水庫(kù)是筑壩蓄水后形成的人工水體,亦稱人工湖泊。它通過對(duì)地表徑流的攔蓄調(diào)節(jié),發(fā)揮灌溉、發(fā)電、防洪、供水、養(yǎng)殖、航運(yùn)、旅游等多種功能,服務(wù)人類社會(huì)已超過5000年。目前,在全球范圍內(nèi)分布著超過1000萬座水庫(kù)、堰塘等人工水體,其中大型水庫(kù)數(shù)量已超過5萬座。各種水庫(kù)所形成的總庫(kù)容約為1.55萬億m3,約是全球河流年徑流總量的27.3%,形成的水面面積約占全球陸地天然水域總面積的19.2%。中國(guó)是世界上水庫(kù)數(shù)量最多的國(guó)家。目前,中國(guó)已建成各類型水庫(kù)9萬余座,總庫(kù)容達(dá)7063.7億m3,是中國(guó)天然湖泊儲(chǔ)水量的兩倍多,占中國(guó)河流年徑流總量的25.2%,總面積6萬~7萬krr12,同自然湖泊水域面積相當(dāng)。
筑壩蓄水將可能顯著改變流域碳的生物地球化學(xué)過程,使碳在地表與大氣間的源匯關(guān)系發(fā)生變化。一方面,筑壩蓄水將不可避免地淹沒一定土地,部分改變?cè)袇^(qū)域的土地利用特征,水庫(kù)受淹區(qū)內(nèi)土壤與植被中的有機(jī)物在成庫(kù)后逐漸降解并向大氣釋放二氧化碳(C02)和甲烷(CH4)等溫室氣體;另一方面,水庫(kù)建成與運(yùn)行迫使水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)“河相一湖相”的過渡或交替,形成獨(dú)特的水庫(kù)初級(jí)生產(chǎn)格局和碳匯、碳埋藏等特點(diǎn)。20世紀(jì)90年代以來,在熱帶水庫(kù)的一些調(diào)查發(fā)現(xiàn),筑壩蓄水將可能導(dǎo)致水庫(kù)釋放大量C02、CH4等溫室氣體,產(chǎn)生顯著的溫室氣體效應(yīng)。但在北美寒溫帶水庫(kù)的研究分析則認(rèn)為,水庫(kù)溫室氣體源匯關(guān)系變化與水庫(kù)所在的氣候帶、水庫(kù)庫(kù)齡、淹沒有機(jī)質(zhì)豐度等生態(tài)環(huán)境因素密切相關(guān),具有復(fù)雜性和不確定性。近年來國(guó)際學(xué)界形成的普遍共識(shí)是,科學(xué)評(píng)估水庫(kù)溫室氣體通量的凈增減(即水庫(kù)溫室氣體的凈通量),是明晰水庫(kù)溫室氣體源匯關(guān)系的關(guān)鍵,也是揭示筑壩蓄水溫室氣體效應(yīng)、客觀闡釋水電清潔能源屬性的重要基礎(chǔ)。
國(guó)際能源署(International Energy Association,IEA)水電技術(shù)合作計(jì)劃(Technology Cooperation Programon Hydropower,IEA-Hydro)旨在促進(jìn)和服務(wù)全球水電行業(yè)發(fā)展,圍繞水電行業(yè)發(fā)展中的難點(diǎn)與熱點(diǎn)問題,組織國(guó)際相關(guān)領(lǐng)域?qū)<议_展研究、評(píng)估與分析工作。IEA-Hydro的水電與環(huán)境工作組(Annex XII:Hydropower & the Environment)于2007年啟動(dòng)淡水水庫(kù)碳平衡管理(Managing the Carbon Balance in Freshwater Reservoirs)研究工作。該工作形成的重要技術(shù)報(bào)告《水庫(kù)溫室氣體凈通量定量分析技術(shù)導(dǎo)則》(第1卷:監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析)于2012年出版;《水庫(kù)溫室氣體凈通量定量分析技術(shù)導(dǎo)則》(第Ⅱ卷:建模)也在2015年底正式出版。兩部導(dǎo)則著重梳理了當(dāng)前水庫(kù)碳循環(huán)和溫室氣體源匯過程的科學(xué)認(rèn)知和前沿動(dòng)態(tài),頒布標(biāo)準(zhǔn)化的水庫(kù)碳通量監(jiān)測(cè)與溫室氣體源匯建模評(píng)估方法,提出水庫(kù)碳平衡研究的最優(yōu)實(shí)踐指南,以指導(dǎo)國(guó)際水電行業(yè)開展水庫(kù)溫室氣體凈通量監(jiān)測(cè)評(píng)估的分析工作。
