对于水资源科学管理若干问题的探讨.ppt

1、对于水资源科学管理若干问题的探讨提纲提纲 Outline1.宏微观水循环理念与智慧水利及河长制管理信息宏微观水循环理念与智慧水利及河长制管理信息2.面向人类世的全球环境巨变：机遇与挑战面向人类世的全球环境巨变：机遇与挑战3.宏微观的智慧水利与科学管理的信息科技研发宏微观的智慧水利与科学管理的信息科技研发 3.1 微观水循环过程的科学实验；微观水循环过程的科学实验；3.2 宏观尺度宏观尺度 WCOM 卫星观测；卫星观测；3.3 模型模拟模型模拟 HIMS 系统研发。系统研发。4.结语结语前言前言l 智慧水利是水管理的高新科技，其定位尚无统一定义智慧水利是水管理的高新科技，其定位尚无统一定义。全面

2、研发与应用扩展需要有进一步的。全面研发与应用扩展需要有进一步的KM(知识管理。知识管理。包括人文社会科学研究。包括人文社会科学研究。l 个人不成熟的观点：智慧水利（个人不成熟的观点：智慧水利（smart water）是水利）是水利信息化和现代化的科技集成，包括大数据、云计算、信息化和现代化的科技集成，包括大数据、云计算、互联网应用，融合全方位与水有关数据与信息处理及互联网应用，融合全方位与水有关数据与信息处理及知识发现的智能化巨系统。知识发现的智能化巨系统。1 1、宏微观水循环理念与智慧水利与河长制管、宏微观水循环理念与智慧水利与河长制管理信息理信息1.1.微观尺度（流域单元）水文循环：微观尺

3、度（流域单元）水文循环：绿水绿水河湖河湖湿地湿地灌溉地为灌溉地为P+C+I(灌溉量灌溉量)蓝水流蓝水流绿水流绿水流+C 地下水地下水地下水面地下水面地面地面l 广义的淡水总量是降水广义的淡水总量是降水P+C（凝结）（凝结）l 降水循环转化，形成了降水循环转化，形成了蓝水蓝水与与绿水绿水l 微观研究：微观研究：克拉伯龙方程克拉伯龙方程、水、水-热平衡、热平衡、质量守恒定律的分析，指导水循环的研究质量守恒定律的分析，指导水循环的研究蓝、蓝、绿绿水水转化物理过程转化物理过程蓝水相态蓝水相态绿水相态绿水相态相变能量相变能量 前述的水相态前述的水相态变化变化“三态六变三态六变”固态固态液态，吸热熔化液态

4、，吸热熔化 液态液态固态，凝固放热固态，凝固放热 液态液态气态，沸腾和蒸发，气化吸热气态，沸腾和蒸发，气化吸热 气态气态液态：压缩体积和降低温度，放热液态：压缩体积和降低温度，放热 固态固态气态升华，吸热气态升华，吸热 气态气态固态凝华，放热固态凝华，放热l 微观研究：微观研究：下垫面下垫面水热通量水热通量与与流域流域生态过程生态过程l 热量平衡与水量平衡联系的基本方程热量平衡与水量平衡联系的基本方程：Rn=H+LE+G 式中：式中：Rn为净辐射通量，为净辐射通量，LE为潜热通量，为潜热通量，H为显热通为显热通量，量，G为土壤热通量为土壤热通量按水量单位计算时有：按水量单位计算时有：P R=（

5、Rn H G）/L因此按热量平衡方程可以得到：因此按热量平衡方程可以得到：L(P R）=Rn H G 显然上述热量平衡与水量平衡的联系方程是通过蒸显然上述热量平衡与水量平衡的联系方程是通过蒸发潜热（发潜热（L）建立的。联系水、热平衡两者的指标是）建立的。联系水、热平衡两者的指标是布迪科辐射干燥指数（布迪科辐射干燥指数（Rn/LP）显然上述热量平衡与水量平衡的联系方程是通显然上述热量平衡与水量平衡的联系方程是通过蒸发潜热（过蒸发潜热（L L）建立的。联系水、热平衡两者）建立的。联系水、热平衡两者的指标：布迪科辐射干燥指数：的指标：布迪科辐射干燥指数：全国平均水热平衡状况是潜热通量大于显全国平均水

