[发明专利]基于水循环模拟的三条红线控制指标划分方法

说明书

本发明公开了一种基于水循环模拟的三条红线控制指标划分方法，该方法包括构建分布式二元水循环模型，获取分布式二元水循环模型构建所需数据，设定目标年份的社会经济规模与用水强度，判断水功能区达标状况，当水功能区水质达标时确定三条红线控制指标。本发明依据二元水循环理论，通过构建分布式二元水循环模型，考虑水量、水效、水质三者之间的有机互动关系，根据水功能区水质达标率模拟结果对研究区的水量和水质进行调控，计算行政区用水总量和污染物入河排放量，最终划定研究区的“三条红线”控制指标。与现有技术相比，本发明充分考虑用水总量、用水效率与污染负荷指标之间的内在机理与联系，使“三条红线”控制指标的划定更加合理。

技术领域

本发明涉及区域或流域级的水资源与水环境调控技术领域，具体涉及一种基于水循环模拟的三条红线控制指标划分方法。

背景技术

用水总量红线、用水效率红线和水功能区限制纳污红线三者之间相互联系、相互影响，存在着“此消彼长”或“同消同长”的动态响应关系，改变其中一项因子就可能使整个红线指标值发生变化。流域水循环与水环境系统的物质、能量在时空尺度下进行着复杂的循环交换，又相互交错，彼此关联，并直接受到人类活动的影响。人类生产活动显著的改变了天然水循环过程，同时也改变了氮、磷等营养物质在大气、土壤、水体中的迁移转化过程，使其附有显著的“人工-自然”特性，人为地割裂二者之间的联系必然难以准确描述人工扰动下的水循环及其伴生的水化学过程，进而影响红线指标确定结果的科学性和合理性。当前的“三条红线”划分没有从水循环的角度去定量研究指标与水资源系统、经济系统和生态环境系统之间的联系，指标划定存在大量主观性因素，缺乏水量、水效、水质互馈机制的考量，难以保证指标量化的科学性与合理性。采用基于物理机制的、可操作性强且功能完善的模型工具才是“三条红线”控制指标划定的必要手段。

分布式水文模型已成为探索复杂水循环机理的有效工具，在水资源管理、气候变化与下垫面改变对水循环的影响等方面的研究中发挥了不可替代的作用。其中，SWAT模型是目前最为经典的、在世界范围内使用最广、改进研究最多的分布式水文模型之一。不仅可以研究水文循环，还能够分析农业面源污染、水土流失、营养物质的迁移转化和大规模农业管理活动等。但是，SWAT模型在一些功能方面存在着不足，使其不能成为一个完整的二元水循环模型，主要因为：

(1)SWAT模型无法体现经济结构调整、节水与减排等措施对国民经济用水、污染排放的调控；

(2)SWAT模型对社会水循环模拟刻画不足，只能以人工用水量、点源排放量作为边界条件进行输入，而不考虑用水户分类，在人工“取-用-耗-排”过程模拟有明显短板；

(3)SWAT模型计算的人工取用水量、污染排放量仅是模拟中的过程量，并不作为最终结果进行统计与输出。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于水循环模拟的三条红线控制指标划分方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于水循环模拟的三条红线控制指标划分方法，包括以下步骤：

S1、构建分布式二元水循环模型；

S2、获取分布式二元水循环模型构建所需数据；

S3、设定目标年份的社会经济规模与用水强度；

S4、利用分布式二元水循环模型对监测断面进行水质过程模拟，根据模拟得到的监测断面的水质浓度判断水功能区水质达标率；若达标则根据模型计算的用水总量和入河污染物负荷量划分三条红线指标；否则返回步骤S3调整用水效率数据。

进一步地，所述步骤S1构建分布式二元水循环模型具体包括以下分步骤：

S11、划分计算单元；

S12、添加SWAT模型功能；