本文是水利工程论文，文章还定量分析未来气候变化和人类活动对径流和地下水水量、水质的影响，基于流域生态环境需水量、水量、水质的基础上，进行水资源合理配置研究。研究成果有助于更为深刻理解海伦市水文循环的过程，也为通肯河流域水资源的优化管理和开发利用提供理论支撑。（1）构建通肯河流域上游海伦市SWAT模型，R2为0.895，ENS为0.87，模型能够精准刻画研究区径流的实际变化趋势。考虑气候变化的影响，利用SWAT模型实现了通肯河流域上游2030年地表径流的预测、预报。通肯河流域2010年-2030年平均径流量为3.1513×108m3/a。其中，2017年-2030年平均径流量为3.2215×108m3/a；2025年-2030年平均径流量为平均径流量为3.0552×108m3/a。由于受气候变化，特别是降雨量的影响，地表径流量明显偏少。结果显示，基于SWAT-VisualModflowFlex模型和灰色模型对流域水资源的预测结果，2025年配置结果最优，其次为2020年水资源配置结果。
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第1章绪论
本研究建立海伦市地表水-地下水耦合模型，分析地表水与地下水的相互转化过程，计算流域生态需水量，构建基于水质、水量、生态需水量的水资源开发利用新模式，为研究区水资源的利用与优化配置服务。文章主要研究内容如下：（1）构建地表水SWAT模型：充分利用土地利用、气象、水文、植被、遥感解译、土壤特征等基础数据，按照模型要求建立海伦市土壤属性数据库，以高精度DEM、水系、河网数据为依据，利用ArcSWAT软件实现子流域划分、边界设定、水文响应单元生成等步骤，利用实测径流值对模型识别、调参、校准与验证。（2）地表水-地下水耦合模拟：通过研究区钻孔与水文地质资料的分析，查明通肯河流域地下水补、径、排条件，利用VisualMODFLOWFlex6.1软件建立研究区水文地质概念模型，通过对模型参数的识别与验证，进而得到能刻画流域地下水真实流场的地下水数值模型。在耦合过程中，VisualMODFLOW的最小计算单元为网格（CELL）,而SWAT模型的最小计算单元是水文响应单元（HRU）。因此，需要借助Arcgis10.2软件,建立SWAT地下水补给与VisualMODFLOWFlex地下水补给(RCH)、潜水蒸发与潜水蒸发模块(EVT)对应表，在时间和空间尺度上构建通肯河流域地表水与地下水的耦合模型。
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第2章研究区概况
2.1自然地理
2018年海伦市地区生产总值148亿元，城乡居民人均可支配收入分别为22,204元和11,381元。天津利民、黑臻生物、生物质热电联产相继投产，尤其是国投30万吨燃料乙醇项目在全省率先开工，在全国同类项目中推进最快，补上了未立市项目的短板，揭开了工业经济的崭新篇章。根据海伦市现有耕地面积、人口规模发展趋势、农业现代化发展、生态环境状况，以水资源可持续利用为目标，兼顾经济效益、社会效益、效率合理性、开发利用效率、生态环境效益等准则，利用灰色预测和多目标规划模型，对海伦市水资源进行合理配置研究。
2.2气象水文条件
嫩江组二段(K2n2)：广泛分布于研究区内，为一套滨湖相沉积。沉积厚度以丰山至共荣镇一带最厚。在东方红东藤屯、南毛屯附近及克音河右岸八马架屯一带有零星出露。厚度由东向西逐渐变厚，40-100米，而北东、南西方向厚度较稳定。岩性以泥岩、泥页岩为主。在垂直方向上，颗粒粗、细颗粒频繁交替。据钻孔资料显示，自北东向南西颗粒由粗变细，在红光农场东北部以粉细砂岩、粉砂质泥岩为主，粉细砂岩较厚而层次多；西南部颗粒变细，岩性以泥岩、泥页岩为主。在垂直方向，颗粒出现由细-粗-细交替的现象。粉细砂岩在研究区中部广泛分布。泥页岩，成岩较好，层理清晰；粉细砂岩间夹薄层钙质砂岩，多为高岭土，中等胶结，局部较松散。在海伦复背斜东翼，海南至共荣镇一带，泥岩、泥页岩局部出露地表或被薄层第四系堆积物覆盖，受泥页岩抗风化能力弱的缘故，此处裂隙较为发育。本段地层中见多量叶肢介，介形虫化石。研究区内最大厚度为109m。
第3章基于SWAT的海伦市地表水径流模拟...........................................................................48
3.1模拟理论与运算过程......................................................................................................48
3.2数据库构建......................................................................................................................52
3.3模型建立与运行..............................................................................................................60
3.4结果分析..........................................................................................................................66
