水库生态调度模式研究

在总结国内外水库生态调度研究现状的基础上,分析水库对河流生态系统的重要影响,明确水库生态调度的概念及目标,讨论水库生态调度研究中存在的问题,展望水库生态调度模式的研究发展方向.     

基于RVA法的水库生态调度研究

我国水库传统的调度运行方式大多为防洪、兴利服务,较少考虑河流生态需求。水库的运行,改变了河道天然水文过程,对河流生态系统产生了较大胁迫,这将不利于河流水资源的可持续利用,因此,有必要对水库现行调度进行优化调整。选取嫩江干流尼尔基水库为研究对象,应用RVA法对水库下游河道生态需水以及水库现行调度方案运行对河流生态水文过程的影响进行了分析,建立了的生态调度模型,并提出了该工程调度的优化建议。     

水库建设与生态系统和谐

水库建设和运行对流域内上下游的生物群落和生态系统产生诸多负面影响,诸如改变流域水文气候,导致水温分层、泥沙淤积、水质恶化,切断河流廊道,阻隔鱼类洄游通道等;此外,传统的水库调度方式仅体现水库的工程效益、经济效益和社会效益,忽视了其生态效益。通过详细探讨这些问题,据此提出生态水库的概念,并从规划、设计、施工及生态调度等方面探讨了生态水库的理论体系,即水库建设需与生态系统达到高度的和谐与统一。     

非充分生态约束条件下水库生态调度模型研究

在不影响水库原有防洪及供水目标前提下,为了降低水库对河流生态系统的影响,针对部分调度模型存在调度结果满足最小生态流量约束而不满足适宜生态流量约束的情况,提出了以最小生态流量约束调度结果为基础,逐步向适宜生态流量约束靠近的非充分生态约束流量求解方法,并引入松弛变量,建立了生态保证程度与发电量的关系,通过对比Kmin法和Kmax-1法的Tennant评价结果确定水库生态调度的最佳平衡点,以此作为非充分生态约束条件下的尼尔基水库生态调度模型。结果表明,生态流量约束值还有很大的提升空间,不宜直接选取最小生态流量约束的调度结果作为调度方案;新的调度模型可以有效解决此类生态调度问题,给决策者提供更合理的调度方式,6种生态约束条件下的生态保证程度分别可提高60%、80%、40%、60%、70%、70%,电量损失率仅为2.01%、1.13%、1.28%、1.47%、2.16%、2.08%。     

生态友好型水库调度模型研究

水库的建设为人类带来经济利益的同时,也对河流生态环境产生了严重影响,进而制约了人类社会与自然环境的可持续发展。生态友好型水库调度的提出,以人水和谐为宗旨,以实现社会经济效益和生态效益总体最优为目的。本文初步确定了生态友好型水库调度的准则并探索了调度模型的建立思路,并结合燕山水库进行了具体阐述。     

基于仿真技术的太子河流域水库生态调度研究

针对太子河生态和环境日益恶化问题,以流域水资源利用和河流生态流量为目标,以宏观的水资源配置要求和防洪等为约束,建立水库多目标生态调度模型,并采用模拟仿真技术求解。结果表明,在考虑满足下游控制断面适宜生态流量需求的情况下,各区间用户最大供水缺水率为11.5%。在尽可能不破坏水库的社会经济效益的情况下,采用合理的调度模型能...     

基于逐步优化算法的太子河流域水库生态调度研究

针对太子河流域面临水资源短缺、生态环境退化现象,建立汛期以旬、非汛期以月为调度时段的水库生态调度模型,提出3种联合调度方案,并采用逐步优化算法求解,结果表明,在满足各区间用水户现状用水的条件下,各控制断面流量均能满足生态流量的要求。     

阎王鼻子水库生态调度方案分析研究

本文在分析阎王鼻子水库建设前后下游水文情势变化的基础上,根据河道内生态不同需求和不同计算方法,确定水库下游河道基本生态流量和目标生态流量两种需求方案.在充分考虑大凌河流域河道外需水的前提下,研究分析了阎王鼻子水库最大程度满足河道内不同生态需水要求时的调度方案,对改善水库下游河道环境具有一定的指导意义.     

