水利部旱区生态水文与水安全重点实验室（筹）主要依托我校水利工程、环境科学与工程和地质资源与地质工程等一级学科，以国家生态文明建设为指引，以推动新阶段水利高质量发展为使命，紧紧围绕生态水文主要涉及的水文循环与生态环境互馈机理、地下水与地表水转化机制、河湖复苏、水土保持建设的水文效应，以及水安全主要涉及的地下水资源可持续利用、生态水量保障、灾害管理等问题，以旱区地下水与地表水协同利用机制与伴生影响为主线，开展“旱区生态水文互馈与智慧监测”、“旱区地下水演化与可持续利用”、“旱区生态水量保障与河湖复苏”、“旱区水土流失与链式灾害防治”四个方向的理论技术创新与交叉融合探索，以期为旱区水安全与生态安全保障提供科学、技术与人才支撑。

（一）重点实验室的定位

重点实验室面向国家生态文明建设与黄河流域生态保护和高质量发展战略需求，以推动新阶段旱区水利高质量发展，为全面建设社会主义现代化国家提供水安全保障为指引，立足我国西北旱区，重点探究旱区水文循环与生态环境的互馈机理，明确气候变化条件下旱区大气水、地表水（河流、湖泊、湿地）、土壤水、地下水间的能量流、物质流、信息流循环转化机制及其生态效应，完善旱区生态水文理论体系与智慧监测体系；开展旱区地下水演化机理研究，厘清气候变化和人类活动扰动下地下水与地表水的转化机制及伴生影响，形成面向旱区地下水资源形成、赋存、转化、消耗、保护为一体的地下水资源可持续利用机制，引导旱区在多水源协同与地下水保护框架下实现旱区水资源高效利用；研究旱区河湖生态系统保障机制，探明河湖生态保障与地下水运动之间的协整关系，提出基于河流生态水量保障的旱区河湖复苏模式；聚焦旱区水土保持综合治理对地下水流场的影响，从地下水演变的角度厘清水土流失及其伴生灾害的物理机制，研发数字孪生等现代技术，实现对重大工程诱发灾害的预报、预警、预演、预案管理，为流域或区域水安全保障技术体系建设提供支撑。

重点实验室面向国家重大需求，服务国家水利高质量发展，立足旱区，紧紧围绕生态水文主要涉及的水文循环与生态环境互馈机理、地下水与地表水转化机制、河湖复苏、水土保持建设的水文效应，以及水安全主要涉及的地下水资源可持续利用、生态水量保障、灾害管理等问题，以旱区地下水与地表水协同利用机制与伴生影响为主线，开展旱区生态水文互馈与智慧监测、旱区地下水演化与可持续利用、旱区生态水量保障与河湖复苏、旱区水土流失与链式灾害防治四个方向的理论技术创新与交叉融合探索，以期为旱区水安全与生态安全保障提供科学基础和技术支撑。

（二）重点实验室的发展目标

（1）理论创新目标 实验室面向国际学科前沿，以习近平新时代治水新理念为指引，以新阶段水利高质量发展框架为指导，从水循环（大气水-地表水-土壤水-地下水）与生态环境协同互馈机理出发，开展旱区生态水文与水安全问题的基础理论研究，从物理驱动角度，揭示不同环境（气候条件、地表覆被、人类扰动等）下旱区河流、湖泊、湿地与地下水的循环转化关系，厘清不同类型区水循环的演化规律及其与环境系统的协调共生机制，破解旱区变化环境（气候变化与人类活动）下的水资源迁移转化与河湖生态保障机理；从过程管理角度，诠释水（水文水资源）-土（地表）-气（气候）-生（生态）互馈驱动下的旱区地下水资源赋存、迁移、转化的动力学机制及其伴生的生态效应，探明不同类型区、不同水源协同演化过程中地下水资源的可持续利用模式、地下水与地表水互馈条件下河湖生态保障机理与复苏模式以及水土保持综合治理影响下地下水流场演变诱发的灾害效应，从而弥补旱区从工程水利向资源水利、生态水利、智慧水利转型与技术升级过程中面临的理论支撑问题；从系统协同角度，以地下水运动为基础，探明地球关键带水分迁移转化的垂向和横向边界，厘清人地互馈下旱区“山水林田湖草沙冰”间的水分运动路径，阐明地下水-地表水耦合系统对不同生态系统的补给机制，进而形成面向“山水林田湖草沙冰”生命共同体良性维持的流域或区域水安全与生态安全保障理论体系。在建设发展期内，实验室将着力促进水利、地理、生态、地质、环境及遥感信息等多学科交叉融合，形成旱区生态水文与水安全交叉学科群创新体系。

