第6期 曾维华等基于网格水文单元的流域水资源自然再生能力评价·95· 均降水量(mm),E为单元水体在月内的平均蒸发量(mm)。因此,月内该单元水体的水资源更新的量△W I-V。用水资源更新的量与当月相对静态水资源总量W的比值即为该单元水体在该月的水资源更新 △W⊥-VP+Q-E- 率(q):q=w-W 假设在理想状态下,Q=Q+ΔQ,即输入径流量Q全部通过单元水体输出,在输出径流量中,还包括 单元水体在当月中产生的径流量ΔQ;而相对静态水资源总量用土壤水蓄水量S和地下水蓄水总量G之 和来表示。因此水资源更新率可进一步表示为:a=wP=E=△Q 用单元水体的月水资源自然更新率q来表征单元水体在该月内的自然再生能力,并通过分析流域内 各个网格在不同月份内的水资源更新率在空间和时间上的分布规律,来对流域水资源自然再生能力进行 评价。 2基于网格水文单元的泾河流域水资源自然再生能力评价 3.1输入数据 首先利用基于GRD的流域简单水平衡模型,按网格模拟泾河流域逐月水文循环过程;由此得到各网 格的降水、蒸发、径流、土壤蓄水与地下水等影响水资源自然再生能力的定量因子的时空分布。在此基础 上,利用表征水资源自然再生能力的综合指数:基于网格水文单元水资源更新率按网格评价流域水资源自 然再生能力。 图2-a,bc,d,e分别为泾河流域19%6年6月降水量、蒸发量、径流量、土壤水蓄水量和地下水蓄水 量的空间分布状况。由此可见,泾河流域的径流量主要集中在流域南部与中部,流域北部径流相对较低, 这与流域降水分布关系密切(图2-a)。泾河流域的土壤蓄水与地下蓄水量的分布类似,且与径流分布有 定相关性 图2-a降水量 图2·b蒸发量 图2·c径流量图2d土壤水蓄水量图2.e地下水蓄水量 Fig 2- a precipitation Fig 2-b evaporation Fig 2-c runoff Fig 2-d soil water Fig2-e groundwater 2.2基于网格水文单元的泾河流域水资源自然再生能力评价 (1)泾河流域水资源自然再生能力的准周期变化规律 表1为泾河流域19%6年各个月份水资源自然更新率的范围和平均值,图3是泾河流域水资源自然更 新率均值的年内变化情况 表1泾河流域19%6年水资源自然再生能力评价结果 Tab. 1 Assessment results of natural water resources renewability of Jin river basin in 1996 水资源更新率月 四月 最小值 2.07426 2.13134 2.36643 2.33375 0.18619 最大值 0.86035 0.888858 0.191470.811773 371236 平均值 0.49963 l.197826 水资源更新率 十一月 十二月 最小值 0.56333 0.015613 0.60204 0.35559 1.76339 1.97953 最大值 2.268143 2.047367 1.757279 0.132098 0.06622 平均值1.0395730.20392801379480.1253520.00474 0.16652 从图3中可以看出,1月-5月水资源自然更新率为负值。这是由于这个几个月整个泾河流域的降水 量较少,不能满足流域蒸发和形成径流的消耗,而水资源的输出的大部分在这个几个月之中是由土壤水和 地下水补给完成的。4月的水资源自然更新率值为全年最低,这是由于在四月由于气温回升等因素蒸发 量增大,而降水量増加幅度较小,使得水资源损失相比与一月、二月降水量和蒸发量均小的情况更为显著。 随着5月降水开始大幅増加,水资源自然更新率开始回升。到了汛期,由于降水量激増,流域水资源得到 大量的补充,在6月、7月使得泾河流域水资源自然更新率达到年内最大值;8月9月、10月流域的降水 201994-2009ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net均降水量(mm) ,E 为单元水体在月内的平均蒸发量(mm) 。因此 ,月内该单元水体的水资源更新的量ΔW = I - V 。