6、热平衡状况是潜热通量大于显热通量，蒸发耗热占主要比例：热通量，蒸发耗热占主要比例：全球的潜热全球的潜热通量约通量约60%60%，中国为，中国为57%57%因此蒸发的研究是关键，也是难题因此蒸发的研究是关键，也是难题)1()1(111nnnnnnnnnRGRHPERGRHPRPRGRHPERGRHPRPLR57.0PE43.0PR48.0nRH52.0nRLEPLRAn基于能量平衡的融雪径流计算基于能量平衡的融雪径流计算Q为积雪热通量变化为积雪热通量变化Qi为太阳入射辐射为太阳入射辐射Qr为反射辐射为反射辐射Qa为入射长波辐射为入射长波辐射Qs为散射辐射为散射辐射Qh为感热通量为感热通量Qe为潜

7、热通量为潜热通量Qm为降雨带来的热量为降雨带来的热量Qg来自土壤的热通量来自土壤的热通量M为融雪水量（为融雪水量（cm）；）；B为积雪的比热为积雪的比热能量单位：能量单位：J/cm21.2.1.2.宏观尺度水循环研究：宏观尺度水循环研究：全球水系统全球水系统/地球系统科学伙伴计划地球系统科学伙伴计划，ESSPESSPThe Earth System Science Partnershipwww.essp.orgInternational Human Dimensions ProgrammeWorld Climate ResearchProgrammeInternational Geospher

8、e-Biosphere ProgrammeInternational Programme of Biodiversity ScienceHealthGWSPChinese National Committee(CNC)for the Global Water System Project(GWSP)Chairman:Prof.Changming LIUExecutive VP:Prof.Jun XIAVice Chairman:Prof.Guoxiong WU Secretary General:Dr.Jingjie YU全球水循环储量与通量变化全球水循环储量与通量变化 from Trenbe

9、rth全球宏观水循环全球宏观水循环（根据（根据 Shiklomanov，1993）水汽输送水汽输送大陆降水大陆降水大陆径流大陆径流海洋蒸发海洋蒸发大陆蒸发大陆蒸发大陆区域大陆区域海洋降水海洋降水两者平均两者平均:全球大陆全球大陆P=111;ET=69;R=42万亿万亿m3Units Wm-2全球能量平衡估算全球能量平衡估算 Global Energy Balancemartin.wild蒸蒸发发根据：根据：Martin Wild and Norman Loeb1.2.1.2.宏观尺度水循环研究：宏观尺度水循环研究：l 中国大陆水循环研究中国大陆水循环研究中国水循环概图中国水循环概图/蒸散发量蒸

10、散发量/绿水转化相应绿水转化相应58%Sketch of Chinas Water CyclePrecipitationVaporEvapotranspirationS.RunoffT.RunoffBase FlowGroundwaterStorageOcean(Unit in Km3)蓝、绿水转化蓝、绿水转化Meteoric water大气水大气水Precipitation n降水降水（6200 km6200 km3 3）Water storage and seepage渗蓄水渗蓄水（4200 km4200 km3 3）Ground water地下水地下水Evapotranspi-ratio

11、n 蒸散发蒸散发（3500 0km3500 0km3 3）Runoff地表径流地表径流（2000 km2000 km3 3）Base flow基流基流（700 km700 km3 3）Total runoff总径流总径流（2700 km2700 km3 3）Ocean海洋海洋Water cycle and water balance in China 中国水循环中国水循环 绿水绿水蓝水蓝水中国主要景观带能量平衡示意图SW:130LW:67LE:33H:29全国平均(W/m2)119632133冰雪森林草地沙漠水体/湿地农田城市1296139281316730321328110401336443

