水库温室气体净通量定量分析技术导则

定　　价：92 元

• 作者：国际能源署水电技术合作计划水电与环境工作组著
• 出版时间：2016/12/1
• ISBN：9787030510891
• 出 版 社：科学出版社

• 中图法分类：X511 
• 页码：136
• 纸张：胶版纸
• 版次：1
• 开本：16K

内容简介

本书分为三个部分，前两部分分别是《水库温室气体净通量定量分析技术导则》的中译版，第三部分探讨在中国西南河道峡谷型水库开发水库温室气体净通量评估的若干思考。

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序 言

　　水库是筑坝蓄水后形成的人工水体，亦称人工湖泊。它通过对地表径流的拦蓄调节，发挥灌溉、发电、防洪、供水、养殖、航运、旅游等多种功能，服务人类社会已超过5000年。目前，在全球范围内分布着超过1000万座水库、堰塘等人工水体，其中大型水库数量已超过5万座。各种水库所形成的总库容约为1.55万亿m3，约是全球河流年径流总量的27.3%，形成的水面面积约占全球陆地天然水域总面积的19.2%。中国是世界上水库数量最多的国家。目前，中国已建成各类型水库9万余座，总库容达7063.7亿m3，是中国天然湖泊储水量的两倍多，占中国河流年径流总量的25.2%，总面积6万～7万krr12，同自然湖泊水域面积相当。

　　筑坝蓄水将可能显著改变流域碳的生物地球化学过程，使碳在地表与大气间的源汇关系发生变化。一方面，筑坝蓄水将不可避免地淹没一定土地，部分改变原有区域的土地利用特征，水库受淹区内土壤与植被中的有机物在成库后逐渐降解并向大气释放二氧化碳（C02）和甲烷（CH4）等温室气体；另一方面，水库建成与运行迫使水库生态系统出现“河相一湖相”的过渡或交替，形成独特的水库初级生产格局和碳汇、碳埋藏等特点。20世纪90年代以来，在热带水库的一些调查发现，筑坝蓄水将可能导致水库释放大量C02、CH4等温室气体，产生显著的温室气体效应。但在北美寒温带水库的研究分析则认为，水库温室气体源汇关系变化与水库所在的气候带、水库库龄、淹没有机质丰度等生态环境因素密切相关，具有复杂性和不确定性。近年来国际学界形成的普遍共识是，科学评估水库温室气体通量的净增减（即水库温室气体的净通量），是明晰水库温室气体源汇关系的关键，也是揭示筑坝蓄水温室气体效应、客观阐释水电清洁能源属性的重要基础。

　　国际能源署（International Energy Association，IEA）水电技术合作计划（Technology Cooperation Programon Hydropower，IEA-Hydro）旨在促进和服务全球水电行业发展，围绕水电行业发展中的难点与热点问题，组织国际相关领域专家开展研究、评估与分析工作。IEA-Hydro的水电与环境工作组（Annex XII：Hydropower & the Environment）于2007年启动淡水水库碳平衡管理（Managing the Carbon Balance in Freshwater Reservoirs）研究工作。该工作形成的重要技术报告《水库温室气体净通量定量分析技术导则》（第1卷：监测与数据分析）于2012年出版；《水库温室气体净通量定量分析技术导则》（第Ⅱ卷：建模）也在2015年底正式出版。两部导则着重梳理了当前水库碳循环和温室气体源汇过程的科学认知和前沿动态，颁布标准化的水库碳通量监测与温室气体源汇建模评估方法，提出水库碳平衡研究的最优实践指南，以指导国际水电行业开展水库温室气体净通量监测评估的分析工作。

