考虑不同生态流量约束的梯级水库生态调度初步研究

限于目前的资料和技术方法,难以给出具有严格生态意义的生态流量过程,对金沙江下游梯级水库的生态调度,考察了最小月平均流量法、7Q10法、Tennant法、规划最小下泄流量等几种常规的生态流量设计方案,以此作为水库下泄的生态约束,并建立梯级水库联合调度优化模型。以金沙江下游梯级为实例,对比分析了不同生态流量约束、不同水库调度方式的调度运行结果。在此基础上,从生态与发电的制约关系、生态流量约束与水文变化度的关系、生态流量设置的合理性标准等方面进行了分析讨论。研究结果表明:(1)考虑常规生态流量约束的生态调度并没有显著降低梯级水库的发电量,总发电量较不考虑生态调度最大降低约2.4%;(2)生态流量约束有利于降低水库调度引起的水文变化度,对比4种生态流量约束方案,从生态角度Tennant法最优,从发电角度规划最小下泄方案最优;(3)对生态调度,仅从下限的角度满足常规生态流量存在局限性,应尽量利用已有的生态信息,强化生态流量设计的生态基础和生态相关性,提高生态调度的目标性和针对性。研究结论将为未来金沙江下游梯级水库的生态调度提供一定的参考。     

红水河龙滩–岩滩生态调度发电影响研究

为缓解或部分消除人类筑坝活动对生态环境的负面影响,选取红水河龙滩-岩滩梯级水库为研究对象,运用逐月最小生态径流和逐月适宜频率生态径流等算法计算生态流量,兼顾下游四大家鱼产卵对于洪水脉冲的特殊需求,从生态基流和洪水脉冲两方面对梯级下泄流量进行调度研究。根据不同生态约束条件,设置四种生态调度方案:基本工程约束方案、最小生态流量约束方案、逐月适宜频率生态流量约束方案以及人工造峰-最小生态流量约束方案,分析各生态调度方案损失的发电效益影响。应用实例结果显示:单纯设置较高的生态基流会较为严重的影响发电效益,而将人工造峰与最小生态流量结合调度的模式可在几乎不损失发电量的前提下对河流下游特定生物的需水量进行补偿。     

雅砻江下游梯级电站群中长期优化调度模型及其算法研究

雅砻江下游河段流量丰沛稳定,电站分布集中,电站经济指标和开发条件优越,发电效益和综合效益显著.为指导雅砻江下游梯级电站联合优化运行,建立了中长期优化调度模型,利用POA(逐步优化算法)求解模型.求解模型时考虑了各种约束,得到计算结果较为满意,显著提高了水库效益.     

梯级水库调度的发电–生态效益均衡分析

梯级水库调度需要同时考虑防洪、发电以及生态等多个目标,对于一些以发电为主要目标的梯级水库,生态流量需求往往是最重要的制约因素。本文以澜沧江中下游三座水库(糯扎渡、景洪和橄榄坝水库)为例,建立了考虑发电目标和生态约束的梯级水库调度模型,定量分析了发电目标和生态流量约束之间的均衡关系。结果表明,在优化调度条件下发电目标和生态流量约束之间存在明确的竞争关系,即发电量增大会导致生态流量相对于自然过程的改变度增加,反之亦然。二者的竞争关系呈现显著的非线性特征,当代表月径流改变度的指标ε在0.3~0.4区间变化时,发电量变化幅度最为剧烈,表明这一区间对于均衡发电目标和生态流量需求具有重要的价值。另外,与自然流量过程相比较,梯级电站调度还会改变高流量脉冲和小洪峰频次,这一现象可以通过增加人造小洪峰调度规则得以改善。     

水库发电优化调度模型的对比研究

水电发电效益是水库调度的核心内容.为了寻求满意的发电效益,在考虑水电站水库自身约束和系统调峰要求,建立以系统发电效益最大为目标的优化调度模型,并通过乌江渡水库实例计算,对发电量最大和发电效益最大两种优化调度模型进行对比分析.结果表明：后者较前者更符合实际.     