12、25129614919135602352中国自然地带的能量平衡估计中国自然地带的能量平衡估计2.2.面向人类世的全球环境巨变：面向人类世的全球环境巨变：机遇与挑战机遇与挑战l 人类世（近千年）的环境巨变人类世（近千年）的环境巨变GREAT CHANGES AnthropoceneAnthropocene-“人类世或称人类纪（全新世最人类世或称人类纪（全新世最近千年）近千年）”一词是诺贝尔奖得主荷兰大气化学家一词是诺贝尔奖得主荷兰大气化学家Paul Jozef Crutzen(Paul Jozef Crutzen(克鲁岑提出）克鲁岑提出）AnthropoceneAnthropocene 一个人类

13、成为重要的、时常占主导一个人类成为重要的、时常占主导地位的环境因素的最新近的地质时代。地位的环境因素的最新近的地质时代。.Anthropocene Anthropocene 人类活动干涉自然环境和改变自然人类活动干涉自然环境和改变自然环境随着社会经济快速发展环境随着社会经济快速发展,其日益增长的高强度其日益增长的高强度、大规模与快速度的影响不可忽视，是空前的。、大规模与快速度的影响不可忽视，是空前的。l人类世人类世-社会水文社会水文 （About Anthropocene“Social”Hydrology）中国黄土高原与赣江上游植被中国黄土高原与赣江上游植被/LUCC/LUCC对径流量对径流量

14、与影响的估算与影响的估算l 环境变化：环境变化：LUCCLUCC变化巨大影变化巨大影响的实证响的实证均为均为10月份的月份的TM影像影像林草林草Land cover changes reducing water/sedimentImage遥感技术应用遥感技术应用August，1995l 调查实证调查实证 The Hujia Groove in YRBAugust，2009黄土高原环境巨变的事实不可忽视！黄土高原环境巨变的事实不可忽视！（陕北胡家沟陕北胡家沟）BNU-WSC-LIUl 江西红壤水土流失调查实证江西红壤水土流失调查实证 Ganjiang River basin in South C

15、hina(humid)Jiangxi Province，Chinal 水土保持：退耕还林、梯田、淤地坝水土保持：退耕还林、梯田、淤地坝 Water conservation works/terraces/dams/reservoirs warping dams Land use/land over transforming2010201020122012年，黄河中游多沙粗沙区水沙的巨大变化年，黄河中游多沙粗沙区水沙的巨大变化参加参加2012年年9月黄委月黄委刘晓燕刘晓燕调查获得的资料调查获得的资料 （国家支撑计划）（国家支撑计划）Great reduction in storm-water a

16、nd sediment yields in Loess P.of middle YRB due to land transforming 土地利用土地利用/人类活动对水循环影响人类活动对水循环影响/水沙影响水沙影响01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 01 9 5 61 9 6 11 9 6 61 9 7 11 9 7 61 9 8 11 9 8 61 9 9 11 9 9 6年 份降水量（mm）02 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 0径流深（mm）降 水 量径 流 深300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.

17、0650.0700.0750.0800.00.020.040.060.080.0100.0120.0年 径 流 深(m m)年降水量(m m)1956197919802000Feng River of Mid-YRB(河津河津)Upstream Huayuankou:precipitation&runoffHHLUCC reduces runoffMonthly Runoff decreases in wet-seasons and increases in dry-seasons with forest coverage increases 规律：规律：“讯减、枯增讯减、枯增”张丹提供张丹提

18、供1970年代前森林率年代前森林率30%1970年代后森林率大于年代后森林率大于70%上图采取径流系数已消除了年际雨量变化的影响上图采取径流系数已消除了年际雨量变化的影响（赣江（赣江上游观测年降水约上游观测年降水约20002000毫米，干燥指数约毫米，干燥指数约0.50.5）l 城镇化的影响城镇化的影响 美国西华盛顿相同面积城市化与非城市化流域美国西华盛顿相同面积城市化与非城市化流域 2000-2-12000-2-1日暴雨的径流过程比较日暴雨的径流过程比较小时单位面积流量：平方英里秒立方英尺（径流模数）小时单位面积流量：平方英里秒立方英尺（径流模数）绿线：绿线：城市化流域城市化流域蓝线：蓝线：

