“双碳”目标下水资源行为调控研究框架及展望

针对“双碳”目标下水资源行为调控研究,构建了研究框架,主要包括“双碳”目标下水资源行为作用机理研究、量化研究、调控研究3方面内容;阐明了水资源行为与“双碳”目标的相互关系及作用机理、水资源行为对“双碳”目标作用函数确定及定量评估、面向“双碳”目标的水资源行为调控机制与定量描述3个关键问题,并介绍了这3个问题相应的研究方法;围绕上述内容,从水资源行为作用机理、定量评估、调控模型、应用实践4个方面展望了下一步的研究方向。     

实现中国“双碳”目标 水利行业可以做什么

2020年9月中国国家主席习近平在第75届联合国大会代表中国政府郑重承诺,中国将力争于2030年前达到碳排放峰值,努力争取2060年前实现碳中和（简称“双碳”目标）。为什么要加快实现“双碳”目标？如何实现“双碳”目标？水利行业在实现“双碳”目标过程中可以做出什么贡献？文章对上述问题进行了深入论述。由于温室气体过度排放造成全球气候变暖,大气、海洋和陆地系统等均发生明显变化,对人类生存和自然系统可持续发展形成巨大挑战。受气候变化影响,中国在水安全、自然灾害防御、公共健康和粮食安全等方面受到严重挑战。水资源与气候变化紧密相关,应对气候变化,水利行业应该从加快水电开发、加强抽水蓄能电站建设、发展绿色小水电、开发利用地热资源等方面,为实现“双碳”目标做出贡献。     

“双碳”目标下的小水电前景分析

“双碳”目标的提出,加快了各个国家能源结构的调整。我国也在逐步构建以清洁能源为主体的新型电力系统。小水电在历史的进程以及未来的发展中,都占据着不可替代的地位。本文主要对我国小水电的发展现状、“双碳”目标下所带来的机遇以及对小水电未来前景分析进行展开论述,以期小水电在我国水电行业的战略定位有借鉴作用。     

“双碳”目标下江西水利工作的思考

文章在梳理“双碳”目标提出的科学背景与国内外形势基础上,简要介绍了国家层面和江西省委省政府的总体部署,指出江西作为水利工作大省,应重点从水资源节约保护与高效利用、水电资源开发、水利工程建设管理、水土保持四个业务工作层面发力,结合必要的观念、人才与科技保障,为“双碳”目标实现贡献“江西水利力量”。     

河流生态系统健康评价及展望

河流生态系统健康与社会经济、人类、生态环境等密切相关，如何评价河流生态状况正成为水利科学、环境科学和生态学领域研究的热点之一。本文在介绍了生态系统健康概念和评价标准的基础上，概括了河流生态系统健康的涵义和开展河流健康评价研究的重要意义，分析评价了预测模型法和多指标法之间的优缺点与发展历程，提出了河流生态系统健康评价发展方向和亟待开展的工作。认为今后的重点是开展流域尺度上不同时期的河流生态系统健康和基于遥感、GIS、GPS新技术的河流健康评价标准及指标体系的研究。     

水利助推实现“双碳”目标的四大路径

实现“双碳”目标是推动我国高质量发展的必然要求,水利作为国民经济和社会发展的基础和命脉,是实现经济社会发展和“双碳”目标的重要影响因素。文章从加快水电开发利用、促进水资源集约节约利用、强化水生态系统修复、加强水利建筑行业管理四个方面提出水利助推实现“双碳”目标的四大路径,对于推动新阶段水利高质量发展具有重要意义。     

“双碳”战略下水循环响应与需水情势变化

通过对相关文献的研究梳理，基于“双碳”战略任务要求与实施路径，对“双碳”战略下水循环响应与需水情 势变化等进行深入探析。研究表明，水、碳循环在自然界通过植物光合作用和蒸散发紧密相连，在经济社会中通 过水资源与能源的供-用-耗-排过程密切相关。“双碳”战略实施对水资源供、需两端均产生一定影响，供给端主 要表现在降水、径流的时空分布变化，需求端主要表现在产业结构、布局的调整以及伴生的需水变化。针对“双 碳”战略下的水-碳天然循环变化及其影响应进一步加强研究并制定适应性措施，同时加强经济社会领域水资源 与能源供-用-耗-排过程的主动调节，为“双碳”目标实现和经济社会高质量发展提供支撑。     

