可更新的淡水資源為保持陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)健康的基礎(chǔ)性自然資源[1]，也是保證糧食安全以及生態(tài)安全的戰(zhàn)略性資源，用途十分廣泛，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活用水。20世紀，由降水形成的可再生的淡水資源總量基本保持不變，而人類用水需求卻激增了6倍，其主要用途為提高糧食產(chǎn)量與工業(yè)生產(chǎn)[2-3]。

　　摘要：對藍水和綠水的內(nèi)涵進行了梳理，并對其評價方法進行了綜合分析，認為水文模型法是同時評價藍水和綠水資源量時空變化特征的有效方法。在此基礎(chǔ)上以渭河流域為例，構(gòu)建了渭河流域分布式水文模型SWAT，并采用SUFI-2算法進行參數(shù)敏感性分析、參數(shù)率定、模型驗證以及不確定性分析。根據(jù)模型輸出結(jié)果，分別在水文響應(yīng)單元、控制流域以及城市/地區(qū)尺度上對渭河流域近50年來的藍水資源量、綠水流和綠水儲量進行了綜合評價，以期為西北干旱缺水地區(qū)的水資源規(guī)劃與管理以及水資源高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：職稱論文快速發(fā)表,藍水,綠水,水資源,SWAT,渭河

　　生產(chǎn)生活用水擠占生態(tài)環(huán)境用水的現(xiàn)象頻發(fā)，部分生態(tài)系統(tǒng)已嚴重退化，危及生態(tài)安全。目前，全球超過6億人口生活在水資源嚴重短缺的地區(qū)（小于500m3/（人·年）[4]。因此，日益嚴峻的水資源短缺以及水資源脆弱性問題已成為眾多學(xué)者研究的熱點[5-9]。

　　目前的水資源評價方法大多僅考慮水循環(huán)中的地表水和地下水，即“藍水”[10-11]，卻忽視了水循環(huán)中的“綠水”。綜合考慮水文循環(huán)的全過程和水量平衡的全要素，通過森林、草地、農(nóng)田和濕地蒸散作用消耗的綠水流占全球降水總量的65%，而傳統(tǒng)的藍水資源量僅占全球降水總量的35%[12]。可見，綠水資源對于發(fā)展雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)及維持生態(tài)系統(tǒng)健康來說至關(guān)重要[12-13]。因此，開闊思路，拓寬傳統(tǒng)水資源評價范疇，科學(xué)評價藍水綠水資源，并將綠水資源納入水資源評價體系，對于水資源規(guī)劃與管理，解決干旱半干旱地區(qū)的水資源短缺問題具有重要的現(xiàn)實意義。

　　在我國廣大西北干旱地區(qū)以及華北地區(qū)，目前的藍水資源量十分有限，但這些地區(qū)每年仍然以其獨特的干旱氣候生產(chǎn)了大量的優(yōu)質(zhì)農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)品，其中很大一部分來源于由有限降雨量所產(chǎn)生的綠水資源。如何拓寬思路，科學(xué)評估這一部分水資源量，從而為西北乃至整個華北、東北干旱地區(qū)的水資源利用和管理提供科技支撐迫在眉睫。正是基于這樣的背景和思路，本文以位于西北典型干旱地區(qū)的渭河流域為例，在闡述藍水綠水基本概念和內(nèi)涵，并系統(tǒng)總結(jié)其主要應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上，探討了借助分布式水文模型科學(xué)估計和評價干旱地區(qū)藍水綠水資源量的思路與方法，以期為相似流域的水資源評價和管理工作提供參考。

　　1藍水綠水內(nèi)涵

　　藍水和綠水的概念由國際水資源研究所的瑞典水文學(xué)家Falkenmark于1995年首先提出[15]，他認為降落在陸地生態(tài)系統(tǒng)的水量包括藍水（BlueWater）和綠水（GreenWater）兩部分，其中，藍水指由降水形成的地表水和地下水，是可見的液態(tài)水流，包括河流、湖泊和含水層中的水；綠水指由降水下滲到非飽和土壤層中供給植物生長的水，是垂向進入大氣的不可見水。Falkenmark于2006年結(jié)合綠水的物質(zhì)性和資源性擴充了綠水的概念，他認為綠水可以分為綠水流（GreenWaterFlow）以及綠水儲量（GreenWaterStorage）兩部分。綠水流即實際蒸散發(fā)，由土壤和水體蒸發(fā)，植物散發(fā)兩部分組成；綠水儲量則是指儲存在土壤中的水[14]。

　　自此以后，相關(guān)學(xué)者先后對藍水和綠水的概念進行了發(fā)展和完善。藍水為存儲在河流、湖泊以及含水層中的水，也即傳統(tǒng)水資源評價中對于可利用水資源量的定義，即地表水和地下水資源量之和，并扣除兩者的重復(fù)計算量。綠水的定義目前國際上有兩種：物質(zhì)上，綠水被定義為蒸散發(fā)流，即進入大氣的水汽流，包括農(nóng)田灌溉、濕地、水面蒸發(fā)、天然植被等不同地表的水汽流[12，16-17]；資源上，綠水被定義為源于降水且存儲在土壤中并被植被散發(fā)消耗的水資源[12，18-19]。

　　2藍水綠水資源評價方法

　　估算一段時間內(nèi)的區(qū)域/流域藍水綠水資源量可以為水資源規(guī)劃與管理，以及解決水資源短缺問題提供一種新思路。估算藍水資源量也即傳統(tǒng)的水資源評價，其主要方法包括統(tǒng)計分析法和水文模型法。其中，統(tǒng)計分析法對數(shù)據(jù)需求量較大，需要收集研究區(qū)的水文氣象、水文地質(zhì)、水利工程以及取用水等數(shù)據(jù)；水文模型法較之統(tǒng)計分析法來說對于數(shù)據(jù)的需求相對較少。

