流域“自然-社会”二元水循环理论框架

流域水循环的"自然-社会"二元演变是导致近年来水问题和水危机的本质原因.实现缺水地区供用水、水环境、水生态安全的国家目标,必须依靠以流域水循环为统一基础的水资源科学调控,其首要的科学基础是对高强度人类活动干扰下的流域水循环与水资源演变的内在机理及其规律的认知.本文从我国二元水循环演进历史、流域二元水循环理论、典型流域水资源演变规律、流域二元水循环模式与概念模型4个方面进行探讨,为变化环境下水循环的基本认知模式、现代环境下水资源衰减规律等提供研究参考.

基于二元水循环的灌区分布式水文模型的应用研究

针对中国北方灌区的水文特点,在二元水循环理论的指导下,对自然流域水文模型SWAT进行了改进,构建了灌区分布式水文模型,改进了SWAT模型的灌溉水运动模块、稻田水分循环模块、稻田水量平衡各要素和产量模拟的计算方法,增加了渠系渗漏模拟模块等。以河南省人民胜利渠灌区为例,利用改进的SWAT模型对该灌区的水循环过程进行了模拟。为验证模型的有效性,选用Nash-Suttclife效率系数(纳西效率系数)E、线性回归系数R2来评估模型在校准和验证过程中的模拟效果。结果表明:该模型适合灌区水分循环的模拟。模型的构建和改进,对分布式水文模型在高强度人类活动影响区域的水资源、水环境研究和管理起到积极的作用,为灌溉水文学提供了新的研究方法。

改进的SWAT模型在强人类活动地区的应用

针对中国人类活动强烈的流域水循环特点,在二元水循环理论的指导下,以SWAT分布式水文模型为基础,进行了灌溉和人工耗、用水模块的开发和改进,构建了适用于此类区域的二元水循环模型。利用改进后的模型对天津市的水循环过程进行了模拟。结果表明,改进后的模型模拟的NASH效率系数从0.62提高到0.89,相关系数从0.79提高到0.91,比改进前有明显的提高。模型的构建和改进,对分布式水文模型在高强度人类活动影响流域的水资源、水环境研究和管理将起到积极的作用。