19、非城市流域非城市流域城镇供水与防污网络系统设计信息城镇供水与防污网络系统设计信息数据收集数据收集卫星图像卫星图像地形图像地形图像行政地图行政地图水源分布排水水源分布排水网络信息网络信息边界描绘边界描绘工作草图工作草图专题地图绘制专题地图绘制下水道下水道网络网络图图水水源分布图源分布图土地利用覆盖图土地利用覆盖图供水与排污网络设计供水与排污网络设计叠置叠置 3.3.宏微观的智慧水利与科学管理的信息科技研发宏微观的智慧水利与科学管理的信息科技研发 3.1 3.1 微观水循环过程的科学实验；微观水循环过程的科学实验；3.2 3.2 宏观尺度宏观尺度 WCOM WCOM 卫星观测；卫星观测；3.3 3

20、.3 模型模拟模型模拟 HIMS HIMS 系统研发。系统研发。Pan evaporation3.1 3.1 水循环过程的定点科学实验水循环过程的定点科学实验3.1 水循环水循环P-R过程观测与过程观测与人工人工实验实验人工降雨（斜坡型埋坑）水循环水循环P-R过程观测与过程观测与人工人工实验实验3.1 3.1 土壤水分与棵间蒸发实验观测土壤水分与棵间蒸发实验观测3.1 3.1 试验观测：揭示理论的必要性试验观测：揭示理论的必要性基于大、小型蒸渗仪的测定探明了农田水分耗散的结构，提出了基于大、小型蒸渗仪的测定探明了农田水分耗散的结构，提出了土壤蒸发（土壤蒸发（E E）、农田蒸散发（）、农田蒸散发

21、（ETET）与土壤含水量及）与土壤含水量及LAILAI的变化的变化关系（栾城试验站）关系（栾城试验站）024681095/10/1495/11/2295/12/3196/2/896/3/1896/4/2696/6/6日期ET 或 E(mm/d)ETEEf LAI Empfpm()()3.2 3.2“W.COMW.COM”卫星：宏观尺度观测卫星：宏观尺度观测20212021年中国将发射国际第一个水循环观测卫星年中国将发射国际第一个水循环观测卫星全球水循环观测卫星（全球水循环观测卫星（WCOMWCOM）计划简介）计划简介时间节点时间节点阶段阶段主要内容主要内容2013课题建议和深化课题建议和深化论

22、证论证开展科学目标凝练、有效载荷配置和卫星概念研究等深化论证工作，完成项目建议书，通过空间科学背景型号课题的遴选评审。2014背景型号研究初背景型号研究初步方案步方案开展了有效载荷与卫星方案的初步设计和论证分析；全波段多尺度主被动协同综合观测试验；凝练了有效载荷关键技术；依托国际空间科学研究所北京分部（ISSI-BJ）平台举行了针对科学目标、卫星与载荷方案和国际合作的国际论坛，并组建了国际科学核心团队；2015背景型号研究重背景型号研究重点支持，关键技点支持，关键技术术重点开展数据反演算法与实验验证研究和水循环研究方案及其仿真研究；重点开展有效载荷关键技术研究、卫星与有效载荷设计优化和工程总体

23、方案初步论证研究；完成了有效载荷关键样机、样件的研制与试验验证，为工程立项奠定良好基础。2016-2017背景型号研究结背景型号研究结题及工程立项准题及工程立项准备备科学部分：科学目标深化论证与主被动遥感建模反演研究，共完成3个报告；技术部分：有效载荷关键技术与卫星方案设计论证研究，共完成15个报告。并全部通过专家评审。2017.11-2018.12018.1-2021工程工程论证答辩答辩工程实施工程实施卫星6大系统及总体方案论证卫星6大系统及总体工程实施工程实施列入国家十三五规划，预计将在列入国家十三五规划，预计将在20212021年左右发射！年左右发射！3.2.3.2.中国水循环卫星（中国

