水库适应性调度初探

变化环境下的水库适应性调度是国际水库调度领域的前沿课题。针对水库适应性调度,在实时调度方面需重点研究变化环境下的水文预报技术,提高预报精度;在规划和调度规则方面需构建全新的调度规则再编制技术,涉及水文频率分析、非一致性条件下评价指标体系以及水库调度规则的自适应跟踪控制等。为此,从水文时变预报预测、调度指标的动态评价、调度规则的跟踪控制以及柔性调度规则等4个方面提出研究思路与方法,为水库适应性调度理论和方法提供参考。     

水库多目标生态调度研究进展

水库多目标生态调度研究是当前国内外河流生态恢复研究中的热点问题。综合分析了水库多目标生态调度国内外研究进展,指出了水库多目标生态调度研究存在的问题,提出了水库多目标生态调度研究的发展方向,认为今后水库多目标生态调度研究还需在水库生态调度理论框架体系、水库生态调度目标定量化研究、水库多目标生态调度优化和模拟技术研究、梯级水库多目标生态调度方案效果评价研究以及水库生态调度管理体制等方面进一步加强。     

水库生态调度研究的若干思考

传统的水库调度方式在保障防洪安全的基础上力求最大限度发挥河流水资源的经济效益,对库区及下游的生态环境考虑较少,在防洪兴利的同时危及了河流健康。改变传统的水库调度方式,将生态目标纳入到水库调度中来,开展以维护或改善河流健康为重要目标的水库生态调度是十分必要和迫切的。从水库修建运用的生态效应出发,在国内外相关研究的基础上系统分析了水库生态调度的概念、内涵及研究热点,并重点讨论基于生态水文模拟的水库生态调度方式及其研究中的一些关键技术问题,以期能够对水库生态调度研究提供参考。     

河流生态修复的适应性管理方法

适应性管理方法是保证河流生态修复工程成功的关键环节。文中对适应性管理方法的主要内容、关键环节进行了论述,对河流生态修复适应性管理的特征和面临的挑战进行了分析,指出了为加强适应性管理所应采取的对策措施。     

水利工程影响下的河流生态径流及其调度管理研究

河流生态需水是维持河流健康的基本条件,是按生态水文节律形成具有时空和能量特性的径流过程。从研究河流生态系统特性和河流生态水文节律入手,构建河流标准生态径流（最小生态径流、适宜生态径流、最大生态径流、生态洪水脉冲）体系并分析其内涵,组成能反映河流生态系统需水的流量管理系统等级。在此基础上,提出了河流生态用水预警制度和流量危机管理机制,探讨保障生态用水安全的调度和管理模式。以长江流域中下游为例进行了实例研究。     

三峡工程开始发挥生态调度作用

三峡工程于2007年1月11日起正式启动对长江中下游的补水调节机制，以满足当前沿江地区紧迫的生产、生活、通航用水需求。三峡工程在156m高水位下运行后，开始发挥积极影响流域环境的生态调度作用。     

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。     

径流生态调度研究进展与评述

随着国家与地方大规模的水利投入,一批具有综合利用功能水库的建成带来了巨大的综合利用效益,与此同时,也对库区环境造成了一定的影响。本文通过对生态径流调度内涵的阐述,生态径流计算方法的归纳总结,围绕径流量生态调度和洪水生态调度分析了生态保护取向的生态径流调度措施,在对兴利目标‘和生态保护目标作出不同界定的基础上,探讨了兴利生态一体化的调度措施。     

大型水库生态调度实践及展望

水库生态调度是指通过改进水库调度方式来修复河流的生态功能,相关理论和技术在近几十年来得到了长足发展。分析总结了国内外利用水库生态调度方式减缓工程不利影响的实例与研究进展,详细介绍了三峡水库生态调度实践及存在的不足。分析指出,应从水库下游生态保护目标的修复角度出发,针对河流生态系统的高度复杂性与不确定性、人类对生态系统认知的局限性以及人类开发活动影响的难以预知性等,开展适宜于我国水利工程的生态适应性管理研究。指出了今后应加强生态需水量研究和生态适应性管理。     

