流域分布式二元水循环模型软件WEPSoft（以下简称WEPSoft）是我所拥有完全知识产权的分布式水文模型软件，主要面向科研、规划和设计人员方便、快捷的建模需求，同时适当考虑管理人员和社会公众了解流域水循环过程的需要而开发。

WEPSoft的核心模型是基于具有物理机制的流域分布式“自然-社会”二元水循环模型，该模型至今已发展至第三代。第I代模型（WEP模型 GI）是贾仰文教高研发的基于栅格单元的以自然水循环为主的模型WEP（Water and Energy transfer Processes model）；第II代模型（WEP模型 GII）是根据国内大尺度流域分析气候变化和人类活动影响下水循环演变的需求，改进而成的基于子流域嵌套等高带的“自然-社会”二元水循环模型WEP-L（Water and Energy transfer Processes in Large scale basin model）；第III代模型（WEP模型 GIII）是研发团队针对全国不同区域气候地理特点和需求研发的，包括冰川(WEP-GLAC)、冻土(WEP-COR、WEP-QTP)、水质(WEP-N)、水沙(WEP-SED)、生态(WEP-ECO)、城市(WEP-URBAN)等在内的系列模型。

WEP模型及软件研发历程图

WEPSoft V1.0的核心模型是第II代模型WEP-L模型，该模型采用子流域套等高带作为基本计算单元，综合考虑气象、下垫面、人类取用水、水利工程、水保工程等因素对水循环过程的影响，可实现“自然-社会”二元水循环过程耦合模拟和分析。WEPSoft V1.0可用于气候变化和人类活动影响下流域地表-土壤-地下水循环过程模拟计算与水资源评价和旱情评价，提供流域、区域、子流域、等高带、河道等不同空间尺度的水文水资源要素及气象、水文、农业干旱的时空变化信息，为水资源评价、旱情评价、气候变化和人类活动（节水、水土保持、下垫面、植被变化）对水循环的影响推演分析、工程规划、生态流量计算等提供支撑。

WEP-L模型原理

流域二元水循环过程示意图

针对本地设备计算性能不足、存储能力有限、跨设备跨系统同步性差、不同用户难以协同应用等问题，运用云数据库、云计算、云渲染和云服务等新一代云技术，研发团队初步开发了流域二元水循环模型云平台（WEP-Cloud V1.0），该平台具备流域二元水循环模型云构建、流域二元水循环过程云模拟、水资源动态精准云评价、多场景实时云推演、模型和场景全方位云共享等功能。首次实现云端WEP模型的数据管理、模型构建、模拟评价、结果展示以及模型共享等功能，该平台即将上线。

流域二元水循环模型云平台图

版权所有：中国水利水电科学研究院 水资源所

开发指导：王  浩 博士/正高级工程师/中国工程院院士

贾仰文 博士/正高级工程师

开发团队：周祖昊 博士/正高级工程师

刘佳嘉 博士/正高级工程师

王  坤 博士/高级工程师

于新哲 硕士/助理工程师，等

联系人：刘佳嘉，王坤，于新哲

联系方式：010-68785610/68785606

邮箱：wereworld@163.com，wangkun@iwhr.com，yuxz@iwhr.com

WEP模型软件交流研究群：1004638092

 

一、WEPSoft单机版软件下载

文件	下载链接	更新日期
软件下载	WEPSoft-V1.0.7.zip	2024-4-28
版本更新说明	版本更新说明.pdf	2024-4-28
用户手册	用户手册.pdf	2024-4-28
常见问题	常见问题.pdf	2024-4-28
培训视频	1、WEP模型原理及应用.zip 2、WEP软件使用步骤讲解.zip 3、WEP模型软件视频培训.zip	2024-4-28 2024-4-28 2024-4-28

 

二、软件界面

软件包括“工程”、“数据”、“建模”、“率定”、“模拟”、“评价”、“展示”和“帮助”等8个一级菜单，每个菜单下根据具体业务又细分为数目不等的二级菜单。软件工作区主要用于用户开展模型构建和结果展示等操作，具体包括模型构建工作区和结果展示工作区两类界面。其中，模型构建工作区界面包括GIS工具栏、GIS图层展示区和GIS图层导航栏；结果展示工作区界面包括情景信息栏/要素导航栏、图表展示区和展示控制栏。

