注重干旱区河谷林草生态保护与修复的漓漫灌溉研究

为提高干旱地区灌溉效率,保障河谷林草的正常生长,本文以额尔齐斯河流域为研究对象,深入阐述了漓漫灌溉理论,提出了漓漫灌溉主要技术.据此分析计算了流域内河谷林草的生态需水量,制定了河谷林草的漓漫灌溉制度,相比传统的农业灌溉,更注重于考虑生态的修复和保护.计算结果表明:(1)河谷林草的生态需水集中在4—9月,且缺水量最大在6...     

基于开源和节流的乌伦古河流域水库群生态调度

针对乌伦古河流域水资源短缺、灌溉挤占生态用水等问题,以生活、工业、灌溉、河道生态基流、河谷林草及补湖生态用水为调度目标,设置开源、节流方案集,建立了以生态缺水量和社会经济缺水量最小为目标的水库群生态调度模型,采用人机对话模拟优化算法求解模型。结果表明：各节流方案的河谷林草和补湖供水保证率能够满足设计要求,缓解了灌溉用水与生态用水间的矛盾,但2017现状水平年和2025远景水平年需水方案的灌溉保证率未满足设计要求;当开源+节流方案调水量超过1.0亿m³时,满足农业灌溉、河谷林草和补湖的供水保证率要求,消除了灌溉用水与生态用水间的矛盾;随着调水量超过1.0亿m³且持续增加,对河谷林草、补湖缺水量、破坏深度等影响不大,推荐1.0亿m³为最佳调水量。     

大尺度生态调度研究与实践

通过分析总结国内外生态调度与生态恢复研究进展、发展趋势及其特点,提出水库调度已从将"生态目标"嵌入兴利调度的简单调控过程,转变为"后坝工时代"大尺度生态调度的综合调控过程,即:全流域-大空间尺度、长系列-大时间尺度、水循环-大系统尺度。指出生态调度是生态恢复和保护最有效的措施之一,提出了干旱区内陆河流域生态保护面临的挑战和需要研究解决的关键技术。以塔里木河下游生态输水和额尔齐斯河生态调度为研究对象,通过连续20年的动态监测、资料收集、野外数据采集及实验室数据处理,对生态输水方式、生态恢复响应、生态调度策略和生态保护模式等,进行了深入研究。结果表明:①生态恢复是一个长期的过程,需对地表水、地下水、植被响应、生境条件、生物多样性等开展长期监测,以掌握其动态情况,采取更为科学有效的调控措施;②为了提高塔里木河下游生态恢复成效,研究提出在实施双通道、汊河和面状输水的同时,采用"沟汊渗灌"延伸扩大受水区范围,快速有效补给地下水,建立了基于地下水位调控的"地下水银行"及生态修复平台。③创建了额尔齐斯河"七库一干"、"三次脉冲"、漓漫灌溉等多尺度耦合的生态调度技术体系和科学化、系统化、制度化的管理体系,初步形成水河湖联通、水网通达、水势漫溢的河谷林草漓漫灌溉系统。改变以往生态调度"只放不灌"和"大水漫灌"的粗放式管理模式,丰富了生态调度的研究内涵与实践。     

水库生态调度模型及其应用研究

水利工程建设在促进社会经济发展的同时也给河流生态系统带来了一些负面影响，为了减轻水利工程对水生态系统造成的不利影响，结合中国的实际情况本文建立了在考虑水库原有功能的基础上，兼顾河流生态需求的水库生态调度模型。计算了河流最小生态流量、适宜生态流量和生态洪水。本文将建立的生态调度模型应用于南水北调中线工程的水源区丹江口水库，采用逐步优化算法求解生态调度模型，分析计算生态目标的加入对水库原有功能的影响。研究通过水库调度满足河流适宜生态流量，尽量不低于最小生态流量的调度方式；探讨通过水库调度模拟“人造洪水”，为鱼类的繁殖和生长创造适宜的水力条件。计算结果表明，丰水年在满足生态流量的情况下，对水库原有功能影响不大，然而平水年和枯水年在考虑生态需求时，对水库原有功能将产生一定程度的影响。因此需要在生态环境和经济效益之间均衡利用水资源，通过水库的生态调度保持河流天然适宜的径流过程，维护河流生态系统健康及水资源的可持续利用。 关键字:水库生态调度;河流生态需水量;生态洪水     

基于生态基流保障下的库群联合供水能力浅析

在保障河道生态基流、维护河流健康基础上,为协调澽水河流域生态用水要求、提升水资源供给侧的安全保障能力,通过建立库群间联合优化调度模型,实现水库群长系列优化调度,对比分析联调系统内各水库供水能力,均能满足规范要求,对考虑生态流量保障下的水库群联合调度具有借鉴意义。     

西北内陆河流域水库群生态调度模型

针对石羊河流域宏观的水资源配置和调度中的生态问题,探讨了西北内陆河流域水库群生态调度模型的内涵和准则,指出生态调度不仅仅要满足库区及水库下游的河道生态需求,并考虑水库控制的各供水片区的生态环境要求;以单个水库控制的虚拟供水片区作为计算单元进行概化,以供水过程相对均匀为目标函数,以减轻库群建设及运行对生态环境的负面影响为主要约束,建立了石羊河流域水库群生态调度数学模型,并给出具体的模型求解方法和水库群调度方式。     