用水资源更新的量与当月相对静态水资源总量 W 的比值即为该单元水体在该月的水资源更新 率(q) : q = ΔW W = I - V W = P + Qi - E - Qe W (3) 假设在理想状态下 ,Qe = Qi +ΔQ ,即输入径流量 Qi全部通过单元水体输出 ,在输出径流量中 ,还包括 单元水体在当月中产生的径流量ΔQ ;而相对静态水资源总量用土壤水蓄水量 S 和地下水蓄水总量 G 之 和来表示。因此水资源更新率可进一步表示为 : q = ΔW W = P - E - ΔQ S + G (4) 用单元水体的月水资源自然更新率 q 来表征单元水体在该月内的自然再生能力 ,并通过分析流域内 各个网格在不同月份内的水资源更新率在空间和时间上的分布规律 ,来对流域水资源自然再生能力进行 评价。 2 基于网格水文单元的泾河流域水资源自然再生能力评价 3. 1 输入数据 首先利用基于 GRID 的流域简单水平衡模型 ,按网格模拟泾河流域逐月水文循环过程 ;由此得到各网 格的降水、蒸发、径流、土壤蓄水与地下水等影响水资源自然再生能力的定量因子的时空分布。在此基础 上 ,利用表征水资源自然再生能力的综合指数 :基于网格水文单元水资源更新率按网格评价流域水资源自 然再生能力。 图 2 - a ,b ,c ,d ,e 分别为泾河流域 1996 年 6 月降水量、蒸发量、径流量、土壤水蓄水量和地下水蓄水 量的空间分布状况。由此可见 ,泾河流域的径流量主要集中在流域南部与中部 ,流域北部径流相对较低 , 这与流域降水分布关系密切(图 2 - a) 。泾河流域的土壤蓄水与地下蓄水量的分布类似 ,且与径流分布有 一定相关性。 图 2 - a 降水量 Fig. 2 - a precipitation 图 2 - b 蒸发量 Fig. 2 - b evaporation 图 2 - c 径流量 Fig. 2 - c runoff 图 2 - d 土壤水蓄水量 Fig. 2 - d soil water 图 2 - e 地下水蓄水量 Fig2 - e groundwater 2. 2 基于网格水文单元的泾河流域水资源自然再生能力评价 (1) 泾河流域水资源自然再生能力的准周期变化规律 表 1 为泾河流域 1996 年各个月份水资源自然更新率的范围和平均值 ,图 3 是泾河流域水资源自然更 新率均值的年内变化情况。 表 1 泾河流域 1996 年水资源自然再生能力评价结果 Tab. 1 Assessment results of natural water resources renewability of Jin river basin in 1996 水资源更新率 一月 二月 三月 四月 五月 六月 最小值 - 1. 99544 - 2. 07426 - 2. 13134 - 2. 36643 - 2. 33375 - 0. 18619 最大值 - 0. 00571 - 0. 86035 0. 888858 - 0. 19147 0. 811773 2. 371236 平均值 - 0. 3164 - 0. 5881 - 0. 49963 - 1. 24405 - 0. 80948 1. 197826 水资源更新率 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 最小值 0. 56333 0. 015613 - 0. 60204 - 0. 35559 - 1. 76339 - 1. 97953 最大值 2. 268143 2. 047367 1. 757279 1. 813009 0. 132098 - 0. 06622 平均值 1. 039573 0. 203928 0. 137948 0. 125352 0. 00474 - 0. 16652 从图 3 中可以看出 ,1 月 - 5 月水资源自然更新率为负值。这是由于这个几个月整个泾河流域的降水 量较少 ,不能满足流域蒸发和形成径流的消耗 ,而水资源的输出的大部分在这个几个月之中是由土壤水和 地下水补给完成的。4 月的水资源自然更新率值为全年最低 ,这是由于在四月由于气温回升等因素蒸发 量增大 ,而降水量增加幅度较小 ,使得水资源损失相比与一月、二月降水量和蒸发量均小的情况更为显著。 随着 5 月降水开始大幅增加 ,水资源自然更新率开始回升。到了汛期 ,由于降水量激增 ,流域水资源得到 大量的补充 ,在 6 月、7 月使得泾河流域水资源自然更新率达到年内最大值 ;8 月、9 月、10 月流域的降水 第 6 期 曾维华等 基于网格水文单元的流域水资源自然再生能力评价 ·95 ·