24、水循环卫星（WCOMWCOM）科学目标与技术路线）科学目标与技术路线（1 1）首次开展全球水循）首次开展全球水循环关键多要素、高精度、环关键多要素、高精度、同时相的综合观测，实现同时相的综合观测，实现对地球系统中水的分布、对地球系统中水的分布、传输与相变过程的机理，传输与相变过程的机理，即即水循环系统的时空分布水循环系统的时空分布和变化特征认识和变化特征认识上的突破。上的突破。（2 2）利用）利用WCOMWCOM的观测数的观测数据，实现对历史观测数据据，实现对历史观测数据和水循环模型的改进，揭和水循环模型的改进，揭示全球变化背景下水循环示全球变化背景下水循环变化特征，深化理解变化特征，深化理解

25、水循水循环对全球变化的响应与反环对全球变化的响应与反馈作用馈作用的科学规律。的科学规律。总体技术路线：总体技术路线：把研究全球水循环问题的两大手段把研究全球水循环问题的两大手段（模型和观测模型和观测）有机的结合起来，通过提高对水循环）有机的结合起来，通过提高对水循环过程的观测和模拟能力，揭示不同区域的相应特征及过程的观测和模拟能力，揭示不同区域的相应特征及其对全球气候系统的影响其对全球气候系统的影响WCOMWCOM观测：观测：将构建当前对水循环要素的观测精度和将构建当前对水循环要素的观测精度和系统性上前所未有的观测能力系统性上前所未有的观测能力水循环模型：水循环模型：参数优化，参数优化，改进模

26、型的预报能力改进模型的预报能力观测观测模型模型WCOMWCOM的拟回答的两个关键科学问题的拟回答的两个关键科学问题当前和历史卫星：当前和历史卫星：发发展反演新算法和改进展反演新算法和改进历史数据精度历史数据精度+43设计载荷对水循环观测能力的先进性设计载荷对水循环观测能力的先进性IMIIMIPMIPMIDPSDPS土壤水分土壤水分1 1）大穿透深度更高敏感性的亮温）大穿透深度更高敏感性的亮温2 2）消除植被覆盖的影响）消除植被覆盖的影响3 3）减少）减少RFIRFI干扰对反演影响干扰对反演影响1 1）提供地表温度变化敏感的亮温）提供地表温度变化敏感的亮温2 2）反映大尺度下的地表粗糙度特）反映

27、大尺度下的地表粗糙度特征征1 1）地表粗糙度和植被变化信息）地表粗糙度和植被变化信息2 2）降尺度提高土壤水分产品分辨率）降尺度提高土壤水分产品分辨率海面盐度海面盐度1 1）提供对海面盐度更为敏感的亮）提供对海面盐度更为敏感的亮温温2 2）S S波段提供电离层有效校正手段波段提供电离层有效校正手段1 1）大气校正的有效手段）大气校正的有效手段2 2）对海面温度变化敏感的亮温）对海面温度变化敏感的亮温高分辨率观测提供海面风场信息高分辨率观测提供海面风场信息海洋蒸发海洋蒸发反映大海况下表面粗糙度情况反映大海况下表面粗糙度情况对温度变化敏感的亮温对温度变化敏感的亮温高分辨率观测提供海面风场信息高分辨

28、率观测提供海面风场信息地表冻融地表冻融反映次表层信息反映次表层信息反映冻融过程中的温度变化反映冻融过程中的温度变化1 1）高分辨率观测的时间序列反映冻融过程）高分辨率观测的时间序列反映冻融过程2 2）降尺度算法提高地表冻融产品分辨率）降尺度算法提高地表冻融产品分辨率雪水当量雪水当量反映积雪下覆地表信息反映积雪下覆地表信息通过积雪衰减特性差异获取雪水当通过积雪衰减特性差异获取雪水当量量1 1）体散射特征差异获取积雪深度和密度特）体散射特征差异获取积雪深度和密度特征征2 2）减少积雪异质性产生的反演精度影响）减少积雪异质性产生的反演精度影响大气水汽大气水汽与降水与降水 辅助确定地表发射率信息辅助确

