澜沧江-湄公河流域干旱特性与水库调度影响评估研究
澜沧江—湄公河流域(以下简称“澜湄流域”)近几十年干旱频发。由于非正常季风导致降雨偏少,厄尔尼诺现象导致高温强蒸发,2019年澜湄流域发生了严重干旱。此次旱情引起了域内外的广泛关注和报道。本研究旨在增强全流域认知和互信,为抗旱联合行动奠定基础。通过收集全流域水文气象数据,利用国际先进的方法,揭示澜湄流域干旱特征,以及水库调度对湄公河干流径流的影响。
本研究的目标包括:(1)揭示澜湄流域干旱发生频率和时空分布等特征。(2)量化湄公河干流重要断面的天然流量地区组成特征。(3)分析澜沧江梯级水库调度对湄公河干流径流的影响。
本研究采用两个气象干旱指标(SPEI和SPI)开展澜湄流域气象干旱特征分析,干旱指标的计算基于1901-2019年的CRU TS数据集和1981-2019年的CHIRPS数据。构建了澜湄流域(柬埔寨首都金边以上)的分布式水文模型(THREW),基于站点数据和遥感数据模拟了1991-2019年的径流。湄公河委员会和中国水利部提供了8个水文站(景洪、清盛、琅勃拉邦、廊开、那空帕农、穆达汉、巴色和上丁)的1991-2019年逐日径流数据。
研究表明,澜湄流域的干旱频率增大,干旱发生在干季的概率显著高于雨季。2019年是过去一个多世纪最严重的干旱年份之一。澜湄流域水库调度可对流域抗旱发挥积极作用。主要结论如下。
(1)干旱特征:澜湄流域干旱发生频率较高,发生严重气象干旱(SPEI<-1.5)的平均频率为7%。流域内遭受重特大气象干旱频率最高的地区位于澜沧江中上游,达到12%以上。与过去60年相比,近59年来澜湄流域大部分地区发生重特大干旱的频率在增加。澜湄流域旱季干旱发生比例明显高于雨季,说明水库遵循正常调度规则,即蓄洪补枯的调度方式,从长期整体来看有利于湄公河流域干旱的应对。2019年是澜湄流域近百年来最严重的干旱年份之一,干旱强度最大的地区位于澜沧江下游到湄公河上游(廊开)区间。2019年的干旱特点是持续时间长,雨季降水量严重偏少。
(2)天然径流组成:澜沧江年径流量占清盛站年径流量的64.4%,越靠近湄公河下游,澜沧江径流量占比越小:廊开39.5%,那空帕农24.9%,上丁14.3%。这意味着,当湄公河下游发生干旱时,位于澜沧江的水库可能无法补充足够的水,全流域上下游和干支流水库的联合调度可以更好地缓解下游干旱。
(3)水库调度对干流流量的影响:澜沧江梯级水库雨季蓄洪,旱季放水,有效增加了湄公河旱季流量。考虑到湄公河流域农业需水高峰在旱季,且旱季干旱发生的频率远高于雨季,因此澜沧江梯级水库发挥的调丰补枯作用总体上有利于缓解湄公河流域的旱情。
为提高流域抗旱能力,提出如下建议:
(1)工程措施和非工程措施并举。澜湄流域旱季干旱发生的频率高于雨季。湄公河流域农业需水高峰出现在旱季,缺水更容易导致农业减产,建议采取综合措施应对旱季干旱,包括工程措施和非工程措施,如加强蓄水工程和配套渠系建设,提高供水能力;调整农业种植结构,选择抗旱作物类型;加强旱情监测预警系统建设;发展节水抗旱灌溉栽培技术等。
(2)干支流水库联合调度发挥防洪抗旱作用。根据径流组成分析,随着沿线支流的不断汇入,澜沧江对湄公河干流流量的占比在廊开断面已降至39.5%,在上丁断面进一步降低至14.3%。需要注意的是,根据CGIAR水、土地和生态系统研究项目的数据,湄公河支流水库的总库容达到372亿m³以上,到2030年,其总库容将超过1000亿m³,对湄公河干流的径流调节具有重要作用。澜湄流域的干旱具有明显的时空异步特征。建议澜湄流域各国加强上下游及干支流水库联合调度的相关研究,使这些水库更好的发挥调节作用,为增加整个流域的效益提供技术支持。
(3)全流域洪旱预报系统联合研究。需加强合作以应对挑战,同时开展水资源及相关利益共享。建议澜湄六国的专家开展联合研究,为互惠合作机制打下坚实的基础,携手建立全流域洪旱预报系统,促进流域防洪抗旱。