姓名:田杰

职称: 教授  博士生导师  硕士生导师  专业硕士生导师 

性别:男

毕业院校:兰州大学

学历:研究生

学位:理学博士学位

在职信息:在职

所在单位:资源环境学院

入职时间:2019.08

办公地点:胡杨林101B

电子邮箱:tianjie@lzu.edu.cn

学习经历

2017.09~2019.03 于利希研究中心(德国亥姆霍兹国家研究中心联合会),IBG-3,联合培养,导师:Heye Bogena
2012.09~2019.06  兰州大学,自然地理学专业,硕博连读,导师:贺缠生教授、张宝庆教授
2008.08~2012.06  兰州大学,水文与水资源工程,本科

研究方向

1. 山区生态水文过程与关键带水循环机制:围绕高海拔山区“土壤—风化基岩—植被”关键带系统,研究降水入渗、优先流、壤中流、蒸散发及产汇流等生态水文过程,揭示山区水循环的物理机制。
2. 多尺度土壤水文过程监测与诊断:开发土壤水文过程监测新方法,融合高密度传感器网络、地球物理探测及同位素示踪技术,解析从剖面、坡面到流域尺度的水分运动规律及水文连通机制。
3. 山区水文模型开发与过程模拟:面向高寒山区和资料缺乏地区,研发土壤水驱动的水文模拟方法,改进物理水文模型中的关键过程表达,提高山区水文预测能力。
4. 人工智能与水文学交叉研究:结合深度学习、物理信息神经网络(PINNs)和可解释人工智能技术,探索复杂水文过程识别、模型参数反演及水文预测的新方法。
5. 气候变化背景下生态水文响应:基于长期观测与模型模拟,研究气候变化对山区生态系统水循环、水资源形成及生态恢复过程的影响机制。

工作经历

2024.08~    至    今   兰州大学,资源环境学院,教授
2019.08~  2024.07   兰州大学,资源环境学院,青年研究员

主讲课程

《水文学研究进展》、《包气带水文学》、《土壤水文与生态修复》

学术兼职

2025年-至今:《生态学报》青年编委
2025年-至今:中国地球物理学会水文地球物理专业委员会(第一届)委员
《Water》 Guest Editor
Water Resources Research、Agricultural and Forest Meteorology、Journal of Hydrology、Geoderma、Catena、Remote Sensing、地球科学进展等期刊审稿人

研究成果

1. 构建了高寒山区多尺度生态水文观测网络: 在祁连山石羊河、黑河和疏勒河流域建立覆盖剖面—坡面—流域尺度的嵌套观测体系,形成跨环境梯度的长期生态水文观测网络;建立高精度土壤水力属性数据库,为高寒山区水文模拟和生态水文研究提供了重要数据基础。
2. 揭示了山区关键带非均匀水流运动机制:提出“土壤湿润事件”概念用于量化土壤水文过程,揭示了优先流发生发展的时空规律及控制机制;结合高密度监测与地球物理探测技术,阐明了土壤—风化基岩关键带中壤中流和深层补给过程的形成机制,深化了对山区产汇流过程的认识。
3. 发展了“以土测水”的山区水文模拟新方法:突破传统水文模型对气象驱动数据的依赖,研发基于土壤水观测的渗漏、蒸散发和降雨反演方法,构建适用于资料缺乏山区的水文要素估算体系,为无资料区水文模拟提供了新的技术途径。
4. 推动人工智能与物理水文学深度融合:将机器学习和深度学习方法应用于优先流识别、水文连通性诊断及水文过程模拟,探索数据驱动模型与物理机制相结合的新范式,提高复杂山区水文过程模拟的精度与可解释性。
近年来相关成果发表于 Water Resources Research、Hydrology and Earth System Sciences、Geoderma、Agricultural and Forest Meteorology 、Journal of Hydrology等国际期刊,相关研究成果被国内外同行广泛引用,并应用于高寒山区水资源评价与生态环境研究。

