一、基本原理

根据自然和人类双重干扰下松花江流域水循环特点和松花江流域多源复合污染迁移转化特点，开发两个层次的模型：一个是流域层次的水质水量耦合模型，即基于物理机制开发松花江流域分布式二元水循环模型和基于流域水循环模型的松花江流域水质模型，耦合模拟流域水循环和水环境时空演化过程，为科学提出流域水质水量总量控制方案奠定坚实的基础；另一个是干流层次的水质水量动力学模型，即详细考虑干流河道的水动力学机制和污染在干流河道中的迁移转化机制，以及干流水系与控制性水库的耦合机制，构建松花江干流河道水量水质响应模拟平台，为污染突发事件应急调控提供分析平台。

二、工艺流程

遵循“数据收集～模型开发～平台建设”的总体思路进行。首先，基础信息采集与处理体系，以原型站网观测（包括水文、气象、地下水、用水、水质、污染源监测等）为主，包含遥感观测、部门统计、试验实验台站、文献资料查询和实地调查踏勘等手段在内的数据采集体系，实现基础信息的系统采集，通用数据处理技术及信息处理和融合技术实现基础信息的有效前处理。然后，根据松花江流域水循环和水环境演化特点，开发面向流域\区域污染管理的松花江流域分布式二元水循环模拟模型和基于二元水循环模型的流域水质模拟模型，以及开发面向干流应急调度的松花江干流水质水量动力学模型，对坡面水循环和污染迁移转化过程以及河道水量、水质动力学过程进行模拟。最后，整合形成松花江流域水质水量耦合模型系统，为流域水质水量总量控制方案提出和面向水污染突发事件的松花江干流水库群应急调度奠定基础。

三、关键技术

（1）在松花江流域二元水循环模型开发中，建立起了大尺度流域水文模拟的成套技术，包括不完整流域边界的划分技术、大尺度流域整体模拟和参数分区技术、复杂地理条件和人类活动影响的显式模拟技术、流域地表地下水的联合模拟和验证技术等，在大尺度流域水文模拟中具备良好的应用性，更有利于支撑大尺度流域（区域）的水资源综合评价和规划，有利于支撑流域（区域）的水循环过程多维整体调控。

（2）针对东北地区水循环过程特点，开展了冻土水文效应研究，建立了冻土水热耦合数值模拟模块，对松花江流域内冻土的产生和分布，以及其对流域水循环的影响进行了模拟。通过冻土水热耦合模拟，加强了模型的物理机制，使模型对寒区水循环过程，特别是冬季枯水期径流过程的模拟更为准确，进而有效支撑了松花江流域各水功能区设计流量的计算和核定，具备在寒区水循环研究中进一步推广和深入研究的价值。

（3）以往的水质模型，针对污染物在河道、湖泊和水库，研究污染物移流扩散，进行水动力学模拟较多，而对污染物从源强开始在流域/区域面上开展全过程长系列的模拟相对较少；且已有的流域水质模型，大都立足于某一实验区（几km²，几十km²），或者某一小流域（几百km²，几千km²），经过充分的试验和大量的污染源调查，建立流域水质模型。松花江流域范围大，下垫面复杂，污染物产生机理不清，难以仅用污染源调查和河道水质监测手段支撑“节能减排”的实施。与国内外同类模型相比，本次开发的模型充分考虑了大流域的适用性，在污染物产生入河的过程进行了适当的概化，更大程度的减小了模型的不确定性。

（4）针对松花江干流区水污染突发事件应急管理的需求，首次从河流水系特征的角度，分别对明水期和冰期构建了河网水动力与水质动力学模型。将冰期干流模型结合污染物在冰相和水相中的分配特征，对冰封期模型进行率定和验证，初步明确了松花江干流区冰封期水-冰介质中污染物归趋的环境行为。结合已发生的突发性水污染事件过程，研究各种基本情景和丰平枯情景下的水流与污染物浓度传播规律；在以上基础上，定量计算了水库正常调度、加大/减小泄流、活性碳坝拦截、利用泡子调蓄和多库联合调度等不同类型的措施及其组合对松花江干流突发性水污染事件的影响效果。