【模型工具】流域尺度的生态水文与社会经济的耦合模型

aywzj

原文信息

题目：Novel hybrid coupling of ecohydrology and socioeconomy at river basin scale: A watershed system model for the Heihe River basin

作者：Xin Li et al.

作者单位：Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100101, China

期刊：Environmental Modelling and Software

时间：2021

导读

     流域包含着复杂的自然与人类的相互作用，是一个由水资源系统、生态系统与社会经济系统组成的复杂系统。流域系统模型是流域综合管理的重要工具，但目前很少有模型能够模拟流域尺度的水文生态与社会经济的协同演化。基于此，本研究开发了一个考虑生态水文与社会经济的耦合模型，为管理提供支撑。

文章简介

    本文以黑河流域为案例地区，回答了三个问题：1）不同层次的生态水文模型如何耦合？水文模型与社会经济模型如何耦合？2）相比于单系统模型，水文与社会经济的耦合系统模型有哪些特点与优势？3）这一耦合模型如何为决策提供支撑？

    本文的构建的模型的结构如下图所示，生态水文模型与社会经济模型通过土地利用模型与水资源模型双向耦合，生态水文模型包含地表水地下水生态水文模型（the hydrological-ecological integrated watershed-scale FLOW, HEIFLOW）与加入冰冻过程的地貌生态水文模型（the geomorphology-based ecohydrological model, GBEHM）。研究还构建了基于投入产出表的水经济模型（the water-economic model, WEM），该模型与与多主体仿真模型（Agent-based model, ABM）结合，模拟流域社会维度以及宏观经济与微观经济行为之间的相互作用。WEM模型考虑税收、法规等措施，在案例地区中，用水量最大的是农业，故而研究开发了ABM模型模拟农民的行为，自底向上建模细致地考虑微观经济行为。

    至于模型耦合的过程，研究将两个水力模型松散耦合，然后以年为尺度耦合水文模型与WEN模型，以日为尺度耦合ABM模型与WEM模型。

图1 模型结构

    研究模拟了2001年~2060年的流域水文变化，河流流量与湖泊蓄水量模拟结果如下图所示。可以看到，历史上流域水量呈上升趋势，未来呈下降趋势，需要采取对应的适应性措施，确保经济、水资源、生态系统的可持续发展。



图2 河流流量与湖泊蓄水量模拟结果

    此外，研究还计算了三产的水资源消耗量，指出了需要重点关注的行业，同时设置了一些社会发展情景，提出了应优先发展服务业等建议。

编者点评

    研究对问题的概括很清晰，文章开发了一个较为实用的囊括了多个系统的复杂模型，为复杂系统的建立提供了很多启发。在问题的解决方面，研究考虑的较为简单，需要后续的研究人员不管完善。

原文地址：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364815221001018

或点击“阅读原文”查看





城市水系统领域

最新研究动态

UrbanWaterGroup

长按二维码关注