浙江省水利河口研究院五十周年院庆学术研讨会论文摘要

基于二元水循环模式的水资源评价理论方法王浩，王建华，秦大庸，贾仰文(中国水利水电科学研究院，北京100044)摘要：国内外流域水资源评价方法是随着水资源稀缺性的逐渐增强而不断发展。时至今日，传统的水资源评价方法在描述人类活动干扰和满足不同层次水资源规划要求方面面临严峻挑战。提出了水资源全口径层次化动态评价方法，即以降水为资源评价的全口径通量，遵照有效性、可控性和可再生性原则对于降水的资源结构进行解析，实现广义水资源、狭义水资源、径流性水资源和国民经济可利用量的层次化评价。在手段上，构建了由分布式水循环模…     

基于流域水循环的水资源评价研究

针对传统水资源评价不能反映水循环过程中的全部有效水量和现代水资源管理的需求,将水资源划分为广义水资源、狭义水资源、国民经济可利用量和针对水功能区划水质目标的可用水资源量.以分布式水文模型耦合人工水平衡模型作为分析工具,以降水为资源评价的全口径通量,实现水资源的层次化评价和针对水功能区划水质目标的可用水资源量的水量水质联合评价.以天津市为例,对1980年～2004年水循环过程进行了模拟和评价.     

"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。     

南水北调西线工程水源区水资源及其演变规律

该项目研究以南水北调西线工程水源区为研究区域，在“自然-人工”二元水循环演变理论指导下，提出“天地-体化”立体水资源监测方案，并构建物理机制统一的区域水循环气-陆耦合模型，实现水循环的大气过程、地表过程、土壤过程和地下过程的整体模拟和动态监测；以此为支撑，构建基于“气-陆”耦合模式的水资源评价技术．以大气水汽通量评价为基础，进行全口径、层次化、动态水资源评价。     

广义水资源合理配置研究(Ⅰ)——理论

本文探讨了广义水资源合理配置的理论内涵、配置系统、配置目标及协调与冲突、研究框架、调控机制、全口径供需平衡分析方法和后效性评价体系。广义水资源含义是指把狭义的径流性水资源拓展为包括土壤水和降水，合理配置是以此广义水资源为配置水源，以自然-人工复合系统为配置对象，以宏观经济分析为总控，以水循环模拟为基础，通过水量水质统一配置，实现水资源在经济社会和生态系统中高效配置，维持经济社会的健康发展，保障生态与环境的稳定，以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。     

水资源管理制度关键技术支撑探析

针对水资源管理制度关键技术问题,对水资源管理制度的技术内容、应用等问题做了进一步研究。首先介绍了水资源管理制度关键技术的基本内容,包括全口径水资源层次化评价方法、二元水循环及半生过程综合模拟技术等;再结合实际案例,对水资源管理制度建设关键技术的应用方法做了分析。以进一步加深相关人员对水资源管理制度关键技术的认识,为提高水资源管理水平奠定基础。     

基于流域水循环模型的广义水资源评价(Ⅱ)——黄河流域应用

本文介绍了WEP-L模型在黄河流域的应用情况，包括输入数据处理、参数估算与模型验证，以及广义水资源初步评价成果。应用结果表明，所提出的模型和方法，能够评价径流性水资源、生态系统利用的雨水资源及其构成，能够分析在强烈人类活动影响下黄河流域广义水资源与构成所发生的显著变化。1985年及2000年下垫面条件下的水资源评价结果对比分析表明，水土保持、农田建设及取用水活动等引起的下垫面条件变化，使得流域狭义水资源总量减少(地表水减少但不重复地下水增加)、广义水资源总量增加，水土保持及农田建设增加的降水高效利用量远大于其减少的径流性水资源量。最后讨论了成果对黄河流域水安全战略和水资源可持续高效利用的一些启示。     

广义水资源合理配置研究(Ⅱ)——模型

广义水资源合理配置的目的是实现广义水资源在经济系统和生态系统中的合理分配，本文根据广义水资源合理配置的内涵、目标、研究框架、调控体系等，开发了广义水资源合理配置模型(WACM)，该模型由水资源合理配置、水循环模拟和水环境模拟模块组成。WACM模型通过采用层层嵌套、逐步细化的模拟机制，以及不同尺度模型之间分解和聚合的信息交互方式，实现区域水量-水环境-水循环过程的动态配置与模拟，保证广义水资源在经济社会和生态环境系统间分配的合理性。模型可实现全口径供需平衡分析，有效拓展了传统集总式配置模型的功效，并通过经济、生态、环境和水循环响应的合理性检验，可以及时反馈和调整广义水资源合理配置方案，保证广义水资源配置的合理性。     