耦合水文情势及鱼类需求的生态调度研究

针对丰满水库下游鱼类多样性减少的问题,在满足最小生态流量需求的基础上,开展了营造适宜鱼类的水文情势研究。通过筛选改变度大且适宜鱼类的水文情势指标构建生态完整度函数,将此作为生态目标建立水库多目标优化调度模型。调度结果表明,所建立的生态调度模型在满足发电、供水和最小生态需水量的基础上,可将生态完整度至少提高48%,其中,涨水率、高流量脉冲数指标隶属度分别增加了0.112、0.261,且涨水率指标在枯水年改善程度好,高流量脉冲数指标在枯水年改善程度大、丰水年改善程度小。本文所建立的模型显著提高了适宜鱼类水文情势的生态完整度,可为有鱼类修复任务的流域提供参考。     

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。     

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。     

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...     

基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型及应用

传统的水库调度以兴利调度和防洪调度为主,常忽视生态环境问题,导致河流生态水文系统的健康状况不断恶化。相对传统的以水电站年发电量最大,发电保证率最高为目标函数,本研究还引入了生态保证率最高的目标函数,构建基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型,并采用NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解。利用该模型对天生桥一级水库1956年-2008年的来水过程进行优化调度,结果表明:经济效益最大的调度方案会对天然径流过程产生显著的改变,而兼顾经济效益和生态目标的建议调度方案对水库的经济效益产生影响较少的同时能保证生态系统的稳定性。     

鱼类产卵敏感期河流生态流速的分区分类阈值研究

敏感生态流量目标的合理制定是生态流量管理的重难点问题。针对目前敏感生态流量目标制定中存在的计算方法繁杂、关键参数缺乏等问题,本文以鱼类产卵期为重点,提出了分区分类河流敏感期生态流速和生态流量核算方法,制定了不同区域(东北、黄淮海、西南、长江中下游和东南沿海)、不同类型(按集水面积、山区河段和平原河段等划分)河流敏感期生态流速阈值。结果显示,全部分区分类推荐流速平均值为0.66 m/s,其中山区大站平均值为0.94 m/s、山区小站平均值为0.62 m/s、平原大站平均值为0.63 m/s、平原小站平均值为0.46 m/s。基于阈值核算了全国217个鱼类产卵生境保护河段的敏感期生态流量目标,并结合部分断面湿周法结果对阈值合理性与适应性进行了验证,验证结果表明相关阈值和方法适应于不同类型、不同规模河流,可为我国现阶段河流敏感生态流量管控提供参考。     

自适应遗传算法在水库优化调度中的应用

本文提出了一种基于自适应遗传算法的水库优化调度问题的求解方法，并通过实例对自适应遗传算法和标准遗传算法的性能做了比较。结果表明，由于自适应遗传算法能够在进化过程中根据个体优劣和群体分散程度对遗传控制参数进行自动调整，可以较好地解决标准遗传算法在应用中遇到的收敛性差和容易早熟等问题。在进化相同代数条件下，自适应遗传算法能够在保持群体多样性的同时，加快收敛速度，其稳定性也优于标准遗传算法。遗     

中国中小河道生态治理与修复策略

针对我国目前中小河道治理中存在的问题与原因,提出河道生态治理和修复的对策:加强生态技术的应用,改变条块分割的中小河道管理体制;引入市场竞争机制,制定科学长效考核方式;分类施策以提高工作效率和资金使用效率;严厉查处非法侵占河道、湿地及滨水区的行为;高度重视生活垃圾和生猪养殖对河道的污染;大力推进水体污染物减排;减少水资源消耗,等。     

联合生态调度对超饱和气体影响的数值研究

在水利枢纽之间实现有效调度来减少总溶解气体对鱼类的危害是操作方便又经济的生态调度新方法。该文以哥伦比亚河上超饱和气体现象最严重的大古力坝下游鲁弗斯伍兹湖为研究对象,以现场观测资料为基础,采用二维两相流模型模拟电厂和泄洪孔之间流量转换下的鲁弗斯伍兹湖的超饱和气体浓度,对比分别利用改造泄洪建筑物结构和通过联合生态调度来降低其不利影响的效果,最终目的是通过合理水库调度方式,减轻或弥补对水生态环境的影响。