澜沧江-湄公河流域跨境水量-水能-生态互馈关系模拟.pdf

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1、2017年6月水 利SHUILI学 报XUEBA0 第48卷第6期文章编号：05599350(2017)06072010澜沧江一湄公河流域跨境水量一水能一生态互馈关系模拟于洋1，韩字2，李栋楠1，赵建世1(1清华大学水利水电工程系，水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 1000842中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083)摘要：澜沧江一湄公河是亚洲的重要国际河流，其水量一水能一生态之间的相互作用关系是流域各国进行利益博弈的重要基础。本文选取上游澜沧江距离出境断面最近(对下游影响最大)的3座水电站年发电量代表水能要素，定义了生态改变系数代表河流生态水文要素，另外用灌溉引水集中的

2、流域下游5国农业用水代表水量要素，通过GAMS建模优化发电调度和生态流量、通过WEAP模型模拟下游5国农业供水量，进而进行水量一水能一生态互馈关系的分析。结果表明，水能与生态之间存在显著的竞争关系，与下游国家总体的农业供水量呈协同关系。在不同的取水情景下，各国的水量一水能一生态互馈关系呈现一定差异，主要表现在农业供水量受水库发电量的影响程度不同，且中国水库适当提高发电量有利于下游国家的农业灌溉，但对生态流量有不利影响，需对流域调控作进一步研究。关键词：澜沧江一湄公河；农业供水量；水能；模拟中图分类号：TV2l 34 文献标识码：A doi：101 3243，jcnkislxb201610521

3、 研究背景水、能源和粮食是全球最重要的3种资源，同时彼此之间存在非常紧密的联系。在这个复杂的相互作用关系中，水资源是核心要素之一。从流域尺度分析水一能源一粮食的纽带关系，需要建立定量的综合分析模型，以水资源为核心，研究粮食灌溉一水能发电一水生态之间的互馈关系，进而为区域或全球尺度的水一能源一粮食纽带关系研究提供基础支撑。研究表明，水、能源和粮食3种资源的总体需求都在迅速增长，不同地区受气候、人口和环境等因素的影响不同，增长规模和重要程度体现出地区相关经济结构的主要特征，但三者间普遍存在很强的相互作用关系，而且跟人类活动和自然环境变化密不可分旧1。复杂多变的天气、全球13益增长的人口和快速发展的

4、城镇化等因素都对3种资源的供需造成了影响，成为全球政治、经济和生态环境的共同挑战”l。对于流域尺度来讲，3种资源的供需涉及到农业灌溉、水能发电、生态流量等众多方面，与水量一水能一生态在流域尺度的相互作用关系紧密相关，因此需要采用整体性的方法研究这一互馈关系”。有效分析水一能源一粮食的综合系统关系对社会、经济、生态环境和人类生活方式等方面的影响，能更好地帮助决策者考虑各种目标之间的均衡，促进生产效率，助力经济发展，维护区域稳定。5。在国际上，水一能源一粮食的纽带关系分析模型已经有了一些重要的研究成果，研究尺度涉及海藻生态系统”。、城镇系统7。、灌溉系统1和居民生活系统旧1等。但如果考虑到水循环的

5、流域整体性，收稿日期：20161010；网络出版El期：20】70619网络出版地址：hIfD：，k nscnkinetkcmsdetail11 1882Tv201706191523002html基金项目：国家自然科学基金项目(51579129，51509248)；中央高校基本科研业务费专项(2015QC025)作者简介：于洋(1992一)男，吉林人，博士生，主要从事水文水资源研究。E-mail：yuyangl6mailstsinghuaeducn通讯作者：赵建世(1975一)，男，河南人副教授，主要从事水文水资源研究。Email：zhaojianshitsinghua edu cn-720-