（2）技术突破目标 基于现代空间信息技术、大数据分析技术、数字孪生技术等，开展旱区生态水文与水安全问题的应用基础研究，通过厘清水-土-气-生系统演化影响下饱和带、非饱和带与地表系统的交互过程，突破旱区传统地下水演化模拟技术，构建变化环境下旱区地下水、地表水与土-气-生耦合系统的协同演化模式，奠定旱区水资源高效可持续利用的科学基础；通过研究旱区变化环境下河湖水体赋存、迁移、转化规律，探明地下水运动与河湖生态水量（位）间的协整关系，突破河湖生态保障技术瓶颈，形成水-土-气-生协同演化下旱区河湖修复技术体系；通过识别水土流失和综合治理对产汇流和地下水流场的影响，创新耦合水-土-气-生的数字孪生技术，提升水土流失及伴生灾害的预报预警能力，形成重大工程活动诱发灾害的预演、预案技术，促进旱区重大活动与区域水安全保障能力的互馈共生。透过关键技术攻关与突破，力争在旱区生态水文协同演化、地表水-地下水可持续利用、河湖生态系统修复与水量保障、水土流失及诱发灾害防治等关键技术领域取得原创性成果。

（3）战略服务目标 努力提升参与国际、国内重大水利研究计划的研究与决策能力，扩大实验室在国际、国内的影响力，将实验室建成具有重要国际影响的旱区生态水文与水安全研究中心、先进技术开发与成果转化推广的重要基地，为提升国家旱区地下水资源调控、生态文明建设以及水安全协同保障水平，为我国水利高质量发展、生态文明建设以及黄河流域生态保护和高质量发展等国家战略的实施提供重要技术支撑，为实现我国从水利大国向水利强国的战略转变做出重要贡献。

（三）重点实验室的主要研究方向

（1）旱区生态-水文互馈机制与智慧监测 揭示旱区不同类型区水-土-气-生条件的独特性、多样性和动态变化，建立旱区智慧监测网络与时空动态预测模型；阐明不同类型区水-土-气-生互馈作用下的水文循环演化与生态退化机理，诠释水-土-气-生互馈作用驱动旱区水资源迁移转化与伴生生态环境变化的动力学机制，为旱区的水资源集约、可持续利用与生态环境保护提供理论基础。

（2）旱区地下水演化与可持续利用 探索旱区地下水文过程及其内在规律，明确包气带水汽热运移和多界面动力学过程；揭示旱区地下水循环演化模式、循环强度、更新速率及效应，阐明不同类型区地下水演化的空间异质性和水文联系；揭示旱区地表、地下水文补排过程及其时空变异规律，诠释气候变化、下垫面改变以及人类涉水活动对旱区地表、地下水文耦合过程的影响机制；揭示旱区地下水与地表水体演化过程中的互馈响应机制，阐明大气水、地表水、土壤水、地下水协同演化的交互路径；建立旱区地下水资源可持续开发利用的原则与调控模式，探明地下水资源动态变化与其他水资源赋存体演变的互补性与协同、集约利用模式，形成面向地下水保护的旱区水资源可持续开发利用的技术方法与理论体系，为旱区高质量发展提供水资源安全保障。

（3）旱区生态水量保障与河湖复苏 揭示旱区河湖生态系统演化机制，明确旱区河湖生态流量（水位）的生态定义和科学内涵；阐明水-土-气-生耦合框架下旱区河湖生态流量（水位）的演化过程与地下水运动的关系，明确其功能阈值，提出不同类型河湖系统的生态流量（水位）核算方法；厘清河湖复苏的动力学机制，揭示河湖生态流量（水位）变化对河湖连通性、水面面积以及生态系统间的扰动机制，形成新时期旱区河湖复苏的调控理论与技术体系，为旱区河湖及滨河（湖）生态系统安全和水安全保障提供全面支撑。

（4）旱区水土流失与链式灾害防治 从水-土-气-生的协同演化的角度，探索旱区水土流失灾害的孕灾过程与作用规律，揭示事件“量变—质变—灾变”的演化机理及其与地下水运动之间的关系，从而阐明旱区水土流失过程对水-土-气-生与人类营力耦合影响的响应机制；针对西北旱区不同类型区变绿的差异化效应，识别嬗变过程中不同类型区水土保持措施和植被覆被变化对旱区四水转化和水碳过程的影响，厘清“中国绿”对旱区水-土-气-生耦合系统的扰动机制及诱灾、控灾效应；落脚旱区资源开采、水能开发、城镇发展、土地整治等重大人类工程活动，探索其在嬗变条件下与旱区水土演化的互馈机制，构建孪生智慧平台，实现对重大工程活动影响的“四预”支撑。