丹江口水库汛期水位动态控制方案研究

丹江口水库加高完成后,为保障汉江中下游防洪安全和南水北调供水的顺利进行,防洪和蓄水的矛盾更加突出,根据目前的蓄水方案,蓄满率可能进一步降低。以62 a实测洪水资料为输入,对丹江口水库的运行方式进行了模拟调度和预泄能力分析,并根据汉江流域洪水特性,提出了不同时期丹江口水库的运行水位动态控制方案。根据提出的运行方案,丹江口水库在保证各项设计功能正常发挥的前提下,可进一步挖掘水库的防洪效益,并做到风险可控,供水保证率可提高10%左右,发电效益可增加5%左右。     

汉江中下游“水华”成因分析及其对策初探

通过对汉江中下游水体"水华"现象及其成因的初步分析,提出了汉江中下游 "水华"发生的临界流量计算方法和汉江中下游"水华"防治对策.并根据丹江口水库补偿调节下泄流量和引江济汉工程引水流量关系,建立补偿调节模型.由模型计算结果可知,通过丹江口水库增加枯水期下泄流量和引江济汉工程加大调水流量联合调度提供生态基流,可降低汉江中下游 "水华"发生的概率.     

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。     

南水北调中线一期工程生态补水潜力研究

采用Spearman秩次相关检验法和Mann-Kendall秩次相关检验法,在分析丹江口水库入库径流变化趋势的基础上,构建水库多目标优化调度模型,研究丹江口水库在满足汉江中下游及北调城市供水的同时,向调水受水区进行生态补水的潜力。结果表明:在1956—1998年的42 a中,除了8个枯水年或者连续枯水年无水可补之外,其余34 a均可向受水区进行生态补水,多年平均生态补水量可达21亿m3,年生态补水量最多可达45亿m3,具有向受水区进行生态补水的巨大潜力。     

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。     

丹江口水库运用对下游水文情势影响研究

为了分析丹江口水库建成投入运行以后对下游河道水文情势的影响,利用黄家港站、襄阳站和皇庄站1961~2000年日平均流量资料,采用水文变化指标法(IHA)和变化范围法(RVA),定量分析了丹江口水库运用前后汉江中下游河道水文情势变化及改变程度。结果表明,在5组IHA水文指标中,除年极端流量发生时间变化不大以外,其他各组水文指标值均发生了较显著变化;黄家港站、襄阳站和皇庄站的整体水文改变度分别为中度、低度和中度改变,这对汉江中下游河道生态系统稳定性和生物多样性带来不利影响。研究成果为丹江口水库生态调度和汉江中下游河道生态修复提供了科学依据。     

丹江口水库防洪优化调度模型简介

丹江口水库防洪调度模型是以丹江口水库与丹江口至皇庄区间洪水进行补偿调节对汉江中、下游取得最优防洪效果的调度模型,既可利用历史洪水模拟调度,又可利用预报洪水进     

2005年汉江“10．3”洪水调度思考

2005年汛期,汉江相继发生3次明显的洪水过程.特别是10月上旬,汉江流域发生了自1983年以来的最大秋汛,丹江口水库入库洪峰流量达30 700 m3/s,为1969年丹江口水库运用以来仅次于1983年(34 200 m3/s)的第2位大洪水,汉江中下游防汛形势十分紧张.长江防总依托现代化的水雨情信息和决策支持系统,加强会商,滚动预报,科学调度,有效防控,充分发挥丹江口水库的拦洪错峰作用,水库拦洪削峰率达52.4%,实现了汉江防洪的"三赢",即汉江中下游干流各控制站均未超过保证水位;丹江口水库水位未超正常蓄水位;通过利用杜家台洪道分流,清除了洪道和东荆河行洪障碍,为后期汉江防洪建设作了有益的尝试.     

以丹江口水库为核心的汉江上游水库群联合调度初步实践与探讨

实施汉江上游水库群联合调度,可增强汉江流域整体防洪抗旱能力,提高水资源综合利用效率。介绍了汉江流域及水库概况,在总结丹江口水库以往联合调度实践和成效的基础上,从管理、技术、操作层面及实施汛期运用水位动态控制等方面提出建议,希望能进一步推动汉江上游水库群联合调度工作,促进水资源的合理利用,实现充分发挥汉江流域整体综合效益的目标。     

