黄河梯级水库群多过程协同调度模型与方法

黄河水少沙多,河道内外用水矛盾突出,梯级水库群调度下供水、输沙、发电、生态等用水过程之间存在复杂的竞争与协作关系,协同调度是提升综合效益的重要途径。本文采用多尺度嵌套和多过程耦合方法,建立了融合供水、输沙、发电、生态等过程的黄河梯级水库群协同调度模型,研究以综合满意度为引导的优化求解方法,选取代表径流系列,提出多过程协同调度方案。结果表明,通过优化黄河梯级水库群蓄泄秩序和下泄过程,协调多用水过程的关系,能显著提高水库调度的综合效益:通过优化河段取水过程,实现了供水时空均衡,流域缺水率控制在11.6%~18.8%;优化水库拦沙-河道输沙过程,减少水库淤积0.65亿t,增加河道输沙1.16亿t,下游河道年均冲刷0.26亿t;优化梯级水库群发电下泄过程,增加发电量64.25亿kW·h;优化断面流量过程,增加非汛期生态水量4.88亿m³。本研究可为梯级水库多目标调度与流域综合管理提供方向性参考。     

二层结构的流域生态调度研究Ⅱ：松花江流域生态调度实践与应用

随着生态文明建设、人水和谐理念的深入,生态调度也从理论方法研究进入实践应用阶段,但从工程生态调度到流域生态调度仍有诸多技术问题。本文以流域生态调度需求迫切的松花江流域为例,在梳理流域经济发展与生态保护需求的基础上,构建松花江流域二层结构流域生态调度模型,在流域层面水量总体配置的基础上针对重点生态断面、水库进行生态优化调度。通过从流域水量调控到断面生态流量调度的耦合分析,给出不同方案流域水量供需平衡和水源配置基础上的重点断面生态调度结果,提出重点水库的调度规则优化方案,验证了二层结构流域生态调度模型的实际应用效果,可为流域生态调度实践和相关研究提供依据和参考。     

陕西省主要河流重要控制断面下泄水量分析

控制断面下泄水量的确定,是实行"河长制",开展水量调度管理,保障河流生态流量,维护河流健康的重要依据。本文在调查分析流域水资源量及开发利用现状的基础上,制定了流域用水总量控制指标和流域水资源配置方案,从而分析计算可分配水量,按照水量平衡原理制定水量分配方案,确定了陕西省重要河流的控制断面及其下泄水量值,为保障河流健康提供了依据。     

关于北江生态流量调度的对策与措施

北江是珠江流域四大水系之一,其干流控制断面石角站来水量不仅能够表征北江流域河道内生态流量情况,还可在珠江三角洲咸潮期配合西江水量调度,控制思贤滘断面进入三角洲水量,对保障粤港澳大湾区供水安全有重要意义。首先对北江流域控制断面生态流量的现状保障情况进行分析,针对存在问题提出水库群调度模型,开展流域内生态流量调度研究,提出北江流域生态流量调度方案。     

应对干旱的黄河梯级水库群水量调度规则研究

梯级水库群联合优化调度是复杂流域应对干旱的重要手段。根据黄河流域干旱年份来水和用水的特点,构建应对干旱的黄河梯级水库群优化调度模型,以节点供水权重和水库蓄泄过程为决策变量,通过长序列模拟与优化相结合计算,分析典型干旱年份水库群调度与缺水变化的响应关系,提出不同来水、旱情需水条件下应对干旱的黄河梯级水库群水量调度规则,为流域抗旱减灾体系建设和水量调度工作提供技术支撑。     

西江流域混联水库群多目标蓄能调度图研究

针对已有蓄能调度图研究很少关注大型混联水库群,且没有考虑多目标调度与蓄能调度图耦合的问题,通过对原有判别系数公式、水量平衡方程及蓄能计算公式的改进,将传统的纯梯级水库蓄能调度图模型进行拓展,提出了一种大型混联水库群蓄能调度图计算方法,并在综合考虑防洪、发电及生态等调度目标基础上,建立了大型混联水库群多目标蓄能调度图优化模型。以西江流域为例进行实例研究,得到了上游水库不同最小下泄流量情形下的多目标Pareto前沿,并基于此根据实际调度需求与约束提取了不同发电保证率要求及不同生态流量保证率要求下的最佳多目标调度方案。所建模型方法不仅可以很好地处理混联水库群蓄能调度图绘制与模拟中存在的复杂水量、水头联系,还可以有效地将所得多目标蓄能调度图应用到实际调度中。     

国家发展改革委 水利部批复淮河水量分配方案

正根据国务院授权,近日国家发展改革委、水利部联合批复了《淮河水量分配方案》。方案明确了淮河水量分配原则、流域内各省级行政区不同来水频率下的水量分配份额、主要控制断面下泄水量指标和最小下泄流量控制指标,制定了强化流域水量调度管理的保障措施,为合理开发淮河流域水资源、加强水资源节约保护与管理,推进节水型社会建设提供了重要依据。     

