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申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

摘要：本发明公开了一种区域自然与社会水循环耦合模式量化识别与管控方法，包括以下步骤：步骤1、识别自然水循环各要素对社会水循环的约束性大小；步骤2、计算社会水循环各部门水资源利用的主导性大小；步骤3、构建约束‑主导自然与社会水循环耦合矩阵；步骤4、确定不同模式差异化管控路径。本发明所述方法具有很强的实用性和可操作性，为合理开发利用水资源、保护水生态环境和防治水旱灾害提供了技术支撑，有利于提升流域与区域水资源管理水平，为流域与区域水资源、水环境相关规划和水利工程建设提供指导，促进水与经济社会协调发展。

主权项：1.一种区域自然与社会水循环耦合模式量化识别与管控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、识别自然水循环各要素对社会水循环的约束性大小：对自然水循环各要素对社会水循环的约束性大小进行识别计算，所述自然水循环各要素包括自然水循环水资源要素、自然水循环水环境要素、自然水循环水生态要素以及自然水循环水安全要素；具体包括以下步骤：步骤11、识别自然水循环水资源要素对社会水循环的约束性大小：确定目标流域中的不同区域对象，即计算单元，计算不同计算单元的水资源约束力指数，并确定水资源强约束单元；所述水资源约束力指数的计算公式为： Lt，j＝MinRt，j，Wt,jWt，j＝Wst，j+Wvt，j+Wft，j+Wdt，j 式中，Ct，j为第t年份第j单元水资源约束力指数，％；Ut，j为第t年份第j单元的用水量，m3；Lt，j为第t年份第j单元的用水限制量，m3；Rt，j为第t年份第j单元的用水总量控制红线，m3；Wt,j为第t年份第j单元的可用水量，m3；Wst，j为第t年份第j单元的地表水可用水量，m3；Wvt，j为第t年份第j单元的地下水可用水量，m3；Wft，j为第t年份第j单元的非常规水源可用水量，m3；Wdt，j为第t年份第j单元过境水与外调水可利用量，m3；Min为取最小值函数；Tlt，j，m为第t年份第j单元第m月的天然径流量，m3，m＝1，2.....M，M为总月数，即12；Eat，j，m，p为第t年份第j单元第m月第p个断面的河流生态流量指标要求，m3；p＝1，2......P，P为河流生态流量控制断面数；Flt，j，m′为第t年份第j单元第m′月的河流洪水不可利用量，m3；n1和n2分别为汛期的起止月份；步骤12、识别自然水循环水环境要素对社会水循环的约束性大小：计算不同计算单元的水环境约束力指数，并确定水环境强约束单元；所述水环境约束力指数的计算公式为： 式中，Qt，j为第t年份第j单元水环境约束力指数，％；Qrt，j、Qlt，j和Qdt，j分别为第t年份第j单元的河流、湖泊和地下水水质指数；Nrt，j为第t年份第j单元河流断面数；Nlt，j和Ndt，j为第t年份第j单元城市湖库和地下水点位数；Crt，j，i、Clt，j，i、Cdt，j，i分别为河流、湖泊和地下水的第t年份第j单元第i指标的监测值，mgl；RCi，z和RCi，z+1为Crt，j，i处于河流水质评价标准中的两个分级值，即z级和z+1级的标准浓度，mgl；LCi，z和LCi，z+1为Clt，j，i处于湖泊水质评价标准中的两个分级的标准浓度，mgl；DCi，z和DCi，z+1为Cdt，j，i处于地下水水质评价标准中的两个分级的标准浓度，mgl；RIi,z,LIi，z和DIi，z分别为河流、湖泊和地下水第i指标第z级标准水质指数；i为污染物指标，i＝1，2.....Nrt，jNlt，j或Ndt，j；步骤13、识别自然水循环水生态要素对社会水循环的约束性大小：计算不同计算单元的水生态约束力指数，并确定水生态强约束单元；所述水生态约束力指数计算公式为：Et，j＝Kst，j×Est，j×Ys+Kvt，j×Evt，j×Yv Kst，j+Kvt，j＝1式中，Et，j为第t年份第j单元的水生态约束力指数，％；Est，j和Evt，j分别为河流生态和地下水生态的约束力指数；Kst，j和Kvt，j分别为河流生态和地下水生态的权重系数，取值范围为0-1之间；Kut，j为第t年份第j单元的排水系数，无量纲；Gj为第j单元的地下水超采区面积，m2；Aj为第j单元的总面积，m2；m为月份，m＝1，2.....M，M为总月数，即12；Ys和Yv分别为地表水生态和地下水生态的选择系数，考虑则为1，不考虑则为0；Eat，j，m为第t年份第j单元m月份的生态流量目标要求；步骤14、识别自然水循环水安全要素对社会水循环的约束性大小：计算不同计算单元的水安全约束力指数，并确定水安全强约束单元；所述水安全约束力指数的计算公式为： 其中，St，j为第t年份第j单元的水安全约束力指数，％；Sat，j为第t年份第j单元的水旱受灾面积，m2；Aj为第j单元的总面积，m2；步骤2、计算社会水循环各部门水资源利用的主导性大小：对各计算单元社会水循环不同部门水资源利用的主导性进行计算，社会水循环用水包括农业用水、工业用水、生活用水、生态用水；计算公式为： Zt，jk＝MaxZat,j，k其中，Zt，jk为第t年份第j单元的主导性指数，无量纲；Zat,j，k为第t年份第j单元第k类用水主导性指数，无量纲；Ut，j，k为流域第t年份第j单元第k类用水量，m3；Vt，k为流域第t年份第k类用水总量，m3；Vt为流域第t年份总用水量，m3；k为用水的类型，k＝1，2，....K，K＝4，即k＝1为农业用水A、k＝2为工业用水B、k＝3为生活用水C、k＝4为生态用水D；Max为求最大值函数；步骤3、构建约束-主导自然与社会水循环耦合矩阵：对于不同的社会水循环用水主导区，根据强约束要素的不同，分为不同的约束类型，所述强约束要素包括水资源强约束、水环境强约束、水生态强约束以及水安全强约束，所述约束类型包括无约束、单约束、双约束、三约束以及全约束；对于流域第t年份第i单元，识别其面临的强约束要素以及主导性指数，确定组合编码即耦合模式，并对该流域所有计算单元进行逐-识别，构建该流域第t年份的约束-主导自然与社会水循环耦合矩阵；步骤4、确定不同模式差异化管控路径：根据构建的约束-主导自然与社会水循环耦合矩阵，对于不同的耦合模式，选择不同的管控路径；对于流域第t年份第i单元，若该计算单元属于无约束类型，则管控路径为：暂不实施管控，根据该计算单元逐年发展态势进行预判和干预；若该计算单元属于单约束类型，则管控路径为：1若属于水资源约束，则实施取用水控制，推进产业结构优化调整，推广节水技术，强化取用水计量控制；2若属于水环境约束，则实施污染排放控制，推进产业结构优化调整，加强清洁生产技术利用，加强城市和农村生活污水治理；3若属于水生态约束，则实施耗水控制，强化地表水和地下水利用的耗水控制，开展水利工程生态流量泄放管控；4若属于水安全约束，则实施风险控制，建设防洪、排涝与抗旱工程，实施预警与应急调度，提高应对灾害韧性；若该计算单元属于双约束、三约束或全约束类型，则管控路径为：实施取用耗排水与风险组合控制，针对该单元不同要素约束与主导组合，实施多要素-全过程协同控制。

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