基于BP神经网络的龙羊峡水库年末消落水位控制研究

龙羊峡水库长期处于低水位运行,严重影响了其综合效益。运用逐步回归的方法寻找影响水库年末消落水位的主要因素,以此为基础,建立了控制龙羊峡水库年末消落水位的BP神经网络模型,并采用长系列资料对逐步回归模型和BP神经网络模型的预测结果进行了比较和误差分析。结果表明,BP神经网络模型优于逐步回归模型。     

黄河上游可调水量初步研究

【目的】针对黄河上游水沙调控问题建立多目标模拟模型,确定黄河上游可调水量,为分析黄河上游梯级水库群的调水潜力、有效实施黄河上游水沙调控提供指导。【方法】考虑防凌防洪、供水、发电和冲沙输沙等目标,在已知来水、供水条件下,针对龙羊峡、刘家峡水库理想可调水量、实测可调水量、以水定电、兼顾发电的以水定电4种运行模式,建立黄河上游龙羊峡、刘家峡梯级水库联合调度模拟模型,采用自迭代模拟优化算法求解模型,确定黄河上游梯级水库群的可调水量。【结果】通过对各运行模式下可调水量、发电效率等调控目标的对比分析,可知理想可调水量模式下的可调水量满足兰州断面供水要求,但未达到龙羊峡水电站发电要求;实际可调水量运行模式下的发电与供水均未达到设计值;以水定电运行模式下,兰州断面的供水保证率均达到了设计值,龙羊峡电站的保证出力虽有所提高但并未达到设计值;兼顾发电的以水定电运行模式可以同时实现供水、发电目标。但是,考虑到黄河流域水资源短缺,供需矛盾加剧,流域梯级水电站的实际运行模式由设计初期的"以电定水"转变为"以水定电",应在优先满足流域供水要求的基础上再适当考虑发电效益。所以推荐采用以水定电模式下的可调水量,其多年累计调水量为159.22亿m3。【结论】以水定电模式下的黄河上游可调水量合理可行;黄河上游梯级水库群具有较强的调水调沙潜力,来年补水量小于40亿m3时,平均3年可以进行1次调水调沙,在特丰年份可进行1~2次调水调沙。     

河流生态流量的生态积分探讨

【目的】探讨更好地度量河流流量生态效益的单位、核算参照值和计算方法。【方法】针对河流径流量生态效益参照值选取困难,将河流流量生态效益理解为生态效用,借鉴Tennant描述的河流生态流量与栖息地质量关系的思想,给出河流径流生态积分概念、内涵和计算公式,用来衡量河流流量生态效用大小,用生态积分表示河流径流流量的生态效益。最后,以黄河龙羊峡和刘家峡水库2003年调度为例进行了方法检验。【结果】2003年黄河龙羊峡和刘家峡梯级水库对花园口站非汛期的生态基流补偿效益为289.4亿生态积分,其中龙羊峡对花园口站生态基流补偿效益为197.5亿生态积分,刘家峡对花园口站生态基流补偿效益为91.9亿生态积分。【结论】河流径流生态积分度量对径流生态效益进行定量衡量,用生态分弥补了衡量河流生态基流效益的参照值缺失,可以对水库生态调度等进行合理评价。     

基于降雨预报信息的观音阁水库水位动态控制

由于历史的原因,大多水库的汛限水位都是固定不变的,而且贯穿整个汛期,这样导致了一定的水量损失。本文将通过对降雨预报信息的分析,提出观音阁水库水位动态控制方法,从而最大程度提高防洪和兴利的综合效益。     

冯家山水库汛限水位的风险分析

水库在防洪减灾中发挥着巨大作用,水库的洵限水位是水库防洪调度的重要指标。汛限水位既关系着汛期时水库的安全,又关系到非汛期时水库的兴利效益,因此在保障水库安全的前提下对汛期时水库的洵限水位研究十分必要。以冯家山水库汛限水位为研究对象,并在此基础上构建了水库汛限水位的综合评价指标体系,结合该体系,给出了各个风险指标及效益评定的方法。并以冯家山水库为例,进一步分析了该水库汛限水位。     

