气候变化影响下黄河上游梯级水库群未来发电量预测

为分析气候变化影响下黄河上游大型水库入库来水过程及梯级发电量的时程变化规律,以黄河上游龙羊峡刘家峡梯级水库群为例,采用Mann-Kendall 突变检验方法对唐乃亥和小川水文序列进行突变识别,在此基础上构建了考虑融雪过程的HBV 水文模型,利用统计降尺度方法对CanESM2 和GFDL_ESM2G 两种气候模式3 种气候变化情景(RCP2. 6、RCP4. 5 和RCP8. 5) 下的降水、气温数据进行空间降尺度处理,并将其驱动水文模型预测未来入库来水过程,构建黄河上游梯级联合发电调度模型分析气候变化对未来发电调度过程的影响。结果表明:黄河上游径流序列突变年份集中于20 世纪80 年代,且2000 年之后径流量显著减少;气候变化将导致未来(2021—2050年)汛期6—9 月径流增加,非汛期径流显著减少;随着时间推移,不同气候变化情景下,龙羊峡和刘家峡两库的梯级发电量变化规律不同,RCP8.5 气候变化情景下,气候模式不确定性对其影响最大。     

气候变化对龙刘梯级水库群发电量的影响

气候变化和人类活动共同导致流域或区域水资源供需矛盾加剧。面对日益加剧的气候变化,厘清气候变化对梯级水库群发电调度规则的影响十分重要。以黄河上游龙刘梯级水库群为研究对象,首先,采用Mann-Kendall突变检验方法对梯级水库控制断面唐乃亥和小川水文站径流序列进行突变检验,在此基础上构建黄河上游融雪径流模型(HBV),并对其进行模型参数校准和验证;其次,采用统计降尺度方法(SDSM)对2种气候模式(CanESM2和GFDL_ESM2G)下的3种气候变化情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)进行降尺度处理,并模拟未来黄河上游径流量;最后,构建黄河上游梯级水库群发电量最大模型,揭示气候变化对梯级水库群发电量的影响。结果表明,黄河上游唐乃亥和小川水文站的径流突变年份分别为1989年和1985年。不同气候模式下未来枯水期径流量均显著减少,丰水期显著增加。气候变化将导致未来近期梯级水库群发电量增加,远期增加不显著。     

基于 CORDEX 数据集的碧流河流域径流预估

为了研究气候变化对碧流河流域径流的影响,基于CORDEX联合区域降尺度试验,采用区域气候模式对GCM所涉及的两个全球气候模式进行降尺度,获得三种情景下的气象数据集,并利用气象数据集驱动率定好的SWAT水文模型,预测未来气候变化条件下碧流河流域的径流过程,分别分析年、月平均径流相对于基准期的变化特征,以及各情景模式下设计丰水年(P=10%)、设计平水年(P=50%)、设计枯水年(P=90%)的设计年径流年内分配过程相对于基准期的变化。结果表明:气候变化对碧流河流域径流的影响主要体现在汛期;C1、C3情景在RCP4.5排放路径下汛期平均径流量相对于基准期增加17.65%、0.14%,多年平均径流量增加18.17%、5.58%;其余各情景下径流量皆呈减小趋势,其中汛期减幅(-7.22%～-0.75%);多年平均减幅(-10.25%～-10.58%)。设计年径流分配过程显示,未来时期设计丰水年,平水年的年径流最大值主要出现(5—10月),较基准期汛期(6—9月)而言范围较大,设计枯水年年内分配不均匀,碧流河水库在未来时期兴利防洪调度将面临一定的挑战。     

气候变化对喷赤河径流过程的影响研究

为更好地应对气候变化对塔吉克斯坦积雪冰川流域水文水资源的影响,以塔吉克斯坦的喷赤河流域为研究区,采用假设情景法设定气候变化情景,基于融雪型新安江模型对该流域1981—1990年的径流进行模拟,以期定量分析流域径流对气候变化的响应程度。结果表明:1仅气温升高时,该流域多年平均径流随之增大,且1990年增幅最大;仅降水增大或减小20%时,年径流也相应地增大或减小,且1982年的径流受降水影响最明显,1986年受影响较小。2仅气温上升时,各月月均流量相应增大,增幅最大的月份为5月,增幅最小的为1月;仅降水变化时,径流的变化与它完全呈正相关关系,3月径流变化率最大,6月和10月最小。     

