气候变化对跨境水资源影响的适应性评估与管理框架

气候变化增加了国际河流冲突的可能性,加强跨境水资源适应性管理是流域国可持续发展的必然选择。梳理了适应性相关研究的国内外最新进展,认识到适应性管理的关键问题是要发展一套科学评估未来气候变化影响及适应性策略的程序。通过论述气候变化下跨境水资源的适应性评估与管理框架,提出一个气候变化影响决策评估工具,包括信息收集、需求分析、对策分析、综合评估以及实施与调控5个阶段。该项研究将适应性管理与气候变化、定量化脆弱性及适应能力关联评价、成本效益分析、多目标优化决策和动态调控等有机结合,为从跨界层面制定具有针对性的适应性管理对策提供了思路与方法,有利于促进国际河流流域可持续发展。     

MTCLIM模型系列研究报告(1):温度估算方法在中国亚热带山地的有效性验证

以已有的数据、理论和模型为基础,在南方亚热带山地对MTCLIM模型的温度估算方法进行了验证和订正。结果表明:当研究区域内平均气温的正弦加权系数TEMCF为-0 15时,用日最高气温和最低气温的正弦加权平均方法对逐日平均气温的估计偏差最小。数学平均法和正弦加权平均法估计的逐日平均气温的平均绝对误差MAE分别为1 22℃和0 77℃,后者优于前者。     

长江流域1960—2019年蒸发皿蒸发和实际蒸散发演变规律

蒸发是地表水量平衡和能量平衡联结的纽带, 研究长江流域蒸发的变化趋势对于区域水文循环变化、水资源管理至关重要。利用PenPan模型分析了1960—2019年长江流域蒸发皿蒸发量的时空演变规律及其驱动机制, 并基于最新发展的广义蒸发互补关系探究了长江流域实际蒸散发的演变特征。结果表明: ①长江流域的蒸发皿蒸发和实际蒸散发在1990年前后均存在先下降后增加的趋势。风速和辐射下降是1990年以前蒸发皿蒸发下降的主导因子, 气温升高和相对湿度下降是1990年后蒸发皿蒸发上升的主导因子。②长江流域两大主要气候区(高原气候和亚热带气候区)蒸发皿蒸发在1990年前后也存在趋势反转现象, 但时空变化特征和驱动机制差异明显。1960—1989年, 高原气候区气温和辐射是蒸发皿蒸发变化的主导因子; 亚热带气候区风速和辐射是蒸发皿蒸发下降趋势的主导因子。③ 1990—2019年, 高原气候区气温升高、风速增加和相对湿度减少是蒸发皿蒸发上升趋势的主导因素; 亚热带气候区气温升高和相对湿度降低是蒸发皿蒸发增加的主要原因。研究结果可为长江流域水循环变化和水资源配置等研究提供参考。     

用斜率和曲率湿周法推求河道最小生态需水量的比较

从湿周-流量曲线临界点的两种不同确定准则入手,分析湿周法推求河道内最小生态需水量 (minimum ecological instream flow requirements, 简称MEIFR) 的不确定性。假设河道呈三角形断面和均匀流,得到湿周法的解析解表达式。表达式显示斜率法 (曲线上斜率为1) 和曲率法 (曲线上曲率最大) 二者所得的MEIFR结果迥异。当斜率法取斜率为0.39时,其相应的流量与曲率法结果一致。MEIFR对斜率临界值非常敏感,斜率法中的斜率临界值难以确定,相比而言,曲率法更可靠。这用近似具有三角形断面的南水北调西线一期工程调水区流域的实际数据得到证实。根据我们在该区实地观测和收集的6条河35个河道断面的水深和水宽资料,用解析解估算出各断面的MEIFR。曲率法所估算的MEIFR结果为多年平均流量的2.5%~23.7%,大部分数据落在Tennant法的10%~30%的范围。斜率法为11%~105.7%,普遍偏大,超过这个范围。虽然采用较小的斜率临界点可使斜率法的估算结果变小,然而到底斜率临界点应取何值存在较大的不确定性。这进一步说明,在无法获得一个确定的斜率临界值的情况下,湿周法估算MEIFR宜采用曲率法确定临界点。本文的结果基于理想情况,更普遍的结论有待于对更多种河道断面的探讨。     