第4章地表水-地下水耦合模型.................................................................................................71
4.1模型简介与耦合原理......................................................................................................71
4.2水文地质概念模型..........................................................................................................74
4.3数学模型及其离散..........................................................................................................76
第5章流域水文过程模拟与预报...............................................................................................90
5.1研究方法.........................................................................................................................90
5.22030年地表径流模拟与预报........................................................................................96
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第8章水资源合理配置
8.1遵循的原则
水资源的可持续原则，是指在人口基数增大，经济快速发展对水资源的需求急剧增加的情况下，通过提高水资源的利用效率，加强对水量、水质的动态监测、保护和修复力度,提高节约用水的意识，落实节水的理念和措施，使水的供给数量和质量能够保证社会的可持续进步和地区经济的可持续发展[219]。坚持水资源可持续原则，就要摒弃传统水资源开发利用过程中只顾眼前利益不顾未来、只顾当代人需求不顾后代、只顾社会利益不顾生态环境治理与保护的不当做法，提倡人类应公平、共享社会文明、经济腾飞、资源丰富、生态环境的成果，将水资源管理、开发全过程受制于社会一经济一生态环境和谐发展目标。社会可持续发展的根本目标是经济社会的发展与资源、环境的和谐统一，其核心就是生态与经济的和谐统一。加强和保护生态环境自然体系的生产力与自我更新能力，不仅是为了保障生态系统的可持续性，更是实现人类文明的坚强后盾。
8.2研究方法
随着系统分析理论、计算机软件技术和水资源合理配置理论的不断完善和发展,水资源合理配置研究方法与理论得到了拓展和丰富。目前，水资源合理配置利用优化和模拟两种方法。其中，优化方法：多目标规划、线性规划、动态规划；模拟方法主要包括蒙特卡罗模拟、离散时间过程、连续时间过程和离散事件过程模拟[220]。本次研究采用多目标规划模拟。根据灰色系统理论的原理，不必研究水循环系统内部因子间的利害关系，而是发挥模型动态记忆性能的优势，挖掘综合灰色量（需水量）在时间序列上的规律及其它有价值的信息，建立灰色模型用以揭示和分析灰色量与其他变量的内在联系，并通过构建的模型，对流域系统未来某个时段的需水做出预报、预测。
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第9章结论与展望
肯河流域2025年地下水水资源流入总量为38430.85×104m3,其中,地下水的储存量9368.82×104m3，河流的渗漏（补给地下水）2252.30×104m3，降雨的入渗补给量为26811.07×104m3；地下水的开采量为13028.31×104m3（农业灌溉10960.95×104m3，生活用水开采量2067.36×104m3），地下水的排泄量为6942.30×104m3，蒸发量为18462.06×104m3。通肯河流域2030年地下水水资源流入总量为37609.60×104m3，其中，地下水的储存量8272.36×104m3,河流的渗漏（补给地下水）2281.61×104m3,降雨的入渗补给量为27055.99×104m3；地下水的开采量为12992.90×104m3（农业灌溉10990.98×104m3，集中供水2001.92×104m3），地下水的排泄量为6468.53.30×104m3，蒸发量（潜水蒸发）18149.26×104m3。所建数学模型简单、实用，能够满足通肯河流域生态环境需水量的定量分析与研究。考虑气候变化和人类活动的影响，利用耦合模型实现了通肯河上游2025年和2030年地下水水量和水质的预测、预报。影响通肯河流域上游海伦市生态环境需水量的因素，建立生态环境需水量计算模型框架。根据所建立的数学模型，对通肯河流域上游区海伦市生态环境需水量进行了分析与计算，得到了海伦市陆地生态环境需水量的数值为0.3431×108m3；海伦市河流生态环境需水量的数值为1.8881×108m3；海伦市湿地、水库生态环境需水量的数值为0.1211×108m3；海伦市生态环境需水量的数值为2.3523×108m3。
参考文献（略）
