水资源通用配置与模拟软件GWAS（General Water Allocation and Simulation Software），可以实现对区域/流域水资源、水量、水质的模拟、评价，以及水资源配置、报表输出等功能，使用户能够较快速、全面地评价研究区域水资源状况，便于水资源管理人员根据区域实际情况对水资源配置进行动态修正。GWAS实现了水资源评价与水资源配置的无缝结合，既能分析二元水循环通量变化及合理调控阈值，又能为区域水资源高效管理和优化配置提供决策支持，从而为有关研究人员和水资源决策管理者提供平台工具。本书既可以作为水文水资源技术人员、规划与管理人员及广大水利工作者的学习参考书，又可以作为高等院校水利类相关专业的教学参考书。

序 水资源配置是水循环调控科学研究的重要内容，也是水资源规划与管理实践相结合的关键环节。2013年联合国教科文组织（UNESCO）明确将“促进水资源的治理、规划、管理、分配和高效利用”作为今后10年国际水文计划（IHP-VIII）的第三大战略计划之一。2018年美国国家科学院发布了名为《美国未来水资源科学优先研究方向》的报告，确定了美国未来25年内水资源科学面临的挑战。该报告认为，开发集成建模和量化社会水资源系统的变化是最重要的发展方向，模型是综合各种观测数据、理解复杂的交互作用及重建过去、预测未来系统发展轨迹的重要工具，了解人类活动如何影响水资源对管理水资源至关重要。综合来看，人类活动影响下的区域/流域水资源模拟、调控及适配性分析已成为国内外研究的热点。 从人类活动对水资源影响的强度来看，我国华北、东部沿海等地区具有典型性和代表性。在区域水多、水少、水脏、水浑等特点下，水资源、经济社会、生态环境之间的协同调控更加困难。中国水利水电科学研究院在水资源配置理论与方法领域研究方面取得了丰硕的成果，三次平衡配置方法、面向生态的水资源配置、广义水资源配置等理论方法在生产实践中得到了验证和推广应用。很高兴看到以水资源配置专业模型为核心研发的水资源通用配置与模拟软件GWAS面世。该软件在固化水资源配置理论与方法成果的同时，耦合GIS、数据库信息技术，模型功能更加符合我国经济、社会高强度扰动下水资源调控特点，也符合我国水资源流域管理与行政管理相结合的要求。同时，GWAS建模过程简明易懂，可以满足水资源历史重建和未来情景方案模拟比选等要求。 GWAS具有自然与社会水资源循环模拟和调控功能，表明了该模型在自然—社会二元水循环模拟与互馈分析方面具有优势，因而可以将水资源评价和水资源配置完全融合在一起。这对于水资源精细化规划和管理具有更好的提升作用，特别是对于中国开展水生态文明建设和最严格水资源管理制度的落实具有很好的参考价值。希望本书能为水资源规划和管理相关的广大科技工作者、工程技术与管理人员及相关高校师生提供借鉴。 前言 水资源科学调控可以起到自然水循环和社会取用耗排水循环两大系统平衡的桥梁作用，而水资源模拟与配置模型是支撑水资源科学调控的核心方法之一。水资源模拟与配置一方面强调遵循自然规律，通过人的行为自我约束，维护好水的生态与环境基本属性；另一方面强调遵循经济规律，通过合理调控利用，保障好水的经济与社会服务功能，从而在陆面水循环系统的各环节和水资源开发利用的各领域实现人与自然和谐。水资源模拟与配置不同于一般的水资源开发利用，其利益主体众多、结构规模庞大、径流过程与用排水联动明显，涉及因素相互关联，关系错综复杂，因此开展区域水资源模拟与配置，是一个大系统多层次嵌套耦合、双向协调、动态调控的复杂问题。 为科学解决上述问题，要从水资源系统的供需双侧及两者间的互馈联动出发，因此迫切需要厘清以下两个重要环节。 （1）如何开展区域经济、社会发展用水系统与径流变化的相互作用研究，揭示水资源系统供需动态响应机制。也就是说，在科学分析河川径流变化的基础上，考虑取用水波动及退排水的当前变化对下游单元或下一阶段水资源利用的动态影响，研究河川径流的响应变化关系，实现水资源的动态利用，更精准地定量分析人类活动强度对径流变化的影响。 （2）如何构建区域水资源动态模拟与调控模型，实现“径流—供水—用水—排水”的联动模拟与合理调控。也就是说，针对水资源系统的复杂性、动态性、联动性，综合集成建立水资源系统循环动态模拟模型及供需双向调控模型，研究水资源动态模拟与调控模型，分析区域不同供水工程、用水主体及其径流过程变化响应，联动模拟供用水过程对区域径流的动态响应和作用关系，科学编制区域复杂水系统开发利用调控方案。 以二元水循环理论为基础，以中国水利水电科学研究院水资源研究所近20年水资源配置方法和实践经验为依托，作者团队研发了“水资源动态调配与模拟模型”（Water Allocation and Simulation Model，WAS模型）。WAS模型由产汇流模拟模块、再生水模拟模块、水质模拟模块和水资源调配模块4部分组成。其中，产汇流模拟模块、再生水模拟模块共同组成自然—社会水循环的基础，用于定量计算区域水资源量并对其组成进行分析；水质模拟模块模拟主要污染物迁移转化，用来定量河流、湖库的污染物水质变化，为水资源调配提供水质边界；水资源调配模块主要进行水资源供需平衡、分质供水计算，用来实现水资源的发散均衡，并反馈到几个水循环模拟过程。 