考虑生态流量约束的梯级水库分期消落水位多目标优化调度研究

针对如何表征枯水期季节性特征、优化分期消落水位来指导水库群消落调度的科学问题，该研究提出了考虑生态流量约束的梯级水库分期消落水位多目标优化调度模型。以金沙江中下游6座水库与三峡水库为研究对象，综合运用多种数理统计方法划分了流域枯水期；采用逐月滑动计算法推求了梯级水库分期消落水位；以生态和发电效益最大为目标函数，利用NSGA-Ⅱ算法求解了调度模型，得到了不同来水情景下梯级水库枯水期消落调度方案。研究结果表明：不同来水情景下，相较于常规调度方案，选定的优化调度方案可增加梯级水库发电量30.20~52.27亿kW·h（2.3%~5.0%）和供水量83.15~87.14亿m3（5.8%~7.4%），并提高河道生态流量保证率2.6%~22.9%。研究成果为协调梯级水库生态和发电调度提供了技术支撑。     

基于碳减排的梯级水库消落期多目标水碳调度研究

提出了基于碳减排的梯级水库消落期多目标水碳调度模型，将碳排放因子法应用于梯级水库水碳调度研究。以发电量最大和温室气体排放量最小为调度目标，采用 NSGA-II 算法求解模型，并以金沙江中下游 6 座水库与三峡水库组成的梯级水库为研究对象进行实例研究。结果表明：相较现行调度方案，在丰、平、枯不同水文情景下，发电效益最佳方案可使梯级水库发电量提高44.3~75.9亿kW·h/a，增长率为4.0%~5.2%；碳减排效益最佳方案可减少温室气体排放量（CO2当量）37.5~42.5Gg/a，降低4.2%~4.7%；协调调度方案可提高发电效益36.4~73.8亿kW·h/a(增长率3.2%~5.0%)，减少温室气体排放量（CO2当量）36.3~41.4Gg/a，降低4.0%~4.6%。研究提出的运行方案可为梯级水库消落期水碳协同调度提供技术支撑。     

赣江中游水利枢纽群生态优化调度的预测分析

针对水利枢纽工程对河流生态系统的影响,基于鱼类产卵期较大时间尺度（月为周期）的河道生态蓄水过程和小时间尺度的场次模拟生态洪水过程2种工况,建立赣江中游万安、石虎塘和峡江梯级枢纽群联合生态优化调度模型,分析生态调度对水库群经济效益的影响。数学模型中生态流量过程为约束条件之一,以水库群发电量最大作为调度目标,求各水电站的流量过程和发电量,采用逐次优化算法（POA）。结果表明,考虑生态调度后,系统总体发电量减少约185万kW·h,减少1.65%,对水库经济效益即总发电量的影响不大,实施水利枢纽群生态优化调度有利于减缓工程对河流生态系统的影响。     

赣江中游水利枢纽群生态优化调度的预测分析

针对水利枢纽工程对河流生态系统的影响,基于鱼类产卵期较大时间尺度(月为周期)的河道生态蓄水过程和小时间尺度的场次模拟生态洪水过程2种工况,建立赣江中游万安、石虎塘和峡江梯级枢纽群联合生态优化调度模型,分析生态调度对水库群经济效益的影响.数学模型中生态流量过程为约束条件之一,以水库群发电量最大作为调度目标,求各水电站的流量过程和发电量,采用逐次优化算法(POA).结果表明,考虑生态调度后,系统总体发电量减少约185万kW·h,减少1.65％,对水库经济效益即总发电量的影响不大,实施水利枢纽群生态优化调度有利于减缓工程对河流生态系统的影响.     

