环境变化对流域水文水资源的影响评估及不确定性研究进展

综述了区分气候变化和人类活动对水文要素影响的研究方法,提出当前研究中应将流域水文过程变化的环境因素来源分为气候自然变异、人为气候变化和人类活动三个方面,并给出了方法体系;基于环境变化下流域水文过程的复杂不确定性,详细剖析了环境变化下流域水文过程的不确定性来源,总结了常用的不确定性评估方法,并介绍了针对定性不确定性（奈特不确定性）评估的信息差距理论。指出为提高减缓和适应环境变化能力,未来应加强以气候自然变异、人为气候变化和人类活动三源分解的环境变化影响研究;不确定性分析应成为环境模拟的固有组成部分,在影响评价中应注重不确定性的评估,并应加强不确定性信息在流域管理决策中的应用研究以及流域风险管理研究。     

气候变化对水工程的影响及应对措施

气候变化将使水利工程的服役环境发生较大改变,水工混凝土作为水利工程建设最主要的建筑材料之一,其对极端气候变化较为敏感与脆弱。本文以水库大坝、大型调水工程等水利工程为对象,系统总结了部分已观测到的低温冻害、寒潮和干旱等气候条件对水利工程影响的事实。结合未来气候变化趋势及其可能的影响,从改善水工材料性能的工程措施角度,分析了在水利工程设计、施工、运行阶段可采取的应对措施,并从规划修订、预案制订、监测预报等非工程措施角度,分析了在防洪安全、水资源安全等领域可采取的减缓适应对策,以提高水工程应对气候变化的能力。     

气候变化对中国水安全的影响研究

全球变暖是目前最重要的环境问题之一,水是全球气候变化最直接和最重要的影响领域。全球气候变暖将加速大气环流和水文循环过程,引起水资源量及其空间分布的变化,进而可能导致水资源短缺问题更加突出、水生态环境问题进一步恶化、洪涝灾害威胁更加严重等一系列问题。本文从防洪安全、供水安全、水生态环境安全和水工程安全4个方面分别阐述气候变化对中国水安全的可能影响。     

澜沧江梯级水库浮游植物群落结构特征及其关键驱动因子

筑坝改变河流生源要素迁移转化过程及浮游植物群落分布特征,影响河流生态系统结构与功能。为探究梯级筑坝河流浮游植物群落结构特征及其关键驱动因子,2016年丰水期、2018和2021年丰、枯水期在澜沧江开展了浮游植物群落及相关环境要素的调研。本文重点对比分析了丰水期自然河道段和水库浮游植物间的差异,基于广义相加模型(GAM)建立浮游植物与环境要素间的关系,研究发现:丰水期浮游植物生物量显著高于枯水期,丰、枯水期浮游植物群落结构均呈现上游以硅藻门为主,中下游以绿藻门、蓝藻门为主的变化特征。营养盐和水库的水力停留时间(HRT)是导致上、下游浮游植物生物量差异的关键环境要素;总磷、水温和HRT是影响浮游植物群落多样性指数的主要环境要素;总磷、氨氮是影响丰富度指数的关键环境要素。本研究结果有助于深化理解梯级筑坝河流生态环境效应。     

花山流域河水同位素年内变化及采样方案优化

小流域河水同位素特征和采样方案研究对深入理解流域降水径流关系和构建同位素水文站网具有重要意义。针对江淮过渡带代表流域花山流域总控断面及其邻近嵌套子流域出口断面，开展了1个完整水文年的高频率采样，分析河水氢氧同位素年内变化特征，为制定小流域河水采样方案提供依据。结果表明：(1)花山流域两断面河水氢氧同位素的变化一致，但流域总控断面河水氢氧同位素要高于支流出口断面。(2)河水的氢氧同位素在年内从汛期开始呈现4个阶段的变化，即夏季波动下降期、秋季上升期、冬季平稳期和春季上升期。(3)河水同位素对暴雨过程有3种响应类型：暴雨中期陡降型、暴雨中期缓降型和暴雨后期缓降型。(4)推荐的河水常规采样方案为：夏季2 d采集1次，其他季节每15 d采集1次；推荐的降雨期间河水采样方案为：对夏、秋、春季出现中大雨以上的降雨，从降雨开始到降雨结束后的每隔4 h采集1次断面水样。研究成果可为中小流域站网河水同位素监测采样提供借鉴。     

预估全球升温1.5℃与2.0℃下淮河流域极端降雨的变化特征

淮河流域暴雨洪水灾害严重，科学预估未来全球升温1.5℃和2.0℃下淮河流域极端降雨的变化特征对流域防洪减灾及应对气候变化具有重要意义。基于最新的第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中22个全球气候模式数据，利用改进的可靠性集合方案与概率比法，采用6个极端降雨指标预估了全球升温1.5℃和2.0℃下淮河流域未来极端降雨的时空变化与风险变化特征。结果表明：改进可靠性集合方案对淮河流域极端降雨的模拟性能要优于单一气候模式与算术平均集合方案；全球升温达到1.5℃与2.0℃阈值的平均时间段分别约为2017—2046年和2026—2055年；全球升温2.0℃下极端降雨指标增幅约为升温1.5℃下的1.4～2.6倍，其中流域北部地区为极端降雨增幅大值区；2种升温条件下极端降雨发生风险呈增加趋势，且额外增暖0.5℃将导致淮河流域极端降雨风险更高，如100 a重现期的极端降雨在升温1.5℃和2.0℃下将分别变为32年一遇和22年一遇，未来淮河流域极端降雨将会更加频繁。     

区域水平衡与健康水平衡实现路径

水平衡是自然界最重要的物质平衡之一，与水循环系统良性运行、生态系统稳定演替和水资源可持续利用具有密切关系。然而，已有研究对于水平衡的基本概念以及如何构建适宜的水平衡状态等重要问题，在理论和方法层面仍缺乏系统阐述。本文基于自然-社会水循环特点，深入阐述了区域水平衡的基本概念和多重内涵，解析了影响水平衡状态的主要自然和人类活动因素；从水循环系统的生态环境和社会经济综合服务功能出发，提出了健康水平衡的定义；建立了区域健康水平衡的综合评判准则与方法，提出了水循环系统的支撑能力提升和承载压力控减相结合的健康水平衡实现路径。健康水平衡可为国土空间发展规划与实践中落实量水发展原则提供重要指导。