29、定地表发射率信息1 1）获取大气水汽含量）获取大气水汽含量2 2）反演降水率）反演降水率3 3）区分降雨和降雪）区分降雨和降雪 提供高分辨率的降雨观测提供高分辨率的降雨观测关键关键主要主要辅助辅助有效载荷的总体设计方案满足有效载荷的总体设计方案满足：1 1）各要素的最佳观测波段，）各要素的最佳观测波段，2 2）具有对其它影响因子的观测校正能力，）具有对其它影响因子的观测校正能力，3 3）实现多要素的）实现多要素的同步观测，为水循环相关模型的改进提供新机遇。同步观测，为水循环相关模型的改进提供新机遇。443.3 3.3 模型模拟模型模拟 HIMS HIMS 系统研发系统研发HIMSHIMS水循环

30、综合模拟系统总体框架水循环综合模拟系统总体框架l面向水生态评价研发创新（综合管控模拟）面向水生态评价研发创新（综合管控模拟）水文模拟、模型与系统开发水文模拟、模型与系统开发通过对不同土壤做大量人工模拟降雨实验，得出入渗强度与降通过对不同土壤做大量人工模拟降雨实验，得出入渗强度与降雨强度普遍关系式，制定了两参数的理论简化下渗模型；雨强度普遍关系式，制定了两参数的理论简化下渗模型；20002000年初作为年初作为“973973”项目首席在黄河流域水循环的研究中开展项目首席在黄河流域水循环的研究中开展了模型系统的研究，开发了了模型系统的研究，开发了HIMSHIMS水循环综合模拟系统。水循环综合模拟系

31、统。HIMSHIMS水循环综合模拟系统水循环综合模拟系统水文模拟、模型与系统开发水文模拟、模型与系统开发HIMSHIMS在全球和中国流域的应用在全球和中国流域的应用CSIRO CEO Science Leader Francis ChewThe modular nature of HIMS also allows new models and data types to be easily incorporated as the modelling science improves HIMS is more complex/complete,and should therefore allow

32、 it to achieve a calibration similar to or better than SIMHYD 黄河流域土壤水分模拟黄河流域土壤水分模拟 05010015020025030005010015020025030010cm-20cmY=10.408+0.929*XR=0.95Y Axis TitleX Axis Title05010015020025030005010015020025030020cm-30cmY=7.2+0.924*XR=0.95Y Axis TitleX Axis Title05010015020025030035005010015020025030

33、035090cm-100cmY=4.684+0.964*XR=0.99Y Axis TitleX Axis Title05010015020025030005010015020025030030cm-40cmY=4.041+0.965*XR=0.96Y Axis TitleX Axis Title05010015020025030035005010015020025030035040cm-50cmY=7.006+0.959*XR=0.96Y Axis TitleX Axis Title05010015020025030035005010015020025030035050cm-60cmY=6.

34、566+0.952*XR=0.96Y Axis TitleX Axis Title05010015020025030035005010015020025030035060cm-70cmY=1.023+0.998*XR=0.97Y Axis TitleX Axis Title05010015020025030035005010015020025030035070cm-80cmY=1.33+0.9936*XR=0.97Y Axis TitleX Axis Title05010015020025030035005010015020025030035080cm-90cmY=3.814+0.975*XR

35、=0.97Y Axis TitleX Axis Title黄河流域土壤水分模拟黄河流域土壤水分模拟 蒸发计算模型蒸发计算模型重庆站蒸渗仪安装通过安装蒸渗仪直接测定实际蒸散发在面尺度上，基于互补相关理论计算区域实际蒸散发anEGRETa)()12()-()-(-dpTapTpnpeefTTfRETTPppwRbbE21anEGRGETaGG潜在蒸散发计算模型潜在蒸散发计算模型Penman公式：Priestley-Taylor公式FAO-P-M公式实际蒸散发计算模型实际蒸散发计算模型AA模型模型CRAE模型GG模型anpEGRET)()(GRETnw)34.01()(273900)(408.022