获得荣誉

博士学位论文“黑河上游不同植被类型剖面土壤水文特征分析”获得2018—2019学年甘肃省优秀博士学位论文

在研项目

1. 国家重点研发计划子课题,"典型区域土壤—地下水系统多场耦合水质演化与污染机制"课题“污染源精准识别与污染物迁移路径示踪”专题,2023YFC3706900,2024-2027,70万元(个人经费),主持。
2. 国家自然科学基金面上项目,祁连山典型干旱区壤中流形成机制及其对流域径流过程的影响,42371023,2024-2027,50万元,主持。
3. 中央高校基本科研业务费青年人才支持计划项目(C类),考虑动态植被-土壤协同变化的高寒山区水文过程模拟,lzujbky-2025-ytC04,2025-2027,40万元,主持。
4. 甘肃省科技重大专项计划“甘肃省典型森林退化智判与精准修复关键技术研发与示范”,2026-2028,10万(个人经费),参与。
5. 国家自然科学基金青年科学基金项目, 祁连山区林地坡面降雨事件下壤中流动态连通过程及控制机制研究,42101022,2022-2024,30万元,主持。
6. 兰州大学青年研究员科研启动费,高寒山区土壤水文过程研究,2019.08-2024.08,100万元,主持。
7. 国家自然科学基金重点项目“土壤水文属性对山区水文过程的影响机理及多尺度效应”,42030501,2021-2025,参与。
8. 国家重点研发计划项目课题,“漠化对气候变化的响应与反馈及其生态效应”课题“中国北方荒漠化及其治理工程的生态效应综合研究”,SQ2020YFA060013-03,2020-2025,35万元(个人经费),参与。

发表论文

当前共发表学术论文40余篇,其中以第一/通讯作者发表论文16篇(包含SCI一区/二区及Top期刊13篇)。代表性成果如下:

第一/通讯作者论文
1. Xiang, H., Huisman, J. A., Li, J., Che, H., Huang, H., Tian, J.*, et al. Three‐Dimensional Characterization of Lateral Subsurface Flow in an Alpine Forested Hillslope on the Tibetan Plateau Using Time‐Lapse Electrical Resistivity Tomography. Water Resources Research, 2026. (中科院二区, TOP,首次结合(3D-ERT)技术揭示高寒山区坡面侧向壤中流的三维动态演变特征)
2. Kang, W.M., Tian, J.*, Xue, D.X., Bogena, H.R., Huisman, J.A., He, C.S.. Characterization of Preferential Flow Occurrence During Freeze-Thaw Cycles. Water Resources Research, 2026. (中科院二区, TOP,首次探究高寒山区冻融循环过程中的优先流发生机理)
3. Xiong, T., Tian, J.*, Niu, B.N., Wang, Y.Z., Xiang, H., Huang, H.Y., Kang, W.M., Zhang, B.Q., He, C.S. Soil moisture response to rainfall and its controls on hillslopes in alpine mountain areas of the Tibetan Plateau. Journal of Hydrology, 2026. (中科院一区, TOP,揭示复杂山区坡面侧向非饱和壤中流的水力机制)
4. Kang, W., Tian, J.*, Zhang, J., Tan, Z., Liu, J., Huang, H., et al. Field-scale soil moisture estimation in complex alpine terrain using cosmic-ray neutron sensors: Biomass correction, vertical extension, and multi-scale heterogeneity. Vadose Zone Journal, 2026. (中科院三区,利用宇宙射线快中子开展复杂地形下大尺度土壤水精准估算)
5. Tian, J., Kang, W.M., Zhang, B.Q., Wang, X.J., Shang, Z.Y., He, C.S.*. Drainage estimation across mountainous regions from large-scale soil moisture observations. Geoderma, 2024. (中科院一区, TOP,摆脱气象输入依赖,提出基于大规模土壤水观测估算深层渗漏的新方法)
6. Tian, J., Zhang, B.Q., Wang, Y.B., Pei, L.N., He, C.S.. Vertical partition patterns of infiltration within soil profile and its control factors at large-scale arid mountainous areas. Journal of Hydrology, 2023. (中科院一区, TOP,量化了降雨入渗过程沿深层土壤剖面的非均匀分配规律)
7. Tian, J., Zhang, B.Q., Wang, X.J., He, C.S.. In situ observations of soil hydraulic properties and soil moisture in a high, cold mountainous area of the northeastern Qinghai-Tibet Plateau. Science China Earth Sciences, 2023. (中科院一区, TOP,构建了祁连山区高精度土壤水文属性数据库与多尺度监测网基准)
8. Kang, W.M., Tian, J.*, Bogena, H.R., Lai, Y., Xue, D.X., He, C.S. Soil moisture observations and machine learning reveal preferential flow mechanisms in the Qilian Mountains. Geoderma, 2023. (中科院一区, TOP,基于监测数据与机器学习揭示优先流发生机制)
9. Lai, Y., Tian, J.*, Kang, W.M., Guo, S.C., Zhou, Y.X., He, C.S.. Estimating evapotranspiration from soil moisture using the improved soil water balance method in cold mountainous areas. Journal of Hydrology X, 2023. (中科院三区,开发了仅需土壤水分驱动的蒸散发反演新算法)
10. 田杰, 张宝庆*, 王学锦, 贺缠生*. 青藏高原东北部高寒山区土壤水文属性数据和土壤水定位观测网. 中国科学: 地球科学, 2023. (系统总结“亚洲水塔”核心区水文观测平台建设)
11. Kang, W.M., Tian, J.*, Lai, Y., Xu, S.Y., Gao, C., Hong, W.J., Zhou, Y.X., Pei, L.N., He, C.S. Occurrence and controls of preferential flow in the upper stream of the Heihe River Basin, Northwest China. Journal of Hydrology, 2022. (中科院一区, TOP,揭示大尺度复杂山区优先流的时空分布特征及其环境控制因素)
12. Lai, Y., Tian, J.*, Kang, W.M., Gao, C., Hong, W.J., He, C.S.. Rainfall estimation from surface soil moisture using SM2RAIN in cold mountainous areas. Journal of Hydrology, 2022. (中科院一区, TOP,改进SM2RAIN模型,实现缺资料山区降雨的高精度反演)
13. Tian, J., Han, Z.B., Bogena, H.R., Huisman, J.A., Montzka, C., Zhang, B.Q., He, C.S.*. Estimation of subsurface soil moisture from surface soil moisture in cold mountainous areas. Hydrology and Earth System Sciences, 2020. (中科院一区, TOP,提出高寒山区利用卫星表层水分精准估算深层剖面水分的算法)
14. Tian, J., Zhang, B.Q., He, C.S., Han, Z.B., Bogena, H.R., Huisman, J.A. Dynamic response patterns of profile soil moisture wetting events under different land covers in the Mountainous area of the Heihe River Watershed, Northwest China. Agricultural and Forest Meteorology, 2019. (中科院一区, TOP,基于观测量化土壤水对降水事件的动态响应模式)
15. Tian, J., Zhang, B.Q., He, C.S., Yang, L.X. Variability in Soil Hydraulic Conductivity and Soil Hydrological Response Under Different Land Covers in the Mountainous Area of the Heihe River Watershed, Northwest China. Land Degradation & Development, 2017. (中科院二区,揭示高寒山区植被—饱和导水率演化机制)
16. 田杰, 金鑫, 贺缠生*. 基于MODFLOW的山区地下水径流数值模拟. 兰州大学学报(自然科学版), 2014.

