为MJ?kg' A为气温一饱和水汽压曲线斜率； Rn为冠层表面净辐射，单位为MJ/m2/d; G为土壤热通量，单位为MJ/m2/d;t为土壤吸收系数； Pa为空气密度，单位为kg?nT3; (；为空气定压比热，单位为MJ/kg/°C; Da为参考高度饱和水汽压差，单位为kPa; Ga为空气动力学导度，为空气动力阻抗的倒数，单位为m/s;y为湿度计常数，单位为kPa? °C、 G。为冠层导度，单位为m/s;
[0030] 其中G。通过下述公式（1 - 1)计算。
gsx为植被气孔导度，单位为m/s;kQ为短波辐射的衰减系数； kA为可用辐射的衰减系数； Qh为冠层上方的可见光辐射通量，单位为MJ/m2/d; Q5〇和D5(|分别为当气孔导度gs=gsx/2 (gs#gs的最大值）时的可见光辐射通量和水 气压差，单位分别为MJ/m2/d和kPa。
[0031] 其中t通过下述公式（1 - 2)计算； t=exp(-kALAI) (1-2) kA为可用辐射的衰减系数； LAI为叶面积指数；
[0032] 其中Da通过下述公式（1 - 3)计算； Da=e〇-ea (1-3) Da为参考高度饱和水汽压差，单位为kPa;eQ为饱和水汽压，单位为kPa; ea为实际水汽压，单位为kPa;
[0033] 根据下述公式（2)估算所述河流流域的土壤蒸发值；
(2) 其中：Es为土壤蒸发，单位为mm; 入为汽化潜热，单位为MJ?kg'f是土壤蒸散发系数，表示土壤的湿润程度； A为气温一饱和水汽压曲线斜率；t为土壤吸收系数； Rn为冠层表面净辐射，单位为MJ/m2/d; G为土壤热通量，单位为MJ/m2/d;y为湿度计常数，单位为kPa? °C、
[0034] 根据下述公式（3)估算所述河流流域的陆域蒸散发量； ETffi =Ec+Es (3) 其中：ET陆为陆域蒸散发量，单位为mm; E。为植被蒸腾，单位为mm; Es为土壤蒸发，单位为mm。
[0035] 根据下述公式（4)估算所述河流流域的流域内水面蒸发，即所述河流流域的蒸散 发量，从而获得流域总蒸发量实时分布等值线图；
其中：ET水为水面蒸发量，单位为mm; R为水面辐射平衡值，单位为mm/d; Ea为水面附近的空气干燥力，单位为mm/d; A为饱和水汽压曲线的斜率，单位为Pa/K;r为干湿球常数，单位为kPa?°C'
[0036] 采用SWAT模型实时动态的核算所述河流流域的蓝水（即流域径流量Re )和绿水 量（即流域蒸散发ET，包括社会经济耗水量ETtt，陆域蒸散发量ETffi和水面蒸发量EI*)，获 得蓝水和绿水空间分布图（如图3和图4所示），获得所述河流流域内的绿水量和蓝水量。
[0037] 获取所述河流流域的社会经济耗水量，从而得到整个流域蒸散发（ET)，根据下述 公式（5 - 1)或（5 - 2)评估分析基准年所述河流流域水资源盈亏，最终实现流域水资源进 行管理。规划前和规划后的子牙河流域水量平衡分析分别见表1和表2。 P+W外=W绿 +W蓝 +AQ=ET社 +ET陆 +ET水 +R径 +AQ (5-1) (P+W外）-(ET社+ET陆+ET水+R径）=AQ (5-2) 其中：P为总水资源量； 为外调水量；ws为绿水量； 为蓝水量； ET社为社会经济耗水量； ETffi为陆域蒸散发量； E为水面蒸发量； R为流域径流量，通过流域出口断面水文站观测可获得； AQ为流域的蓄水变量。
[0038] 当AQ= 0时，表示所述河流流域的水量供需平衡； 当AQ< 0时，需减少社会经济耗水量，或者增加外调水量。 表1基准年子牙河流域水量平衡分析表
[0039] 由上表可知，该河流流域基准年广义水资源量为257. 66亿m3,总耗水量为263. 87 亿m3,流域的蓄水变量AQ为-13. 66亿m3,即（P-EET)值为负值，需通过调整区域单元的 耗水目标或通过南水北调引水W#方式，满足本流域单元的生态环境、社会经济需水要求。
[0040] 通过社会经济需水量规划措施，75%保证率下，规划期子牙河流域蓄水变量AQ 为-9. 23亿m3 (见表2)，地下水超采量得以有效控制。在此基础上通过生态修复规划措 施，规划期75 %保证率下子牙河流域耗水量减少2. 5亿m3,流域蓄水变量AQ为-6. 60亿 m3 (见表3)，流域生态环境进一步得到改善。 表2规划期子牙河流域水量平衡分析表
【主权项】