6、万方数据目前从流域尺度定量分析水量(灌溉)一水能(水电)一生态(生态流量)互馈关系研究尚不多见。Yang等1在已有分析模型的基础上，建立了雅鲁藏布江跨境流域调水一发电一粮食的互馈关系模型，将水文情势与过水发电和粮食生产定量关联起来，对跨境流域的系统耦合研究提供了定量思路。但不同跨境流域的资源利用特征和国家生产模式有所差别，其互馈模型在以大型调蓄水库居多、渔业依赖度高和灌溉需求量大的澜沧江一湄公河流域内并不适用，中国与东南亚地区的资源互馈规律有待进一步研究。澜沧江一湄公河流域作为亚洲重要的跨境流域，其上游的水电开发与下游的农业生产之间的矛盾饱受争议。虽然水量、水能和生态之间的联系错综复杂，但定量

7、描述其中主要资源利用的互馈关系，可以理清各国资源冲突与合作的内在规律，为跨境博弈提供基础。本文拟在水一能源一粮食关联研究的大背景下，采用基于GAMS建模优化模型和WEAP模拟相结合的方法，将澜沧江一湄公河流域的主要资源利用模块进行耦合，在一定干流水量的时空变化规则下，初步探究水量、水能和生态之间的定量关系。2研究区域概况与研究方法澜沧江一湄公河发源于中国青海省唐古拉山脉北麓，自北向南流经中国青海、西藏及云南3省区和缅甸、老挝、泰国、柬埔寨及越南5国，于越南胡志明市附近湄公河三角洲注人中国南海，是亚洲地区重要的国际河流。澜沧江一湄公河在中国境内称为澜沧江，出境后称为湄公河，全长共4 880 km

8、，平均比降103，流域面积约8l万km23。澜沧江一湄公河是中国和东南亚国家的能源宝库。流域内蕴藏着极其丰富的发电、灌溉、渔业等资源。全流域干流总落差5 500 m，其中91的落差集中在中国境内的澜沧江，仅在糯扎渡水电站坝址以上就集中了干流总落差的90。而在下游湄公河流域，均是以传统农业为主的发展中国家(缅甸、老挝、泰国、柬埔寨和越南)，农业是其重要的经济命脉。以水稻为主的传统农业耕种灌溉耗水量大，农业用水量也成为下湄公河国家总用水量的主要部分。其中，缅甸、老挝、泰国和柬埔寨的农业用水量均占全国总用水量的90以上，越南的农业用水量也占到全国总用水量的68。农业用水量已经成为制约下湄公河流域国家

9、经济发展的重要因素，而农业用水量同时也受到湄公河干流水量的制约，跟澜沧江的出境流量有着直接关系。另外，生态流量问题也是澜沧江一湄公河流域关注的重点。生态流量不仅会影响下游的湖泊和三角洲湿地，更是水生生物特别是鱼类的决定性因素，下游湄公河流域居民生活80的动物蛋白来源于湄公河的鱼1_-_ir-_i_i-I、I1J，lo。_。t_。o_Il_oo图l澜沧江一湄公河流域概况类，因此如何在水资源开发利用的基础上更好地保护鱼类，是下游国家关注的核心问题之一“。3 模型建立在研究工具的选取上，本文用到GAMS软件(The General Algebraic Modeling System)进行发电优化模型

10、的构建，采用WEAP软件(Water Evaluating and Planning System)模拟流域水资源供需方案。优化一72l一-一-苄站站电丈q，水水h鳓：雌lII万方数据软件GAMS中的NLP(NonLinear Programming)算法来源于MINOS求解器，通过既约梯度约束法结合准牛顿法求解发电优化问题，而WEAP为政策分析提供一种全面、灵活和用户友好型的框架，基于计算水收支平衡这一基本原则，可用于城市和农业系统、单个集水盆地或复杂的跨界河流系统的水量分配。本文将GAMS优化模型的上游(澜沧江)发电调度输出结果作为下游(湄公河)WEAP模拟模型的河道流量输入值，并用生态流