基于流域生物资源保护的水库生态调度

阐述了流域水电开发对流域生物资源的影响途径:通道阻隔、水库淹没、径流调节、水温变化等,探讨了流域水电开发对河流连续性、河道洪枯过程、库区生境等生态功能的影响方式.结合三峡水利枢纽工程实例,针对宜昌断面基于流域生物资源保护的流量要求,建立了以水电站发电效益最大为目标的长期优化调度模型,并采用差分进化法进行优化求解,获得了相应的水电站水库调度出流过程,并在此基础上采取人造洪峰、提高下泄水温等生态修复方式保护流域生物资源.建议水库运行调度应在考虑工程功能的同时,兼顾下游及水库的生态功能,以达到流域水资源开发与保护流域健康的生态系统相协调的目的.     

耦合水文情势及鱼类繁殖的江垭水库生态调度需求研究（生态调度专刊）

大型水库实施生态调度是修复河流水文情势、维持河流生态系统健康的重要手段。江垭水库位于溇水干流下游的张家界慈利县，是澧水流域具有重要防洪意义的大型水库。本研究通过环境DNA采样、IHA水文指标变动分析和文献资料总结等方法，开展了江垭坝下水文情势及鱼类繁殖需求的关系研究，提出了江垭水库生态调度需求及建议。2021年9月在溇水干支流综合调查到鱼类55种，与上世纪90年代相比，流水性种类在干流江段显著减少了51.35%；按照生态调度优先等级评估原则，确定江垭水库生态调度的主要目标物种为产漂流性卵的银鲴、银鮈、贝氏?和产粘沉性卵的鲤、鲫；江垭建坝前后下游水文情势变化较大，发生高度改变且对鱼类洄游产卵及鱼卵发育有重要作用的水文指标包括：年最大1日、3日平均流量指标，年出现高流量脉冲事件的次数和持续时间，以及连续日流量上涨率。以促进坝下不同产卵类型的鱼类繁殖为目标，江垭水库生态调度一方面需要恢复一定的高流量脉冲次数和历时，另一方面需要控制下游的水位日降幅，通过泄放合理的生态流量来维持下游鱼类的生物多样性。     

控制汉江丹江口-王甫洲区间伊乐藻的生态调度及其效果评估

为科学有效控制汉江丹江口至王甫洲区间伊乐藻过度生长繁殖,研究生态调度的实施效果。采用生物量调查法、分布面积统计法、数学模型模拟法分别分析评价生态调度实施前后总生物量的变化情况,分布面积的变化情况,以及对丹江口水库下泄流量的需求。结果表明,连续三年实施生态调度,伊乐藻总生物量由2019年的4.8万t减少至2022年的40.11t,分布面积由11.60 km₂^减少至0.23km2,减幅均达到了95%以上, 伊乐藻生物量占沉水植物总生物的比重从99.99%减少至17%,生态调度效果较好。春季生态调度应重点从增加流量极值比出发进行中度干扰,夏秋季生态调度重点从满足0.14m/s临界流速出发进行大流速冲刷。     

汉江中段伊乐藻过度生长的生态调度调控研究

汉江中游丹江口至王甫洲江段近年来伊乐藻（Elodea nuttallii）过度生长，对水生态系统平衡和水电站运行造成较大影响。基于伊乐藻生长与关键生境要素的响应关系，构建控制伊乐藻过度生长的生态调控方案。采用野外调查和受控试验观测方法，探明伊乐藻生长的环境影响因子及其阈值。结果显示，岸边伊乐藻形成单一优势群落的临界水深为3.0~3.5 m，生长极限深度的光照强度阈值为400~500 lx，生长水温在3~30℃，其中10℃可能是伊乐藻由慢速向快速生长转变的温度阈值；影响伊乐藻生长分布的临界流速约为0.14 m/s，流速越大对其生长越不利。研究表明:(1)大坝加高蓄水后，丹江口至王甫洲江段下泄流量和水温等条件变化，可能是促进伊乐藻过度生长的重要原因，通过丹江口水库联合王甫洲水电站开展生态调度控制伊乐藻过度生长具有可行性；(2)根据伊乐藻萌发和定植规律，每年春季和秋末是开展水生态调度以控制伊乐藻过度生长的最佳时机，建议丹江口水库下泄流量峰值不小于1 500 m3/s，或达到最小下泄流量的2~3倍（峰值流量不低于1 000 m3/s），每次调度持续时间不少于5 d，调度过程不少于2次。     

