自全球水系統(tǒng)計(jì)劃(Global Water System Project) 提出以來，水循環(huán)已逐漸被認(rèn)為是聯(lián)系流域諸多與水相關(guān)過程（水文過程、環(huán)境化學(xué)過程、生態(tài)過程和社會(huì)水循環(huán)等）的關(guān)鍵性紐帶。傳統(tǒng)水循環(huán)研究重點(diǎn)關(guān)注單一要素或單一過程，忽視了水循環(huán)多過程的相互作用機(jī)制，存在一定局限性和不確定性。中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所張永勇副研究員與合作者在國家自然科學(xué)基金(41271005)、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所秉維優(yōu)秀青年人才計(jì)劃（2015RC201）和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2012CB955304)等支持下，在水循環(huán)多過程耦合均衡模擬、徑流多要素模擬和影響評(píng)價(jià)等方面取得了如下進(jìn)展： l 構(gòu)建考慮生物地球化學(xué)過程的流域水循環(huán)系統(tǒng)模型。探索了水循環(huán)與氮、碳等生物地球化學(xué)循環(huán)的相互作用機(jī)制，以水和營養(yǎng)源循環(huán)作為聯(lián)系各個(gè)與水相關(guān)過程的主要紐帶，構(gòu)建了考慮生物地球化學(xué)過程的流域水循環(huán)系統(tǒng)模型，模擬了淮河流域、潮白河流域、新安江流域、河西走廊等地區(qū)氣候變化和人類活動(dòng)（土地利用、水利工程以及農(nóng)業(yè)管理措施等）影響下地塊、河道斷面、子流域\流域等多種尺度徑流、水-土及營養(yǎng)源流失、水體水質(zhì)濃度或負(fù)荷、作物產(chǎn)量等要素的時(shí)空特征。
水循環(huán)系統(tǒng)模型框圖 l 提出基于徑流多要素影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。將徑流總量單一水資源屬性指標(biāo)擴(kuò)展到總量、變率、歷時(shí)、頻率和時(shí)間累計(jì)等與河流環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)密切聯(lián)系的徑流情勢指標(biāo)，已用于評(píng)價(jià)淮河流域水利工程、河西走廊地區(qū)氣候變化等對(duì)徑流的綜合性影響，可為進(jìn)一步分析生態(tài)與環(huán)境效應(yīng)提供基礎(chǔ)。 l 提出水循環(huán)多過程多要素均衡率定方法。隨著水系統(tǒng)模型考慮過程和要素的增多，傳統(tǒng)以徑流量為目標(biāo)的率定方法，或是先率定水文過程再率定其他過程，很難使水循環(huán)其他過程或要素模擬效果達(dá)到最優(yōu)。研究綜合考慮水系統(tǒng)模型各過程或徑流各要素之間的制約，提出了水循環(huán)多過程多要素均衡率定方法，避免目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化時(shí)先后次序的主觀判斷。從淮河流域重點(diǎn)斷面水量水質(zhì)過程模擬結(jié)果來看，在不明顯影響水量模擬效果的情況下，氨氮濃度的模擬精度可提高20%左右；而從河西走廊兩個(gè)流域徑流情勢指標(biāo)的綜合率定效果來看，69%的指標(biāo)模擬精度得到提高。
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