考虑径流非一致性的水库分期旱限水位优化研究

【目的】分析变化环境下水文序列的非一致性,为龙羊峡水库分期旱限水位优化调度模型的建立提供参考。【方法】采用Mann-Kendall检验法、有序聚类分析法和水文序列振动中心重构法,对龙羊峡水库年径流序列进行一致性分析及修正,然后利用水库旱限水位分级和Fisher最优分割法,对径流序列修正前后不同干旱等级下的水库分期旱限水位进行确定,最后通过耦合分期旱限水位建立以缺水指数最小为目标函数的龙羊峡水库优化调度模型,对径流序列修正前后两种情况下的分期旱限水位进行对比研究。【结果】一致性检验发现,龙羊峡水库径流序列具有明显下降的趋势,并在1989年发生突变。经一致性修正后计算龙羊峡水库7-10月、11-12月、1-4月、5-6月4个分期的旱限水位,在轻旱条件下分别为2 530.00,2 534.91,2 539.10和2 535.13 m,中旱条件下分别为2 530.00,2 535.44,2 539.80和2 536.70 m,重旱条件下分别为2 530.00,2 535.87,2 540.35和2 537.89 m;特旱条件下分别为2 530.00,2 536.06,2 540.58和2 538.12 m。采用不同调度模型对龙羊峡水库进行优化调度,结果显示修正后的调度效果较好,其总缺水量、缺水指数相比修正前分别降低5.37%和6.03%,其中枯水时段平均缺水量降低了10.71%,缺水程度改善明显。【结论】非一致性径流对龙羊峡水库旱限水位的确定有一定影响,一致性修正后的径流使水库旱限水位的确定更加可靠,水库的抗旱能力得以提升,可为水库供水、抗旱应急管理决策提供参考。     

BP算法在辽宁观音阁水库枯季地表入库径流实时预报中的应用

根据太子河流域降水和产汇流特点,利用流域试点区观音阁水库枯季入库径流量、上游汛期降水量、汛末入库径流量和枯季降水量等实测系列资料,对所建立的BP神经网络模型进行训练、检验和对比分析,结果表明,所建立的枯季径流BP预报模型是合理可行的,并且具备较高的精度,可在同类地区推广使用.     

BP算法在辽宁观音阁水库枯季地表入库径流实时预报中的应用

根据太子河流域降水和产汇流特点,利用流域试点区观音阁水库枯季入库径流量、上游汛期降水量、汛末入库径流量和枯季降水量等实测系列资料,对所建立的BP神经网络模型进行训练、检验和对比分析,结果表明,所建立的枯季径流BP预报模型是合理可行的,并且具备较高的精度,可在同类地区推广使用。     

考虑龙羊峡水库回水影响的羊曲水电站尾水疏挖研究

【目的】在考虑下游龙羊峡水库回水影响条件下,研究河床疏挖前后拟建的羊曲水电站中坝址厂房尾水特征断面的水位-流量关系,寻求提高有效发电水头的方法。【方法】采用预测-校正求解方法,应用一维河床冲淤变形计算模型,在不考虑龙羊峡水库回水时,对尾水河道2个开挖方案进行数值分析,分别考虑疏挖比降为0.0005,0.001,0.0015,疏挖宽度为50,80,140m时的疏挖效果。通过多方案比较,确定推荐方案后,在考虑下游龙羊峡水库不同回水影响时,采用推荐尾水疏挖方案,研究龙羊峡水库回水影响下的羊曲水电站尾水疏挖效果。【结果】从疏挖工程量和电站尾水断面所获得的水头综合考虑,推荐疏挖比降为0.0005,疏挖宽度为50m的开挖方案,该方案在平均流量625m3/s时,电站厂房尾水位比河道开挖前降低了5.15m。经多条水位-流量关系曲线套绘分析发现,龙羊峡水库坝前水位超过2596m时,河道疏挖后羊曲水电站尾水位没有降低;龙羊峡水位低于2596m时,平均流量625m3/s下,河道开挖后仍能获得不同程度的发电水头。【结论】羊曲水电站尾水河段具备河道疏挖疏浚的客观条件,在考虑龙羊峡水库回水影响下,推荐疏挖方案当河道平均流量625m3/s时,在不同的回水高程条件下,羊曲水电站尾水水位降幅为0.48～4.47m,所得计算结果可供水能规划部门参考应用。     