模型构建工作区

结果展示工作区

三、软件特点

l   建模便捷化。可跟随导航图完成建模、参数率定和分析评价等过程，模型软件内嵌开源GIS软件QGIS，可一键完成河网提取、计算单元划分及多种信息要素展布等复杂建模过程。

l   计算并行化。基于OpenMP架构对WEP模型进行并行化改造，模型在一般服务器上的综合运行速度相比串行算法提高3倍以上。

l   调参自动化。基于遗传算法研发了分布式水文模型参数分组优化算法，可实现模型自动调参功能。

l   功能多元化。提供水循环模拟、水资源评价、干旱评价、多因素影响分析评价等功能。

l   展示多样化。提供水循环过程及评价结果多要素、多时空、多样式展示方式。

四、模型应用

核心模型已在我国华北、东北、西北、南方、青藏高原等地区进行了广泛应用，支持了水资源评价、水资源管理、水环境保护、河流综合治理以及水利工程规划论证等工作。

（1）黄河流域水资源演变与二元演化模型及应用

在973项目课题“黄河流域水资源演变与二元演化模型（G1999043602）”和十三五重点研发计划项目课题“未来30-50年黄河流域径流变化趋势预测（2016YFC0402405）”支持下，研发了以WEP-L模型为核心的黄河流域水资源二元演化模型、多因子驱动的黄河流域水循环模型，为高强度人类活动干扰下大尺度流域水资源评价提供了新型定量分析工具；提出了流域水资源全口径层次化动态评价方法，实现流域水资源的历史量、现状量和未来量的一体化评价，克服了传统“还原”和“还现”评价的方法缺陷；揭示了人类活动影响下的黄河水资源演变规律，以及不同人类活动的水资源次生效应；评估了黄河流域不同历史时期的地表水资源量，并结合气候模式结果预测了未来30-50年黄河流域河川径流量。相关成果在黄河流域第二、第三次水资源调查评价、黄河水量调度、古贤水库工程论证中得到应用，并荣获国家科技进步二等奖1项、大禹水利科技一等奖1项。

（2）海河流域水循环及其伴生过程的综合模拟与预测

在973项目课题“海河流域水循环及其伴生过程的综合模拟与预测”项目（2006CB403404）支持下，研发了以WEP-L模型为核心的海河流域“自然-社会”水循环各环节的效率解析工具，形成了水资源“数量-质量-效率”三位一体的评价管理技术，提出了水分利用从低效到高效转化的调控方法和实现途径。项目成果支撑了国家“最严格水资源管理制度”和“国家节水行动方案”的出台并引起国际学术界广泛关注，提升了我国水科学研究的国际地位。在WEP-L模型支撑下，相关成果荣获国家科技进步一等奖1项、大禹水利科技一等奖1项。

（3）松花江流域水质水量联合调控技术及工程示范

在十一五水专项课题“松花江水污染防治与水质安全保障关键技术及综合示范（2008ZX07207-006）”、十二五水专项课题“基于水环境风险防控的松花江水文过程调控技术及示范（2012ZX07201-006）”以及国家自然科学基金“东北地区寒区水循环模拟及其对气候变化的响应机制研究（51179203）”等项目支持下，在WEP-L模型基础上研发了考虑冻土冻融过程影响的寒区水量水质耦合模拟模型，揭示了寒区大尺度流域水循环及污染迁移转化规律，提出基于水功能区达标的寒区水质水量联合调控技术和寒区流域多级防控与应急调度技术。相关成果为松花江流域最严格水资源管理、水资源保护、水污染突发事件应急处置等工作提供技术支撑，荣获大禹水利科技进步奖一等奖。

（4）江西省二元水循环模拟器建设

在“江西省二元水循环模拟器建设项目”支持下，运用云数据、云计算、云渲染和云服务等新一代云技术，研发了江西省二元水循环模拟器，实现了鄱阳湖流域二元水循环过程精细化模拟、水资源动态精准评价、场景推演等功能，支撑了江西省水资源动态评价、“四水四定”管理创新战略等研究。

（5）三峡水库旱限水位调度影响评估与决策机制研究

在“三峡水库旱限水位调度影响评估与决策机制研究”项目支持下，开发了长江流域大尺度二元水循环模型，针对三峡水库定制旱限水位调度规则，评价三峡水库不同旱限水位调度方式对三峡下游流量和水位的影响，支撑三峡水库旱限水位制定和效果评价研究。

五、成果产出

在模型软件开发过程中，已获得发明专利授权30余项，取得软件著作权30余项。

六、软件推广

WEPSoft于2022年1月形成1.0版本。目前已召开4次线上线下培训会，培训人数超千人次。建有2个QQ交流群，总人数近1200人。