三川河流域水资源演变个例研究

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1、三川河流域水资源演变个例研究摘要：应用WEP-L分布式水文模型，以三川河流域为例，模拟了不同情景下流域水循环过程，在此基础上，定量分析了降水、人工取用水以及下垫面条件这三个主要驱动因子对流域水资源演变的影响。通过对比分析8种不同情景下的水资源量，初步得出：降水单项因子减少4.5%引起各种口径水资源量的减少，地表水资源量减少18.4％，地下与地表水资源不重复量15.8%，狭义水资源量18.3%，有效蒸散发量2.1%，广义水资源量4.6%；在人工取用水单项因子作用下，地表水资源量减少4.6%，而地下与地表水资源不重复量增加113.5%，在狭义水资源量减少0.4%的同时，伴随有效蒸散发量增加0.9

2、%，广义水资源量增加0.7%；在下垫面条件单项因子作用下，狭义水资源量及其构成地表水资源量和地下与地表水资源不重复量分别减少4.3%、4.3%和2.8%，有效蒸散发量增加7.1%，广义水资源量增加5.3%；三个因子对水资源量的综合影响是，地表水资源量减少30.6%，地下与地表水资源不重复量增加114.5%，狭义水资源量减少25.8%，有效蒸散发量增加6.7%，广义水资源量增加1.1%。研究成果对于其它流域水资源演变规律研究具有参考价值。关键词：三川河流域水资源水资源演变分布式水文模型WEP-L模型1前言水资源作为自然资源的重要组成部分，近几十年来，其循环过程逐渐受气候变化以及日益加剧的人类活

3、动等多种扰动因素的影响。流域水资源的动态变化及其对气候以及人类活动的敏感性使得水资源演变成为极其复杂的过程。水资源演变规律方面的研究，目前开展的工作大致分为流域（区域）水资源演变规律和趋势、水资源演变驱动因子分析两个部分，后一个部分包括水资源演变驱动因子影响水文水资源的机理分析和定量评估各项驱动因子对水资源演变的贡献方面的研究[1]。在水资源演变规律定量研究方面，水文模型是有力的工具，目前很多研究者都采用或者开发水文模型来模拟各项因子的水文水资源效应[14]。但这些水文模型，绝大多数是统计模型或者概念性模型，这类模型由于物理机制不清，不能详细而准确地描述水分运动的各个环节和过程，一般用来初步

4、评价断面水资源量的变化，不能作为全面定量评估水循环全过程变化的工具[1]。在过去10年里，水文学研究领域内分布式水文模型模拟大尺度的水文过程逐渐受到关注，主要基于以下原因：首先，能够模拟水文参数和自然地理条件空间变异特征；其次能够模拟大流域的径流过程并进行水资源评价及水文预报，以适应现代水资源规划和管理的需要。本文采用具有物理机制的分布式水文模型（WEP-L模型）[57]模拟三川河流域的水循环过程，定量评估水循环驱动因子对水资源演变规律的影响，综合分析和预测水资源演变规律。影响水循环的驱动因子，无外乎自然和人工两个方面。容易发生变化的自然因素主要包括降雨、气温、日照等等气象要素和天然覆被状况

5、，人工因素主要包括人类活动对流域下垫面的改变和人类对水资源的开发利用。但对水资源影响较大的驱动因子主要有降水、人工取用水和下垫面81条件。降水作为驱动水资源演变的因子既是内因也是外因；人工取用水改变了水资源的赋存环境，也改变了地表水和地下水的转化路径，使得蒸发、产流、汇流、入渗、排泄等流域水循环特性发生了全面改变；下垫面条件变化影响了产汇流特性，进而影响了水资源的演变特性。本文着重对这三个主要驱动因子的水资源效应进行分析研究。1研究方法2.1“二元”水资源演变模式和二元水循环模拟人类活动从循环路径和循环特性两个方面明显改变了天然状态下的流域水循环特征，使流域水循环带有“天然—人工”二元特征[

6、8]。一个是天然降水、径流以及蒸发形成的主循环圈，另外一个是由取水—输水—用水—排水—回归五个基本环节构成的侧支循环圈（见图1）。天然循环圈与侧支循环圈彼此影响导致水循环以及水资源演变发生深刻的变化，因此研究水资源演变应该建立在“天然—人工”二元理论基础之上。图1水资源二元演化模式示意图为模拟“天然—人工”二元水循环过程，采用用具有物理机制的WEP-L分布式水文模型和集总式流域水资源调配模型进行耦合，构成了流域水资源二元演化模型[6]。2.2层次化水资源量评价水资源的本质特征包括有效性、可控性和可再生性[8][10~11]三个方面，水资源评价相应地有三个评价准则。有效性是指对社会经济发展和生

7、态及环境具有效用的水分均可以看作是水资源；可控性是指在对人类具有效用的水分中，通过采取工程措施可以开发利用的那一部分水分；可再生性是指水资源在流域水循环过程中形成和转化，其作为可再生性资源的充分必要条件是保持流域水循环过程的相对稳定。由此可见，根据有效性准则定义的水资源包括了降水中的有效部分和径流性水资源，是一种广义水资源；在广义水资源范畴内，根据可控性准则定义的水资源是传统水资源评价的径流性水资源，即狭义水