Simulation of Climate Change Effects on Hydropower Operations in Mountain Headwater Lakes,New Zealand

Future climate change is expected to have wide ranging impacts on the hydrology of mountain rivers because of changes in the magnitudes and timing of rain and snow, as well as the significant spatial variability of topography and other catchment characteristics. In New Zealand, hydropower generation in mountain basins is the primary source of electricity and renewable energy resource in the country. The goal of this study was to simulate and evaluate the potential effects of climate change on hydropower operations in three mountain headwater lakes (lakes Pukaki, Tekapo, and Ohau) in the Upper Waitaki Basin of the central South Island. The TopNet hydrological model was used to estimate catchment runoff and lake inflows based on the 1990s (baseline), 2040s, and 2090s periods. Average temperature and precipitation results from an ensemble of 12 Global Circulation Models based on the IPCC 4th Assessment Report A1B emissions scenario were used as input to TopNet. Linked hydropower lake water balance models were developed and used to simulate hydropower operations including discharge, hydroelectric power generation, and spill based on TopNet future inflow predictions, projected electricity demand, and lake storage and outflow characteristics. Our results indicate that annual lake inflows increase under future climate scenarios, but that there are seasonal effects with increasing flows in winter and early spring, and summer flows decreasing somewhat as a result of increasing temperatures and greater winter rain with less snow. Although overall hydropower generation can increase with the increasing flows and projected electricity demand, the seasonal changes result in demand being met in winter and spring with potential shortfalls in summer and autumn. Maximum annual generation can be achieved for some generating stations, but generation will decrease at other stations and more spill will likely be required through the 2090s because of the seasonal changes. Therefore flood and drought risk could also increase for downstream areas. Results also indicate that by the 2090s electricity demand could exceed generation capacity for these headwater lakes. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

三江源典型地区1967—2019年降水时空演变特征

全球变暖给青藏高原三江源地区的降水时空演变带来极大不确定性,为积极应对气候变化,有必要对该地区降水时空演变特征进行分析.果洛州是三江源典型地区之一,依据果洛州境内玛多、达日和班玛3个代表站点1967—2019年的降水观测资料,利用Mann-Kendall趋势检验法、R/S分析法、滑动平均差检测法、Mann-Kendal...     

三江源区岩体冻融风化特征及影响主因分析

为探索三江源区岩体冻融风化特征及规律,明确主控因子对岩体冻融损伤裂化过程的影响,在野外科学考察基础上,结合航拍影像,通过开展岩石切片观察和岩石物理指标测试,总结了源区岩体冻融风化特征,归纳了岩体冻融破坏过程,分析了主控因子对岩体冻融损伤劣化过程的影响,得出以下结论①岩体冻融风化强度具有垂直分带性、纬度坡降性和水平方向性3个基本特征;②岩体呈明显的“立体状”冻融风化特点,且不同岩性岩体冻融风化所产生的碎屑坡形态和碎屑形态差异明显;③岩性对岩体抗冻融风化性起着至关重要的作用,孔隙和孔隙水是影响岩体冻融风化过程的2个基本条件,而冻融循环次数则对岩体冻融损伤劣化过程起着决定性作用。     

环渤海地区主要城市应急供水水源地初步研究

文章在区域水资源供需分析基础上,提出了建立环渤海地区主要城市应急供水水源地的基本原则。并根据水文地质条件、地下水开发现状和开采技术条件,对应急水源地选区进行了综合分析,对33处拟选水源地进行了初步评价,为该区进一步勘查应急水源地提供了依据。     

江河源头水源涵养生态功能区生态补偿机制研究——以江西东江源区为例

流域下游地区对上游地区予以适当经济补偿已经成为我国解决区域之间社会经济失衡、保护流域水资源生态安全问题的重要手段和迫切需要。在简要回顾国内外流域生态补偿机制理论研究和实践模式的基础上,以江西东江源国家级水源涵养功能生态保护区自然生态环境条件和社会经济发展现状为背景,分析了在江河源头区域实施生态补偿的现实必要性及其政策法律依据;根据"受益者补偿"的原则,确定了东江源生态补偿主体和受体;运用"成本—效益分析法"和"工业发展机会成本法"测算出生态补偿标准总额为51 335.2万元;以水量、水质和用水效益三个指标为基础,建立流域环境保护与生态建设成本分担模型并测算出流域下游地区广东省环境保护与生态建设成本年分担份额为10 861.33万元,就东江源区域实施生态补偿应当遵循的原则和途径进行了设计。     