11、量评价指标对发电后的河道生态流量改变进行评价，进而分析水量(灌溉)一水能(发电)一生态(生态流量)之间的互馈关系。31 电站优化调度模型 由于澜沧江一湄公河流域全境的水能资源主要集中在中国境内，而对下游影响最大、最直接的是距离出境断面较近的3座大型电站小湾、糯扎渡和景洪。小湾和糯扎渡库容较大(见表1)，具有季节性的调节能力，对下游影响显著；景洪电站距离出境断面最近，其泄流直接决定了下游的流量。因此本次分析构建了这3个水库的联合发电优化调度模型，将总发电量最大化作为评价水能利用的指标。考虑到生态流量的要求，模型在优化发电的同时，定义了生态改变系数来衡量生态流量的改变。”。，并将生态改变系数作为约

12、束条件加入优化模型中，以此来分析发电和生态流量的相互作用关系。通过最优模型可以计算得出不同发电量工况下的景洪电站的泄水流量，可以近似表示为澜沧江出境流量序列，即湄公河的入境流量序列，用以分析湄公河流域各国的农业灌溉供水量等。表I 研究水电站基本参数电站优化调度模型以年发电量最大化作为目标函数：厂3 r 、MAX I981,。Ahf)吮f)l (1)式中：目标函数值为年发电量，kWh；叩为发电效率系数，取090；Ah“-，1为第i个水库(待l，2，3)、f时段的上下游水头差，m；斫1为第i个水库、t时段的发电流量，m3s；n仉，1为第i个水库、t时段的发电小时数，h。约束条件包括水量平衡条件，库

13、容约束，13小时数约束，年利用小时数约束和水轮机约束等。Q(。)+S(。)=S(。+1)+Q；() (2)Q，()2 Tl弧川o(11f)+T2。rg(_!f) (3)SdS1S。 (4)0124 (5)rH击，)H。 (6)l=lP。9817iAh(。)畈。)P， (7)式中：Q(。)为第i个水库、时段的来流水量(或区间流量)，m3s；S“。1为第i个水库、f时段的蓄水量，m=Q，(。)为第i个水库、时段的下泄流量，m3Is；Tl=3 600 s，T2=86 400 s；rg“，1为第i个水库、t时段的弃水流量，m3s；Sd为死库容，m3；Su为总库容，m3；H出和日。为发电时数的上下限，h

14、；P，为保证出力，kW；P是总装机容量，kW。第i座水库t时段的下泄流量：7(。)2弧。)+僖(。) (8)本文选取生态因素作为核心约束，并通过加强或减弱生态约束条件得出不同r丁况下的优化发电量及水库下泄流量。根据我国水库调度运行的实际情况以及河道内的生态需求，最小生态流量是鱼一722万方数据类生存需要的最小流量，它是相对重要的生态指标“。同时，水库调度造成的水文序列变异往往对生态造成不利影响，用生态改变系数这个指标可以在一定程度上来反映月均流量序列的变异程度1。所以，本文将“最小生态流量”和“月均流量”作为生态约束条件。最小生态流量的约束设定为：71base亿。1 (9)式中：base“。1

15、为第i个水库、m(m=l，2，12)月的最小生态流量，m 3s。月均流量约束设定为：=F蕈100 (10)(1 1)sK (12)式中：M。为每月自然与调度后的月均流量值偏差百分率，；Nm。为调度后生态断面的每月月均流量值，m3s；Nm。为自然情况下生态断面的每月月均流量值，m3s；占为生态改变系数1 3”1，采用均方根的形式反映月生态流量的波动，即月平均径流相对于自然流量的改变程度，s其值越小，则月均流量越接近自然流量，水文变异程度也就越小；K为给定的生态系数上限。将上述两种生态约束加入到水库群优化调度模型中后，占值不同，得到的调度结果也不尽相同。针对这3个水库的前期研究表明，发电量和生态改