高坝洲水电站工程建设管理

清江高坝洲水电站是清江干流最下游的一个梯级电站，装机3台，总装机容量252MW，多年平均发电量8．98亿kW．h。高坝洲工程除发电外，还兼有反调节、航运、养殖、旅游等综合效益。高坝洲水电站的建设，标志着清江水电“流域、梯级、滚动、综合”开发进入实质性阶段。在清江公司领导下，高坝洲工程建设公司吸取隔河岩水电站建设管理的经验，大胆探索、开拓进取，在建设实践中又积累了一些新的经验。     

跨流域混联式水电站群联合补偿效益分析

在总结国内外相关研究和实践的基础上,以科学反映清江梯级与三峡梯级相互补偿作用为目的,对由两梯级所组成的跨流域水电站群进行联合调度研究,重点分析了相对于两梯级单独调度时联合调度带来的电力、电量补偿效益.分别以系统保证出力最大和多年平均发电量最大为目标,建立了相应模型;并采用与水电站水库调度图相结合的判别式法及动态规划逐次逼近分别进行求解.结果表明,清江梯级与三峡梯级联合运行后,系统保证出力提高34.2810万kW,多年平均发电量增加1.216 2亿kW·h,补偿效益显著.     

三峡-清江梯级电站联合优化调度研究

本文对以三峡梯级和清江梯级实际组成的混联式水电站群进行联合调度研究,寻求最佳组合调度方式,分别建立了两个梯级单独优化和联合优化调度模型,并利用1951～2002年月均径流资料,采用动态规划逐次逼近优化方法,计算出两个子系统分别及联合调度总的出力过程.分析表明,联合运行使系统保证出力提高48.55万kW,系统不参与调峰时联合运行的多年平均发电量提高1.69亿kW·h,而系统参与凋峰联合运行时多年平均发电量提高18.78亿kW·h,效益相当可观.研究还表明,联合运行在提高枯水期发电量、减少弃水电量、提高系统调峰能力、提高执行调度计划合格率以及改善防洪、航运条件等方面同样效益显著.     

气候变化下新安江-富春江水电站径流响应模拟及适应性调度研究

评估了气候变化对新安江-富春江水电站控制流域径流的影响,提出不同气候变化情景下的适应性调度方案,并对不确定性进行了分析。结果表明,2016—2099年,新安江水库流域径流量预计降幅为5.4%~5.8%,金华江流域径流量预计增幅为6.2%~7.5%,衢江流域径流量的预计增幅在0.8%以内。在适应性调度模式下,新安江-富春江水电站未来总发电量比常规调度提高3.43%~3.85%,新安江和富春江水电站的最大下泄流量可分别下降22.74%~33.29%和16.57%~17.63%,两电站总弃水量降幅可达81.61%~99.99%和52.98%~58.64%,综合效益显著,且该调度模式对于辐射强度以及不同模式间的不确定性具有良好的适应性。     

基于二元水循环模拟的密云水库上游流域河川径流演变归因分析

密云水库上游流域是首都重要的生态屏障和水资源保护地，近60 a来，流域河川径流量衰减明显，定量识别不同时期径流变化成因对于科学认识流域水循环演变机理具有重要意义。基于此，构建了二元分布式水文模型，设置了多个情景对流域水循环过程进行模拟，并在此基础上使用多因素归因分析法对河川径流演变进行了定量归因。结果表明：（1）近60 a来，人类活动对径流衰减的贡献（42.8%）略小于气候变化（57.2%）,气候变化对径流的影响先减小后增大，而人类活动的影响先增大后减小；（2）从基准期（1960—1970年）到变化期（1985—1995年）,气候变化使径流增加0.29亿m³,人类活动造成径流减少1.22亿m³,其中，人工林面积的大幅增加是径流减少的主要原因，从变化期（1985—1995年）到现状期（2007—2017年）,气候变化与人类活动对径流衰减的贡献率分别为92.5%、7.5%,降水偏枯及年内分配变化是气候变化导致径流衰减的主要原因；（3）从基准期到变化期，多因素变化协同率为-61.6%,从变化期到现状期，为-92.7%,说明近60 a来多因素对径流的...     

气候变化对南方典型小水电站入库径流及发电的影响

在全球气候变化不断加剧的背景下,降水、气温、蒸发等气象要素的变化对流域水文和水力发电产生重要影响;中国作为水能资源丰富的国家,水力发电在能源结构中具有重要地位,研究气候变化对入库径流和水力发电的影响,对实现水资源和水电能源的可持续开发利用具有重要意义。以位于北江支流的官溪水电站为研究对象,基于19个CMIP6全球气候模式数据,利用RCCC-WBM模型分析了未来气候变化对官溪水电站入库径流和发电量的影响。结果表明：（1）在SSP2-4.5情景下,官溪水电站以上流域的气温、降水均呈现上升趋势;（2）尽管不同GCMs模式预估结果存在一定差异,从19个模式集合平均结果看,官溪水电站未来入库径流和水力发电量将有所增加;（3）与基准期（1981—2020年）相比,2031—2060年和2061—2090年官溪水电站入库流量将增加3.55%[-34.14%, 39.84%]和5.66%[-32.27%, 41.96%],发电量将可能增加5.87%[-29.3%, 50.1%]和8.03%[-27.3%, 52.4%]。未来径流和发电潜能的增加为官溪水电站的扩容改造提供了一定的科学依据。     

