黑河流域交叉集成研究的模型开发和模拟环境建设

黑河模型集成项目简报第16期3黑河流域交叉集成研究的模型开发和模拟环境建设简报第16期（2006年7月）本期摘要：2006年上半年工作进度、阶段成果以及各项目小组项目工作目前面临的困难；模型集成项目第一阶段即将于2006年年底结题，06年下半年的工作重点和安排；从长远的角度对项目总体方向和下一阶段工作做前瞻性的研讨。2006年7月7日上午8：30，模型集成项目学术讨论会在冻土工程国家重点实验室四楼会议室举行，项目负责人程国栋院士，寒旱所王涛所长、吕世华副所长，以及全体项目组成员和感兴趣的所内外科研人员及学生共计八十多人出席了会议；会议同时邀请了美国佛罗里达大学地质系胡晓农博士以及中国地质大学环境学院王旭升副教授列席并做报告；会议日程为7月7日、8日两天，共计二十三个报告，根据内容分成不同板块并采取分段主持的形式；7月8日下午，程国栋院士主持了分组讨论和大会讨论，并在会上做了重要发言。（一）水文小组水文模型组组长康尔泗研究员对水文模型组两年来的进展情况进行了评估。水文模型组王书功博士在水文模型参数估计方面编写针对于水文模型参数估计的优化算法程序，形成了比SCE-UA算法更优的启发式优化（SCPSO）算法。分布式水文模型建模工作由陈仁升博士主要承担，目前在内陆河山区流域分布式水文模型、内陆河中游区间分布式水量平衡模型以及内陆河山区流域分布式水热耦合模型三方面已有进展，建立了内陆河山区流域基于物理过程的水热耦合分布式水文模型（DWHC）。大气要素的降尺度处理已经解决，高艳红博士正在尝试区域大气模式与水文模型的耦合。卢玲博士以黑河流域为例对NPP时空变化及其驱动力做了分析。小组已对山前绿洲SPAC系统的水热传输进行了观测实验，进行了SVAT系统的模拟研究。至今水文组已发表论文18篇，其中SCI杂志收录5篇。下一阶段将进一步完善前一段工作，预备年底之前初步建立以分布式水文模型为基础的模型集成系统。为建立真正物理意义上的分布式水文模型集成系统奠定基础。（二）生态经济建模小组生态经济组拓展不同思路，组长徐中民研究员不仅介绍了模型建模工作，在人才建设和团队建设也提出独到见解。七个报告分别从不同角度阐述对黑河中游生态经济建模工作的理解，引入主观幸福理论、文化理论等在黑河流域应用的新观点，开辟了黑河模型生态经济建模的新思路。在CGE模型工作方面，已编制2002年张掖市投入产出表；建立张掖市2002年社会帐户体系以及张掖市环境经济整合核算帐户体系；掌握了HEM技术分析产业部门之间的关联效应。对SME、景观模拟模型PLM的运行过程已有深入了解；翻译完成了《景观模拟模型》一书，并校订初稿；下半年重点放在集成工作方面，拟选择黑河流域一个区间运行PLM模型；着手熟悉模型校准工作，进一步开展CGE模型工作；黑河模型集成项目简报第16期3（三）DSS小组南卓铜博士带领的DSS小组已经设计了针对黑河流域的黑河水文水资源空间决策支持系统（HDSS）的框架，其中HdssMap-基于ArcEngine的GIS框架的功能基本实现；完成了水资源系统模型、QSWAT(Qt包装的SWAT2000)几个模型插件。参数优化算法、数据集工具、决策工具等工作也有成果产生。同时对专家知识CLIPS、3dDSS已经有初步的研究。下半年工作将继续完善QSWAT和改进SWAT2000模块，工作重点是各个组件的集成，预计年底之前完成HDSS第一个公开版本。考虑与生态经济组交流配合，集成社会经济、生态的模型。