11月7日,在第18届中国水论坛开幕式上,中国水利水电科学研究院副院长王建华发布了他领衔的国家重点研发计划项目“国家水资源承载能力评价与战略配置”在水资源评价模型研发上的最新进展。

“为实现对全国水循环通量的系统解析,建立全国水资源分布式‘明细账’,在前期大量研究工作的基础上,经过4年的集中攻关,我们研发了中国水资源评价模型(China Water Resources Assessment Model,CWAM)。”王建华介绍,CWAM模型可实现全国81687个计算单元、1956年—2017年长系列42项水循环要素的模拟计算以及地表、地下水资源和水资源总量的动态评价与预测。

我国水资源评价方法研究起步略晚于国外,但在水资源短缺日益凸显的现实背景下,水资源评价理论与方法发展迅速。以往水资源评价一般采取的是“实测-还原-修正”思路,评价的出发点是通过“剔除”人类活动影响的处理方式,将实测到的水循环通量还原到天然状态, 以此为基础评价水资源量。

在王建华看来,这种评价方法在人类活动影响程度较小的情况下, 还能够满足实际需求,而随着人类活动逐渐加强, 需要还原和修正的水循环通量比例越来越高,这种一元静态的评价思路已经难以满足现实的需要和精度的要求。因此,水资源评价逐渐开始由“实测-还原-修正”的一元模式向“实测-分离-耦合-建模-评价”的二元动态评价模式发展。

我国早期水资源评价主要依靠统计方法。近年来,一些学者尝试将分布式水文模型技术引入水资源评价中来,成为水资源评价的重要手段。随着信息技术的进一步发展,具有物理机制的分布式水资源动态评价模型逐渐成为水资源评价研究的热点之一。

据介绍,CWAM模型综合了分布式水文模型和陆面地表过程模型的优势,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,进而实现了对地表水、地下水和土壤水的动态联合评价。

模型模拟结果准不准,还需要数据来说话。为了对CWAM模型进行验证,王建华团队重点开展了全国不同分区主要河流203个代表性水文监测断面长系列径流模拟结果验证。这203个水文站点分布在全国9个气候带和10个水资源一级区,所在流域存在显著的气候差异和地质差异,具有代表性。

“全国203个水文站点验证结果表明: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。”王建华介绍。

目前,CWAM模型部分技术成果已应用于全国第三次水资源调查评价。比如,该模型的子流域划分技术在210个重点流域边界核定中发挥了作用。同时,该模型还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。

“由于全国水循环过程十分复杂、涉及因素众多,CWAM模型仍将不断完善,应用系统开发等工作也正在进行。我们希望,模型技术未来能够替代传统的‘人海’战术,实现水资源评价的现代化升级。”王建华表示。(记者 唐 婷)