考虑鱼类生态需水过程的漓江并联水库群生态调度

水库群联合运行带来巨大的经济和社会效益,同时也对河流生态造成诸多影响。为提升漓江流域水库群联合运行的发电、通航、生态保护和青狮潭水库蓄水综合效益,构建了考虑鱼类生态需水过程的并联水库群多目标调度模型,采用第三代非支配遗传算法（NSGA-Ⅲ）对模型优化求解。结果表明：（1）与常规调度相比,优化调度在保障发电工程效益的同时,实现了通航与生态效益的提升;（2）构建的并联水库群多目标生态调度模型,在枯、平、丰水年的生态流量满足率都维持在47%之上,尤其保障了鱼类越冬、产卵和繁殖期的生态需求;（3）实施漓江并联水库群联合生态调度,青狮潭水库在枯水年和丰水年蓄水量分别增加22.26×106 m3和24.55×106 m3,缓解了青狮潭水库供水压力。研究可为并联水库群多目标生态调度提供相关参考。     

淮河流域大型水库群生态调度模型研究

针对淮河流域水资源供需现状及水库调度对流域生态产生的消极干扰,将以"三生用水"为调度优先级和调节雨洪资源适应库区及下游需要作为调度准则,并将该流域内水资源系统进行概化,以单座独立的水库系统所辖虚拟供水片区为计算单元,兼顾流域内库区、下游区及其供水区的生态需水要求,建立了淮河流域大型水库群生态调度模型,并提出了该模型以FS-DDDP算法为基础的动态求解方法,用以实现多生态目标的大型水库群生态调度模式的建立.     

基于图论的韩江流域水库群生态调度

采用水文学方法计算了韩江流域干支流重要控制断面的生态流量目标;基于图论原理,根据流域内干支流水系特征、重要水利工程和控制断面分布情况构建了韩江流域河网图模型;考虑河段区间来水、河道外取水、引调水等边界条件以及流域水库群水量调蓄作用,开展了河网水量平衡计算,确定了河网节点流量。通过计算水库坝址所在断面的天然生态基流,提出了耦合最小生态下泄流量要求的水库常规调度规则;借鉴大系统聚合-分解思想,提出了韩江流域河网图模型迭代优化求解思路;通过选取不同典型年来水过程,评估了常规调度情况下控制断面生态流量保障程度,并在此基础上进行优化调度,分析流域水库群生态调度保障潜力。结果显示,耦合最小生态下泄流量要求的水库常规调度规则能够让水库在独立运行的情况下,基本保障不同来水条件下的控制断面生态流量需求;韩江流域水库群可通过开展联合优化调度满足控制断面生态流量需求;基于图论方法开展流域水库群生态调度具有可行性和实用性。     

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。     

注重荒漠区胡杨林生态保护与修复的汊渗轮灌研究

针对传统生态调度"只放不灌""大水漫灌"造成的生态水利用效率低、灌溉面积有限等实际问题,本文基于荒漠区耐旱性植被胡杨特殊的生物节律,提出汊渗轮灌的灌溉理念,明确了汊渗轮灌的定义、内涵,构建了汊渗轮灌系统和灌溉模式,搭建了汊渗轮灌的基本框架.以我国最大的内陆河塔里木河下游为例,基于汊渗轮灌的灌溉模式优化塔河下游原有的工程...     

基于栖息地模型的新安江坝下生态流量研究

通过水力学模型与物理栖息地模型的耦合建立,揭示水文水力学与河流生物生命过程的响应关系,探索水生生物最佳生境所需的生态流量,为构建系统理论提供依据。基于物理栖息地模型,运用MIKE 21二维水力学模型模拟新安江坝下江段不同流量条件下的水深、流量分布,利用PHABSIM栖息地模型作出流量-WUA关系曲线,并得出虹鳟鱼适宜生态流量为160 m3/s,该值介于tennant评价标准极好与最佳之间,分析认为该计算结果更为合理,可为虹鳟鱼的保护和新安江水库的生态调度提供参考。     

水库多目标生态调度

分析了现行水库调度方法的不足,指出应在实现社会经济多种目标的前提下,兼顾河流生态系统需求,实行水库的多目标生态调度。文中讨论了水库多目标生态调度的方法,包括建立相应法规体系;保证维持下游河道基本生态功能的需水量;模拟自然水文情势的水库泄流方式;进行水库泥沙调控及水库富营养化控制;减轻水体温度分层影响;进行防污调度以及增强水系连通性等方面的调度技术。     

基于灌区需水与水库兴利调度的水资源优化配置研究与应用

甘肃疏勒河灌区水资源优化决策支持系统通过对流域水资源特征、灌区需水量、水库调蓄功能以及生产力结构布局等矛盾的分析,建立了可持续发展水资源优化配置模型和多目标的目标函数、分解协调模型,可在不增减供、需水量的前提下提高水资源的配置效率,实现了节水、增产、保护生态的综合效益。     

桂林市防洪及漓江补水工程水库群生态设计概述

介绍了桂林市防洪及漓江补水工程设计中的生态设计理念,包括——生态规划——建立水库群联合水资源的多目标体系、生态设计、生态调度——降低低温水影响/优化初期蓄水调度方式。论述了设计中各个层面上如何运用生态措施,实现水资源的合理配置和保护漓江生态环境的目标。     

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。