为汲取国内外先进经验，与美国地质调查局、地理所和南师大和的合作将进一步加强。（四）数据与信息系统小组数据与信息系统小组已使用开源系统对信息系统进行了升级改造，现已达到项目要求，产生了数字黑河3.0版。进一步完善了黑河流域现有数据，目前包括土地利用、土壤、植被等专题数据，气象、水文、地下水观测数据，部分模型数据。但目前还存在的问题是缺少关键数据集、缺少水文地质等部分关键的观测数据。同时数据的制备与数据应用之间尚有一定脱节。下一步将进一步加强项目内的数据收集，整理好的模型数据集将尽快补充到信息系统中。（五）建模环境小组建模小组已建立的SME环境中进行了范例的运行测试和简单的模型构建与导入测试，证明已建立的SME空间建模与模拟环境的可靠性和可用性。结合生态经济研究的需要，购买了SME图形化建模所需的STELLA建模工具。分析、吸收、消化SME空间建模结构、流程、关键技术，初步理解SME的内部结构和关键技术。翻译整理SME和STELLA相关文档，提出空间建模与模拟环境的初步概要方案，下一步将全力配合生态经济研究组完成一个特定区间的PLM应用示例，并完成SME和STELLA相关文档的整理出版，开展STELLA和SME的应用推广，初步形成空间建模环境的设计方案。团队建设方面还存在团队不稳定的问题，同时需要一些懂生态背景和模型的拆装专业知识的研究人员参加进来。（六）其他专题报告美国内华达大学沙漠研究所胡晓农博士的专题报告“随机水文地质学的理论发展与工程实践”以他在美国的工作为例；报告中提到“一个学科没有数学化只能叫学科不能叫科学”，正是阐明学科交叉的意义，模型集成工作尤其突出也要求学科交叉，随机理论的应用在解决黑河流域问题也有很好的应用前景。地质大学与项目在地下水方面的合作从去年就已经开展，环境学院王旭升教授汇报了进展情况；目前已确立黑河干流中游盆地为研究区域，并绘制出含水层三维结构图；基本掌握了盆地周边侧向径流和地表水-地下水转化情况；下一步将重点研究浅埋深区以及黑河流域得季节性冻土对地下水的影响问题。黑河模型集成项目简报第16期3李新研究员做了总结发言，再次阐述了模型集成项目的三个阶段目标，认为模型集成工作就是一个“铸剑”的过程，需要我们秉持着“十年铸一剑”的态度，报告汇总了各小组工作，分析上中下游面临的不同问题，与会项目组成员一致认为：目前模型集成工作的核心任务是“集成”。项目负责人程国栋院士在发言中对模型集成的工作给予了肯定，认为我们经历了项目工作从零开始、从无到有过程，2003年至今取得不错的成绩；三所整合后，综合集成研究是大方向，而流域是核心单元，要真正了解流域的整个过程，解析流域内存在的问题，就必须要集成；对项目工作的具体问题，程院士给予了几项建议：要突出建模环境的建设，要加强建模环境的工作和做模型的人的参与；数据工作十分庞杂，应突出模型的数据集制备；西北地区的工作重点是“水”这个主线，水是干旱区制约经济发展的第一要素，水是决定干旱区生态的首要要素，生态经济的水资源帐户工作需重点关注；西北地区广泛分布着冰川，干旱区内陆河流域下垫面特殊，要考虑开展这两方面工作；观测站还不能满足科研，尤其山区的资料尚待补充；下游是以地下水为主线，这块工作要进一步开展；在流域中搞好水、生态、经济的关系是前沿的科学问题；注重开放的程度，请进来派出去。总之，“集成”在科学意义上和从解决国家需求的角度都是具有非凡意义的工作，我们需要有“十年铸一剑”的精神，共同努力，长期坚持下去。最后，程国栋院士寄语所有项目人员：“革命尚未成功，同志仍需努力”。项目管理组.2006.7