變化環(huán)境是指由人類活動(dòng)和自然過(guò)程相互交織的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所引起的一系列陸地、大氣與水循環(huán)的變化[1]。隨著人類活動(dòng)和氣候變化，人工因素對(duì)自然水循環(huán)系統(tǒng)的干擾愈來(lái)愈烈，特別是高強(qiáng)度的水資源開(kāi)發(fā)利用，如人類的取水、用水、耗水、排水、調(diào)水等行為，對(duì)整個(gè)水循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生了巨大的影響[2]。

　　摘要：針對(duì)高強(qiáng)度水資源開(kāi)發(fā)利用條件下流域水循環(huán)研究存在的問(wèn)題，從認(rèn)知、試驗(yàn)、理論、方法四個(gè)層次探討了適應(yīng)水資源開(kāi)發(fā)利用條件的流域水循環(huán)的研究方法，構(gòu)建了一個(gè)以水資源配置模型與水循環(huán)模型耦合為核心，以流域供需水分析和流域生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)為響應(yīng)的多目標(biāo)調(diào)控模型。利用該模型，對(duì)黃河流域水資源進(jìn)行了合理配置計(jì)算。結(jié)果表明，現(xiàn)狀條件下黃河流域缺水嚴(yán)重；而在未來(lái)情境下缺水將更加嚴(yán)重，大力節(jié)水能夠較大程度緩解缺水狀況。

　　關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)論文發(fā)表去哪里,自然-人工復(fù)合水循環(huán),WACM模型,水資源配置,水循環(huán)模型,黃河流域

　　1研究背景

　　經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和研究，學(xué)者們對(duì)于流域水文循環(huán)的研究越來(lái)越深入和細(xì)致，特別是從20世紀(jì)90年代開(kāi)始涌現(xiàn)的分布式流域水文模型，如MIKE-SHE模型[3]、VIC模型等[4]，使得研究者可使其與氣候模型（GCM“全球氣候模式”）結(jié)合，開(kāi)展氣候條件變化下的流域水循環(huán)研究[5-6]。但是，這類研究重心放在氣候變化對(duì)于水循環(huán)的影響研究方面，而在重點(diǎn)考慮人類活動(dòng)影響條件下，特別是高強(qiáng)度水資源開(kāi)發(fā)利用條件下的流域水循環(huán)研究方面，仍存在著諸多不足和問(wèn)題。

　�。�1）取用水總量與耗水總量關(guān)系不清楚。取用水總量易于觀測(cè)和計(jì)量，方便管理，但無(wú)法反應(yīng)水的資源消耗本質(zhì)；而耗水總量能體現(xiàn)水資源的真正資源消耗量，但難以核算和管理。取用水總量與耗水總量關(guān)系密切，但缺乏成熟明確的量化表達(dá)式，僅憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)估算耗排水量，不夠科學(xué)合理。同時(shí)，耗水總量管理方法在管理中缺失，致使取用水管理與耗水管理不相協(xié)調(diào)，取水許可方法受到限制。

　�。�2）地表、地下用水總量與耗水總量關(guān)系不清楚。水循環(huán)過(guò)程中，地表水和地下水轉(zhuǎn)化頻繁，地表水與地下水之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系還未能清晰定量化。如水管理實(shí)踐中往往將從河道或湖泊附近的取水井抽取的水量歸為地下水統(tǒng)計(jì)，而實(shí)際中水是從河道滲透來(lái)的河水，其水源的歸類還存在爭(zhēng)議。因而地表地下用水總量與耗水總量的關(guān)系難以確定。同時(shí)，地下水資源的調(diào)控中，僅僅從人工地下水取用量的角度研究，人工取用地下水與地下水位的聯(lián)系尚無(wú)考慮，且潛水和承壓水也未能區(qū)分，由此更加難以確定其耗水關(guān)系。

　�。�3）當(dāng)?shù)厮�、外調(diào)水用水總量與耗水總量關(guān)系不清楚。外調(diào)水與當(dāng)?shù)厮�往往通過(guò)共同的取用水設(shè)施向用水戶供水，在沒(méi)有明晰當(dāng)?shù)赜盟�與耗水之間的關(guān)系之前，難以確定當(dāng)?shù)厮�、外調(diào)水用水總量與耗水總量之間的定量關(guān)系和轉(zhuǎn)化規(guī)律，給總量控制的管理帶來(lái)不便。

