流域水循环框架下的水资源评价方法和节水问题思考.pdfVIP

流域水循环框架下的水资源评价 方法与节水问题思考+ 贾仰文王浩仇亚琴 (中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京市 100044) 摘要流域水循环理论是节水型社会建设的重要科学基础之一。本文从流域水循环各要 素过程出发，提出了统筹考虑国民经济用水部门和生态环境系统对广jL水资源(包括径流 性水资源及土壤水资源)利用的评价方法，并从流域水循环角度对节水问题进行了思考。 文章以黄河流域为倒，基于WEP—L分布式流域水循环模型，应用所提出的方法评价了 现状下垫面条件下的广义水资源利用、分析了农业节水最大潜力，并对制定综合节水措施 提出了建议。 关键词 流域水循环；水资源评价；节水；黄河 1前言 一切形式的节水都与流域水循环过程密切相关，因此流域水循环理论是节水型社会建 设的重要科学基础之一。由于强烈的人类活动影响和地球环境变化．我国许多流域特别是 缺水地区流域的水循环模式和水资源演变规律发生了深刻变化。相对于由地表水和地下水 构成的传统径流性水资源或“狭义水资源”概念，所有能为人类社会所利用的大气降水可 称为“广义水资源”，它既包括径流性水资源又包括植被和作物利用的由降水形成的土壤 水资源。在国民经济和生态环境对“广义水资源”的利用过程中，有一部分水对生产、生 活和生态环境基本上没有发挥作用，以“无效蒸发”的形式返回大气，而发挥作用水分的 效率又有高低之分。相应地，广义的“节水”概念不但包括对径流性水资源的节约，还包 括植被和作物对±壤水资源的有效利用，以及通过增加作物产量、工业产值或生态环境功 效来提高单方水利用效率。 现行水资源评价方法”‘”以地表水和地下水构成的径流性水资源为评价口径，没有评 价植被、作物等生态系统对雨永形成的土壤水资源的就地直接利用，也没有区分节水中的 无效蒸发与渗漏补给等循环利用部分，难以反映水资源的多元有效性。因此．面对节水型 社会建设的生产实践需求．本文提出了基于分布式流域水循环模型、以流域水循环全要素 为评价对象的广义水资源及其高效低效评价方法，并应用于黄河流域。 *为中国水科院重点专项课题“缺水地区水赍源循环模式与循环效率评价”资助 310 2分布式流域水循环模型 20世纪80年代中期以来，随着计算机技术和3s技术的进步，分布式流域水文模型 得到很大发展。同时，陆面过程研究已开发出许多较为成熟的SVATS(土壤一植物大 气通量交换方案)模型，提高了人们对陆面水循环与能量循环规律的认识。综合分布式水 文模型和陆面过程模型的优点，便可以建立起分布式流域水循环模型，使得详细计算植被 耗水过程、开展广义水资源评价与综合节水潜力分析成为可能。 and trans{erProcessesin river WEP—L(Water Large basins)模型是在国家 Energy 重点基础研究发展规划项目研究中开发的大流域分布式水循环模型，模型开发与验证情况 详见《自然资源学报》2005年第2期【”。WEP—L建立在网格单元型分布式模型WEP[4】 的基础上，但为适应黄河这样的超大流域(面积约79．5万km2)，WEP—L采用“于流域 内等高带”为计算单元以避免采用过粗阿格单元产生的模拟失真问题。同时，计算时针对 各水循环要素过程时间尺度不同的特点，采用了lh--ld的“变时间步长”，既合理表述 了水循环动力学机制又提高了计算效率。 在水循环各要素过程模拟中，冠层截留、土壤蒸发、水面蒸发和植被蒸腾等蒸散发 项，采用土壤一植被一大气通量交换方法(SVATS)进行了详细计算。积雪融化过程采 面汇流与河道汇流采用一维运动波法计算。平原区浅层地下水运动根据Boussinesq方程 进行模拟，并考虑其与地表水、土壤水及河道水的水量交换。为反映“自然”和“人工” 二元驱动力作用下的流域水资源演化机理，将取用水等人工侧支过程与自然水循环过程进 行了耦合模拟，即通过WEP～L分布式模拟结果的时空聚合与集总式水资源调配模型结 果的时空展布来实现。 WEP—L模型在黄河流域的验证工作基于黄河23个主要水文测站45年逐月及逐日实 956～ 测径流系列，其中1980年至2000年的21年取为模型校