基于 RHESSys 模型的延河流域水文要素定量模拟

为量化气候变化和土地利用变化对水文过程的影响,引入 RHESSys（regional?hydro-ecological?simulation system）模型对退耕还林（草）工程实施前（P1时期）和实施后（P2和 P3时期）的延河流域水文要素（蒸散发、径流和 土壤水）进行模拟,并基于不同模拟情景量化土地利用变化和气候变化对不同水文要素的影响。结果表明：退耕 还林（草）工程实施后,延河流域蒸散发量呈现显著上升趋势,径流和土壤水呈现下降趋势,但趋势并不显著。与 P1时期（1990—1999 年）相比,P2时期（2000—2009 年）由人类活动引起的土地利用变化对蒸散、径流和土壤水变 化的贡献率分别为 82.66%、?51.87% 和?55.13%,随着退耕还林工程的继续实施,P3时期（2010—2019 年）贡献率 下降到 57.64%、?51.63% 和?52.54%。由此可见,退耕还林（草）工程实施后,土地利用变化成为影响流域水文过程 的主导因素。该结果对于黄土高原退耕还林（草）工程的实施前景和可持续发展管理有重要意义。     

加拿大佩里邦卡河流域水资源系统适应气候变化策略研究

为解决预测魁北克流域未来流量增加的可能性,使用集总式降雨径流模型模拟径流量,将模拟量输入随机动态规划（SDP）程序,生成水库运行规则;通过优化运行规则,获得水库最高、最低控制水位条件下的最大发电量。根据优化运行规则,利用发电量模拟器预测水力发电量。对2036—2065年以及2071～2100年未来时间段的60种气候预测情景（基于23个全球气候模型以及3种温室气体排放情景）执行相同的步骤,率定过程除外;对系统中3座发电厂的每一种气候变化预测情景下的水库运行规则进行优化。根据这些模拟,即可确定上述2个时间段的水力发电量。对改进的系统,即每座发电厂增加一台水轮机后的系统,亦执行相同的步骤。结果表明,采用非工程性适应性措施（优化水库运行规则）和工程性适应性措施（增加水轮机数量）都可以增加发电量。但是,采用适应性水库运行规则就足以获取可供水量增加带来的大部分收益。     

高寒山区流域径流对气候变化的响应研究

为了能更好地了解和掌握高寒山区流域径流对气候变化的响应,以塔吉克斯坦国瓦赫什河流域为研究区,以含融雪结构的新安江模型为基础,建立适用于该研究流域的水文数字模型,并利用该模型结合不同的气候情景假设分析流域径流对气候变化的响应。结果表明:1降水量减少20%时,平均增幅为-6.48%;降水量增加20%时,平均增幅为12.69%;2气温升高1℃时,平均增幅为9.98%;气温升高2℃时,平均增幅为16.51%;3气温的变化对该流域径流的影响较为显著,降水量的变化对流域径流的影响比较小。     

金沙江中上游流域未来径流模拟研究

为了探究金沙江中上游流域未来径流变化趋势,为流域防洪规划提供依据,基于SWAT水文模型,选用CMIP5数据集建立未来时段的全球气候模式,从时间和空间尺度解析研究区2022—2050年径流变化趋势。结果表明：流域2022—2050年降水量和平均气温均高于基准期,并且呈现上升趋势,其中流域南部降水量增幅较大,流域北部气温增幅较大。在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5 3种气候情景下,2022—2050年年径流量均呈现增大趋势,变化率分别为5.79×10⁸、5.53×10⁸、2.99×10⁸ m³/a。相较于基准期,未来春季和秋季径流量呈现减少趋势,夏季和冬季径流量呈现增加趋势,冬季径流量增幅达到了10%。流域产流量呈现从西北到东南依次增加的特点,相较于基准期,流域南部产流量均呈现增加趋势。未来径流量呈现增加趋势,冬季径流量增幅较大,可能会发生冬汛等极端水文事件,流域南部受洪水威胁的可能性进一步增大。     