不同生态基流量对拉洛水利枢纽发电损益影响分析

在中长期水库优化调度中,为了研究不同生态基流对水利枢纽发电效益影响,探索进一步加大生态基流的可能性,论文提出生态发电收益损失比值k,以分析比较不同生态基流下的发电收益损失。以西藏拉洛水利枢纽作为实例,通过水文学方法计算拉洛下游生态基流,计算满足灌溉用水约束和生态基流约束的水库优化调度结果。在此基础上,逐步增大生态基流量,计算不同生态基流下的生态发电收益损失比。研究结果表明,可进一步加大拉洛水利枢纽生态基流,使单位生态水量的发电收益相对损失最小。     

兼顾四大家鱼产卵需求的梯级水电站生态调度北大核心CSCD

为实现流域梯级水电站水资源高效利用,以金沙江下游溪洛渡-向家坝梯级水库生态调度为例,通过已有研究成果以及实测数据推求四大家鱼产卵所需的适宜生态流量,构建梯级水库长短期耦合双层优化模型,上层模型采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解,下层模型采用遗传算法求解,进而提出兼顾四大家鱼产卵流量需求的梯级水库日调度方案。结果表明:与常规调度相比,当以促进四大家鱼产卵为主要目标时,调度期内(5—6月)梯级水库发电量减小1.91亿kW·h,减幅为1.76%;同时生态流量契合度增大0.123,有效洪水上涨作用期累计可达12 d,可较好地促进四大家鱼产卵。研究成果可为制定面向下游河道四大家鱼产卵的梯级水库生态调度方案提供参考依据。     

基于低风险生态流量的黄河生态用水调度研究

以黄河下游为重点生态保护对象,构建水库生态用水调度模型,对黄河基准年和未来水平年不同情景的生态用水调度方案进行优化计算。结果表明：现状工程条件下,通过水库生态用水调度,可以保障河道内生态用水;未来水平年,新增工程措施和流域需水管理可减少社会经济和生态的缺水量,其中水需求管理对于缓解流域缺水效果最好;西线由于调水规模大,缩减缺水量效果显著,对于增加下游生态用水的边际效益较低;新增水库所增加的供水效益不明显。     

基于水文指标变化范围法的水库生态调度方案评价

为对水库生态调度方案进行合理评价并选优,本文采用变化范围(RVA)法,对燕山水库下游官寨水文站1954—2000年日均流量资料进行统计分析,并根据分析所得32个水文改变指标(IHA)变化范围确定了环境流量范围。结合目前常用几种生态流量计算方法提出9种生态流量方案,建立生态调度模型,模拟日放水过程。根据模拟日调度流量结果计算各指标的水文改变度,并对其进行分析。最后,根据分析结果,提出了使社会经济目标与生态目标均衡优化的综合效益最优调度方案。     

基于水文模拟计算山区小水电站减脱水河段生态需水量的水文学方法及静水域生态补水机制

绝大多数山区小型河流水文观测匮乏,无法直接对水文资料进行统计分析,应用水文学方法计算其河流生态需水量。本研究应用二参数月水量平衡模型,还原广东省博罗县小金河1981-2010年天然月径流过程,然后采用几种常用的水文学方法计算其最小生态需水流量,从而为无资料(或资料匮乏)地区应用水文学方法进行河道生态需水研究提供一种思路。综合考虑山区小型河道水生生物生命周期的特征、生境条件和小水电站的发电效益,提出了基于水量而非流量的"静水域生态补水机制",以维持小水电站减脱水河段的最小生态需水量。作为河流生态流量的一种替代,小水电站减脱水河段的"静水域生态补水机制",可以兼顾河流生态系统的健康和水资源优化综合利用。     

考虑动态水流滞时的梯级水库群日优化调度

梯级水电站水库群短期优化调度中,通常忽略梯级水库间水流滞时的影响或将其作为常数进行考虑,实际上水流滞时是随着上级水库出库流量大小、河道槽蓄状态、区间入流等因素动态变化,想要准确预测下级水库入流是存在困难的。因此,采用多种方法筛选出影响下级水库入库流量的主要因素作为输入,利用神经网络建立输入与下级水库入库流量之间的动态函数关系。以锦东和官地水库梯级为例,建立考虑动态滞时的梯级水电站水库群日优化调度模型,并采用逐次优化法对采用动态滞时与固定滞时的优化方案进行求解和对比分析。结果表明：与固定滞时相比,动态滞时下能够更准确地描述梯级水库间的水流联系,同时能够在一定程度上增加梯级水电站水库群发电效益。     

基于不同生态风险度的水库调度方法研究

生态调度是平衡生态效益与其它效益的一种环保措施。当效益间发生矛盾时,可选择不同生态风险度作为决策依据,开展水库调度。以坝下典型断面的水深和流速为约束,提出基于鱼类产卵期生境断面水力需求和考虑不同生态风险度的生态调度模型。以元江桥头电站的华南鲤产卵场为例,评估5种典型日设计调度方案的生态风险度,结果显示2个方案的风险度为0,3个方案的风险度大于0.5。设计0.14、0.29、0.43三种目标风险度,分别对上述3个调度方案进行优化,得到9个优化方案。结果显示,优化方案的发电量与设计方案相比减小比例最小为16.29%,最大为36.37%。该模型可为生态约束的形成和生态调度方案的制定提供理论参考。     

