而且生态系统之间因为淡水的循环也有此消彼长的水量关系,及营养物质的相互转化关系等.如何把这些复杂的生态关系逐一捊顺,是学科建设的重中之重.
经过近10年生态需水研究,王芳把单纯的生态需水引入到生态水文学科的深度上来.她及团队的一系列复杂命题的解析,也为生态水文学科的快速发展打开了新方向.
与时俱进 生态引领工程落地
“我们水利水电科学研究院总体目标是解决实际发展问题,基础理论研究要与应用实践相结合”,王芳认为,在新形势下,“把生态流量进行红线管理”“要让生态理念借助于工程规划落地”.
水功能区是水资源管理的最基本单元,为了能够有效控制考核水资源开发并进行全面的科学管理,王芳及其团队面向水功能区研制成确定水功能区水量、水质、水生态整套技术,并应用在湟水流域、渭河流域、松花江流域的相关研究项目中,让近乎断流的渭河干流完全按照生态流量过程进行调度.
为响应国家生态文明建设和水利部提水的水生态文明建设,在王芳主持山东省滨州市和青海省海北州的水生态文明实施方案中,均提出了基于水功能区的水量、水质、水生态一体化管理.在水资源短缺的滨州,正在着手试点邹平县着手研究调度方案,准备实施.
她借助柴达木循环经济示范区水资源综合规划的生态保护专题,进行了盐湖微生物的取样调查分析,发现不同盐度下微生物的群系不同.其成果已经被用于“引哈济党”工程规划的项目咨询和评审中,使该项规划的可调水量减少到原规划的近一半,能够有效保护调出河流下游的大苏干湖.
流域尺度的水土资源合理开发,目前从基础研究到实际应用只是专项工程技术创新,如何在一个流域或区域内合理使用这些工程技术,需要有生态理念的引领,在生态、环境、资源的约束下,进行水土资源综合规划,以整体促进流域生态与环境的改善.在湟水河流域综合治理工程规划开展了尝试性的实践,得到地方政府的重视,正积极应用于“十三五”的工作中.
如今,生态水文的研究不局限于生态流量过程,而是包含了栖息地、水文过程、营养盐过程的生态系统全过程研究,因为这些过程都是水文水动力的耦合过程,是全面揭示水生态系统必须的.单一的学科背景难以驾驭生态水文学科整体发展势头,“希望有更多交叉学科知识的人才出现”,王芳表示.同时,中国水利水电科学研究院为培养多方面人才,启动“人才建设工程”,全面搭建生态水文学科体系,积极与国外开展系列项目合作,“面临很多挑战,同时借助互联网技术,让更多的人了解生态水文学科,让学科间信息彼此共享,也不失为一种时代机遇”,王芳十分笃定.
海纳百川,有容乃大；壁立千仞,无欲则刚.女性科研工作者的身份,让她在与人沟通交流当中,必须拥有宽广的胸怀接纳来自各方对女性先入为主的偏见.在谈及科研与家庭孰轻孰重时,她坦言“二者缺一不可”“我十分看重家庭”.繁忙的科研工作之余,为更多地照顾家庭,她毫不犹豫地“砍掉”了属于普通女性逛街、美容、看电视等的休闲时间,“我宁愿在家里打扫房间,陪陪老公和孩子”.
作为一位科研工作者,她用十余年把生态水文链条中各个环节串联起来,攻克着科研领域的个个难题；作为一名新时代女性,她温柔灵巧地穿梭于工作与家庭之中,营造种种幸福.她以独有的华丽之姿扮演着多重角色,书写着自己平凡而又不普通的精彩人生.
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参考文献：
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