汉江流域引调水工程及水库统一调度模型研究

针对汉江流域调度对象多、调度规则复杂的问题,建立了汉江流域引调水工程及水库统一调度模型。模型将汉江流域概化为由干支流控制性水库、引调水工程、沿线用水地市、控制断面组成的水资源调度系统。模型由信息服务模块、汉江干支流控制性水库群调度模块、汉江干流分段水资源调度配置模块组成,各模块间通过数据关联的形式进行耦合。模型采用模块化结构,可扩展性强,集成了最严格水资源管理制度中用水总量控制指标体系和水量分配方案等约束条件,可分河段、分区域实现水资源调度配置目标。模型对人工经验计算方式进行了优化,为规范化、智能化地开展汉江流域水资源调度管理提供技术支撑。     

新安江水库水资源调度需求分析

新安江流域水资源丰富,水生态和水环境状况总体较好,其优质水资源对于保障区域经济社会可持续发展具有重要的战略意义;明确重大水利工程节点下泄水量是新安江流域水量分配方案的重要内容,也是合理配置水资源、促进水资源可持续利用的重要途径。文章梳理了新安江水库水资源现状及现行调度情况,分析水库水资源调度需求所考虑的因素,对现状及不同规划水平年下各因素需水量进行了定量分析,提出新安江水库坝址断面最小下泄水量及下泄流量月过程。结果表明,新安江水库坝址~梅城段年生态环境需水量为9.5亿m~3,2020年、2030年坝址断面月均最小下泄流量分别为25.2 m~3/s和26.0 m~3/s,最小下泄水量分别为19.21亿m~3、19.47亿m~3。     

面向发电、供水、生态要求的赣江流域水库群优化调度研究

以赣江流域内已建成的大型控制性水库为研究对象,将赣江流域上游至下游用水区概化成7个主要用水区域,综合考虑各水库的运用目标、流域主要用水区域水量需求以及河道内生态流量的要求,以水库群总发电量最大、用水区域总缺水量最小和外洲控制站调度后流量与天然流量偏差最小为目标,建立面向发电、供水、生态要求的赣江流域水库群优化调度模型,采用多目标粒子群算法进行求解,得到不同来水频率下发电、供水和生态3个目标的非劣解集,并对3个目标之间的竞争关系进行了剖析。最后分析了各典型方案相应的水库水位过程和区域缺水情况。结果表明:各来水频率下,发电、供水、生态3个目标之间竞争程度有强有弱,其中发电目标与生态目标之间、供水目标与生态目标之间存在较强的竞争性,发电目标与供水目标之间则相对较弱。     

汉江流域控制断面生态基流量的确定

保障合理的生态基流是维护河流健康的基础,是有序、可持续利用流域水资源的前提。采用Tennant法、最小月90%保证率平均流量设定法（Q90）以及最近10a最小月平均径流量法分别计算汉江各控制断面的生态基流量。根据汉江流域生态环境保护需要,以及各方法计算结果,确定汉江流域武侯镇、石泉、白河、皇家港及皇庄等控制断面的生态基流分别为3,28,76,174,200 m³/s。     

水库生态调度模型及其应用

为了减轻水利工程对河流生态系统造成的不利影响,针对汉江中下游的主要生态问题,结合不同时期生态因子和水文观测资料,分析计算了汉江的最小生态流量、适宜生态流量以及四大家鱼产卵所需要的洪水脉冲过程。通过建立丹江口水库生态调度模型,选取典型代表年,对丹江口水库进行河流生态需水量和人造洪水调度。计算结果表明,丰水年和平水年能满足最小和适宜生态流量的需求,典型枯水年能满足最小生态流量,特枯年份无法满足适宜生态流量过程。分析了生态调度对水库发电效益产生的影响,丰水年影响甚微,平水年和枯水年的影响逐渐加大。通过水库的人造洪水调度可以满足四大家鱼产卵所需要的洪水脉冲环境。实施水库的生态调度有益于人水和谐的可持续发展。     

供水水库多目标生态调度研究

根据我国北方地区径流特征及供水水库调度的实际需求,构建了供水水库多目标生态调度模型。模型将下游生态需水过程分为最小生态需水及适宜生态需水两个等级,要求枯水期水库放水过程能够满足河流最小生态需水要求,确保下游生态不退化;丰水期放水过程贴近适宜生态需水过程,为下游提供良好生境。基于该模型,采用自适应遗传算法,对承德双峰寺水库生态调度问题进行了优化求解,结果表明该模型能够对北方供水水库生态调度决策提供支持。     

