水资源调配对于科学把握水资源开发利用状态、合理开发利用水资源具有重要的作用,随着水库等水利工程建设以及社会取用水规模加剧,河道径流、生态环境等都出现了变化,自然社会水资源系统显著呈现出了复杂性、动态性和联动性,传统的水资源配置模型难以满足这种情况下的需求。因此,针对自然社会水资源系统特点,迫切需要开展新的系统模型和方法研究以实现水资源精细化利用。本文基于改进后的WAS模型(Water Allocation and Simulation Model),选取用水竞争强、人类活动剧烈的京津冀地区为研究区,构建京津冀水资源动态配置与模拟模型,并对京津冀现状和未来协同配置、自然社会水平衡以及互馈关系进行研究,得到的主要成果如下:(1)基于WAS模型提出了具有通用性和概化性的总分嵌套汇流技术。该方法是对以流域为本底叠加行政分区等形成的包含有自然社会二元属性计算单元的汇流拓扑演算方法,分为单元划分、子流域内单元汇流和不同子流域间单元汇流三步。该方法可以对不同尺度下、叠加多元属性的计算单元通过与该尺度相匹配分辨率的DEM及河网数据进行汇流拓扑计算与概化河网生成,实现自然社会水资源系统中以计算单元为基础构建的水量汇集和水平衡计算,且反映计算单元汇流性质。(2)构建了京津冀地区水资源动态配置与模拟模型,并进行了率定验证。模型水文断面在验证期中NSE高于0.65,相关系数在0.80以上;模型模拟多年平均地表水资源量与实际地表水资源量相对误差率为6.2%,在25%,50%,75%频率年下相对误差率分别为4.4%,5.2%,5.9%;模型对现状年京津冀水资源配置总量误差为1.2%。结果表明模型对区域水资源量和水资源配置模拟效果较好,能够满足水资源评价、管理等的要求,具有较强的适用性。(3)对2016现状年京津冀地区自然社会二元水循环进行了解析。现状京津冀地区入境水量为31.4亿m3,外调水量为24.3亿m3,降水量为1255.3亿m3,土壤蒸发量为961.9亿m3,潜水蒸发量为27.4亿m3,由此形成地表水资源量137.3亿m3;区域总供用水量245.6亿m3,总耗水量174.7亿m3,排入河网水量24.5亿m3,再生水回用量19.6亿m3,灌溉下渗26.8亿m3;总入海水量为49亿m3。(4)以2035年京津冀地区地下水达到采补平衡为背景,考虑南水北调中线和河北省引黄工程供水能力逐步达效,对京津冀地区供需平衡进行了分析。结果表明,在地下水达到采补平衡,外调水供水能力全部达效情景下,京津冀地区缺水率为3.6%,缺水率基尼系数为3.8%。虽然外调水全部达效后,有效降低了京津冀缺水率以及缺水分布的空间不均匀性,但在考虑本地枯水年情景下缺水率加剧至7.9%,同时京津冀地区生态改善与修复仍需要更多的水源支撑,为保障京津冀地区水资源安全,一方面需要对需求进行调控,进一步提升本地节水;另一方面需要增加新水源的供水,如海水淡化、南水北调东线等。(5)对未来外调水全部达效后京津冀地区自然社会水循环转化进行了分析。京津冀地区本地降雨产生地表径流量141亿m3,上游来水44.5亿m3,外调水来水57.9亿m3,总来水243.4亿m3;水库河道蓄水增加16.4亿m3,水库河道蒸散10.9亿m3,河网提水和水库供水113.6亿m3,处理后污水排水18.8亿m3,总取蓄耗排水122.1亿m3;出境水量121.4亿m3。在考虑自然社会水循环后,由于河北省内部社会取水排水以及水库的调蓄作用,导致北京入境水量相比自然水循环下减少了26%;对应下游的天津总入境水量相比自然水循环下减少了32%。在北京上游来水减少,和本地取蓄耗排水以及跨流域调水综合作用下,北京总出境水量相比自然水循环下减少了25%,其中社会排水占总出境水量的21%;对应下游天津出境水量减少了34%,其中社会排水占总出境水量的4%。显示出WAS模型对系统内部各单元动态互馈模拟具有较强的功能。