黄河源区浮游植物群落特征研究

为初步掌握黄河源区藻类的概况,于2016年7月(夏季)和10月(秋季)对河源源区重点湖泊河段开展了浮游植物系统调查研究。调查记录浮游植物7门52种,以硅藻门(21种)和绿藻门(18种)为主,优势种多属硅藻门中的贫营养或中营养型种类。调查发现浮游植物密度整体较低,介于6.90×10~4～1.17×10~6 cells/L之间,夏季明显高于秋季,湖泊明显高于河流。通过对浮游植物的密度、Shannon-Wiener多样性指数及Pielou均匀度指数的分析认为,黄河源区水质介于极贫营养水平到贫中营养水平之间,水生态环境状况整体良好。研究成果可为黄河源区水生态保护提供理论依据和数据支撑。     

调水背景下丹江口水库优化调度与效益分析

针对南水北调中线一期工程建成调水这一新常态下丹江口水库调度问题,从丹江口水库蓄水、供水、发电等不同运行任务出发,通过设定弃水最小化、发电量最大化调度目标函数和不同供水调度情景,建立了丹江口水库优化调度模型,构建满足丹江口水库调度运行方式的求解空间,采用1956—2015年丹江口天然入库径流系列,运用较成熟的动态规划优化算法对丹江口优化调度进行模拟,研究水源地枢纽丹江口水库不同调度目标函数和运行方式对下游区域水文情势和供需水平衡的影响,试图为提出可权衡汉江流域多方用水需求的丹江口调度运行方式提供基础支撑。结果表明:考虑南水北调中线一期工程引水后,采用丹江口优化调度方案的下泄水量>272亿m³,能够满足下游基础供水需求。     

引江济汉工程对汉江中下游生态环境影响

引江济汉工程作为南水北调的配套工程,将在改善汉江中下游生态环境方面发挥不可忽视的作用.基于河流水质模型及河流综合水质生态模型从水文、水质、鱼类、藻类及血吸虫病传播等方面,论述了引江济汉工程的实施对汉江中下游生态环境的影响.研究结果表明:引江济汉工程在一定程度上提高了汉江中下游的水位和流量,降低了汉江中下游水体的污染物(COD)浓度,能够在一定程度上控制"水华"现象,改善鱼类的生存空间,但同时也存在造成血吸虫病传播的潜在风险.     

2014～2020年丹江口水库综合利用效益分析

丹江口水库自南水北调中线一期工程通水运行以来,取得了良好的综合利用效益。从防洪、供水、发电、生态等4个方面对丹江口水库近6 a发挥的效益进行了梳理,并对目前存在的问题进行了分析。结果表明:丹江口水库自大坝加高运行以来,有效保障了汉江中下游防洪安全,水库实现年年安全度汛;南水北调中线工程向北方供水量已超过340亿m3;受水区城市供水水量有效提升,供水保证率明显提高,地下水水位下降趋势得到有效遏制,河湖生态环境得到有效改善,工程的社会、经济、生态等综合效益得到了同步发挥。同时,为丹江口水库在供水安全保障方面提出了建议。     

丹江口水库2010年夏季防洪效益分析

2010年夏季,丹江口水库发生了近20年一遇的连续洪水。回顾了整场洪水的调度过程,分析认为由于科学实施水库调度,不仅成功实现了与长江干流洪水错峰,还避免了汉江中下游分蓄洪工程运用,防洪效益巨大。同时,进一步分析了后期工程建成后,水库的防洪效益。     

丹江口大坝加高在汉江防洪规划中的作用

根据丹江口水库大坝加高与否阐述中线调水与汉江中下游防洪的关系.不加高调水,调水与防洪之间矛盾较尖锐,难于协调,调水较难满足城市供水要求,遇1935年型洪水,汉江中游民垸需分蓄洪约25亿m3;加高调水,汉江中下游防洪、可调水量均能兼顾,可取得较大的综合利用效益,遇1935年型洪水,汉江中下游民垸可基本不分洪.     

面向温室气体管控的汉江中下游水工程群 多目标优化调度

针对现有的水工程调度研究缺乏考虑温室气体管控目标，构建面向温室气体管控的水工程多目标优化调度 模型。采用第二代非支配排序遗传算法（Nondominated?Sorting?Genetic?Algorithm-II，NSGA-Ⅱ）高效求解调度模型， 推求考虑温室气体管控、水华防控与发电调度目标的 Pareto 前沿解集，解析调度目标之间的协同与竞争关系，以 汉江中下游 2017—2021 年枯水期的水华事件为实例开展相关研究。结果表明：温室气体管控目标同水华防控、 发电调度目标均呈现竞争关系；相比常规调度方案，优化调度方案可增加发电量 0.3 亿 kW·h（增幅 4.5%）、可减少 温室气体净排放 CO2当量 1.56?Gg（减幅 1.2%），协调方案的三目标效益均更优；协调方案可有效提升水工程综合 效益。研究成果可为实现碳减排与河流水环境水生态保障调控提供技术支撑。     