基于水库群优化调度的黄河干流梯级补偿效益分析

【目的】探讨黄河梯级水库群的补偿作用,为黄河流域水资源的可持续开发利用提供参考。【方法】考虑全流域综合需水、防洪、防凌、生态等要求,建立了梯级水库群优化调度模型,采用系统辨识自迭代模拟优化算法对模型进行求解,并设置了3种情景,采用长系列径流资料进行优化调度实例计算。【结果】分别量化了发电和供水补偿效益。通过龙羊峡、刘家峡水库的补偿,梯级电站和径流式电站分别增发电量17.54亿和16.63亿kW.h;沿黄各省增加供水量35.66亿m3。通过补偿效益的计算和分配,实现了最优化的梯级水库群联合调度。【结论】研究成果完善了水库群补偿效益理论,对提高不同利益主体水电站的联合调度热情、高效合理地利用水能资源具有重要意义,对其他流域水库补偿效益的计算和分配具有一定的参考价值。     

雨水涵养利用与初雨水净化的研究

中国是严重缺水的国家,水资源供需矛盾十分突出。雨水是地下水的最重要补给源,也是解决水资源供需矛盾的重要途径之一。本研究中,通过借鉴美国雨水涵养与初雨水净化的成熟经验,设计了中国雨水涵养利用与初雨水净化系统,对屋面、绿地、道路、硬覆盖的排水与雨水涵养以及涵养水的利用、初雨水的净化等进行了研究。该系统在涵养雨水的同时,解决了初雨水净化的问题,与非涵养的普通雨水排水系统相比,管道长度短,管径小,节省了系统造价,是中国雨水利用的创新体系。     

水资源费问题分析

为对当前我国正在进行的水价改革提供理论参考。介绍了对水资源费性质的不同观点，回顾了水资源费的理论和实践，认为水资源费是一种税，是一种政府行为和管理措施。在此基础上提出了水资源费的定价方法，可以作为水资源研究、测算的指导。     

几种除草剂水体残留对水葫芦生长的影响

采用模拟除草剂水体残留的方法研究了稻田3种常用除草剂二甲四氯钠、苄嘧磺隆、丁草胺水体残留对水葫芦生长的影响。结果显示:水体中不同浓度的3种除草剂对水葫芦生长均有影响,其中3.36 mg/L二甲四氯钠处理的水葫芦植株的药害症状最为明显,0.10 mg/L苄嘧磺隆处理的次之,4.25 mg/L丁草胺处理的最小。3种除草剂不同浓度处理下水葫芦干物质产量、分株数均随除草剂浓度的增加而降低。     

水分胁迫对4树种幼苗叶水势和持水力的影响

以皂荚(Gleditsia sinensis)、核桃(Juglans regia)、柿子(Diospyros kaki)和黑枣(Diospyros lotus)为材料,在田间持水量为80%、60%、40%和30%的条件下对4树种幼苗叶含水量、叶水势和叶持水力进行了研究。结果表明:严重水分胁迫下,4树种叶含水量降低幅度是核桃<柿树<皂荚<黑枣,核桃和柿树能够保持较高的叶水势,而皂荚和黑枣的叶水势则比较低;充足供水条件下,4树种叶持水力是皂荚>核桃>柿树>黑枣,水分胁迫诱导了皂荚、柿树和黑枣叶片持水力的提高,而耐旱的核桃却没有明显的变化。     

水资源开发中水环境保护措施研究

水资源是地球上人类离不开的重要资源,保护水资源是人类共同的责任。人类在开发利用水资源的同时,不能忽视由此而引发的水环境问题。从国内外主要河流因不合理开发而产生的环境问题出发,阐述了在进行水利工程建设、开发利用水资源的同时,应注重水环境和生态系统的保护,并根据我国的实际情况,提出水环境保护的内容和3点具体措施。     

