[发明专利]一种定量区分水循环演变过程中不同因素贡献的方法

说明书

本发明公开了一种定量区分水循环演变过程中不同因素贡献的方法，属于水循环分析技术领域，该定量区分水循环演变过程中不同因素贡献的方法包括下列步骤：建立目标计量区，目标计量区内部区分为自然水文循环区和人工水循环区，同时自然水文循环区和人工水循环区内部均分配为各种不同因素的小区域；在计量区和水汽接收区之间建立生态模拟区；对目标计量区内部水汽进行标记追踪；建立水汽接收区；在水汽接收区内部进行各种标记水汽的计量统计；该方法将水循环三个主要变量降水、蒸散和水汽输送有机的联系起来,采用水汽标记追踪，精确的统计水汽的各个来源，精确定量水循环中不同因素贡献。

技术领域

本发明属于水循环分析技术领域，尤其涉及一种定量区分水循环演变过程中不同因素贡献的方法。

背景技术

水是生命之源、生产之要、生态之基，作为一种可再生性资源，水资源的数量是非常有限的，在很大程度上依赖于水循环系统。由于水资源开发利用和水利工程建设等人类活动的不断增强，流域水循环过程已经从原来的“自然”模式占主导逐渐转变为“自然-人工”二元耦合模式。自然水循环过程由降水、植被冠层与洼地截留、蒸发蒸腾、入渗、地表径流、土壤中径流、地下径流和河道汇流等构成，其驱动力是太阳辐射、重力和风力等自然驱动力。“自然-人工”二元水循环不仅包括上述自然水循环过程，而且包括取水、输水、配水、用水、耗水和排水等人工侧支水循环过程，其驱动力既有自然驱动力，又有社会经济驱动力。分布式水文模型从20世纪80年代以来得到很大发展及应用，其优势是对自然水循环过程进行分布式模拟，但本身没有水资源的配置调度功能，在模拟人工侧支水循环过程方面受到限制。水资源配置模型近年也得到广泛研究与应用，其优势在于对水资源的供需平衡分析和水库调度，但研究内容仅限于径流性水资源，缺少对包括蒸发蒸腾在内的自然水循环全要素的平衡分析。为了更好地模拟高强度人类活动地区的“自然-人工”二元水循环过程，为流域水资源综合管理提供技术支撑和决策支持，需要将两类模型耦合起来。近年来以全球变暖为主要特征的气候变化对水循环系统的影响日益凸显，加剧了水循环系统的复杂性，致使对变化环境下的水循环系统进行模拟和预测的难度也在不断加大。尽管国内外学者针对二元水循环模拟开展了大量工作。

随着经济社会发展和全球气候变暖，人类活动对流域水循环的影响日益加剧。影响水循环演变的因素有许多，除了气候系统中降水等要素的自然变异、太阳活动和火山爆发等自然因素外，还有温室气体排放导致的气候变暖、取用水和下垫面改变等人类活动因素，以及其它一些未知和不确定因素，如何科学识别水循环演变的驱动因素并定量区分水循环演变过程中自然因素和人类活动的贡献，已成为现代水文水资源学研究的关键科学问题之一。

水循环是海洋、陆地和大气之间相互作用中最活跃且最重要的纽带,是研究气候变化或变异对全球及区域水资源影响的重要基础。20世纪60年代以来,一系列重大国际科学计划都将水循环研究作为共同关注的科学问题[1。张利平等[2]指出全球气候变化必然引起全球水分循环的变化，导致水资源在时间和空间，上的重新分配和引起水资源数量的改变,从而进一步影响地球的生态环境和人类社会的经济发展。

水分再循环是区域蒸发的水汽以降水的形式再次返回本地的过程,是水文大循环的重要组成部分。在某些远离海洋或外来水汽输送较弱的地区，再循环水分是殊为重要的降水来源。水分再循环将蒸发、降水和水汽输送等水循环变量有机联系起来,可清晰地回答降水的来源问题,为土地利用变化等人类活动条件下区域水资源的开发利用提供理论依据。从更广的尺度上，水分再循环是评估陆-气反馈作用的-.种度量，其时空分布可以用于评估不同气候区大气水分的补偿机制,更精细地评估陆一海一空水量平衡及其动态演变特征。因此，水分再循环研究,对于深人研究全球及区域水循环变化及水资源动态演变规律具有重要的科学意义。本文系统性梳理了已有的水分再循环研究方法和计算模型,对基于各类方法或模型的研究成果进行了总结。

国内尚无统一和成熟的方法，目前的分项调查法和水文模型法主要以统计、还原和修正等作为基本手段，已经不能满足现代“自然-人工”二元驱动力作用下流域水循环演变过程中的人类活动效应研究。

发明内容