为扩大WAS模型的实用性、可操作性，作者团队研发了WAS模型的应用操作软件“水资源通用配置与模拟软件”（General Water Allocation and Simulation Software，GWAS软件）。GWAS软件以WAS模型为核心，集成开源QGIS、嵌入式SQLite仓库技术开发而成，具有水资源系统单元自动划分、模型调参校验方法与实践应用、软件产品图形报表与标准报告定制等一体化、全链条、可视化架构流程，实现了水资源评价与水资源配置无缝结合，既能分析二元水循环通量变化并合理调控阈值，又能为区域水资源的高效管理提供决策支持，为相关研究人员和水资源决策管理者提供平台工具。 本书分6章，第1章关于软件，介绍GWAS软件的研发意义和研发功能特点；第2章获取与安装，介绍GWAS软件获取下载方式及安装步骤；第3章数据库说明，介绍GWAS软件数据库结构，以及所用到的文件类型及特点；第4章功能模块，介绍GWAS软件各窗口的功能模块，并对安装建模流程进行了详细说明；第5章应用实例，根据GWAS软件自带的实例数据，介绍GWAS软件建模过程；第6章案例应用讨论与分析，描述了WAS模型在案例应用中的效果及性能。 本书得到了国家重点研发计划“国家水资源承载力评价与战略配置”（2016YFC-0401300）、国家自然科学基金项目“水资源供需动态响应机制与模拟方法研究”（5167-9253）、中国水利水电科学研究院创新团队项目“社会水循环驱动机理与效率调控”（WR01-45B622017）等的支持，在此一并表示感谢！ 在本书成书过程中，王浩院士、刘昌明院士、夏军院士、王建华教授、严登华教授级高工、蔡喜明教授、裴源生教授级高工、王忠静教授、徐宗学教授、董增川教授、左其亭教授、赵建世教授、顾世祥教授级高工等专家提供了大量技术指导，本书的出版得到了电子工业出版社的大力支持，谨在此一并表示感谢！ 受时间和水平的局限，书中难免有挂一漏万和错误背谬之处，敬请广大读者批评指正。

目 录 第1章　关于软件 1 1.1　软件研发意义 1 1.2　WAS模型特点 1 1.3　GWAS软件特点 2 第2章　获取与安装 4 2.1　软件获取 4 2.2　软件安装 4 2.3　初次使用设置 6 第3章　数据库说明 8 3.1　数据库结构 8 3.2　文件说明 9 第4章　功能模块 12 4.1　主界面 12 4.2　工区管理 14 4.2.1　工区创建 14 4.2.2　工区结构 15 4.2.3　打开工区 15 4.2.4　关闭工区 15 4.2.5　工区另存为 15 4.3　GIS地图加载及编辑 16 4.3.1　GIS地图加载及清空 16 4.3.2　GIS展示 17 4.3.3　GIS编辑 18 4.3.4　保存图像 31 4.4　水资源配置建模 32 4.4.1　用水单元划分 32 4.4.2　水库信息 47 4.4.3　供用水关系 56 4.4.4　控制中枢 57 4.4.5　配置参数 62 4.5　水循环模拟建模 73 4.5.1　气象数据 73 4.5.2　土壤地质 74 4.5.3　点源面源 76 4.5.4　模拟参数 80 4.6　模型计算与校验 85 4.6.1　模型计算 85 4.6.2　模型校验 86 4.7　模型输出 96 4.7.1　报表输出 96 4.7.2　专题分析 97 4.7.3　报告输出 102 4.8　关于软件 102 4.9　用户手册 103 第5章　应用实例 104 5.1　数据说明 104 5.2　新建工区 105 5.3　加载GIS地图 106 5.3.1　加载GIS图层 106 5.3.2　图层属性 107 5.4　水资源配置建模 110 5.4.1　单元划分 110 5.4.2　单元提取 112 5.4.3　单元拓扑关系 114 5.4.4　水库信息提取 115 5.4.5　水库间拓扑关系 117 5.4.6　水库—单元间拓扑关系 118 5.4.7　水库与单元基本信息录入 120 5.5　控制中枢 125 5.5.1　模拟年份 126 5.5.2　降水产汇流计算 126 5.5.3　再生水退水计算 126 5.5.4　点源面源计算 127 5.5.5　水库来水 127 5.5.6　水源选择 127 5.5.7　行业选择 127 5.5.8　主行业需水选择 127 5.6　配置参数 127 5.6.1　供水时段数据 127 5.6.2　需水时段数据 129 5.6.3　供水权重参数 132 5.6.4　河道蒸渗参数 135 5.7　水循环模拟建模 135 5.7.1　气象数据 135 5.7.2　土壤地质 138 5.7.3　点源面源 141 5.7.4　模拟参数 141 5.8　模型计算与校验 147 5.8.1　模型计算 147 5.8.2　模型校验 148 5.9　报表输出 153 5.10　专题分析 154 5.10.1　水资源量分析 154 5.10.2　水资源供用水配置分析 156 5.10.3　水资源开发利用情况分析 156 5.10.4　水资源承载力分析 156 第6章　案例应用讨论与分析 158 6.1　研究区情况与模型构建 158 6.1.1　模型构建 158 6.1.2　模型资料输入 161 6.2　模型参数率定与验证 162 6.2.1　模型参数 162 6.2.2　模型调参方法 163 6.3　不同模型对比分析 166 参考文献 169