流域水循环系统模型(HEQM)

任务来源：

技术领域：水文水资源

技术来源：自主研发。 

技术原理

该技术针对流域模型缺乏考虑水循环及其伴随过程相互作用、营养源循环过程以及人类活动影响过程描述不够等问题，以水营养物循环为联系水循环相关过程的纽带，耦合生物地球化学模型对植被生理生态、土壤水和营养源垂向运移过程的精细刻画，水文模型对流域降水径流关系和坡面水系运移过程的数学描述，采用模块式开发思路，构建了流域水循环系统模型（HEQM），包括水文循环模块、土壤生物地球化学模块、作物生长模块、土壤侵蚀模块、物质运移模块、水体水质模块、闸坝调度模块和参数分析工具。 

技术特色

（1）提出了适于中国闸坝调度规则的水量水质调控方法，具有一定的普适性，解决了缺资料地区水量水质调控模拟问题。
（2）构建了精细刻画水营养源在植被土壤间运移的生物地球化学模型，包括7种有机氮库、3种无机氮库、6种磷库和碳库间的相互作用过程，以及作物耕种、灌溉、施肥、收割等管理方式的影响。
（3）提出了水循环多过程多要素的均衡率定方法，显著提高了水质模拟精度，解决了流域水量水质耦合模拟精度低、参数率定慢的问题。该技术为流域洪水及水质预警预报、水土流失和面源污染核算、城市雨洪模拟、水库防汛调度和水质管理等提供了技术支撑。 

技术指标

HEQM具有水文循环、土壤生物地球化学、作物生长、土壤侵蚀、物质运移、水体水质、闸坝调度模拟以及参数分析等功能。已用于全国不同气候和土地利用条件下214个流域1960—2015年日径流和泥沙模拟，流域面积为1.70×102～1.70×106k㎡，涉及4997个子流域和26673个最小计算单元。共有70%以上站点的日径流和泥沙模拟效果符合水量水质模拟精度要求，即：76%的站点日径流模拟的偏差系数在±25%以内，相关系数在0.75以上，效率系数在0.50以上；其中58%以上站点的模拟精度很好（即：偏差系数在±15%以内，相关系数在0.80以上，效率系数在0.60以上）。72.5%的站点日泥沙模拟的偏差系数在±50%以内，相关系数在0.60以上；其中34%以上站点的模拟精度很好（即偏差系数在±30%以内，相关系数在0.80以上）。 

应用范围及前景

在水利、环保、城建、农业等行业应用广泛，可用于流域洪水及水质预警预报、水土流失和面源污染核算、城市雨洪模拟、水库防汛调度和水质管理、水资源评价、环境保护、农业生产等，提高了我国流域径流、泥沙、氮磷等营养物质、作物产量模拟的可靠性和效率。该技术实现了闸坝调度规则与流域水量水质过程的耦合、流域水循环多过程多要素系统模拟、水循环多过程多要素的均衡自动优化等。 

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张永勇

/010-64889011

中国科学院地理科学与资源研究所

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