　　估算綠水資源量的方法基本可以分成以下三類：生物學(xué)方法、水文模型法以及生物水文耦合法[17]。

　�。�1）生物學(xué)方法主要采用生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)干物質(zhì)消耗的水量，即需水量，來估算綠水資源量。該類方法根據(jù)凈初級生產(chǎn)力數(shù)據(jù)與主要生態(tài)系統(tǒng)單位干物質(zhì)生產(chǎn)所需蒸散量的乘積來估算綠水流。Postel等[5]采用凈初級生產(chǎn)力數(shù)據(jù)，估算了全球非灌溉植被（天然森林、草地、人工林地和雨養(yǎng)作物）蒸散量，并得到其它主要土地利用類型的蒸散量，稱其為綠水資源量。另一種生物學(xué)方法則是結(jié)合遙感影像和蒸散量觀測值估算綠水資源量。Rockstrm等[20]采用森林、草地、林地以及濕地中各生物群系的覆蓋面積乘以蒸散量，并根據(jù)影響蒸散量的生態(tài)系統(tǒng)屬性將各生物群系統(tǒng)進而劃分為若干個植被組，最終采用水分利用效率與作物產(chǎn)量之積來估算綠水流。

　�。�2）水文模型法即采用水文模型來估算流域尺度的綠水流，將水資源劃分為藍水和綠水兩部分，綠水表示土壤蒸發(fā)和植被散發(fā)所耗用的水資源，藍水表示徑流，從而建立研究區(qū)水文模型來估算綠水。Jewitt等[21-22]分別在小尺度和大尺度流域上采用農(nóng)業(yè)集水區(qū)研究單元（AgriculturalCatchmentsResearchUnit，ACRU）模型以及水文土地利用變化（HydrologicalLandUseChange，HYLUC）模型，估算了非洲南部Mutale流域九種土地利用情景下的藍水綠水資源量。Schuol等[23-24]采用ArcSWAT模型并結(jié)合SUFI-2不確定性分析算法估算了西非以及整個非洲大陸的月尺度藍水綠水資源量。Faramarzi等[25]在伊朗構(gòu)建了ArcSWAT模型模擬了月尺度藍水綠水資源量，并考慮了水庫運行以及不同灌溉措施對小麥產(chǎn)量的影響。Menzel等[26]在歐洲、非洲及中亞的七個代表性流域搭建了水文模型，并分析了這些流域現(xiàn)狀年以及未來情景下的藍水資源量。Liu等[27]采用具有二源潛在蒸散發(fā)模式的半分布式水文模型，研究了我國北方老哈河流域土地覆被變化對藍水綠水資源量的影響。吳洪濤等[28]使用AVSWAT模型在碧流河流域估算了綠水資源量，研究了綠水的時空分布規(guī)律以及氣候變化情景下綠水的響應(yīng)。

　　（3）生物水文耦合法根據(jù)地表植被動態(tài)變化過程，考慮關(guān)鍵生態(tài)過程如初級生產(chǎn)力、植被生長、植被水分生產(chǎn)力、碳分配、死亡率以及植物對資源競爭的動態(tài)變化，借助陸-氣、碳-水交換關(guān)系，將水文模型與生物地理學(xué)以及生物地球化學(xué)相耦合，從而估算綠水流。代表性模型為近些年得到快速發(fā)展的全球植被動態(tài)模型LundPotsdamJena（LPJ）模型[13]。王玉娟等[29]在黃河流域三門峽地區(qū)構(gòu)建適用于估算流域尺度植被生態(tài)用水的生態(tài)水文模型，對三門峽地區(qū)20世紀50年代以來的植被生態(tài)用水量進行了定量模擬，計算得出不同植被類型的綠水消耗量。Siebert等[30]采用全球作物需水模型（GlobalCropWaterModel，GCWM）對1998年-2002年全球作物所需藍水和綠水資源量進行了估算。

　　由于水文模型可以深入揭示地表過程和水文過程的機理，因此，被認為是模擬水文過程以及評價水資源時空變化特征的有效工具。綜合分析藍水綠水的估算方法可知，水文模型法是同時評價藍水和綠水資源量時空變化特征的唯一方法。SWAT（SoilandWaterAssessmentTool）模型[31]是時間上連續(xù)的分布式流域水文模型，且在全世界得到了廣泛應(yīng)用[23，32-37]。SWAT模型因其能夠直接輸出藍水和綠水資源量的各個分量，被認為是一種估算藍水綠水資源量比較有效的方法。

　　3流域藍水綠水資源綜合評價——以渭河

　　流域為例作為我國西北經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)，渭河流域在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展以及西部大開發(fā)中占據(jù)重要地位，并具有十分重要的戰(zhàn)略意義[38]。因此，綜合評估渭河流域藍水綠水資源量對于高效開發(fā)利用水資源，保護我國西部地區(qū)河流生態(tài)系統(tǒng)健康來說具有重要的現(xiàn)實意義。

　　本文以渭河流域為例，構(gòu)建渭河流域分布式水文模型SWAT，并借助SUFI-2算法進行參數(shù)敏感性分析、參數(shù)率定、模型驗證以及不確定性分析，對渭河流域近50年來（1964年-2008年間）的可用水資源量進行了評價。首先在水文響應(yīng)單元（HRU）尺度上估算水資源分量中的藍水資源量、綠水流和綠水儲量，然后在控制流域以及城市/地區(qū)尺度上對其進行時空變化特征分析，從而為西部缺水地區(qū)的水資源規(guī)劃與管理，解決水資源短缺等問題提供新的思路。

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