长江梯级水库下游重点滩段河势及航道条件变化

长江上游特大型梯级水库运行后坝下游水沙条件将显著变化,对下游河势和航道条件产生影响。本文建立了向家坝下游水富至泸州(水泸段)二维水沙数学模型,在验证的基础上,计算分析了向家坝、溪洛渡水库运行后向家坝下游河段泥沙冲淤时空变化规律,研究了重点滩段河势变化及对航道的影响。研究表明,上游梯级枢纽运行后,向家坝下游河道总体呈冲刷态势,弯曲河段水流趋直但仍保持弯曲河型,分汉河段支汉水浩萎缩,主槽冲深,这对增加过渡段浅滩航深有利,但局部产生淤积,造成新的浅段;边滩淤积,滩槽高差加大,加剧局部不良流态,急流浅滩的航行条件有恶化趋势。     

基于高效高精度栖息地模型的生态流量研究

为实现水电开发和生态保护的和谐发展,科学、定量、高效地分析水电站运行对河流生态的影响,已成为当前水利科学研究的热点。本文将基于Godunov格式有限体积法求解的水动力模型与栖息地适宜模型相耦合,并引入GPU加速技术,建立高效高精度栖息地适宜模型。以野狐峡下游为研究河段,花斑裸鲤为目标鱼类,对不同流量下河段产卵生境进行模拟,以确定电站建成后适宜目标鱼类产卵的生态流量。结果表明：流量在87.5～139m³/s和338～562.5 m³/s时,适宜花斑裸鲤繁殖的有效栖息地面积占其最大值的90.0%以上。为保障产卵栖息地状态良好,建议生态流量在499.2 m³/s附近。该成果对保护黄河上游土著鱼类栖息地具有重要的生态意义,也可为评价水利工程对水生生物的影响提供科学支持。     

河流生态流量研究发展历程与前沿

水库、闸坝、渠道等水利工程的修建,改变了河流的水文情势和河床地貌演变规律,造成了河流的生态功能减弱和生物多样性减少,河流生态流量逐渐成为水资源领域研究的热点。本文对近30年来河流生态流量理论的相关研究进行了综述,梳理了河流生态流量理论的发展脉络,归纳总结了国内外河流生态流量研究的发展阶段及其主要特征。在当前变化环境下,生态流量研究更加关注生态系统整体性、模型机理性及生态调度实践中的可应用性,而气候变化、空间异质性和生态-社会交互作用逐渐成为河流生态流量研究的前沿和热点问题。     

大渡河瀑布沟以下梯级电站发电及水沙联合调度方案研究

大渡河中游控制性水库瀑布沟电站的建成投运为下游电站解决长期以来的泥沙淤积问题提供了新的契机。针对大渡河干流年来水时空分布特点,利用瀑布沟水库对径流的调蓄与拦沙作用,充分发挥流域统一调度的优势,提出了解决下游水库泥沙淤积的联合调度减淤方案。利用扩展一维模型,对实施联合调度后各库减淤变化进行了模拟分析,数据显示联合调度减淤方案有助于改善下游水库长期的淤积问题。     

水库群运行的改进深度神经网络模拟方法

流域大规模水库群的形成导致径流时空分布发生深刻变化,而不同水库群往往分属不同业主调度管理,上游水库群的下泄计划无法实时获取,给下游水库调度计划编制带来困难,并且影响下游水库运行安全。本文提出一种水库群运行自适应矩估计改进深度神经网络模拟方法,通过改善深度神经网络参数训练方式,从水库群历史运行数据中提取调度规则,在此基础上对水库群运行进行模拟,并结合实例研究,将结果与传统神经网络方法进行综合对比。结果表明,本文所提出的方法能够更好地模拟水库群运行,所模拟的观音岩、锦屏一级和二滩水库下泄流量平均相对误差分别为8%、11%和10%,均优于反向传播（BP）神经网络结果,可为探究调度计划未知情况下的水库运行规律提供新途径。     

A coordinated approach for real-time short term hydro scheduling

The paper describes a coordinated approach to short-term hydroelectric power generation scheduling and dispatch that has been developed as a part of the Tasmanian Hydro Electric Commission's new energy management system, which is being delivered by Landis and Gyr Energy Management. Tasmania's hydroelectric power generation system consists of 40 reservoirs in six river catchments. The daily water release for each plant is scheduled using the HEC's mid-term operation policy