一、背景

汉江流域是南水北调中线工程的水源区，同时也是陕西省“引汉济渭”、“引红济石”和湖北省“鄂北调水”工程的水源区，过去10年累计北调水超620亿m³，直接受益人口1.08亿，已成为京津冀豫26座大中城市主力水源。然而，受气候变化影响，丹江口水库近20年入库径流减少11%，预计未来30年将继续减少15%。汉江流域干旱化趋势逐渐凸显，水源区与受水区干旱遭遇概率将增加，气候变化和人类活动已成为汉江流域水资源演变的重要驱动。为实现流域精细化模拟与演化预测，提出应对大范围干旱的调水策略和风险调控措施，迫切需要开发融合大气、陆面、调水、拦蓄和用水过程的人-水系统集成建模技术。

二、创新性成果

（1）针对全球气候模型的气候输出分辨率普遍较低，难以匹配陆面水文模型输入需求的问题，研究提出了全球气候模式降水输出的降尺度方法，评估了CMIP6与CMIP5两代12组全球气候模型在汉江流域的降水捕捉能力，提出了融合机器学习算法的多气候模式集合方法，降低了气候模型预估未来气候变化的不确定性，解决了气候模型输出与水文模型输入尺度适配难题。

图1  融合机器学习的多气候模型融合方法

（2）考虑大中型水库与调水工程的关键水网节点，综合大尺度三元二叉树数字河网编码技术、Oracle数据库和并行加速算法等，实现了汉江流域分布式径流精细化模型，模拟预测了流域多层级用户用水需求和流域未来土地利用场景，建立了考虑水库规模和功能差异性的工程调度参数化模型，提出了耦合气候干旱与旱警水位的水库抗旱调度策略，基于预测控制理论设计了多尺度嵌套多过程耦合的模型集成方法。

图2 多尺度多过程模型集成方法

三、成果转化应用

本项目突破了环境变化的若干水文建模难题，项目成果在汉江流域进行了初步建模应用，并对未来气候变化情景下流域旱涝演变趋势进行了分析预测，推动了流域水利数字孪生工程的进程。相关抗旱调度手段在安徽省龙河口水库、汉江流域丹江口水库和汉江上游梯级水库群中得到应用，供需双侧的抗旱调控策略显著提升了当地水资源利用效率，在极端枯水年避免了水库迅速消落到低水位，提高了水库应对干旱的能力，有力保障了区域水资源高质量可持续发展。

相关研究成果已汇编形成专著《中线调水对汉江流域农业用水影响评估研究》，项目负责人荣获水利部专项任务及时奖励，发表论文24篇，授权发明专利2项，有力促进了相关领域技术的进步。