长江源区近32年径流变化及影响因素分析

以长江源区控制站直门达1978-2009 年实测径流量序列为基础,运用 Mann-Kendall 趋势分析法和滑动 T 检验方法,对径流量的趋势变化和突变进行了详细分析,并对其影响因素降水、气温和下垫面条件等进行了分析。结果表明 : 长江源区近 32 年来年径流量总体呈现增加态势,但趋势不显著,年径流序列 2004 年前后发生突变;长江源区降水序列在 2002 年前后发生突变,气温序列呈显著增加趋势,长江源区降水增加和冰雪消融是长江源区径流增加的主要原因。     

石家庄市地表水源地环境保护实践与探索

随着社会经济的高速发展,用水与资源性缺水的矛盾越来越突出,中国水环境面临的3个严重问题是:水体污染、水资源短缺和洪涝灾害。如何从源头抓污染,地表水源地环境保护与生态治理显得尤为迫切。     

长江三源浮游植物群落特征差异与环境因子关系

长江源地处青藏高原腹地,水体环境特殊,关于源区间浮游植物特征差异及环境作用因子尚不清晰。对比了2012—2016年长江三源浮游植物特征,并采用主成分分析(PCA)、典范对应分析(CCA)揭示了浮游植物特征与13种环境因子间的关系。结果表明:隐藻门仅在南源当曲被发现,长江南源样点的浮游植物平均种类数最多,为18种,长江北源最少,为9种;北源的浮游植物平均密度最大,为37.70×10⁴ ind/L,南源平均密度最小,为28.90×10⁴ ind/L;长江南源的浮游植物平均生物多样性指数最高,达到3.04,北源平均生物多样性指数最低,为1.84;长江源区总体上浮游植物密度较低,水体处于贫营养状态。各源环境因子PCA结果显示:第一轴主要成分(71.23%)可解释为总氮、电导率,主要代表了河流营养物特征;第二轴主要成分(28.77%)可解释为海拔、床沙中值粒径、水温、含沙量和化学需氧量,主要代表河流生境状况。物种和主要环境因子CCA结果表明蓝藻门种类数与总氮、隐藻门种类数与海拔和床沙中值粒径,绿藻门种类数与海拔、化学需氧量和床沙中值粒径均呈明显的正响应关系,隐藻门和绿藻门种类数和含沙量、水温呈明显的负响应关系。     

长江源区降水时空演变规律

基于长江源区1956—2016年8个测站的逐日降水数据,采用集中度、集中期、Mann-Kendall趋势检验和滑动T检验法等统计方法,分析了长江源区近60 a来降水量序列的空间分布特征、年际和年内变化趋势、突变和周期变化特征等。结果表明:① 长江源区降水量呈现明显的增加趋势并通过显著性检验,增加速率10.2 mm/(10 a),多年平均降水量为344.8 mm;②长江源区的降水量在时间维度上存在显著的不均匀现象,多数聚集于为6—9月份,约占全年降水量的81.1%;③长江源区的降水量序列在1997年发生显著性突变,降水量变化存在25 a左右的第一主周期,第二、第三周期分别为3 a和10 a;④长江源区内各站点年降水量增加趋势空间变异性较大,总体呈现通天河上游降水量增加速率大于下游。研究结果可为长江流域水资源可持续利用和生态安全提供重要的科学依据。     

长江源径流演变及原因分析

变化环境下江河源区水文水资源效应问题已成为国内外水科学领域的研究热点。为了探究长江源径流演变及其原因,在分析长江源径流演变特征的基础上,探讨了地面气象因子和大气环流因子对径流的影响。结果表明:长江源区直门达站径流年内分配不均,年径流有显著上升趋势;1956—2016年径流系列在2004年发生突变,具有23~24 a和42~43 a的显著周期,42~43 a的周期项具有最大波动能量;降水量是径流变化的主导因素,水面蒸发量是径流变化的重要影响因素,但气温影响径流的变化不显著;直门达站月流量对青藏高原指数(TPI_B)有很好的响应,青藏高原低涡与降水的空间分布和暴雨量级相吻合。研究成果可为长江源水资源管理部门决策提供参考。