　　中国长江三峡集团公司（以下简称“三峡集团”）自2005年开始跟踪、关注国际上发电水库温室气体源汇问题，在国内率先开展水库温室气体源汇研究的总体设计构思与布局，围绕水库温室气体监测方法、预测评估模型等问题陆续开展了大量调研与探索性研究工作。2010年，三峡集团牵头承担了国家重点基础研究发展计划（“973”计划）课题，后在2012年、2014年分别启动了对金沙江下游梯级水电站和三峡水库温室气体源汇观测的分析研究。尽管初步结论认为中国西南峡谷河道型水库通常具有淹没面积小、混合程度好、单位能量密度高等特点，加之成库前系统的清库工作，成库后这些水库中C（）：、CH4等温室气体的净增量应显著低于热带水库，但同国际上相对完整的长周期性监测序列和相对系统的预测评估研究相比，中国对水库温室气体研究的广度和深度仍十分有限，还不足以有力回应国际社会对中国水库温室气体效应的质疑。

　　为进一步紧跟国际前沿动态，积极参与国际水库温室气体研究，引导国际社会科学审视中国水库碳循环与温室气体源汇特征，2014年年底三峡集团应邀参加了IEA在伦敦举办的水库温室气体研究工作会议。会后，在三峡集团的支持下，本书译者李哲有幸加入了IEA-Hydro专家团队，参与了《水库温室气体净通量定量分析技术导则》（第Ⅱ卷：建模）的讨论与编写工作，并在技术导则中融入了中国典型峡谷河道型水库碳循环与温室气体源汇研究成果，以期能够更好地指导目前正在开展的中国水库温室气体源汇的监测与分析工作。在上述背景下，IEA-Hydro授权中国长江三峡集团公司和中国科学院重庆绿色智能技术研究院将《水库温室气体净通量定量分析技术导则》（第1卷：监测与数据分析；第Ⅱ卷：建模）翻译成中文版。相信该技术导则的中译版将指导并推动中国水库温室气体的研究工作，为科学阐明中国水库碳循环机制与温室气体源汇提供重要参考。

　　本书分为i个部分。第一部分和第二部分分别为IEA-Hydro技术导则的中译本；第j部分初步探讨中国西南河道型水库生态系统、水库碳循环与温室气体源汇的总体特征，结合IEA-Hydro技术导则的监测评估框架，提出在中国西南河道型水库开展碳循环与温室气体源汇建模研究的总体思路、模型框架与实施的技术路径，并对未来的研究工作提出展望。

　　本书内容广泛，又与多学科交叉，且IEA-Hydro技术导则专家团队母语背景复杂，在语言上可能有不少理解不透彻的地方；加之译者的知识和经验水平有限，翻译的表达误差在所难免，恳请广大读者不吝指正。