汉江中下游丰枯水期水质时空变化特征

为探究汉江中下游丰、枯水期水质时空变化特征,于2019年6月丰水期和2020年1月枯水期对汉江中下游(丹江口-武汉段)开展全面调查,布设了18个干流采样断面和2个支流采样断面进行采样和分析,并采用综合污染指数法和综合营养状态指数评价法对水质进行评价。研究结果表明:汉江中下游干流综合污染指数在丰、枯水期整体表现为无显著性差异,但从各断面比较来看,大多数断面丰水期污染程度大于枯水期,空间上丰、枯水期沿程各断面变化趋势相似,污染较大的断面分布在襄阳、汉川和武汉段;主要污染因子为总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH₃-N),其中TN浓度在丰、枯水期各断面均超过地表水Ⅱ类标准,且丰水期显著大于枯水期,TP浓度多数断面丰水期大于枯水期,超过Ⅱ类水标准限值断面的比例为27.8%,NH₃-N在枯水期均处于Ⅱ类水标准限值内,仅在丰水期个别断面出现超标现象。通过综合营养状态评价可知,汉江中下游综合营养状态指数处于中营养到轻度富营养状态,整体上呈沿程递增趋势,时间上表现为丰、枯水期无显著性差异,但枯水期综合营养状态指数波动更大。对污染成因进行分析,汉江中下游水质主要受点源、非点源污染和支流汇入,以及水利工程等的影响。研究成果可为汉江中下游水资源保护和可持续发展提供科学依据。     

汉江中下游梯级水库联合生态调度前后襄阳段水质变化分析

为研究汉江中下游梯级联合生态调度前后汉江襄阳段水质的变化情况,选取王甫洲坝下、襄阳水文站、崔家营坝下3个汉江中游沿江干流监测断面,分别在涨洪阶段、峰顶阶段、退洪阶段3个时间段,应用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,对3个断面的水质状况进行水质评价与分析。研究结果表明,生态调度涨洪阶段受面源污染影响污染物浓度变大,退洪阶段因为水量的稀释作用污染物浓度变小;生态调度可在一定程度上改善水质状况,但是对水体水质的改善以水量稀释为主,污染物迁移、转化作用较弱。建议有关部门加强对区域污染物入河量的控制。     

尼尔基水库浮游植物多样性初步研究

于2011年9月对尼尔基水库浮游植物进行的初步调查,主要以形态学进行了种类鉴定和细胞密度计数。结果表明尼尔基水库浮游植物有5门21种(变种),种类最多的为硅藻门,共鉴定出17种。浮游植物细胞密度为6.62×105个/L,其中硅藻门细胞密度为4.31×105个/L(65.16%),优势种类为圆柱形鼓藻、中型脆杆藻、尖针杆藻、两头舟形藻、针状蓝纤维藻。Shannon-Wiener指数和Margalef指数分别为3.58和1.49。以浮游植物细胞密度与种群结构特征评价,尼尔基水库营养类型为寡营养型水库。     

引江补汉工程实施后的 南水北调中线水源工程可调水量分析

随着新时期南水北调后续工程的高质量发展，首批建设工程引江补汉工程正式开工，为支撑未来南水北调 中线水源工程与引江补汉工程的联合协调运行，根据引江补汉工程设计参数，提出多组丹江口水库与引江补汉工 程联合调度方式，并模拟分析得到引江补汉工程实施后南水北调中线水源工程可调水量具有重要意义。研究结 果表明：设置引江补汉工程补水水位控制线、同步优化陶岔渠首引水调度线，充分利用引江补汉工程补水来满足 汉江中下游用水需求，从而置换更多坝前水量引至陶岔渠首、清泉沟等用水需求方，可在一定程度上实现丹江口 水库供水与引江补汉工程补水决策的有效衔接；相比于中线一期工程现状供水调度情景，采用合适的引江补汉工 程与中线水源工程联合调度方式，可在保障汉江中下游用水量需求的同时，满足下游断面最小用水量达标率至 98.9%~99.2%，并提高中线受水区可供水量 17.7 亿~25.8 亿 m3，继而有效协调中线水源工程的中线受水区、清泉沟 渠首及汉江中下游等多方用水需求。