36、0UeeUTGRETasn点到面点到面面到面面到面 利用累积利用累积NDVINDVI与与7676个台站的蒸散量的关系，比较个台站的蒸散量的关系，比较分析蒸散量和累积分析蒸散量和累积NDVINDVI、相对湿润指数值得到估、相对湿润指数值得到估算蒸散的模型：算蒸散的模型：复相关系数在复相关系数在0.80.8以上，达到了显著水平。计算的以上，达到了显著水平。计算的蒸散值结果与实际蒸散（由气候学方法和水量平蒸散值结果与实际蒸散（由气候学方法和水量平衡法计算得到）的比较，模拟效果比较好。衡法计算得到）的比较，模拟效果比较好。150)34.1(*79.1exp(1*463NDVIRMIET蒸发计算模型蒸发

37、计算模型蒸发计算模型蒸发计算模型黄河流域年蒸散量的时空分布图黄河流域年蒸散量的时空分布图水循环认知因尺度而变水循环认知因尺度而变尺度的划分：尺度的划分：几何上的划分：局地尺度几何上的划分：局地尺度(1(11km)1km)；集水小区尺度；集水小区尺度(10(1010km)10km)；中尺度；中尺度 (100(100100km)100km)；大尺度；大尺度(1000(10001000km)1000km)以及全球尺度；以及全球尺度；水流运动水流运动(汇流汇流)上的划分：岩、土孔隙尺度；达西长度上的划分：岩、土孔隙尺度；达西长度(Darcy length)(Darcy length)；坡地汇流面；坡地

38、汇流面(Overland flowplanes)(Overland flowplanes)；集水区尺度与流域尺度；集水区尺度与流域尺度；性质上的划分，主要分为自然的尺度与人为尺度性质上的划分，主要分为自然的尺度与人为尺度全球问题研究需要有卫星遥感与全球观测系统支持。全球问题研究需要有卫星遥感与全球观测系统支持。尺度问题和尺度转换是一个有待解决的重要科学问题尺度问题和尺度转换是一个有待解决的重要科学问题,采用采用动力降尺度与统计降尺度等。动力降尺度与统计降尺度等。尺度问题复杂性案例：陆尺度问题复杂性案例：陆-气尺度的复杂作用气尺度的复杂作用尺度问题影响的分析的案例尺度问题影响的分析的案例From

39、 Physical Hydrologyp考虑植被变化对土壤水和蒸散发等水文过程的影响，可与考虑植被变化对土壤水和蒸散发等水文过程的影响，可与WCOMWCOM反演的土壤水等配合反演的土壤水等配合p基于栅格单元基于栅格单元(0.05 0.05)进行流域日尺度产、汇流计算进行流域日尺度产、汇流计算HIMS-PML单元网格水量能量平衡示意图单元网格水量能量平衡示意图模型特色：模型特色：细致考虑了土壤层之间水分调蓄作用的差异细致考虑了土壤层之间水分调蓄作用的差异细致考虑了分层土壤之间的水分交换机制细致考虑了分层土壤之间的水分交换机制动态变化的水分存储能力动态变化的水分存储能力发展配合发展配合WCOMWC

40、OM观测的模型观测的模型模拟与站点观测土壤水比较模拟与站点观测土壤水比较4.4.讨论与结语讨论与结语 智慧水利（智慧水利（smart water）是水利信息化和现代化的科技集）是水利信息化和现代化的科技集成，包括成，包括大数据、云计算、互联网应用，融合全方位与水有大数据、云计算、互联网应用，融合全方位与水有关数据与信息处理及知识发现的智能化巨系统。关数据与信息处理及知识发现的智能化巨系统。水循环的基本理念是智慧水利与河湖科学管理的水循环的基本理念是智慧水利与河湖科学管理的理论基础理论基础 智慧水利与河、湖长制必须考虑河湖水生态保育与整治各个智慧水利与河、湖长制必须考虑河湖水生态保育与整治各个水