目标生态需求下的梯级水库生态衔接水位指标构建及运用方式初探

以金沙江中游梯级水库为研究对象，利用许多水生生物对流量和水位均有较高要求这一特征，提出一种在水库坝下生态控制断面处设置生态衔接水位，利用相邻水库的部分衔接关系，形成生态衔接水位与生态流量联动响应机制，以满足目标生态需求的方法。该方法以生态控制断面的水位满足生态衔接水位为目标，通过上下游梯级水库联合调控，可实现生态流量的控制从固定值转变为动态调整。根据金沙江鱼类产卵特性及对水生生境的特定需求，选取金中河段分布于各梯级库尾的鱼类作为目标鱼类，以其生存繁殖所需的水深、流速、水温为目标生态需求。根据目标鱼类产卵期所需水深条件，构建尾水河段的适宜淹没水深和坝下生态衔接水位指标。以鱼类可产卵河段长度最大、适宜区间距坝下最近两种典型情形为例，分别计算了满足适宜淹没水深的河段长度、起点终点。此外，结合目标鱼类产卵的流速和水温需求，进行生态调度模拟，确定了最适宜开展生态调度的时机为6月下旬，在该时段开展生态调度可更好地发挥梯级水库群的生态效益，最后论证了在相邻梯级间不同位置处灵活运用该方法的可行性。     

基于结构目标的水库生态调度模型与求解

传统水库生态调度中生态需水目标多采用基流方式,缺乏生物对天然水流形态和特征响应方面的信息,以致生态目标对生态系统需求的表征不够全面。因此,基于天然水流表征体系开展水库生态调度研究具有科学意义。基于黄河生态水文指标体系,提出了表征河流天然水流形态的结构化生态管理目标,并将该目标引入模型目标函数,构建了基于结构目标的水库生态调度模型,提出求解方法。通过实例研究发现,结构目标模型结果与流量目标相比,供水破坏率、生态破坏率有所增加,RVA改变度有所减少,保证出力与发电量变化甚微。可见,基于结构目标开展生态调度对恢复河流天然水流特征是可行的,且对水库原有的兴利指标影响较小。结构化目标中不同因子的权重关系对生态调度的效果影响较大,对不同河流或河段进行分时段差异化调节将是下一阶段研究的重点。     

济南卧虎山水库生态岛对水环境影响预测

在MIKE21软件的基础上,构建水质预测模型,对卧虎山水库生态岛建设前后水库的流场、流速和三种污染物扩散进行模拟,探讨生态岛对水库水环境的影响.结果表明:生态岛不仅能缓解水库中的环流现象并加快水体在垂向的交换速率,有持续污染时还缩短了水体恢复时间.该研究为卧虎山水库水资源调度、水库管理与保护及供水安全提供了有力保证.     

水文变异条件下水库生态调度研究

为了降低水库调度对河流生态系统的影响,针对尼尔基水库的生态问题,结合水文变异诊断系统,制定了有效的生态调度方案。首先,利用水文变异诊断分析水文时间序列,确定人类不同扰动下的时间节点,并考虑东北地区具有冰封期的特点,推求了混合时间尺度下的天然、次天然及现状生态径流过程;其次,建立以最大发电量为目标、多种生态径流过程为约束的尼尔基水库生态调度模型;最后,根据水量平衡方程生成初始种群,采用归一化方法将变量约束至同一感知半径内,利用萤火虫算法优化5种约束条件下的调度过程。结果表明,在现有调度规则下,河流原有的生态系统得不到有效的保护,对于来水较多的年份弃水较多,水量得不到合理的利用;考虑水文变异的生态调度,可以在水量不足的年份以降低生态目标的方式为决策者提供较低生态保证程度的调度方案,减轻对河流生态系统的破坏程度;水库发电目标与生态目标间的矛盾在枯水期较为明显,而在丰水期可以得到有效地缓解,需要决策者在不同时期做出科学的决策。     

基于NSGA-II算法的硗碛水电站多目标调度研究

为探索硗碛水电站发电与生态效益的矛盾关系,按照不同时间尺度的生态流量下泄方式,建立硗碛水电站年发电量与平均生态流量最大为目标的水库多目标优化调度模型.该模型以MATLAB的platEMO开源工具箱为基础平台,分别运行了基于年尺度与月尺度流量过程的Tennant法生成的生态放水模式,分析了两种模式下发电效益.结果发现:当...     