中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司(以下簡(jiǎn)稱“三峽集團(tuán)”)自2005年開始跟蹤、關(guān)注國(guó)際上發(fā)電水庫(kù)溫室氣體源匯問題,在國(guó)內(nèi)率先開展水庫(kù)溫室氣體源匯研究的總體設(shè)計(jì)構(gòu)思與布局,圍繞水庫(kù)溫室氣體監(jiān)測(cè)方法、預(yù)測(cè)評(píng)估模型等問題陸續(xù)開展了大量調(diào)研與探索性研究工作。2010年,三峽集團(tuán)牽頭承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)課題,后在2012年、2014年分別啟動(dòng)了對(duì)金沙江下游梯級(jí)水電站和三峽水庫(kù)溫室氣體源匯觀測(cè)的分析研究。盡管初步結(jié)論認(rèn)為中國(guó)西南峽谷河道型水庫(kù)通常具有淹沒面積小、混合程度好、單位能量密度高等特點(diǎn),加之成庫(kù)前系統(tǒng)的清庫(kù)工作,成庫(kù)后這些水庫(kù)中C():、CH4等溫室氣體的凈增量應(yīng)顯著低于熱帶水庫(kù),但同國(guó)際上相對(duì)完整的長(zhǎng)周期性監(jiān)測(cè)序列和相對(duì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)評(píng)估研究相比,中國(guó)對(duì)水庫(kù)溫室氣體研究的廣度和深度仍十分有限,還不足以有力回應(yīng)國(guó)際社會(huì)對(duì)中國(guó)水庫(kù)溫室氣體效應(yīng)的質(zhì)疑。
為進(jìn)一步緊跟國(guó)際前沿動(dòng)態(tài),積極參與國(guó)際水庫(kù)溫室氣體研究,引導(dǎo)國(guó)際社會(huì)科學(xué)審視中國(guó)水庫(kù)碳循環(huán)與溫室氣體源匯特征,2014年年底三峽集團(tuán)應(yīng)邀參加了IEA在倫敦舉辦的水庫(kù)溫室氣體研究工作會(huì)議。會(huì)后,在三峽集團(tuán)的支持下,本書譯者李哲有幸加入了IEA-Hydro專家團(tuán)隊(duì),參與了《水庫(kù)溫室氣體凈通量定量分析技術(shù)導(dǎo)則》(第Ⅱ卷:建模)的討論與編寫工作,并在技術(shù)導(dǎo)則中融入了中國(guó)典型峽谷河道型水庫(kù)碳循環(huán)與溫室氣體源匯研究成果,以期能夠更好地指導(dǎo)目前正在開展的中國(guó)水庫(kù)溫室氣體源匯的監(jiān)測(cè)與分析工作。在上述背景下,IEA-Hydro授權(quán)中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司和中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院將《水庫(kù)溫室氣體凈通量定量分析技術(shù)導(dǎo)則》(第1卷:監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析;第Ⅱ卷:建模)翻譯成中文版。相信該技術(shù)導(dǎo)則的中譯版將指導(dǎo)并推動(dòng)中國(guó)水庫(kù)溫室氣體的研究工作,為科學(xué)闡明中國(guó)水庫(kù)碳循環(huán)機(jī)制與溫室氣體源匯提供重要參考。
本書分為i個(gè)部分。第一部分和第二部分分別為IEA-Hydro技術(shù)導(dǎo)則的中譯本;第j部分初步探討中國(guó)西南河道型水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)、水庫(kù)碳循環(huán)與溫室氣體源匯的總體特征,結(jié)合IEA-Hydro技術(shù)導(dǎo)則的監(jiān)測(cè)評(píng)估框架,提出在中國(guó)西南河道型水庫(kù)開展碳循環(huán)與溫室氣體源匯建模研究的總體思路、模型框架與實(shí)施的技術(shù)路徑,并對(duì)未來的研究工作提出展望。
本書內(nèi)容廣泛,又與多學(xué)科交叉,且IEA-Hydro技術(shù)導(dǎo)則專家團(tuán)隊(duì)母語背景復(fù)雜,在語言上可能有不少理解不透徹的地方;加之譯者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)水平有限,翻譯的表達(dá)誤差在所難免,懇請(qǐng)廣大讀者不吝指正。