湖北省汉江流域节水控需总体方案研究

汉江流域是我国南水北调中线工程的水源区,也是全国加快实施最严格水资源管理制度的试点流域。2014年湖北省委、省政府决定实施"两圈两带"发展战略,汉江生态经济带成为了我省的重点发展区域。经济社会的快速发展,导致用水需求的迅速增加,如何协调用水需求与最严格的水资源管理制度的矛盾,实施节水控需,加强需水管理,抑制用水过快增长,以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展至关重要。本文在实施常规节水措施的前提下,对湖北省汉江流域规划水平年需水量进行了预测,研究提出了进一步强化节水的节水控需总体方案,以保证流域内各地市需水量在用水总量控制指标之内。     

考虑水文改变生态指标的丹江口水库多目标优化调度

对水文改变指标进行分类、筛选并赋权,构建流量等级和流量波动 2 个生态指标;使用高斯径向基函数拟合 水库调度规则,以供水量、发电量和水文改变生态指标为目标函数,在丹江口水库开展多目标优化调度研究;分析 供水、发电与生态效益各指标间的竞争关系,寻求社会经济和生态效益均较佳的调度方案,论证生态流量的合理 性。结果表明：丹江口水库调度的供水、发电和生态效益之间存在目标冲突;同时考虑供水、发电、流量等级、流 量波动 4 个目标的推荐方案,可在确保防洪安全并维持供水和发电量不变的前提下,保证流量等级和流量波动水 文改变生态指标与天然状态相近;推荐方案尽可能达到适宜生态流量,满足了汉江中下游水生物自然繁衍需求。 研究成果可为丹江口水库优化调度以及汉江中下游水生态环境保护提供参考。     

海河流域河道最小生态流量研究

应用基于河流形态的河道最小生态流量计算方法,选取潘家口、滦县、石匣里、官厅、观台、楚旺及称钩湾7个控制断面对海河流域河道最小生态流量进行计算.该方法立足河流形态,将水位水面宽曲线突变点与维持一定生境(主要包括平均水深、流速等)综合考虑来确定临界流量.计算结果表明:7个控制断面的最小生态流量均值为5.84 m3/s,占多年平均流量的5.8%~10%;在最小生态流量下的水面宽率为43%~70%(平均为61%),平均水深为0.24~0.59 m,流速为0.24~0.34 m/s.这些计算结果与国际上已有的计算结果相符.根据流域相似性原理进行外推,计算了海河流域其他河道的最小生态流量.     

松花江干流河道演变与维持河道稳定的需水量研究

通过对松花江干流多年水沙过程、纵剖面及横断面形态、河道稳定性计算及河势变化分析，表明松花江干流河势总体相对稳定。针对松花江以推移质造床为主，输沙水量不是维持河道稳定的决定性因素的特点，提出了包含水量、流量和历时要求的维持河道稳定需水量的概念，以典型断面哈尔滨站为例，给出了维持松花江干流河道稳定的需水量为173×10.8m3，占全年总水量的40％；维持松花江干流河道稳定的平滩流量过程的重现期为1.3a，频率为9.6％。说明松花江干流水量充沛，平滩洪水重现和持续历时符合造床条件，基本能够满足维持河道稳定的需求。     

基于RVA阈值区间集成的河道内生态需水计算与应用

在对河道生态需水特点进行分析和总结的基础上,提出了基于变化范围法和多种水文学法计算成果的河道内生态需水计算方法——下包线法,建立了考虑径流资料精度的评价体系。结合一致性审查、河道内生态需水计算和评价,构建了考虑径流非一致性的河道内生态需水计算框架,并应用于陕西省引汉济渭工程。结果表明:河道内生态需水过程具有波动性、季节性、时效性和区间性；在生态需水阈值区间内,下包线法同时满足维护河道生态和保证兴利效益的目的,可在较高生态需水标准基础上进一步压缩生态需水总量；下包线法和Tennant法中Tennant-好、Tennant-差所得生态需水过程分别为引汉济渭工程理想、适宜和最低生态需水过程。     

基于WebGIS的水库群调度拓扑设计分析与应用

长江流域水系复杂,防洪范围广,控制性水库的防洪调度目标具有多元化、多区域分布等特征,水库在流域内的分布各式各样,各种调节能力的水库以串联、并联等多种形式互相连接,具有复杂的空间拓扑关系。为快速清晰地判断防洪对象、水库群以及水系的干支流、上下游拓扑关系,利用基于对象关系数据库的Web GIS网络分析模型,有机结合图形数据和属性数据,以长江流域为例,选取多个水库、断面及防洪对象构建简洁高效的网络拓扑关系,实现复杂水网的可视化和智能化,从而提高水库群联合调度的决策效率和智能效果。