长江上游卵石推移特性变化及驱动力分析

长江上游的水沙特性变化 ,直接关系到三峡工程的调度运行。朱沱站和寸滩站是长江上游与三峡水库的水沙主要控制站。本文分析了朱沱、寸滩站卵石推移特性的近期变化 ,发现寸滩站从 1981年起、朱沱站从 1991年起卵石推移特性发生了明显变化 ,主要体现在 :1)卵石推移量系统减小 :朱沱站 1992～ 2 0 0 1年卵石年均推移量比 1975～ 1991年减少了 4 6 9% ,寸滩站 1982～ 2 0 0 1年比 196 6～ 1981减少了 4 0 6 % ;2 )推移质粒径细化 ,中数粒径细化了约11mm ;3)流量 -输沙率关系发生明显变化 :朱沱站输沙率系数B减少 4 7 5 % ,寸滩站系数B减少 4 1 1% ;4 )输沙不平衡量增大 ,计算的磨损系数增大近 70 %。长江上游卵石推移特性变化的驱动力分析结果表明 :采取水土流失治理等措施是直接原因 ,水利工程拦沙和建筑材料开采等人类活动是主要影响因素。依据上述分析 ,本文指出 ,应当继续加强水土保持建设 ,尽快开展长江上游和支流泥沙运移和淤积情况及规律调研。并建议以可开采沙量为依据 ,严格控制采沙。     

气候变化背景下水资源脆弱性研究与展望

论述了气候变化背景下水资源脆弱性概念、内涵及其与适应性管理的联系;综述了水资源脆弱性定量评估方法,包括指标权重法、函数及综合指标法等;介绍了减少水资源脆弱性的适应对策研究。分析表明,联系水资源供需矛盾的水资源脆弱性既有自然变化脆弱性的一面,又有气候变化影响导致水资源供需关系发生变化以及旱涝灾害影响加剧水资源脆弱性的问题。关键是要识别影响水资源脆弱性变化的主要调控变量,通过应对气候变化的适应性对策研究,最大限度地减少水资源脆弱性。未来气候变化背景下水资源脆弱性研究,将在进一步发展脆弱性影响与评估基础上,逐步转到适应性水资源管理与对策的研究。     

地表水和地下水耦合模型研究进展

地表水和地下水的转换及其过程耦合模拟,是水资源开发利用和科学评价的基础。本文归纳了国内外16 种地表水和地下水耦合模型,并根据耦合模型的特点和耦合方式,划分了三类耦合类型,即：紧密耦合型、半松散耦 合型和松散耦合型。对其中比较典型的“四水”转化模型、SWATMOD、MIKE- SHE、MODBRANCH 模型进行了对比分 析,剖析了不同耦合模型的优缺点,为地表水和地下水耦合模拟研究提供了很好参考。     

华北地区降水量的小波分析

由于华北各地区受气候影响不同,不同地区的降雨变化也有很大差异,因此为全面分析华北地区的未来水资源量的变化趋势,本文将华北地区划分为6个代表区域,利用小波分析方法研究了华北地区降水分布的特征和年代际变化,在此基础上,对今后几年华北降雨的演变趋势怍一初步的探讨和估计。这对掌握华北地区水资源量的演变规律是一个有益的探索。     

大尺度水循环模拟系统不确定性研究进展

水循环过程受众多自然因素和人为因素影响,决定了水循环系统的变化性和复杂性。水循环系统模型作为研究流域水文循环过程及演变规律的重要工具,必然也存在较大的不确定性,特别是对于大尺度陆-气耦合下的水循环模拟系统,其不确定性来源包括输入和参数不确定性、结构不确定性、方法不确定性以及初始和边界条件不确定性。本文在分析不确定性量化方法和传统水文模型不确定性研究基础上,重点评述当前大尺度水循环系统模拟的不确定性研究进展和存在的瓶颈问题,并介绍一种针对大型复杂动力系统的不确定性量化解决方案和工具系统-PSUADE,基于此讨论PSUADE在大尺度水循环模拟系统不确定性量化过程中的优势。     

安徽南部下扬子地区寒武系露头层序地层初步研究

露头层序地层研究表明，安徽下杨子地区寒武纪可识别出两个Ⅰ类层序及三个Ⅱ类层序，早寒武世的三个Ⅱ类层序由于同沉积断裂影响陆架边缘体系域不甚发育；中、晚寒武世的两个Ⅰ类层序由低水位体系域、海侵体系域及高水位体系域构成。由沉积体系域演化作出的海平面变化曲线不同于Ｖａｉｌ的寒武纪全球海平面变化Ⅱ级旋回，表明了皖南下扬子海盆的海平面升降受扬子板块、华夏板块的影响远大于全球海平面变化幅度。