喀浪古尔水库配套工程规划的生态理念

现代水库建设应以水资源综合利用为出发点，以水库生态环境保护和景区建设为途径．才能实现水库建设与管理事业全面发展和可持续发展战略之目标。针对喀浪古尔水库工程的生态规划建设，提出了水库规划设计理念及水库生态建设的措施。     

基于RVA的建库后下游河流生态风险评价研究

为探索水库修建后对下游河流生态环境的影响,基于RVA(变化范围法)思想选取能反应建库前后下游生态环境变化的一系列指标,构建了水库下游河流生态风险评价指标体系.并在采用风险指数法与RVA法对其进行估计量化和权重确定的基础上,针对生态风险评价工作及人类对生态环境认识程度本身所具有的模糊性,将生态风险量化为5个等级标准,建立了水库下游河流生态风险的模糊综合评价模型.实例计算表明,该方法能定量给出水库下游河流生态风险综合评价结果,对水库建成后生态风险评价及管理工作具有一定的参考价值,有助于河流的可持续开发利用与生态环境的进一步改善.     

基于WUA的戛洒江一级水库生态调度研究

基于物理栖息地模型中的WUA提出了一种计算水库生态需水量的方法。通过水库生态调度的模拟,水库的目标物种生态需水量将能得到大大提高。采用遗传算法计算生态调度模型,结合戛洒江一级水库进行实例分析,并将生态调度结果与常规调度和常规优化调度的结果三者进行对比,结果表明,基于WUA的戛洒江一级水库生态调度模拟能够对流域的发电和生态提供有利保证。     

基于梯级水库预报优化调度模型的跨流域可调水量研究

通过构建梯级水库跨流域预报优化调度模型对跨流域调水实时调度过程中的供水水库的跨流域可调水量进行研究。梯级水库跨流域预报优化调度模型以最大供水能力和最大发电量为主要目标,选择逐步优化算法对跨流域调水调度系统进行优化调度。实例研究结果表明,采用预报优化调度模型进行跨流域供水和梯级水库发电调度,能够明显地提高跨流域可调水量,有效地提高水资源的利用效率。     

基于水资源配置的水库群生态调度研究

为解决复杂流域水资源配置和水库群生态调度问题,以闸坝众多的沙颍河流域为研究对象,以流域关键断面的生态基流为基础,建立以“保证河道生态用水,优先生活用水”为目标的水资源配置模型。以近年用户的实际用水为基准年的需水水平,在丰、平、枯、特枯来水条件下,应用改进大规模线性规划方法求解,得到水库生态调度控制线和运行规则,以及地表水资源分配方案,并以枯水年85%来水条件进行验证。结果表明,与原常规调度相比,水库生态调度可充分利用可调水量的时空分布以及水库群的调控能力,更有效地提高沙颍河流域关键断面生态用水的保证率。研究为沙颍河流域水资源综合管理提供了技术支撑和决策支持。     

生态友好型水库调度研究热点与展望

流域水电开发对河流生态环境造成了不利影响,生态友好型水库调度的实施迫在眉睫。本文在查阅国内外研究文献的基础上,概述了生态友好型水库调度的定义以及实施的基本原则,指出当前生态友好型水库调度的研究热点以及存在的问题,同时根据我国21世纪的治水方针,展望了生态友好型水库调度的发展方向。     

灌溉水库兴利调度初探

该文分析了灌溉水库兴利调度的特点,提出了灌溉水库分干旱类型制定调度线和破坏年调度问题,分析了灌溉水库担任综合供水任务后的调度处理,提出了灌溉水库调度的检验原则。