物理栖息地模型在中华鲟自然繁殖生态流量决策中的应用

以国家一级保护物种中华鲟(Acipenser sinensis)为研究对象,探讨三峡大坝和葛洲坝水利工程在不同流量调度措施下对中华鲟产卵栖息地的影响。通过考虑中华鲟生境需求特性建立了中华鲟产卵场的物理栖息地模型,根据模型得出的适宜栖息地面积变化来量化不同的流量调度措施对其产卵场质量的影响,然后利用实测的中华鲟产卵量和资源量数据来验证和评价物理栖息地模型的可靠性和实用性,从而进行合理的生态流量决策。结果发现,年平均适宜栖息地面积的变化曲线与中华鲟的产卵量和资源量变化曲线有着相同的变化趋势,从而推断适宜栖息地面积可以反映中华鲟产卵栖息地的质量;并通过不同流量工况的计算,进行最佳生态流量决策。利用该物理栖息地模型可以有效地量化流量改变对目标物种栖息地质量的影响,为中华鲟产卵栖息地的生态水利调度提供评估和决策的方法。     

物理栖息地模型在中华鲟自然繁殖生态流量决策中的应用

以国家一级保护物种中华鲟（Acipenser sinensis）为研究对象,探讨三峡大坝和葛洲坝水利工程在不同流量调度措施下对中华鲟产卵栖息地的影响。通过考虑中华鲟生境需求特性建立了中华鲟产卵场的物理栖息地模型,根据模型得出的适宜栖息地面积变化来量化不同的流量调度措施对其产卵场质量的影响,然后利用实测的中华鲟产卵量和资源量数据来验证和评价物理栖息地模型的可靠性和实用性,从而进行合理的生态流量决策。结果发现,年平均适宜栖息地面积的变化曲线与中华鲟的产卵量和资源量变化曲线有着相同的变化趋势,从而推断适宜栖息地     

长江中游宜昌-荆州江段鲢种群年龄结构和生长特征

鲢(Hypophthalmichthys molitrix)是长江重要经济鱼类之一,长江中游是其重要栖息地。为研究其种群现状,2016—2017年对长江宜昌—荆州江段鲢开展了周年调查,共采集鲢样品470尾。结果显示,鲢的年龄范围为1～7龄,体长范围为18.2～93.8 cm,优势年龄组为3～5龄(72.7%),优势体长组为40～70 cm (77.2%);体长和体重关系式为W=4.0413×10~(-5)L~(2.7546)(R~2=0.9297,n=470),为非匀速生长类型;von Bertalanffy生长方程为:L_t=104.7[1-e~(-0.1603(t+0.89))], W_t=14.81[1-e~(-0.1603(t+0.89))]~(2.7546);生长参数为φ=3.2448, L_∞=104.7 cm, W_∞=14.81 kg;鲢生长拐点为5.43龄,拐点体长和体重为L_(tp)=66.6827cm,W_(tp)=4.2753kg。本研究表明长江中游鲢种群年龄结构得到了一定恢复,但生长性能出现衰退,建议加强鲢的种群及其栖息地的保护。     

黑龙江上游中游浮游动物的种类、密度及多样性研究

2001年5、7、9月对黑龙江上游的黑河段、中游抚远段的浮游动物的种类组成、密度等进行了研究,浮游动物共计55属种,其中上游黑河段29属种,中游抚远段42属种。两江段浮游动物均以原生动物、轮虫为主,浮游动物的种类、密度均与水的丰度密切相关。     