其他代表性论文:
1. Xue, D.X., Tian, J., Zhang, B.Q., Kang, W.M., He, C.S.. Evaluating the effect of vegetation type and topography on infiltration process in an arid mountainous area: Insights from continuous soil moisture monitoring network. Agricultural Water Management, 2025. (中科院一区, TOP,解析大尺度地形与植被对入渗过程的联合影响机制)
2. Xue, D.X., Tian, J., Zhang, B.Q., Kang, W.M., Zhou, Y.X., He, C.S.. Effects of vegetation types on soil wetting pattern and preferential flow in arid mountainous areas of northwest China. Journal of Hydrology, 2024. (中科院一区, TOP,基于大尺度台站网观测量化湿润锋运移及优先流特性)
3. Zhang, B.Q., Wang, X., Tian, J., Zhao, C., He, C.S.*. A multi-scale intensive monitoring network for soil hydrological processes in semi-arid northwest China. Science Bulletin, 2026. (中科院一区, TOP,构建我国西北半干旱区多尺度土壤水文观测网)
4. 贺缠生, 田杰, 张宝庆, 张兰慧. 土壤水文属性及其对水文过程影响研究的进展、挑战与机遇. 地球科学进展, 2021. (前沿综述,系统梳理土壤水文学关键理论瓶颈与突破方向)

出版著作

贺缠生, 张兰慧, 王一博: 土壤水文异质性对流域水文过程的影响, 科学出版社, 北京, 2018.  参与

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