气候变化对汾河(运城段）径流影响模拟

将分布式水文模型——SWAT模型应用于汾河（运城段）的径流模拟,以期为流域水资源管理、优化配置提供科学依据。首先,分析模型对研究区域的适用性,并在现有资料基础上对流域径流进行模拟研究,从时间、空间两个方面共同诠释了流域内径流与降水的关系;其次,根据流域未来气候可能变化,由增量情景法设定了不同气候情景,模拟未来气候情景下径流的变化趋势以及径流量的年内变化特征。结果表明:①研究区域内径流在时空分布上均与降水量分布吻合;②研究区域内径流量变化与气温变化呈负相关关系,与降水量变化呈正相关关系,且降水量变化对研究区域径流量产生的影响比温度变化产生的影响大;③径流量的年内分布呈季节性特点,汛期（7—10月份）最大,枯水期（11月至翌年3月份）最小;④未来气候变化趋势下,研究区域径流量将呈相应增加趋势,在气温升高0.5℃和降水量增加10%的情景下,河津水文站的径流量将增加1.29 亿m3。     

黄河中下游水资源多目标利益对古贤水库运行的响应

为量化未来古贤水库参与黄河中下游梯级水库群联合运行对供水、发电、调水调沙、生态多目标关键利益及非关键利益的影响,设置2030水平年有古贤水库及无古贤水库两种情景,基于梯级水库群多目标协同优化调度理论构建黄河中下游梯级水库群多目标协同优化调度模型,通过求解模型分析了径流减少及未来综合需水增加的背景下,黄河中下游多目标利益对古贤水库参与联合运行的响应关系。结果表明:与无古贤水库情景相比,有古贤水库情景下水库群调度系统总协同度略微增加,供水与发电子系统有序度有所增加,农业关键期、非关键期多年平均缺水量减少,水库群多年平均发电量增加；除调沙频率略微下降外,有古贤水库情景下输沙、生态目标关键利益及非关键利益均有所提升。     

清江梯级水库HEC-ResSim模型调度规则研究

采用美国陆军工程兵团的水库调度软件模型HEC-ResSim对清江梯级水库进行了模拟调度演算和效益评估.模型分别选用1955～2005年丰、平、枯典型年3小时历史实测径流资料,通过与常规调度方法的结果相比较,提出了适宜于该流域梯级特性的调度规则.模拟研究的结果表明,HEC-ResSim模型对于丰水年、平水年以及所有年份的蓄水期调度效果优于常规的方法,而在枯水年及所有年份的供水期的调度效果改进不明显.     

土地覆被和气候变化对拉萨河流域径流量的影响

以拉萨水文站上游流域为研究对象,利用分布式水文模型SWAT对拉萨河流域水文过程进行模拟,分别用1995～2000和2003～2006年两个时间段的实测数据对模型进行校准和验证。结果显示月径流模拟相关系数和模拟效率系数分别为0.88和0.84。在此基础上通过建立情景模拟,探讨拉萨河流域气候波动和土地覆被变化对径流产流量的影响。结果表明:气候变化对年径流量影响显著,在各种模拟假设情景中最多可以使径流量增加89%。土地覆被变化相对于气候变化对径流量的年际影响较弱,但对径流量的季节变化影响显著。     

若尔盖湿地流域径流变化及其对气候变化的响应

为探索未来气候变化情景下若尔盖高寒湿地水文过程和水循环演变规律,利用分布式水文模型,研究2020—2050年不同气候变化情景下若尔盖湿地流域径流变化趋势以及气候变化对湿地径流的影响。结果表明:在未来气候变化情景下,若尔盖湿地流域径流呈减少趋势,玛曲站径流减少比率最大,其次为若尔盖站,最后为唐克站;非汛期径流量减少幅度明显高于汛期,若尔盖湿地2020—2050年非汛期径流在未来气候变化情景下径流减少比率大部分在25%以上。非汛期径流的锐减可能会进一步加剧若尔盖湿地的退化和萎缩,导致黄河中下游区域的可利用水资源量减少。     

气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析

利用全球气候模式输出结果,经统计降尺度模型降解后得到流域尺度的降水和气温要素,根据实测资料建立气温—蒸发回归关系以及新安江水文模型,使用耦合模拟和MK趋势分析评估未来气候变化情景下赣江流域水资源量的变化趋势和幅度。研究结果表明:未来不同排放情景下的年降水量、年蒸发量和年径流量等水文气候要素变化趋势以显著增加为主。未来年降水量、年蒸发量和年径流量的多年平均值相对基准期有较小幅度增加,最大增幅为年径流量的13.81%。降水、蒸发和径流的年内变化有明显的季节性特征,汛期径流增加、非汛期径流减少的不均匀情况加剧,在一定程度上可能增加赣江流域未来的防洪压力和枯水期供水压力。