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灌区农业水资源优化调配耦合模型，并在人民胜利渠灌区进行了应用。曾思栋等 ［10］ 针对传统水资源
配置模型在水循环联系方面的不足，通过插件式架构实现分布式水文模型 DTVGM 与水资源配置的信
息交互，开发了分布式水资源配置模型 DTVGM-WEAR，并在宜昌市主城区及东风灌区进行了应
用。桑学锋等 ［11-12］ 通过水文模块与水资源调配模块紧密耦合，构建了概念性分布式水资源综合模拟与
调配模型 WAS，实现了自然-社会水循环过程的实时互馈模拟。
水资源配置模型与分布式水文模型的耦合研究至今已有十几年时间，模型的发展也比较迅速。但
是，其耦合方式多以松散耦合为主，即将水资源配置信息和水文模拟信息进行尺度转换，采用公用参
［3］
数或者输出文件单向传递的方式实现集总式水资源配置模型与分布式水文模型的耦合 。这种耦合方
式虽然充分考虑了区域的空间异质性和水循环过程，但主要是进行信息的单向传递，忽略了自然水循
环与社会水循环之间的动态互馈作用。以降雨-产流-入渗-蒸发为代表的自然水循环与以取水-用水-耗
水-排水为代表的社会侧枝水循环两大过程相互联系、密不可分，前一时段的水资源开发利用活动
直接影响着下一个时段的水资源数量及其空间分布 ［11］ 。基于松散耦合的水资源配置方法割裂了两大
水循环过程的联系，不能很好地反映人类活动用水过程与天然水文过程之间的相互影响，容易导致
水资源配置结果出现偏差。在水文模型的结构设计中嵌入水资源配置模块，也即是二者的双向耦
合，是实现自然-人工水资源复杂系统精准模拟的有效手段。尽管如此，当前与分布式水文模型耦
合的研究仍然较少，而且大多属于半松散耦合的方式，只有少部分实现了双向耦合，如 WAS 模型。
因此，本文在分布式水文模型 SWAT 的基础上，通过改进其内置模块，并将之与嵌入的水资源
配置模块相衔接，实现二者的双向耦合，构建基于 SWAT 的分布式水资源调配模型（Water resources
allocation and regulation model based on the SWAT, SWAT-WARM）。模型采用具有多元属性的嵌套式单
元划分方法，便于水文模拟单元与水资源配置模拟单元之间的实时信息交互，实现了水文模型与水
资源配置模型的双向耦合，使 SWAT-WARM 模型具有“自然-社会”二元水循环与水资源调配一体
化模拟功能，可以在模拟过程中时刻保持自然水循环与社会侧枝水循环之间的动态耦合关系，详细
描述自然-社会水资源复杂互馈系统，既可以从宏观上描述流域整体水循环状况和水资源配置结果，
也可从微观上探究日尺度模拟单元的取用水结构。

2 模型开发

2.1 模型结构 SWAT-WARM 模型是采用 FORTRAN 语言在 Microsoft Visual Studio2012 平台下开发完
［13］
成的。模型由分布式水文模型 SWAT 和水资源配置模型两大子模型聚合而成，其中水资源配置模型
是为了便于与 SWAT 模型结合而开发。通过改进 SWAT 模型中的相关模块，将水资源配置子模型嵌入
SWAT 模型，实现双方模拟数据之间的实时交互。
水资源配置子模型主要由数据空间展布模块、多源供水模块、配置模块、耗水模块和排水模块
构成，以 SWAT 模型划分的水文模拟单元作为基本配置单元，依托 SWAT 模型驱动运行。在模拟开始
时，数据空间展布模块将输入的需水数据（或历史用水数据）展布到计算单元上；多源供水模块根据
水源类型、取水规则等信息和由水文模型提供的水资源信息进行逐日的取水计算；配置模块根据每
个计算单元取水量、行业用水需求和用水规则信息进行逐日的水量分配，通过耗水和排水模块输出
逐日取水、排水等信息，传递给水文模型；
水文子模型（SWAT）刻画水文循环过程，实时模拟水循环变化对社会用水的影响，以及模拟社会
用水对下一阶段的水资源、供用水变化的影响，为水资源配置模型提供河道径流量、湖库蓄水量、
地下含水层储水量等实时水资源边界条件信息。
两大子模型互为一体、紧密联系，又分担各自的功能，通过输入、输出数据实时互馈，构成了
一个完整的“自然-社会”水资源模拟系统，实现二元水循环和水资源配置一体化模拟。模型结构框
架见图 1 所示。
2.2 耦合方法 水资源配置子模型与水文子模型的信息双向交互方式如下：在运行开始时，（1）水资

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