“双碳”目标下我国大型水电可持续发展经济性研究

水力发电是传统的高效、优质可再生能源,技术成熟可靠,大型水电站的开发建设,是双碳目标下推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系的必要路径。我国水力技术可开发资源丰富,但开发程度已过半,未来待开发资源主要集中在川、滇、藏等西南偏远地区,大型水电资源日益稀缺,水电项目建设条件日趋复杂,环境敏感因素相对增多、移民安置难度大,建造成本快速攀升,同时面临着高弃电、低电价等新的市场环境,进一步加剧了大型水电项目开发难度。通过对四川在建水电站在现有条件下的经济效益分析研究,提出我国存量大型水电资源可持续、高质量发展路径。     

“双碳”目标下抽水蓄能发展思考

在“30·60”双碳减排目标及构建新型能源体系下,抽水蓄能电站是当前技术最成熟、经济性最优、与风光电配合效果最好、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源。通过介绍抽水蓄能电站国内外的发展现状,从国家能源发展战略、保障电力系统安全稳定、促进新能源消纳及地区经济社会高质量发展等方面剖析了抽水蓄能电站建设必要性,阐述了抽水蓄能中长期发展规划的总体布局,系统梳理分析了抽水蓄能电价机制的发展历程以及发改价格[2021]633号文对抽水蓄能电站发展的影响,最后,从抽水蓄能电站电价政策、标准体系、配合新能源运行、工程开发建设关键技术及促进规划实施等方面提出了建议,可为抽水蓄能发展提供参考。     

2000—2020年黄河下游河岸带生态系统服务价值与碳储分析

为了促进黄河下游生态脆弱河岸带土地资源的合理配置,助力河岸带生态可持续发展,采用野外调查、ArcGIS、InVEST模型、当量因子法等方法,通过分析2000—2020年黄河下游河岸带土地利用动态变化,揭示其生态系统服务总价值（ESV）和碳储量（C_t）的变化。结果表明：2000—2020年黄河下游河岸带湿地和建设用地面积持续增加,湿地主要来源于耕地和水域,建设用地主要来源于耕地;耕地和建设用地面积占比随着距河道距离的增大而增大,而草地面积占比随着距河道距离的增大而减小,林地面积占比随河道距离变化不明显,2000—2010年湿地面积占比随河道距离减少,而2010—2020年远岸湿地增加,且主要位于距河道200~500 m区间。2000—2020年,黄河下游河岸带ESV呈先增加后减少的变化趋势。其中,水域对ESV的贡献率最大,湿地次之,耕地、林地和草地的贡献率低,且不稳定。2000—2020年,黄河下游河岸带碳储量逐渐提高,湿地碳储量逐渐上升,然而林地、草地和水域碳汇能力则先增加后降低。水沙状况、人类活动以及国家政策是影响黄河下游河岸带生态系统服务价值与碳储量的重要因素。为减缓黄河下游人为调水调沙引发的河岸带生态功能减退,亟待提升湿地质量,适当退耕还林、还草和还水,以提高河岸带生态系统的服务价值和碳储量。     

水土保持碳汇生态产品价值实现机制及试点设想

水土保持碳汇生态产品价值的实现是“两山”转化的重要途径,也是践行“双碳”目标的重要内容。在界定水土保持碳汇生态产品内涵基础上,论述了基于“主体—要素—运行”多层次框架,构建“多主体协同—多要素投入—全周期运行”的水土保持碳汇生态产品价值实现机制,并以福建省龙岩市为试点示范区,系统梳理其试点基础及必要性,并提出相关的试点策略,以期为龙岩市及类似地区实践提供一定的决策参考。     

“双碳”情景下抚河流域径流变化特征

根据中国提出的碳达峰、碳中和目标,将SSPs-RCPs分为“双碳”情景(SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP4-3.4、SSP4-6.0)和高碳情景(SSP3-7.0、SSP5-8.5)。采用SWAT水文模型,分析21世纪近期(2021—2040年)、中期(2041—2060年)和末期(2081—2100年)抚河流域径流变化趋势,以期为“双碳”目标下的流域水资源管理提供建议。研究表明：(1)1961—2019年,抚河流域实测年平均气温以0.18℃/(10 a)的速率显著上升;年降水以-32.8 mm/(10 a)速率显著下降。(2)“双碳”情景下,相较基准期(1995—2014年),近期、中期、末期抚河流域年均气温增幅依次加大;年降水量呈波动上升趋势。同期年平均流量呈上升趋势;9月份至次年2月份平均流量增加,3—7月份平均流量呈下降趋势;日流量的丰水极值下降,枯水极值则有所增加,水文极端事件发生可能性降低。(3)与“双碳”情景对比,高碳情景下年均气温增幅更大;近期和末期年降水增幅明显;年平均流量整体增幅大于“双碳”情景,5—10月份平均流量增幅明显;丰水极值也呈...     