长江宜昌江段和东洞庭湖鲢、鳙饵料生物组成及季节性变化

为了研究鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichthys nobilis)饵料生物组成及季节变化,分析了2016年7月-2017年3月在长江宜昌江段及东洞庭湖不同季度采集的84尾鲢和65尾鳙的肠道内含物。结果显示:鲢、鳙在长江宜昌江段摄食的饵料生物种类分别是55种和48种,在东洞庭湖分别是55种和43种。根据相对重要性指数(IRI),鲢、鳙的主要饵料生物均为枝角类。鲢、鳙食物组成呈现季节变化,鲢在长江宜昌江段春季、夏季、秋季和冬季的主要饵料生物分别是硅藻门、枝角类、枝角类和硅藻门,在东洞庭湖分别为枝角类、蓝藻门、枝角类和桡足类;鳙在长江宜昌江段春季、夏季、秋季和冬季的主要饵料分别是枝角类、枝角类、枝角类和硅藻门,在东洞庭湖分别为枝角类、枝角类、枝角类和桡足类。     

沱江中游鱼类资源现状及多样性

为探究“十年禁渔”前沱江中游江段鱼类资源和物种多样性，于2017—2020年对该江段鱼类资源进行了8次调查，并对鱼类种类组成、生态类型、群落相似度、种群优势度、生物多样性以及群落结构稳定性等特征进行分析。结果显示，本次调查共采集鱼类87种，隶属于5目14科52属。其中，长江上游特有鱼类18种，外来物种6种，分别占总种类数的20.69%和6.90%。鱼类群落以底层、缓流型、产沉性卵、杂食性鱼类为主。相对重要性指数(IRI)显示，蛇、鲤等中小型鱼类为优势种。Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数、Pielou指数变化范围分别为2.700～3.742、0.873～0.968、5.374～11.323、0.737～0.887，表明沱江中游鱼类群落分布均匀。等级聚类分析(Cluster)和非度量多维尺度分析(NMDS)显示，在一定的相似性水平上，沱江中游江段鱼类的群落类型基本可分为3组，莲花山、麻柳坝工业园与铁路沟可以聚为一组，万古庙、五里店水电站、资州大桥、银山镇、二水厂与西林渡口聚为一组，沱桥独立成组。数量/生物量比较曲线分析结果显示，西林渡口和沱桥江段鱼...     

鱼类生物完整性评价体系的构建及其在赤水河的应用

基于河流生态系统相关理论模型以及鱼类适应与河流生态系统结构和功能的对应关系,提出了河流生态系统的四个属性：一般格局、空间连续性、空间异质性和时间过程,并选取33个候选指标用于构建鱼类生物完整性评价体系。结果表明,以期望值10代表各江段的最佳情况,赤水河各江段（赤水河镇、赤水市和合江县江段）的生态完整性相对较好,平均得分为7.16。赤水河各江段的生态完整性在时空上均无显著性差异。诊断分析显示,赤水河镇江段的时间过程受到一定的干扰;赤水市江段的空间异质性受到一定的干扰;而合江江段的一般格局和空间异质性均受到一定的干扰。建议加强赤水河流域的生态保护,并根据不同江段生态完整性的退化原因制定相应的管理和保护措施。     

应用同位素分析黑龙江中游主要鱼类营养层次

2010年5月—2011年10月对黑龙江中游采集的32种鱼类和6种底栖无脊椎动物,运用稳定碳、氮同位素方法进行水生态营养层次的分析。结果显示,鱼类δ13C值为-32.00‰～-17.32‰,相差14.68‰;δ15N值为7.58‰～14.78‰,差值达6.80‰,跨度都很大。底栖无脊椎动物δ13C值和δ15N值的跨度不大,δ13C值为-29.64‰～-26.10‰,相差3.54‰;δ15N值为7.09‰～9.91‰,相差2.82‰。通过δ15N值计算出黑龙江中游32种主要鱼类和6种底栖无脊椎动物食物网营养层次,其中肉食性鱼类鳇(Huso dauricus)占据了黑龙江中游鱼类中最高的营养位置。通过分析初步建立了水体食物网连续营养谱,并结合底栖无脊椎动物同位素数据勾勒出黑龙江中游食物网营养结构图。