1. 一种河流流域水资源规划利用方法，其特征在于，其包括下述步骤： 步骤一：获取河流流域的降雨量值，采用反距离权重插值法对所述河流流域的降雨量 值进行空间插值，制得降雨量分布图和等值线图，获得所述河流流域的降雨量，即总水资源 量； 步骤二：获取所述河流流域内汽化潜热、最高气温、最低气温、饱和水汽压、冠层表面净 辐射、空气密度、土壤热通量、空气定压比热、冠层导度、饱和水汽压、实际水汽压、空气动力 学导度、叶面积指数、地表反照率及地表覆盖，根据下述公式（1)估算所述河流流域的植被 蒸腾值，其中：E。为植被蒸腾，单位为mm; 入为汽化潜热，单位为MJ?kg' A为气温一饱和水汽压曲线斜率； Rn为冠层表面净辐射，单位为MJ/m2/d; G为土壤热通量，单位为MJ/m2/d;t为土壤吸收系数； Pa为空气密度，单位为kg?nT3; (；为空气定压比热，单位为MJ/kg/°C; Da为参考高度饱和水汽压差，单位为kPa; Ga为空气动力学导度，为空气动力阻抗的倒数，单位为m/s;y为湿度计常数，单位为kPa? °C、 G。为冠层导度，单位为m/s; 其中G。通过下述公式（1 - 1)计算，gsx为植被气孔导度，单位为m/s;kQ为短波辐射的衰减系数； kA为可用辐射的衰减系数； Qh为冠层上方的可见光辐射通量，单位为MJ/m2/d; LAI为叶面积指数； Qki和D5(|分别为当气孔导度gs=gsx/2 (gS!^gs的最大值）时的可见光福射通量和水 气压差，单位分别为MJ/m2/d和kPa; 其中t通过下述公式（1 -2)计算，t=exp(-kALAI) (1-2) kA为可用辐射的衰减系数； LAI为叶面积指数； 其中Da通过下述公式（1 - 3)计算， Da=e〇-ea (1-3) Da为参考高度饱和水汽压差，单位为kPa;eQ为饱和水汽压，单位为kPa; ea为实际水汽压，单位为kPa; 步骤三：根据下述公式（2)估算所述河流流域的土壤蒸发值，其中：Es为土壤蒸发，单位为mm; 入为汽化潜热，单位为MJ?kg'f是土壤蒸散发系数，表示土壤的湿润程度； A为气温一饱和水汽压曲线斜率；t为土壤吸收系数； Rn为冠层表面净辐射，单位为MJ/m2/d; G为土壤热通量，单位为MJ/m2/d;y为湿度计常数，单位为kPa? °C、 步骤四：根据下述公式（3)估算所述河流流域的陆域蒸散发量， ETffi =EC+ES (3) 其中：ET陆为陆域蒸散发量，单位为mm; E。为植被蒸腾，单位为mm; Es为土壤蒸发，单位为mm; 步骤五：根据下述公式（4)估算所述河流流域的流域内水面蒸发，即所述河流流域的 蒸散发量，从而获得流域总蒸发量实时分布等值线图；其中：ET水为水面蒸发量，单位为mm; R为水面辐射平衡值，单位为mm/d; Ea为水面附近的空气干燥力，单位为mm/d; A为饱和水汽压曲线的斜率，单位为Pa/K;r为干湿球常数，单位为kPa? °C、 步骤六：采用SWAT模型实时动态的核算所述河流流域的蓝水和绿水，获得蓝水和绿水 空间分布图，获得所述河流流域内的绿水量和蓝水量； 步骤七：获取所述河流流域的社会经济耗水量，从而得到整个流域蒸散发，根据下述公 式（5 -1)或（5 - 2)评估分析基准年所述河流流域水资源盈亏，最终实现流域水资源进行管 理； P+W外=w绿 +W蓝 +AQ=ET社 +ET陆 +ET水 +R径 +AQ (5-1) (P+W外）-(ET社+ET陆+ET水+R径）=AQ (5-2) 其中：P为总水资源量； 为外调水量；ws为绿水量； 为蓝水量； ET社为社会经济耗水量； ETffi为陆域蒸散发量； EI*为水面蒸发量； Re为流域径流量，通过流域出口断面水文站观测可获得； AQ为流域的蓄水变量； 当AQ=0时，表示所述河流流域的水量供需平衡； 当AQ< 0时，需减少社会经济耗水量，或者增加外调水量。2.根据权利要求1所述的一种河流流域水资源规划利用方法，其特征在于步骤二和三 中，将对流域内的植被按栽培植被、灌丛、草丛、草原、草甸、针叶林和阔叶林进行分类，并将 植被属性分别提取到计算单元网格中心点；利用分类处理的方法将研宄区按植被类型划分 为7类不同子区域，分时段对每类子区域的土壤蒸散发系数f?和气孔导度gsx参数进行优化 率定，得出两参数的时空变化规律；将计算年遥感月蒸散发数据作为实际蒸散发实测值使 用；采用彭曼一蒙特斯模型与遥感技术相结合的方法，按照公式（1)和（2)分别计算流域植 被蒸腾E。和土壤蒸发Es。
【专利摘要】本发明涉及水利领域，具体涉及一种河流流域水资源规划利用方法；其包括测量河流流域的降雨量值，估算所述河流流域的植被蒸腾值、土壤蒸发值、陆域蒸散发量、蒸散发量等步骤，并根据所述河流流域内的绿水量和蓝水量，借助模型及公式得到所述流域的蓄水变量，从而实现水资源规划利用的目的。本发明的方法可以准确、可靠地应用于流域水资源规划、生态环境评价、生态需水量核算、流域水文循环过程模拟等，应用范围广泛，是基于生态水文理念下寻求可持续利用水资源规划的一种方法；其对于水资源管理、生态水环境建设、工农业产业规划以及防汛抗旱起到指导作用，使流域内工农业产业结构、水资源开发利用更加科学合理，从而促进区域经济的可持续发展。
【IPC分类】G06Q50/06
【公开号】CN104992376
【申请号】CN201510357069
【发明人】傅长锋, 李发文, 李大鸣, 于京要, 徐好梅
【申请人】河北省水利水电勘测设计研究院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月25日