《Journal of Hydrology: Regional Studies》：Uncertainties in water balance and low flow assessment along the network of navigable rivers and canals in Flanders
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研究人员针对比利时弗兰德斯北部高密度通航水网，构建了基于方差分解的水量平衡模型不确定性评估框架，以支持工业、饮用水生产、农业及航运等多用户水资源分配决策。该模型纳入了水管理规程、蒸散发过程及周边区域与流域入流等要素。框架通过对比实测径流数据确定水量可用性评估的
研究人员针对比利时弗兰德斯北部高密度通航水网，构建了基于方差分解的水量平衡模型不确定性评估框架，以支持工业、饮用水生产、农业及航运等多用户水资源分配决策。该模型纳入了水管理规程、蒸散发过程及周边区域与流域入流等要素。框架通过对比实测径流数据确定水量可用性评估的总模型不确定性，初步量化各不确定性来源的随机不确定性，并采用蒙特卡洛模拟实现不确定性传播。研究结果表明，主导不确定性来源存在显著空间异质性：在强人工管理的阿尔伯特运河与根特-泰尔讷普森运河，与运河管理及取水相关的模型输入是主要不确定性来源；在以降雨驱动的河流中，降雨-径流入流评估的贡献最大；而在比利时圩田区的伊瑟尔河，河网-圩田交互作用是主导因素。该框架为模型改进提供了明确方向，并深化了对模型结果评估的认知。
本研究发表于《Journal of Hydrology: Regional Studies》，聚焦气候变化背景下弗兰德斯地区通航水网面临的水资源供需矛盾。该地区人口密度高，石化、农业等高耗水产业密集，却缺乏大型天然河流补给，干旱期低流量频发对水资源管理构成严峻挑战。现有水文模型不确定性研究多集中于参数不确定性，对输入与结构不确定性尤其是人为活动影响关注不足，且缺乏针对复杂人工-自然耦合水网的系统性不确定性分解框架。为此，研究人员拓展了基于方差分解的不确定性量化方法，将其应用于覆盖1076公里通航水道的弗兰德斯全域水网模型，旨在解析低流量条件下不同不确定性来源的贡献率，为水资源分配决策提供科学依据。
关键技术方法方面，研究人员首先构建了分区概念性水量平衡模型，将水道概化为串联水库单元，依据连续性方程闭合水量平衡，并通过SCE-UA算法校准偏差校正因子。不确定性量化采用改进的方差分解框架，选取2017–2022年低流量期（7天滑动平均流量低于30%分位数时段）为研究对象，对残差进行对数变换以消除异方差性。通过蒙特卡洛模拟分别传播各输入、参数及偏差校正项的随机误差，采用自助法构建95%置信区间，并引入交互项准则评估模型非线性特征。不确定性来源初始化基于历史观测数据与文献调研，涵盖航运、取排水、降雨径流、蒸散发、圩田交互等15类输入参数，其中部分类别（如取水的日变化）基于有限观测构建了经验误差分布。
研究结果部分，首先在不确定性分解总览中发现，总模型残差方差呈现显著空间差异：根特与坎内站点最低，泽尔扎特与基姆站点较高，后者受极低流量波动影响显著。观测误差在根特贡献率与模型输入相当，其余站点占比较低；模型结构不确定性普遍有限；泽尔扎特与基姆站点存在较大残余项，表明未被框架捕捉的未知不确定性来源。交互作用分析显示，除降雨驱动的登德尔蒙德站点模型近似线性外，阿尔伯特运河与伊瑟尔河等强人工管理系统因嵌入的管理策略导致显著的交互效应，验证了模型的非线性特征。
其次在不同站点不确定性来源贡献分析中，主导因子呈现明显分异性：阿尔伯特运河（坎内、维尔塞尔）与根特-泰尔讷普森运河（泽尔扎特）等强人工管理系统中，运河管理相关输入（取水、航运、灌溉引水及偏差校正）占主导地位；根特与登德尔蒙德等降雨驱动河流站点，降雨径流及上游入境流量评估贡献最大；伊瑟尔河（基姆）在枯季降雨径流近乎枯竭时，圩田取排水交互作用成为首要不确定性来源。对比现有研究，本成果既验证了降雨径流与观测误差在天然河流中的主导作用，又揭示了人工管理系统中人为因素的显著贡献，凸显了空间异质性特征。
讨论部分指出，残余项的存在反映了框架对局部过程的捕捉局限，小样本经验分布（如灌溉取水n=5）可能偏离真实误差特性，且未考虑跨类别误差相关性。数据可用性是核心制约因素，建议通过增设监测站点、构建统一数据库提升鲁棒性。对数变换排除了零负流量值，在基姆站点造成样本损失，探索Yeo-Johnson等替代变换可优化此类场景。尽管存在局限，框架已能有效识别复杂水系统的关键不确定性模式。应用层面，研究成果已集成至弗兰德斯当局的旱情预报系统与长期缺水分析工具，通过叠加模型不确定性区间，提升了决策的科学性与风险认知水平。未来研究需进一步量化残余项来源，细化管理阈值参数的敏感性，并推动跨区域方法移植。
结论部分表明，研究人员提出的扩展方差分解框架成功将人为因素纳入通航水网水量平衡不确定性评估，实现了总不确定性向输入、参数、偏差校正及结构不确定性的有效分解。不确定性贡献率的空间异质性与当地水资源供需条件及管理策略高度耦合：强人工管理系统以管理相关输入为主导，天然河流以降雨径流评估不确定性为核心。尽管残余项限制了完全分解能力，但两项实际应用验证了框架的实践价值。该方法具有跨区域移植潜力，其实施成效主要取决于人为活动相关不确定性初始估计的数据支撑强度，未来需重点加强监测数据整合与本地化参数优化。
