华北平原区地表水与地下水统一评价的二元耦合模型研究

伴随着人类活动的加剧,我国华北地区尤其是华北平原区产汇流条件发生了深刻变化,传统的评价理论和方法已很难适用于人类活动影响下的水资源评价,目前迫切需要研究和探索在人类大规模活动影响下平原区水资源统一评价的理论与方法。为此,本文在系统分析平原区“四水”转化机理和地下水补、径、排规律的基础上,研究和提出一种基于“四水”转化水文模型和地下水数学模拟模型的二元耦合模型,并结合安阳市水资源评价实例,较好地解决了大埋深条件下平原区水资源统一评价问题,为华北地区乃至全国开展第二次水资源评价工作进行了有益的尝试,并积累了一些宝贵的经验。     

五道沟水文模型

五道沟水模型是我国第一个以试验站命名的平原区“四水”转化水模型，它根据五道沟试验站（1953－2000年）47年的径流实验资料研制而成，该模型由降水入渗补给地下水模型、地表水径流模型、田间蒸散发模型、地下水开采模型、土壤水模型、潜水蒸发模型6个子模型构成，模型输入为降水量、水面蒸发量，输出为土壤含水率、地下水位和地表径流过程，模型可广泛应用于农田除涝水计算、产汇流分析、水资源评价等领域。     

四平市四水转化产流模型研究

利用公主岭、十屋、周户屯三个站的基本水文资料和流域内的工农业用水情况,研制了四平市四水转化产流模型,研究降水、蒸发、地表水、土壤水、地下水的转化关系,为四平市的水资源评价、开发提供了科学依据。     

第二松花江干流“四水”转化模型研究

“四水”是指大气水、地表水、土壤水、地下水。“四水”转化模型是建立在流域水文模型基础上的一种用于水文水资源数量评估计算的模拟技术。模型的建立过程可分为参数初值的确定，参数的率定，参数综合，模型检验等。通过在2个小流域和2个大区间流域上的应用，征明该模型用于平原区的四水转化的分析计算是可行的。     

辽宁省水资源三水转化计算模型的研究

辽宁省水资源三水转化计算模型，它以降水为输入，以计算水资源量为输出，建立降水，地表水，地下水三水转化的机制及模型结构，为了评定误差，以１９９１～１９９５年水资源公报原始资料输入模型计算相关分项成果，证明精度可靠，水资源三水转化模型可用于估算水资源量。     

位山灌区四水转化模型模拟研究

四水转化模型是认识区域水资源转化消耗规律的重要工具.根据半干旱半湿润区特点对四水转化模型进行改进后应用于位山灌区,得到了地下水实测值的验证.2000年模拟结果表明:降水与引黄是位山灌区的主要水源,水资源供给相对丰富;不同情景下渠系水利用系数对整个灌区的水量平衡影响不显著,地下水开采的增加有助于保证农作物供水,同时引起地下水位下降;引黄水量的减少引起地下水位下降并影响农作物供水.     

“四水”转化关系的研究与分析

通过对项目区大气水、地表水、地下水和土壤水的计算分析,得出项目区"四水"转化关系和农田耗水规律,并进行了水资源评价及调节计算,为水资源的合理利用和联合调度提供依据。     

湖北平原水网区水文水资源系统模拟研究

本文以湖北汉川洪西垸径流试验区为对象，探讨了水网地区水量转化的系统模拟问题，通过单元系统的水均衡分析，提出一种能反映平原湖区水文基本特征的水资源系统模型，它能够定量描述降水、灌溉水、流域产水量、入渗补给理、潜水蒸发量以及地下水动态变化；可进行日径流长序序操作，由系统输入自动实现地表和地下水动态过程分割和水资源总量评价。该模型用洪西垸径流试验区实测资料做了验证与分析。     