16、变系数同时在水文年初末时段蓄水量为兴利库容的80时达到最优”“。本研究的水库蓄水量采取兴利库容的80作为初始值和末端值，不仅保证了初末时段蓄水量一致，而且使发电量与生态改变系数更能反映水文年内的来水情况，并通过GAMSNPL算法得到不同8值下的优化发电量和下泄水文序列。32 WEAP模型 根据湄公河下游5国取水位置的实际情况，在澜沧江电站优化调度模型的基础上，建立了湄公河的WEAP水资源配置模型，中国景洪水库出境断面的流量是连接这两个模型的桥梁。本文采用湄公河流域清盛(Chiang Saen)、琅勃拉邦(Luang Prabang)、穆达汉(Mukdahan)、巴色(Pakse)和上丁(Stu

17、ng Treng)5个水文站的水文典型年的流量实测值，将各相邻水文站的差值近似作为各河段内的汇流，与各国社会循环耗水量(近似取现状取水量与农业回流量的差值1)相加，推算各国的天然区间汇流量。将各国的取水点近似设置在各国边界最下游的水文站附近，这样就包含了流经整个国家边界的湄公河干流流量。水文站的具体地理位置见图1。5个水文站几乎涵盖了整个湄公河流域，其实测流量直接反映了湄公河干流的水文情况。同时，考虑到河道内流量的实际情况，模拟取水后要保证河道内有符合生态安全的最小流量。根据Tennant法、“，将离取水点下游最近水文站多年平均流量的10作为最小生态流量，且保证此生态流量要求的优先满足顺序设为

18、最高，使农业供水量最大可能接近实际情况。WEAP模拟中设置5个需水点，分别为缅甸、老挝、泰国、柬埔寨和越南，各需水点的需求值对应各国干流农业需水量。其中，干流需水量根据湄委会资料提供的各国干流取水量在总取水量的比例，参照总体的农业需水量推算得出”“。各国在湄公河流域的农业实际取水量情况见表2。表2湄公河流域国家年均用水量情况注：数据来源FAO databasehttp：faostatfaoorg；Stale of the basin report 2010MMekong River Commission，2010下湄公河流域雨量充沛，全年汛期雨量多，非汛期雨量少。另外，各国在全年不同时期种植不

19、-723-万方数据同作物的灌溉水量不同，这些因素的累积导致各国年农业取水量在各月份的差异较大，非汛期的灌溉需求往往大于汛期。为保证模拟的准确性，下游国家农业取水量按照农业各月需求量比例进行分配。下游湄公河农业用水量月分配如表3。将典型年不同生态约束下优化调度后的景洪电站月下泄流量作为入境序列输入WEAP模型。同时为了更好模拟不同水资源配置规则条件下，比较有中国水库调度和无中国水库调度两种情况下各国农业供水量的满足度，本研究设置了不同的灌溉取水优先顺序和有无中国水库调度情景，具体方案见表4。表3湄公河流域农业用水量月分配+数据来源：FAO databasehttp：faostatfaoorg；S

20、tate ofthe basin report 2010MMekong River Commission，2010表4 WEAP情景方案设置按照上述情景设计，在满足河道最小生态流量的前提下，下游5国的农业供水量按照设定的取水顺序从湄公河干流取水，在WEAP模型中用水量平衡法模拟湄公河主干流可供给各国的农业用水量的满足程度。根据计算结果，可比较在不同情景下的各国农业供水量，并与水能一生态调度结果一起进行综合分析，来定量评估澜沧江一湄公河流域的水量一水能一生态互馈作用关系。4模拟结果41发电一生态结果 对于电站优化调度模型，典型年(P=50)和水文枯水典型年(P=75)，发电量的关系结果如图2所示

21、。选取的水文典型年分别为丰水典型年(P=25)，平水通过GAMSNLP算法得到生态改变系数与中国水库年中国水库年发电量，(亿kWh)图2不同水文典型年内景洪下游断面生态改变系数与中国水库年发电量的关系生态改变系数与水生生物的栖息地、植被生长和陆地动物饮水等生态反馈密切相关，其值越大-724-万方数据图3水文枯水典型年发电调度与自然日流量曲线(景洪下游断面)对原有自然平衡的改变越大，更易造成生态系统的破坏，可以在一定程度上定性评估生态代价的高低、1。结果表明，在3个水文典型年内，电站发电量越大，河道的生态改变系数越大，在一定程度上付出的生态代价也越高。其中，在水文枯水典型年内，发电量与生态流量的

