CWAM模型：摸清全國水通量，建立全國水資源分布式‘明細賬’

11月7日，在第18屆中國水論壇開幕式上，中國水利水電科學研究院副院長王建華發布了他領銜的國家重點研發計劃項目“國家水資源承載能力評價與戰略配置”在水資源評價模型研發上的最新進展。

“為實現對全國水循環通量的系統解析，建立全國水資源分布式‘明細賬’，在前期大量研究工作的基礎上，經過4年的集中攻關，我們研發了中國水資源評價模型(China Water Resources Assessment Model，CWAM)。”王建華介紹，CWAM模型可實現全國81687個計算單元、1956年—2017年長系列42項水循環要素的模擬計算以及地表、地下水資源和水資源總量的動態評價與預測。

我國水資源評價方法研究起步略晚于國外，但在水資源短缺日益凸顯的現實背景下，水資源評價理論與方法發展迅速。以往水資源評價一般采取的是“實測-還原-修正”思路，評價的出發點是通過“剔除”人類活動影響的處理方式，將實測到的水循環通量還原到天然狀態, 以此為基礎評價水資源量。

在王建華看來，這種評價方法在人類活動影響程度較小的情況下, 還能夠滿足實際需求，而隨著人類活動逐漸加強, 需要還原和修正的水循環通量比例越來越高，這種一元靜態的評價思路已經難以滿足現實的需要和精度的要求。因此，水資源評價逐漸開始由“實測-還原-修正”的一元模式向“實測-分離-耦合-建模-評價”的二元動態評價模式發展。

我國早期水資源評價主要依靠統計方法。近年來，一些學者嘗試將分布式水文模型技術引入水資源評價中來，成為水資源評價的重要手段。隨著信息技術的進一步發展，具有物理機制的分布式水資源動態評價模型逐漸成為水資源評價研究的熱點之一。

據介紹，CWAM模型綜合了分布式水文模型和陸面地表過程模型的優勢，采用變水源區(VSA)產流理論，計算單元從植被冠層到承壓水層共劃分9層結構，詳細耦合了水循環與能量交換的模擬，進而實現了對地表水、地下水和土壤水的動態聯合評價。

模型模擬結果準不準，還需要數據來說話。為了對CWAM模型進行驗證，王建華團隊重點開展了全國不同分區主要河流203個代表性水文監測斷面長系列徑流模擬結果驗證。這203個水文站點分布在全國9個氣候帶和10個水資源一級區，所在流域存在顯著的氣候差異和地質差異，具有代表性。

“全國203個水文站點驗證結果表明：CWAM模型在全國不同氣候水文、地質地貌分區模擬效果良好，具有很好的適用性。”王建華介紹。

目前，CWAM模型部分技術成果已應用于全國第三次水資源調查評價。比如，該模型的子流域劃分技術在210個重點流域邊界核定中發揮了作用。同時，該模型還為系統把握無資料地區水循環通量和高程關系提供了依據，為山丘區水文測站徑流系列一致性修正提供了借鑒。

“由于全國水循環過程十分復雜、涉及因素眾多，CWAM模型仍將不斷完善，應用系統開發等工作也正在進行。我們希望，模型技術未來能夠替代傳統的‘人海’戰術，實現水資源評價的現代化升級。”王建華表示。(記者 唐 婷)