黑河中游地表水、地下水转化及水资源配置模型

黑河是我国西北重要的内陆河,中游灌区是水资源的主要利用区,地表水、地下水转换频繁。基于地下水数值计算的黑河中游地表水、地下水转化及配置模型,通过分析中游地表水、地下水的转化规律,模拟地下水流场的动态变化,解决了黑河中游灌区两水转化及水资源配置问题。     

水平衡模型在地下水-地表水相互作用研究中的应用

为更好地了解水平衡模型的应用，笔者分析了水平衡模型的原理，利用河流段流量、地下水流量、溶质浓度和同位素比率的测量值，研究地下水-地表水相互作用。通过选取某河流段作为研究区域，对河流段的流入量、流出量、溶质浓度和同位素比率进行了测量，并采用水平衡模型对模型流入量、模型流出量和模型净平衡进行了分析。结果表明，研究的河流段存在失水情况，通过质量和溶质平衡法可量化模型中的失水率。水平衡模型可作为水资源评价的工具，通过确定河流失水机制来增强水资源的有效利用。     

基于SWATMOD的井渠结合灌区水资源可利用量评价

针对井渠结合灌区水文过程以地表水的人工控制和抽取地下水灌溉一蒸散为主的水文循环特点，应用S1w'ATMOD模型，以某渠灌区为例，对构建的藕合模型进行了率定和验证，并进行了灌区水资源量计算和水资源可利用量评价。模拟结果合理，丰富了井渠结合灌区水资源可利用量评价方法     

基于分布式水文模型SWAT 的缺资料地区水资源评价方法

气候变化和人类活动对流域水资源演变的影响程度不断加剧,对传统水资源评价技术方法提出了挑战。针对变化环境下缺资料地区传统水资源评价方法水量"还原"失真、水质水量评价分离、地下水和地表水评价分离等问题,本文采用了基于分布式水文模型SWAT的水资源评价方法,探讨了其评价原理、关键步骤和在缺资料地区的适用性等,并以西北内陆河玛纳斯河流域山区为例,比较了传统水资源评价方法和本文所用方法评价结果的差异。结果表明,本文所用方法在流域水资源评价精度、评价对象和水文要素的完整性、评价时段的灵活性上具有显著的优越性,证明利用具有物理机制的分布式水文模型有望实现水资源的动态、高效和快速评价,其评价原理可为水资源评价方法的改进提供一种新思路和技术支撑。     

"黄河流域水资源演变规律与二元演化模型"研究成果简介

简要介绍了在国家重点基础研究发展规划“973”项目“黄河流域水资源演变规律与可再生性维持机理”第二课题(G1999043602)中取得的三项主要成果:(1)流域水资源二元演化模型;(2)黄河流域水资源全口径层次化动态评价;(3)人类活动影响下的黄河流域水资源演化规律。首先,将分布式流域水文模型(WEP-L)和集总式水资源调配模型(WARM)相耦合,建立了流域水资源二元演化模型。然后,在界定“广义水资源”与“狭义水资源”概念的基础上,提出了水资源全口径层次化动态评价方法,并给出了黄河流域评价成果。最后,通过比较2000年现状下垫面条件下与历史系列条件下的评价结果,以及考虑与不考虑人工取用水条件下的模拟结果,初步发现:(1)黄河流域在强烈的人类活动影响下,水资源量及其构成均发生了显著变化,地表水资源量衰减,而不重复地下水量增加;(2)在狭义水资源量衰减的同时,伴随着有效蒸散即降水有效利用的增加,流域广义水资源量有一定幅度增加。研究成果对客观评价水土保持生态建设、农田基本建设等土地利用变化的水文水资源效应,对黄河的治理规划和水安全战略具有重要参考应用价值。     

基于可控蒸散发的狭义水资源配置

以流域"天然-人工"二元水循环模式和水资源优化配置模型为基础,构建针对区域目标蒸散发(ET)的狭义水资源评估模型。结合流域分区经济耗水和生态耗水计算方法,给出评估模型分析过程,提出基于可控ET的水资源可持续利用评价指标。以湟水干流为例,利用针对区域目标ET的狭义水资源评估模型,阐述当地近5 a水资源开发利用过程中存在的问题,为社会经济发展规划和水资源配置格局提供建议。实例应用表明,基于区域目标ET的狭义水资源评估模型,可为流域分区的水资源配置和管理提供依据。     