22、竞争最为显著。枯水典型年水资源总量匮乏使水库调度导致的径流情势改变更加明显，也使得水能一生态的相互作用关系更加紧密、竞争更加激烈，故本文将主要选取枯水年作进一步分析。生态改变系数表征了月尺度的生态特性，其值越小，代表生态断面调度后流量与自然流量的月均差异越小。在景洪出境断面的月尺度生态特性较理想时，分析其径流的日尺度情势。以水文枯水典型年为例，图3显示了当生态改变系数值取043时，景洪电站下游的自然日流量曲线与拟调度后的日流量对比曲线。由对比结果可知，调度后景洪下游流量与自然流量相比，流量趋势一致，洪峰出现和消退的时段几乎一致。另外可以看出，调度后的日流量曲线在非汛期阶段偏高，汛期阶段偏低，即

23、调度结果使得流量波动程度下降，但影响不大。总体来说，生态约束起到了良好的约束效果。42枯水典型年不同情景下各国农业供水量本文的各国农业供水量是指特定情景下湄公河干流可以提供各国农业生产利用的最大供水量。为了更直观地看出模拟的农业供水量相对一个国家农业需水量的满足度，定义水量满足度形如下：形IV=矿100 (13)式中：形。为模拟后的农业供水量，亿m3；形，为实际的农业需水量，亿m3。图4枯水典型年不I司情景F各国水量满足度根据计算结果(见图4)，对比情景1和情景2可以发现，对于缅甸和老挝这两个上游国家，情景l可以满足农业水量需求，而柬埔寨由于农业取水量较小，在上游优先满足的情景下也可以达到10

24、0的水量满足度。相比较而言，农业需水量大，又处于下游的泰国和越南的缺水量则非常明显。情景2的结果则恰恰相反，优先满足下游对越南较为有利，但对其他四国较为不利。比较情景3和情景4，除了缅甸以外，其他四国x,-Jt汛期水量的优先取用度依赖更大，这是因为下游国家的农业需水主要集中在水量较小的非汛期时段，即旱季的农业需水量更大，这是造成下湄公河流域农业水量供需矛盾的主要原因。情景5和情景6对比表明，下游国家在有中国水库调度的情况下，水量满足度普遍高于无中国水库调度的情一725万方数据况，可见上游中国境内水电站的修建与调度不仅不会对下湄公河流域的农业生产造成不利影响，反而有很大的促进作用。这主要是因为中

25、国水库的调蓄功能让汛期流量有所降低，非汛期流量有所提升，在一定程度上更能满足下游国家非汛期时段对农业用水的需求。另外，在较符合当年无中国水库调度的实际情况的情景5和情景6中，越南的水量满足度偏低严重，可能是本研究忽略了一些其他调水因素，如越南本国的水库调蓄作用，其他水源供给等。但基于越南处于长期缺水状态的现实情况，而其水库库容量又十分有限，所以便于分析，本研究适当忽略对其他调水因素的考虑。43枯水典型年不同情景下各国水量一水能一生态互馈关系 以枯水年为代表，进一步分析水量一水能一生态三者的互馈关系，得到的结果如图5一图8。在有中国水库调度、先满足上游国家农业需水量的情景l中(见图5)，缅甸、老

26、挝和柬埔寨的农业供水量能得到100的满足，仅有优化调度后的水能与生态流量为竞争关系。缅甸和老挝处于流域上游，优先取水使两国的农业利益最大化。柬埔寨虽处于流域中下游，但由于农业需水量较少，所以农业水量也很容易得到满足。而对于处于流域中下游，且农业需水量较大的泰国和越南，农业需水量达不到完全满足，且随上游调度水能和生态改变系数的变化而变化。总体看来，上游优化调度后的水能与农业供水量为协同关系，与生态呈竞争关系。农业供唆薹滚水能(亿kWh)(a)缅甸14吣12惹1o制08弩o6杉004O2水能，(亿kWh)(1，)老挝农业供水量(亿m1)378 0047474 477 480 483 486水能(亿

