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为探究流域土地利用管理对水电潜能的净影响，研究人员以黄河流域（YRB）为对象，开展生态修复（ER）对小浪底水库水电潜能影响的研究。结果表明 ER 可提升小浪底水库水电潜能，这对理解生态系统 - 水 - 沙 - 能关系及流域管理意义重大。
在全球能源转型的浪潮中，水电作为重要的可再生能源，地位愈发凸显。到 2023 年底，其总装机容量达 1,268GW，在全球电力领域占据重要份额。然而，水库泥沙淤积问题却如同一颗 “定时炸弹”，严重威胁着水电的可持续发展。全球水库每年因泥沙淤积损失约 0.5 - 1% 的初始库容，预计到 2050 年，部分水库损失比例将大幅上升。比如我国黄河上的三门峡水库，建成初期就因泥沙淤积问题，4 年内损失超 40% 库容，不得不进行大规模改造。
面对这一困境，流域土地利用管理成为缓解水库泥沙淤积的关键手段。植被措施如植树造林、种草，以及工程措施如修建梯田、谷坊等，虽能减少泥沙流入水库，延长水电设施使用寿命，但大规模造林可能增加蒸散（ET），减少径流，进而影响水电潜能。在这样的背景下，明确流域土地利用管理对水电潜能的综合影响迫在眉睫。
北京师范大学、清华大学等研究机构的研究人员聚焦黄河流域，针对黄河曾是世界上含沙量最大河流，且小浪底水库控制流域面积达 92.3% 这一特点，开展了生态修复对小浪底水库水电潜能影响的研究。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为解决全球类似问题提供了重要参考。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，利用多种数据来源，包括气象、地理、土壤、植被及生态修复建设记录等数据，为研究提供丰富信息；其次，借助地貌生态水文模型（GBEHM - SWC）模拟不同情景下的水文和泥沙动态；此外，运用单因素固定法设置有生态修复和无生态修复两种情景对比分析，并通过随机森林模型模拟小浪底水库的调节规则 。
研究结果如下：
水文和泥沙对生态修复的响应 ：截至 2020 年，黄河流域实施了大量生态修复措施，如建设了大面积森林、梯田、草地和众多谷坊。这些措施使流域叶面积指数（LAI）和总初级生产力（GPP）显著增加，同时有效减轻了土壤侵蚀，不过也导致流域平均 ET 增加，径流减少。受此影响，进入小浪底水库的年均径流量和泥沙量均明显下降，且有无生态修复情景下的差距不断扩大。小浪底水库发电和淤积变化 ：有生态修复情景下，2002 - 2019 年小浪底水库年均发电量比无生态修复情景减少 6.9%，年内 6 - 11 月发电量占比较大，8 月和 9 月减少幅度明显。同时，年均水库淤积量也下降 38.3%，5 - 10 月的汛期是主要淤积期，7 月和 8 月减少最多。生态修复增强累计发电量 ：尽管无生态修复情景下小浪底水库年均发电量更高，但由于泥沙淤积严重，其泥沙存储寿命远短于有生态修复情景。有生态修复情景下，截至 2019 年 12 月，水库累计淤积量仅利用了 80% 的泥沙存储容量，累计发电量于 2016 年 5 月超过无生态修复情景，预计到 2024 年总发电量将比无生态修复情景高 57.3%，多产生约 1000 亿 kWh 电量。
研究结论和讨论部分指出，黄河流域生态修复虽使小浪底水库年均发电量有所减少，但大幅降低的泥沙负荷避免了调节库容过早损失，最终提升了水电潜能。这一成果深化了人们对生态系统 - 水 - 沙 - 能关系的理解。黄河流域生态修复的经验可推广至全球其他河流，通过合理的流域土地利用管理，减少水库泥沙淤积，提升水电潜能。同时，研究还发现除生态修复外，其他泥沙管理措施也对减少水库淤积有重要贡献。不过，该研究在实验设计上存在一定简化和妥协，未来研究可进一步改进，以提高研究的准确性和适用性。总之，该研究为全球流域综合管理和可持续发展提供了宝贵的思路和借鉴。
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