基于广义ET的水资源与水环境综合规划研究Ⅱ:模型

在所提出的广义ET区域水资源综合规划的理念和研究框架基础上,本文构建了基于广义ET的区域水资源与水环境综合模拟模型,该模型由分布式水文SWAT模型、人工水平衡AWB模型及分布式地下水MODFLOW模型耦合而成,实现了地表水和地下水、天然水循环和人工水循环、水量和水质联合模拟。该模型可作为区域水资源与水环境综合规划的工具。以天津市为例,从地表水径流、地表水水质、地下水以及模型模拟ET结果等方面对模型进行了校验,校验结果表明模型可进行不同节水、水资源配置、点源和非点源水污染控制、水生态修复规划方案的情景模拟,为区域水资源与水环境规划提供支撑。     

黑河流域水资源管理模式研究

水资源管理模式是提高水资源动态管理的有效方式,为水资源高效配置和合理利用提供技术支撑。针对黑河流域水资源利用现状与存在的问题,分析和探讨了基于生态需水、水权框架、模拟模型和水资源信息系统的黑河流域水资源管理模式,展望了未来流域水资源发展方向。指出在未来应加强人类活动影响下流域水资源污染研究,流域地表水与地下水联合调度管理和水资源合理配置与流域集成管理研究。     

西北干旱内陆盆地地下水生态功能的探讨

以准噶尔盆地南缘地下水资源开发利用为例,分析地下水变化引起的区域地下水水位下降、泉流量衰减、水质恶化、植被退化、灌区土壤次生盐渍化与盐沼化、湖泊萎缩或干枯等生态环境效应,解析西北干旱内陆盆地地下水水位埋藏、潜水矿化度、包气带岩性与结构、土壤含盐量等地下水状态变量及其生态功能,提出地下水资源评价的内容与步骤:地质生态环境野外调查、地下水系统模型、地质生态环境系统模型及面向生态的地下水资源评价方法。最后就地下水系统参数确定和评价模型运转等问题展开讨论。     

改进的WEAP模型在水资源管理中的应用

在水资源评价和规划模型(WEAP)的基础上耦合多边形网格地下水三维流有限差分模拟系统,建立了WEAP-Tsinghua模型。该模型既能反映各水文测站的径流情况和水资源供需关系与分配,也能反映地下水位动态变化。以石羊河流域为例,建立了该流域的水资源管理模型,并利用2000年用水结构、水文测站径流数据和地下水位观测数据进行参数率定和模型验证,模拟和实测地下水水头差值小于1.0m的观测孔达到总监测点数的50%,模拟和实测蔡旗同金川峡站流量年误差小于1％,模拟的用水结构符合实际,预测分析说明石羊河流域现状用水模式不合理。改进WEAP模型具有友好的用户界面和易于使用的功能,可用于区域水资源规划模拟分析。     

柳州地区水资源承载力模糊评价

介绍了柳州地区水资源承载力评价指标体系及模糊综合评价的数学模型,对各指标的可承载临界值和理想值进行了界定.评价结果表明,柳州地区除柳州市外,水资源有较大开发容量,水资源承载能力的潜力相对较大.要实现以水资源为基础的可持续发展,必须从采取合理利用本地水资源,加强全面节水战略的实施来提高水资源承载力.     

安阳市地下水应急供水水源评估研究

以安阳市平原区为例,根据水均衡原理,利用当年汛期末浅层地下水位埋深和汛期降雨量以及汛期前地下水补给量等信息,建立安阳市平原区基于数值模拟模型的枯季地下水可开采量（可供水量）实时预报模型。研究结果可为区域地下水水源评估提供参考。