内蒙古地区水足迹量化及水资源评价分析

为探讨内蒙古地区水资源现存问题和发展规律,合理利用区域水资源,基于水足迹理论对内蒙古1998—2018年用水结构进行分析,并评价区域水资源利用状况。结果表明:全区水足迹整体呈上升趋势,2018年总水足迹达778.58亿m3。从构成上看,农业蓝绿水足迹始终占总水足迹主导地位,所占比例为72.43%～82.97%。对比各地级市用水特征,由于阿拉善地区生态蓝水足迹较高,因而人均蓝水足迹最高;兴安盟降水量大、作物产量较低,因此人均绿水足迹最高;研究区总体水资源压力始终处于较高状态,乌海地区水资源压力位居第一,但研究区总体上尚未出现水质性缺水问题。综上,内蒙古地区亟需通过调整用水结构等以改善当地水资源利用现状,促进区域可持续发展。     

奶牛场用水特征及节水措施

为了系统全面地掌握奶牛养殖场用水特征,提出科学合理的节水措施,采用查阅文献和实地调研相结合的方法,概述了国内外奶牛养殖现状,系统总结了奶牛养殖各环节用水特征、变化规律及影响因素。结果显示:饮用水、清洁水、降温水是国内外奶牛养殖主要用水构成,养殖规模、泌乳牛比例、挤奶厅类型、气候特点等是影响奶牛场用水特征的主要因素,构建涵盖多因素的用水量预测模型是研究热点。分析确定了饮用水、挤奶厅用水和喷淋用水是奶牛养殖重点节水环节,并对后续奶牛场养殖过程节水研究提出了具体建议。     

保定市给水工程利用南水北调引江水作为新水源的工程方案及其优选

根据南水北调中线配套工程对西大洋引水工程的影响,结合河北省和保定市南水北调配套工程规划总体要求,从经济技术的角度,本研究提出了保定市西大洋给水工程利用南水北调引江水作为新水源的6种工程方案。针对影响方案选择的因素具有模糊性这一特征,应用模糊综合评判法进行方案优选,根据最大隶属度原则,通过计算得到了全部买断产权方案为最佳的对策方案。基于模糊综合评判法的优选结果为南水北调中线引江水被保定市给水工程利用的方案选择提供了决策依据。     

3种水草腐解对水质的影响

为了探究河蟹生态养殖池塘常见的3种水草腐解对水质的影响,进行了为期60 d的室内桶装模拟试验,监测水草质量损失率和桶内水体水质指标的变化。结果表明:3种水草的腐解速率有相同的特点,即前期较快,中、后期较慢,同时也存在差异性,轮叶黑藻和伊乐藻的腐解速率相近且较快,金鱼藻最慢;试验结束时,轮叶黑藻、伊乐藻和金鱼藻的质量损失率分别达到72.3%±2.1%、71.7%±1.5%和58.3%±0.6%。腐解前期水质因子的变化较大,水体由中性变为酸性;3种水草水体化学需氧量较试验初期升高约4.5倍,水体发黄、发臭;溶解氧被极大地消耗,水体处于缺氧或厌氧环境,促进了反硝化的进行,硝氮迅速降低,而亚硝氮和氨氮迅速升高,其中氨氮约是初始含量的6倍;总氮、总磷升高明显,其中总磷在所有水质因子中变化幅度最大,第3天,轮叶黑藻、伊乐藻和金鱼藻处理组水体总磷分别增加约123、124和66倍。随着腐解的进行,水体的部分氮、磷沉积进入底泥。总而言之,较多的水草残留在池塘中,会引起水体缺氧,加剧植物残体的腐解,导致水质恶化,因此需要适时地通过人工打捞来控制水草残体的生物量。     

开阳县水源水质调查与分析

为了开发利用地下水资源,对开阳３３个地面和２２个地下水点的水源进行了调查,并对其水质进行分析研究。结果表明,开阳县的地面水源和地下水源的水质良好,均未检出氰化物、挥发酚、砷、汞、六价铬等有害物质,达到国家Ⅰ类水质标准,可作为生活用水、灌溉用水和养殖用水水源,应进一步开发利用。