41、循环过程与环节信息，水循环过程与环节信息，属国家生态文明建设重要组份。属国家生态文明建设重要组份。宏微观综合管控水循环各个环节，基于全面系统开发信息科宏微观综合管控水循环各个环节，基于全面系统开发信息科技，技，维持河湖良性河湖水循环，地表蒸发与地下水的环节不维持河湖良性河湖水循环，地表蒸发与地下水的环节不可忽视。可忽视。智慧水利与河、湖长制进一步智慧水利与河、湖长制进一步重视气候变化与人类活动影响重视气候变化与人类活动影响谢谢各位！谢谢各位！落实生态文明建设落实生态文明建设态态文文明明建建设设生生以下用于提问备用，不在发言中。以下用于提问备用，不在发言中。地球观测系统的全球协调、综合和可持续系

42、统地球观测系统的全球协调、综合和可持续系统NASA-EOS计划的地球科学探测系列卫星计划的地球科学探测系列卫星 全球搭载涉水传感器的对地观测卫星全球搭载涉水传感器的对地观测卫星但均不针对但均不针对水循环多要素同步观测水循环多要素同步观测全球水循环观测卫星全球水循环观测卫星:WCOM:WCOM1.IMI，全极化干涉辐射计：土壤水分和海洋含盐度，全极化干涉辐射计：土壤水分和海洋含盐度2.DPS,双频极化散射计：雪水当量和冻融双频极化散射计：雪水当量和冻融3.PMI,偏振微波成像仪，偏振微波成像仪，6.889GHz：温度：温度,水汽和大气校正水汽和大气校正载荷载荷IMIPMIDPS频率（频率（GHz

43、）L,S,C(1.4,2.4,7.2)CW(6.8,10.65,18.7,23.8,37,89)X,Ku (9.6,14/17)空间分辨率空间分辨率（km）L:50,S:30,C:15450(frequencies)25（processed）幅宽（幅宽（km）100010001000极化极化全极化全极化全极化全极化全极化全极化灵敏度灵敏度0.10.2K0.30.5K0.5dB时间分辨率（天）时间分辨率（天）232323有效载荷和配置有效载荷和配置 WCOM蒸发悖论问题与克拉伯龙方程理论不符蒸发悖论问题与克拉伯龙方程理论不符 Paradox？蒸蒸发挬论发挬论 Enhancing of hydro

44、-cycle?水循环增强？水循环增强？Evaporation complimentary theory 互补相关理论互补相关理论 Actual E do increase 实际蒸发增加实际蒸发增加 Or,weakening of hydro-cycle?水循环减弱？水循环减弱？Global dimming theory 全球变暗理论全球变暗理论 Both potential and actual E decrease 潜在与实际蒸发都减少潜在与实际蒸发都减少 Reconsider the hypothesis of GCM?审视审视GCM Global warming enhance hydr

45、o-cycle.PREPREGlobal warming水文观测基本信息的应用：评价气候变化与人水文观测基本信息的应用：评价气候变化与人类活动影响类活动影响/以黄河为例以黄河为例Natural Runoff=observed+withdrew by all sectors for detecting CC impacts on runoff 还原人类活动的取水量的方法还原人类活动的取水量的方法对工农业、城镇生活、水库、与环境等等用水等各种用水量进行还原，重建天然水对工农业、城镇生活、水库、与环境等等用水等各种用水量进行还原，重建天然水量，分析其变化，再确定气候变化的影响量，分析其变化，再确定气候变化的影响气候变化与人类活动双重影响的计算划分气候变化与人类活动双重影响的计算划分 To distinguish impacts of CC and HA analyses),(HCfQ dCdHHfCfdCdQp 气候变化（C）与人类活动（H）影响径流的数学方法（刘昌明，1996）p 气候变化（C）与人类活动（H）影响径流双参数弹性系统法（付国斌1996）QPPPQQeTPTPTP,Where T=(TT)is the temperature departure.