27、kwh)(c)泰国农业供水能(f乙kuhj 水能(亿kh(d)柬埔寨 (e)越南图5枯水典型年情景l下各国水量一水能一生态互馈关系7f、lkfi；水li：=(亿m) 农、Ik供水Ij(亿m、)夕黧裴谚毪726-水能(亿k职h)(a)缅甸农业供471 474 477鸲0 483 4水能(亿kWh)水能(亿kWh)471 474 477 480 483 486水能州乙kwh)(d)柬埔寨 (e)越南图6枯水典型年情景2下各国水量一水能一生态互馈关系3 486水能(亿kwh4208642O00O，q瓤雌制怕州亿醢嚣8；翁瑟“拍嚣臻”豫随亿，量水比q4208642OOOO疑峨纠询争川|5粥褥凇睫槌一她

28、刁川42O86420OO0o辍垛甜询誓场忆鼹8888“m攒珊潞强隧一绑一。籁垛斟怠姻苷护k靼叼”艘嚣28“”雄躬裂翘强潆一OO0Ow螽垛剞餐询万方数据在有中国水库调度、先满足下游国家农业需水量的情景2中(见图6)，5个国家的农业需水量均出现了不足，但除柬埔寨以外，其他4个国家的变化趋势一致，都是上游优化调度后的水能与农业供水量为协同关系，与生态呈竞争关系。对于柬埔寨而言，上游优化调度后的水能与农业供水量为竞争关系，与生态协同，这是下游越南农业需水量较大导致的结果。情景2的设置可以与情景l产生鲜明的对比，再次证实影响湄公河流域内国家的农业供水量跟优先取水顺序有很大关系。在有中国水库调度、汛期先满

29、足上游国家、非汛期先满足下游国家农业需水量的情景3中(见图7)，位于流域上游的缅甸和老挝的农业供水量基本稳定，不受发电量和生态改变系数变化的影响。对于泰国和越南来讲，上游优化调度后的水能与农业供水量为协同关系，与生态呈竞争关系。对于柬埔寨而言，上游优化调度后的水能与农业供水量为竞争关系，但与生态呈协同关系，这与情景2相似，也是下游越南国家更大的农业需水量导致的特殊结果。在有中国水库调度、汛期先满足下游国家、非汛期先满足上游国家农业需水量的情景4中(见图8)，5个国家的农业供水量均随发电量和生态系数的变化开始波动。这次5个国家的变化趋势一致，都是上游优化调度后的水能与农业供水量为协同关系，与生态

30、呈竞争关系。情景4的设置与情景3进l4弱戮霎。0 2垄冁涮冁囊(a)缅甸1 2封1 O蟮剞0 8磊0 6、0402农勿雕垂黧471 474 4丌480 483 4髓水能(亿kWh)(a)缅甸水i光(fk11) 水能【亿ku|1)(d)柬埔寨 (e)越南图7枯水典型年情景3下各国水量一水能一生态互馈关系农业供471 474 477 480 483 486水能(f乙kwh)农业供471 474 477 480 483 486水能(亿kWh)农业供水量，(亿n471 474 477 480 483 486水能(f乙kWh)厂刁篱471 474 477 480 483 4水能(亿kWh)(d)柬埔寨

31、(e)越南图8枯水典型年情景4下各国水量一水能一生态互馈关系瑶727-42O8642OO0Oq辍垛斟拍刊，fX560三；_i辫璎獬悃一一挝老o较憔斟疑伯婷纠“聪笈裂“强粮一0q爨垛制姻廿忆蛙钾豫u；8“毂钎疆铬竹啦一国m泰亿、三豇水洪业农挝，mq辍垛制甚姻剥院哑”韵目飘b耵强据嚣嚣。牲曹夕q辍垛剞甚姻g万方数据行比较，对于处于上游的缅甸和老挝，情景3中的农业供水量趋于稳定，情景4中农业供水量趋于波动，可见湄公河非汛期干流流量的匮乏，或是国家农业需水量在非汛期的增大，使全年不同时期的优先取用顺序体现出农业供水量与中国水库发电量间明显的相互影响。非汛期和汛期的优先取用顺序对各国的互馈关系影响不尽相

