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“国家水资源承载能力评价与战略配置”项目发布重要成果

发布时间: 2020-11-10 来源: 水资源所

11月7日,在南京召开的第18届中国水论坛上,“国家水资源承载能力评价与战略配置”项目发布了在水资源评价方面取得的重大成果,王建华副院长代表项目组向与会的1000多名专家和代表进行了汇报交流。

“国家水资源承载能力评价与战略配置(2016YFC0401300)”属“水资源高效开发利用”专项,是科技部启动的首批国家重点研发计划项目,于2016年7月正式启动,项目牵头单位为水利部水利水电规划设计总院,负责人为我院王建华教高。项目于今年6月完成了课题绩效评价,目前处于成果总结、迎接科技部验收阶段。项目以逐步消除我国水资源超载区,实现全国水资源荷载平衡为目标,其中系统解析全国水循环垂向和水平通量,建立全国分布式“水帐”,是项目的重要基础工作之一。

2020年9月11日,习近平总书记在科学家座谈会上指出“水资源空间分布失衡,带来不少问题”。算清水账、摸清水资源空间分布的失衡状况,是实现水资源空间均衡的重要基础,而传统的“实测-还原/还现”水资源评价方法因评价机制、评价方法的局限性,还存在未来预测缺失、时效性差等问题,评价技术亟需革新。用水文模型替代传统评价方法,需要掌握不同水文分区流域水循环模拟技术、拥有海量的历史和现状动态数据、相关前期工作基础以及大体量长期从事相关工作的人才队伍等等,项目组克服困难、充分发挥自身优势,基于前期黄河973、海河973、松花江水专项、南水北调科技支撑等项目的长期积累,承接历史着眼未来,攻关研发了中国水资源评价模型(China Water Resources Assessment Model,CWAM)。

CWAM模型针对全国超大尺度、复杂地质地貌、多变气候条件等特点,基于拥有自主知识产权的WEP模型对人类活动和下垫面变化下流域陆地水循环过程的刻画,从广义水资源量、狭义水资源量等口径开展水资源动态评价,有效避免了还原计算的问题。CWAM模型综合了分布式水文模型和陆面地表过程模型(SVATS模型)的优势,采用变水源区(VSA)产流理论,计算单元从植被冠层到承压水层共划分9层结构,详细耦合了水循环与能量交换的模拟,实现了地表水、地下水和土壤水的动态联合评价。CWAM模型基于全国十大水资源一级分区,兼顾寒区、西南喀斯特、黄土高原区等特殊地质结构区,形成了包含19406个子流域、81687个评价单元的庞大水资源评价系统网络。在进行水资源评价时,可输出全国81687个单元的长时间系列逐日、逐月、逐年等多时间尺度地水水资源、地下水资源以及土壤水资源等结果。

模型验证方面,CWAM模型突破了一般的单要素验证,开展了降水、蒸发、下渗、地表水、地下水等多要素的验证,通过各要素间的互相校核以减小不确定性。CWAM模型重点开展了全国不同分区主要河流203个代表水文监测断面长系列径流模拟的验证,验证期NASH效率系数均在0.7以上,相对误差控制在5%以内,表明了CWAM模型在全国不同气候水文、地质地貌分区模拟效果良好,具有很好的适用性。

CWAM模型基于物理机制的水循环模拟实现了水资源科学评价,不同情景仿真模拟实现了对水资源演变的未来预测,不同下垫面的精细描述实现了水资源的动态评价,创新优化算法大幅提高了模拟评价实效。中国水资源评价模型(CWAM)相关技术成果已应用于全国第三次水资源调查评价,如基于全国流向栅格批量实现了任意集水区P~R关系分析,子流域划分技术在全国210个重点流域边界核定中发挥了作用,为系统把握无资料地区水循环通量和高程关系提供了依据,为山丘区水文测站径流系列一致性修正提供了借鉴等。

由于我国水文分区跨度大,过程复杂、影响因素众多,构建一个适用全国且实用的模型工作量巨大,目前CWAM模型仍在不断完善,向着未来替代传统水资源评价的实测-还原/还现方法持续努力,通过改进“人海”战术,以技术创新实现水资源的实时、动态和科学评价。

 

 

 

 

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