　�。�4）地表水與地下水、當(dāng)?shù)厮�與外調(diào)水之間循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系不清楚。外調(diào)水在輸送及使用的過(guò)程中都可能與當(dāng)?shù)氐乇�、地下水產(chǎn)生水量轉(zhuǎn)化，同時(shí)當(dāng)?shù)氐乇硭�和地下水之間也在不斷的轉(zhuǎn)化。對(duì)于上述轉(zhuǎn)化過(guò)程，其轉(zhuǎn)化的具體路徑、時(shí)空分布、變化特征都很難進(jìn)行定量的描述，各種水源之間的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系不清楚。

　�。�5）水循環(huán)過(guò)程中的供-用-耗-排-補(bǔ)-轉(zhuǎn)化關(guān)系不清楚。以往常用“供-用-耗-排”來(lái)描述供用水的循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程，這種提法主要是從地表水系統(tǒng)出發(fā)總結(jié)出來(lái)的；如果從整個(gè)水資源系統(tǒng)來(lái)看該提法則不夠全面，應(yīng)該修改為“供-用-耗-排-補(bǔ)-轉(zhuǎn)化”，考慮水的回補(bǔ)與轉(zhuǎn)化過(guò)程才更能夠反映供用水之后整個(gè)水資源系統(tǒng)的變化過(guò)程，或者說(shuō)水循環(huán)的變化過(guò)程。目前還很難給出水循環(huán)過(guò)程中供-用-耗-排-補(bǔ)-轉(zhuǎn)化之間的定量關(guān)系。

　　（6）水資源高效利用條件下水的供-用-耗-排-補(bǔ)-轉(zhuǎn)化關(guān)系變化。在水資源高效利用條件下，采用節(jié)水措施或者節(jié)水工藝，取水量減小，輸水過(guò)程、用水過(guò)程也隨之發(fā)生變化，則必然引起水資源的耗、排、補(bǔ)及轉(zhuǎn)化過(guò)程發(fā)生改變，但目前還很難對(duì)這一過(guò)程展開(kāi)有效的定量化研究。

　　本文將以“自然-人工”復(fù)合作用下的流域水循環(huán)機(jī)理和模型為基礎(chǔ)，對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用條件下的流域水循環(huán)過(guò)程展開(kāi)研究，提出一種基于水資源配置的流域水循環(huán)研究方法，并以黃河流域?yàn)槔�進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。

　　2流域水循環(huán)研究的科學(xué)方法

　　流域自然-人工復(fù)合水循環(huán)理論[7]是解決高強(qiáng)度水資源開(kāi)發(fā)利用條件下水循環(huán)問(wèn)題的基礎(chǔ)核心。對(duì)于上述存在問(wèn)題，按照科學(xué)認(rèn)知、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、理論探究、解決方法四個(gè)步驟，形成一個(gè)從水循環(huán)機(jī)理認(rèn)知到水循環(huán)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，再到流域區(qū)域自然-人工復(fù)合水循環(huán)理論研究，最后利用水資源分配與循環(huán)轉(zhuǎn)化模擬模型[8]（WaterAllocationandCycleModel，即WACM）進(jìn)行模擬計(jì)算。

　　2.1水循環(huán)機(jī)理的科學(xué)認(rèn)知

　　流域水循環(huán)的客觀存在是水循環(huán)研究的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。在自然-人工復(fù)合作用下的流域水循環(huán)及其伴生過(guò)程中（如圖1），水資源配置的結(jié)果控制著人工水循環(huán)過(guò)程，而水資源配置對(duì)應(yīng)的缺水問(wèn)題實(shí)際上是水的自然過(guò)程與人工過(guò)程演變失衡的結(jié)果，兩者相互關(guān)聯(lián)，相互作用。在目前的水循環(huán)過(guò)程中，由于受到變化環(huán)境中氣候因素、下墊面因素變化，特別是人類活動(dòng)影響下，流域水循環(huán)理論系統(tǒng)已呈現(xiàn)出新的規(guī)律和特點(diǎn)，因此不能再僅以單純的自然水循環(huán)系統(tǒng)和人工水循環(huán)系統(tǒng)說(shuō)明流域的水分演變過(guò)程和“四水”轉(zhuǎn)化規(guī)律[9]，而應(yīng)研究人工和自然綜合因素作用下的自然-人工復(fù)合水循環(huán)系統(tǒng)，這既適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，又滿足生態(tài)建設(shè)的需求。

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