32、同，下湄公河流域资源的综合关联受空间与时间的双重制约。从各国农业供水量的变化程度来看，对于中下游国家泰国和越南来说，农业供水量的变化随上游调度水能和生态改变系数的变化较为明显，尤其是处在最下游的越南国家，变化较为敏感。上游优化调度水能和生态流量对中下游国家的农业供水量有较强的影响。另外，柬埔寨与其他4个国家农业供水量变化趋势略为不同，主要原因是紧邻下游的越南国家农业取水量非常大，尤其在非汛期需要更多水量灌溉，所以在情景2和情景3中由水库调度带来的更多水量分配给了越南。但就总体而言，在多数情景下，流域内的中国水库发电量与下游5国农业供水量呈协同关系，与生态流量呈竞争关系。5 结论本文选取典型年内

33、的水文资料，以澜沧江流域(中国境内)大型水电站优化调度后的发电量作为水能目标，将水电站泄流的径流序列用生态改变系数代表生态目标，用WEAP模型模拟计算的下游5国的农业可供水量代表水量目标，以此为基础分析水量一水能一生态3个代表性目标的互馈关系，得到的主要结论如下：(1)在电站优化调度模型中，本研究基于“生态改变系数”的分析表明，其值越小，河道生态效果相对较好，梯级水库发电量相对较小；其值越大，河道生态效果相对较差，梯级水库发电量相对较大。在3个水文典型年内，电站发电量越大，河道的生态改变系数越大，付出的生态代价也越大。总体而言，水能与生态呈竞争关系。其中，在水文枯水典型年内，发电量与生态流量的

34、竞争最为显著。(2)本文从理论分析的角度设置了6种理想化的情景方案，目的为便于对流域的水库调度作用和取水时空特性进行分析与比较。结果表明，不同的情景方案改变了流域各国的农业供水量，干流水量的时空取用变化是影响农业供水量的重要原因。但在现实情况中，中国水库调度和各国取水规则存在很大的随机性和复杂性，目前的流域管理中很难实现某一情景的假设，值得开展后续的深人研究。(3)在中国境内的水电站优化调度后，流域下游国家的农业供水量较大，对流域下游的粮食生产有促进作用。这是因为水电站发电调度的调蓄作用让湄公河干流的汛期流量有所降低，非汛期流量有所提升，在一定程度上更能满足下游国家在非汛期时段对农业水量的需求

35、。另外，中国境内的水电站优化调度后年发电量越大，流域下游国家总体的农业供水量越大，其发电量与农业供水量呈协同关系。总体而言，在本研究得出的互馈关系中，在多数情景下，流域内的水量与水能为协同关系，与生态呈竞争关系。三者揭示了澜沧江一湄公河流域内资源与环境之间相互影响的基本规律，为流域决策者的相关决策提供了有力依据，为后续的跨境水一能源一粮食的互馈关系研究提供了一定的理论基础。参 考 文 献：何大明，刘昌明，冯彦，等中国国际河流研究进展及展望J地理学报，2014，69(9)：1284一1294BAZILIAN M，ROGNER H，HOWELLS M，et a1Considering the en

36、ergy，water and food nexus：Towards an integrated modelling approachJEnergy Policy，201 l，39(12)：7896-7906WONG K V，CHAUDHRY SClimate change aggravates the energy-water-food nexusin ASME 2014 Interna-tional Mechanical Engineering Congress and Exposition【C JAmerican Society ofMechanical Engineers2014FINL

