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创新工具允许大陆规模的水能源和土地系统建模

2019-07-09 15:07:13   来源:

一个新的大规模水文经济模型将允许研究人员研究整个大陆的水系统,研究供水的可持续性以及水管理对能源和农业部门的影响。由IIASA水资源计划开发的新的大规模水文经济模型将使研究人员能够研究整个大陆的水系统,研究供水的可持续性以及水管理对能源和农业部门的影响。

水文经济模型正日益成为流域水资源规划的重要工具。领导开发大陆尺度水文经济优化(ECHO)模型的IIASA研究员Taher Kahil解释说,水文经济模型很少用于大于盆地的尺度,特别是在大陆尺度上。ECHO是首批整合水文,环境,经济和制度方面的大型模型之一。

随着全球人口的增长和气候变化进一步加剧了对水资源系统以及能源和土地系统的压力,即所谓的水 - 能 - 土地关系,政策制定者需要在适应管理实践时更好地了解情况。确保可持续性

“ECHO可用于模拟各种水资源管理干预措施,包括提高效率,资源提取,水库储存,跨流域转移和非常规水资源等。该模型应为政策制定者提供有关最佳组合的有用信息。 Kahil说,管理干预措施可以解决水资源短缺问题以及这些干预措施之间的权衡和协同作用。

研究人员表示,ECHO的一个重要优势是它可以在多个空间尺度上考虑当地的水文和技术限制,以及区域和全球政策,克服在较小空间尺度上尝试过的其他模型的局限性。

“鉴于当地条件限制了供水系统,这一点越来越必要,而国际贸易和跨界协议等一些政策干预措施只能在更大的空间尺度上进行评估,”Kahil说。“此外,鉴于管理,政策和投资决策是在地区和地方层面做出的,大规模确定的解决方案需要在区域范围内得到验证。”

模型本身是一个自下而上的优化模型,具有各种可能的输出。中间模型生成输入数据,包括不同水系统之间的联系,水的可用性和未来的气候变化及其影响。还包括用水管理选项,如地下水抽水,海水淡化,水库使用和废水回收,以及每个选项的电力消耗以及相关的成本和性能。还考虑了使用水的发电技术。

研究人员将该模型应用于非洲作为案例研究,作为更广泛的水,能源和食品研究的一部分(全球环境基金资助)。选择非洲大陆的原因是水需求快速增长,缺乏基础设施,这使得ECHO模型的能力和综合水文经济模型框架的效益得以展现。Kahil和该团队审查了2050年的一些不同情景。他们获得的结果与先前关于水管理成本和适应非洲全球变化的调查结果一致。然而,该模型还评估了对水资源管理的必要投资以及各种社会经济和气候变化适应的经济影响。

ECHO发展的下一步是将建模框架应用于世界各地的所有盆地和地下水含水层,并用它来研究具有挑战性的全球与水有关的问题,包括地下水枯竭。该模型还将考虑水质和相关的适应性选择,以解决全球水资源短缺问题。

ECHO还将用于正在进行的城市可持续环境食物 - 水能源(FUSE)项目,这是IIASA,美国斯坦福大学,德国亥姆霍兹环境研究中心和奥地利发展研究基金会的共同努力。该项目将研究政策和治理,以应对强调城市食物 - 水 - 能源系统中稀缺资源的竞争,特别是在约旦的安曼,约旦和印度浦那。在这里,该模型将应用于特大城市,为城市居民寻找可持续的解决方案。

“ECHO是一种建模工具,可用于应对对人类社会至关重要的具有挑战性的问题,例如对比社会经济和气候情景对供水可持续性的影响,以及水管理对能源和食品部门的影响以及反之亦然。这些见解可以指导更好的管理政策的设计和更有效地利用稀缺资源,“水资源项目副主任和该研究的共同作者之一Yoshihide Wada说。

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