目 录

目录
第一部分 监测与数据分析
第1章 引言 3
1.1 概述 3
1.2 导则的目标 5
1.3 导则编制的工作范围 5
1.4 内容设置 6
1.5 导则使用方法 7
第2章 水库温室气体净通量的定量分析 8
2.1 引言 8
2.2 概念性模型 9
2.2.1 导则内容 9
2.2.2 最优实践指南 9
2.3 定量分析水库温室气体净通量的基本流程 12
2.3.1 导则内容 12
2.3.2 最优实践指南 12
2.4 水库的环境与技术指标 24
2.4.1 导则内容 24
2.4.2 最优实践指南 24
第3章 蓄水前温室气体源汇的定量分析 28
3.1 引言 28
3.2 待建水库蓄水前温室气体源汇的定量分析 28
3.2.1 导则内容 28
3.2.2 最优实践指南 28
3.3 已建水库蓄水前温室气体源汇的定量分析 31
3.3.1 导则内容 31
3.3.2 最优实践指南 31
第4章 蓄水后水库温室气体源汇的定量分析 33
4.1 引言 33
4.2 扩散通量 33
4.2.1 导则内容 33
4.2.2 最优实践指南 33
4.3 气泡释放通量 35
4.3.1 导则内容 35
4.3.2 最优实践指南 35
4.4 温室气体过坝下泄的消气释放 36
4.4.1 导则内容 36
4.4.2 最优实践指南 36
4.5 永久性碳埋藏通量 37
4.5.1 导则内容 37
4.5.2 最优实践指南 37
4.6 其他人类活动对温室气体通量的贡献量 38
4.6.1 导则内容 38
4.6.2 最优实践指南 39
4.7 多年的变化特征 39
4.7.1 导则内容 39
4.7.2 最优实践指南 39
参考文献 40
附录Ⅰ-1 影响水库温室气体通量与永久性碳埋藏通量的过程 43
1. 引言 43
2. CO2和N2O循环 43
3. 土壤有机质和土壤水分含量 44
4. 淹没与渍水 45
5. 水库蓄水 46
参考文献 47
附录Ⅰ-2 监测技术 48
1. 采用倒置漏斗监测温室气体气泡通量 48
2. 使用通量箱法在水生和陆生环境中监测温室气体扩散通量 50
3. 过坝下泄的温室气体消气释放通量监测 54
4. 永久性碳埋藏通量 57
参考文献 60
第二部分 建模
第5章 引言 63
5.1 概要 63
5.2 导则的目标与工作范围 63
5.3 导则的内容设置与使用方法 64
5.4 水库温室气体净通量评估的路线图 65
5.5 定义与假设 69
第6章 筛查温室气体源汇变化的重要性 70
6.1 引言 70
6.2 筛查过程与准则 70
6.2.1 导则内容 70
6.2.2 最优实践指南 71
第7章 水库温室气体净通量的建模 75
7.1 温室气体建模的基本概念 75
7.1.1 引言 75
7.1.2 建模基本流程 76
7.1.3 水库温室气体净通量概念性模型 77
7.1.4 预测不确定性 78
7.2 水库蓄水前温室气体通量的估计与建模 80
7.2.1 引言 80
7.2.2 系统边界及其蓄水前的温室气体通量 81
7.2.3 估算蓄水前温室气体交换通量 85
7.3 水库蓄水后温室气体通量建模 87
7.3.1 引言 87
7.3.2 水动力条件建模 87
7.3.3 水质模型与温室气体通量模型的耦合 88
7.3.4 水库水质与温室气体源汇建模 89
7.3.5 水库温室气体通量和碳埋藏通量建模 90
7.3.6 需要的输入数据 91
7.3.7 参数校正与模型验证 92
7.4 其他人类活动对水库温室气体通量影响的建模 94
7.4.1 引言 94
7.4.2 其他人类活动对水库温室气体通量影响的辨识与建模 95
第8章 水库温室气体净通量模拟评估报告编制 100
8.1 引言 100
8.2 报告编写要求 100
8.2.1 导则内容 100
8.2.2 最优实践指南 101
8.3 模型输出结果的示例 103
8.3.1 导则内容 103
8.3.2 最优实践指南 103
参考文献 105
附录Ⅱ-1 水库温室气体净通量建模研究的模型示例 109
第三部分 对中国西南河道型水库温室气体净通量研究的思考
第9章 中国水库建设与发展现状 111
第10章 中国西南河道型水库温室气体源汇的主要特点 115
10.1 筑坝蓄水对河流碳迁移转化的影响 115
10.2 中国西南河道型水库碳循环与温室气体源汇的主要特点 118
第11章 中国西南河道型水库开展水库温室气体建模的思路 121
11.1 总体思路和基本假设 121
11.2 建模框架 123
11.3 实施技术路径 126
11.3.1 水库（河流）碳迁移转化的概念性模型 126
11.3.2 水库温室气体净通量建模的实施技术路径 129
11.3.3 蓄水前调查或反演的技术路径 130
11.3.4 蓄水前天然河段“虚拟”状态的基线通量建模要点 132
11.3.5 下游受影响河段范围的辨识 133
第12章 展望 134
12.1 加强水库（河流）碳循环基础研究 134
12.2 完善水库温室气体净通量的不确定性分析 135
12.3 逐步推进水库碳管理实践 135
参考文献 136