基于流域水循环模型的广义水资源评价(Ⅰ)——评价方法

本文针对传统水资源评价中仅以径流性水资源为评价对象、没有考虑生态系统对雨水资源的直接利用，不能反映水循环过程中的全部有效水量及其利用效率等问题，阐述了广义水资源(既包括径流性水资源，又包括植被、作物等生态系统利用的雨水资源)的概念，论述了广义水资源评价的必要性与可行性；提出了基于流域水循环模型的广义水资源评价方法和具体计算公式，并以分布式流域水循环模型WEP-L为例对广义水资源各构成部分如何计算进行了说明；提出了根据广义水资源各分量在循环利用过程中，是否发挥关键功效来初步界定“高效水量”和“低效水量”的评价方法。     

利用动态分析法分析降水入渗补给系数的变化规律

降水是区域水资源最主要的补给来源。在水文水资源评价特别是地下水资源的评价中,降水入渗补给量是一个非常重要的补给量,以至于在山丘区,其地下水资源量就是降水入渗补给量。降水入渗补给系数是计算降水入渗补给量的关键参数。文章利用动态分析法对降水入渗补给系数的变化规律作了一些探讨。     

水市场的博弈分析

本文应用博弈论研究了水资源管理部门如何利用初始水权分配和水资源费对水市场进行有效的宏观调控,以实现水资源的优化配置。分析了市场经济条件下以水权和水市场为基础的水资源配置的过程。根据用水者在水市场上的行为特征,建立了以水资源总效益最大化为目标的两阶段动态博弈模型。给出了求解子博弈精炼纳什均衡条件下市场参与者的行动策略方法,从而得出管理机构相应的最优初始水权分配方案和水资源费率方案,并用算例阐明了建模的思路与方法。     

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。     

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。     

物元模型在郑州市水资源开发利用综合评价中的应用

从郑州市水资源开发利用的实际情况出发，建立了郑州市水资源开发利用程度的综合评价指标体系，并采用物元分析法进行综合评价。研究结果表明：该模型能较好地反映郑州市水资源开发利用的实际情况，郑州市的水资源开发处于饱和阶段。     

基于灰色关联-网络层次分析模型的水资源安全综合评价

水资源安全系统是由自然、社会等因子组成的复杂系统,具有复杂和模糊的特征。综合考虑供水安全、社会安全、经济安全、生态环境安全4个方面的水资源安全问题,基于网络层次分析法(ANP),对水资源安全评价的主要控制因素进行网络层次划分和权重计算,并结合灰色关联分析法(GRA)建立了水资源安全综合评价模型。应用此评价模型对贵州省2008-2015年的水资源安全状态进行等级评价。结果表明:2008-2015年间贵州省水资源安全总体处于相对稳定状态,属较安全状态和临界安全状态范围,且安全状态等级呈现稳步上升的趋势。该评价结果与实际情况相符,说明采用GRA-ANP模型的水资源安全综合评价方法是合理有效的,该评价方法及结果可为区域水资源安全评价以及水资源开发利用提供借鉴和参考。     

MIKE BASIN在缺水型大城市水资源 配置中的应用初探

以北京为研究典型,基于MIKE BASIN在GIS 平台上建立北京水资源优化配置模拟模型,尝试开展信息化、精细化、动态化的水资源配置研究。通过对“十二五”水资源规划条件下的水资源配置方案进行模拟计算与分析比较,发现模型应用于缺水型大城市能够取得较为合理的水量配置成果,具有较好的适用性,能进行不同水源条件的方案计算,可为水资源战略决策、规划配置及工程建设等提供科学依据,可为最严格的水资源管理提供技术支撑。     

基于动态互馈模拟的半分布式水资源综合调度模型

由于区域水资源循环过程呈现显著二元特性,自然水资源与社会经济发展间存在互相影响与制约的关系,因此需深入研究自然水循环与社会水循环间的动态互馈关系。为此,设计了基于动态互馈模拟的半分布式水资源综合调度模型,采用"实测、分离、聚合、建模、调控"的水资源循环时序动态反馈模拟方法设计调度模型架构,调度模型包括产汇流模块、再生水模块及水资源调度模块,基于单元内部的运算特征、单元间的运算特征和与河道汇流循环特征完成水资源系统单元的动态、联动、互馈的水资源模拟与调度。试验结果表明,所设计模型径流模拟平均误差率为4.25%,水资源调度总量误差为1.46%,达到水资源调度的要求;且与对比模型相比独具动态互馈功能,模拟与调度性能更优。     

水网连通下山东蓝色半岛经济区水资源优化调配研究

对山东半岛蓝色经济区进行水资源优化配置,利于解决区内水资源短缺,促进经济区发展及规划实现。以山东现代水网建设为依托,针对山东蓝色地区水系连通的水资源可持续开发利用的功能需求以及河库连通的二元水网特征,构建水资源优化调配模型。模型基于最严格水资源管理制度需求,通过对现状及规划水平年水资源供需预测分析,开展山东半岛蓝色经济区水系连通下的分层水资源优化配置研究。研究结果为优化区域水资源配置方案,实现地区水资源与社会经济协调发展提供理论支撑。