37、EY J W，SEIBER J NThe nexus of food，energy，and waterJJournal of Agricultural and Food Chemistrv，2014，62(27)：6255-6262KIBAROGLU AGURSOY S IWater-energyfood nexus in a transboundary context：the EuphratesTigris riverbasin as a case studyl JjWater International，2015，40(5)：824838BAZILIAN M，DAVIS R，PIENKOS

38、 P T，et a1The Energy-WaterFood nexus through the lens of algal systemsl J JIndustrial Biotechnology，2013，9(4)：158一162，23456Pr；万方数据 7 89101213141516171819WALKER R V，BECK M，HALL J，et a1The energywaterfood nexus：Strategic analysis of technologies fortransforming the urban metabolismJJournal of environm

39、ental management，2014，14l：104115SHRESTHA S，ADHIKARI S，BABEL M S，et a1Evaluation of groundwaterbased irrigation systems using awaterenergyfood nexus approach：a ease study from Southeast N epalJ JJournal of Applied W ater EngineeringResearch2015：114BIGGS E M，BRUCE E，BORUFF B，et a1Sustainable developme

40、nt and the waterenergyfood nexus：A per-spective on livelihoodsJEnvironmental Science&Policy，2015，54：389-397YANG Y C E，WI S，RAY P A，et a1The future nexus of the Brahmaputra River Basin：Climate，water，energyand food trajectoriesJGlobal Environmental Change，2016，37：1630LIU C，HE Y，DES WALLING E，et a1Chan

41、ges in the sediment load of the LancangMekong River over the period J9652003【JScience China Technological Sciences，2013，56(4)：843-852State ofthe basin report 2010MMekong River Commission，2010YIN X AYANG Z FPETTS G EReservoir operating rules to sustain environmental flows in regulated riverslJjWater

42、Resources Research，201 l，47(8)：427438康玲，黄云燕，杨正祥，等水库生态调度模型及其应用J水利学报，2010，41(2)：134141陈敏建，丰华丽，王立群，等生态标准河流和调度管理研究J水科学进展，2006，17(5)：631636李栋楠，赵建世，梯级水库调度的发电一生态效益均衡分析J水力发电学报，2016，35(2)：3744Ringler COptireal Allocation and Use of Water Resources in the Mekong River Basin：MultiCountry and Intersectoral Anal

43、ysesDBonn University，2001郭利丹，夏自强，林虹，等生态径流评价中的Tennant法应用J生态学报，2009，29(4)：17871792RICHTER B D，BAUMGARTNER J V，BRAUN D P，et a1A spatial assessment of hydrologic alteration within ariver network】Regulated Rivers Research&Management，1998，14(4)：329340Simulation of transboundary waterhydropowerecoIogy nexu

44、s in Lancang-Mekong BasinYU Yan91，HAN Yu2，LI Dongnan。，ZHAO Jianshil(1 State Key Laboratory ofHydroscience and EngineeringDepartment ofHydraulic Engineering，Tsinghua University，Beijing 1 00084China；2College of Water Resources and Civil Engineering，China Agricultural University，Beijing 1 00083China)Ab

45、stract： LancangMekong River is an important international river in Asia，the interactions of its waterhydropowerecology is a significant basis for the negotiations of riparian countriesThis paper selectsthe annual power production of three hydropower stations on the Lancang River，which are located in

46、 thenearest to the boundary(ie。the largest impact to downstream)，to represent hydropower aspectThe defined ecological alteration coefficients are selected to represent hydrological aspect，while five downstreamcountriesagricultural water withdrawal from the mainstream are chosen as the representation

47、 of water supply aspectIn addition，hydropower generation and environmental flow are optimized by applying a GAMSmodel，as well as the downstream agricultural water withdrawal is simulated by employing the WEAP mod-e1Thus， waterhydropowerecology nexus among the five downstream countries is conducted I

48、t is concluded that hydropower is competing with environmental flow but coordinating with agricultural water supplySome differences are found among the interactions of waterhydropowerecology nexus under different waterwithdrawal scenariosAgricultural water supply is influenced by hydropower generation by different degreein differe