海河流域土地利用与生态系统碳储量变化及预测

以海河流域为研究区域,通过 InVEST 模型对 1990—2020 年碳储量状况进行分阶段定量反演,并结合Markov-PLUS 模型从数量与空间角度进行未来模拟,最终明确流域碳储量发展趋势及关键驱动因素。结果表明：1990—2020 年海河流域碳储量共减少 1.30 亿 t,耕地碳储量损失最大;碳储量高值主要集中在西部与北部山地地区,低值分布于东南部平原地区。人口密度在各阶段解释力占比均超过 20%,且呈现增加趋势;年均降水对碳储量空间分异影响最小,最低占 0.21%。各因子相互作用对碳储量空间分异解释力显著提高,人口密度与其他因子交互作用对碳储量变化的解释力最强。Markov-PLUS-InVEST 预测结果显示,在城市快速发展情景下,2030 年碳储量与2020 年基本持平,但生态保护情景增加 0.88 亿 t。相关结论可为海河流域进行土地类型间的生态调控及未来规划发展提供理论支撑。     

水电技术标准“走出去”商业生态系统演化分析

水电产业"走出去"以水电工程技术标准为技术支撑,实际上形成了以技术标准为技术、知识共享平台和核心内容的"走出去"商业生态系统。水电工程技术标准商业生态系统生存和发育遵循开拓、拓展、领导权、更新或死亡等4个阶段的演化发展规律。水电工程技术标准"走出去"后新商业生态系统仍遵循4个阶段发展规律,技术标准间的竞争和合作实质上为商业生态系统间的竞争与合作,并在竞争与合作中共同进化。水电工程技术标准"走出去"后,新成员加入到商业生态系统中,新老成员形成共同经济体及新的利益共享机制,商业成员不断演化,共享商业生态系统的收益。     

淮北平原人工河道森林生态系统建设探讨——以怀洪新河续建工程(安徽段)生态长廊建设为例

人工河道在开挖建设过程中,不可避免地会影响原来的生态环境,造成水土流失。以位于淮北平原的一条大型人工河道——怀洪新河的森林生态长廊建设为例,通过建立河道立体生物生态防护体系,以改善河道及周边生态环境,确保生态安全,为淮北平原人工河道选择防洪效益、生态效益、经济效益等综合效益俱佳的立体河道生态廊道模式提供研究与实践路径,开拓水利与林业生态景观和谐发展的水生态文明建设新思路。     

“双碳”背景下抽水蓄能电站监理特性及控制要点

“双碳”背景下,中国的抽水蓄能电站步入高速发展时期,抽水蓄能电站具有建设周期长、投资大、施工工艺复杂、环水保要求高、新技术应用多等特点。为解决抽水蓄能电站施工监理所面临的目标控制和管理技术难点,系统分析了其施工监理的特性及施工准备期、土建施工期与机电安装期等不同时期监理工作控制要点,总结道路施工规划、地下房工程、输水系统工程等监理控制经验,不断实现技术创新和管理创新,提高抽水蓄能电站的施工监理水平。     

基于孤立森林算法的取用水量异常数据检测方法

水资源管理系统中储存着海量的取用水量数据,通过筛选数据中的异常值定位异常取水行为,是水资源监管的重要手段。对取用水量数据中的异常值普遍缺乏明确定义,传统的异常值检测算法在实时性和稳定性方面存在不足。在总结归纳现阶段取用水量异常数据种类、特点的基础上,首先运用平均插值法对可直观识别异常值进行预处理,在预处理后的数据中随机取样训练,建立多个孤立二叉树形成孤立森林,以此为工具对数据样本进行异常值检测。对某供水公司连续两年日取水量监测数据的实证分析结果表明,基于孤立森林算法的异常值检测方法将数据样本的特征通过非监督学习方式存储在森林中,具有更高的稳定性;能够准确检测出数据样本中的异常值,相比于传统最小二乘拟合方法具有更高的检出率。