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。     

二层结构的流域生态调度研究I：方法与模型

针对现有生态调度研究和实践以工程为中心、流域水量调控考虑不足的问题,提出在水量调控基础上进行工程调度的二层结构流域生态调度模型。模型上层先模拟水资源配置决策下的径流过程、水利工程入流以及供水结果,以此为目标和约束条件优化工程调度规则,作为下层水利工程调度的依据,实现符合总体水量决策下的流域整体生态调度。根据影响河道水量过程的决策因素,从社会经济需求控制、水源开发利用和工程运行调度三方面分析流域生态调度调控措施,按照经济生态逐步协调均衡的原则提出从现状模式到综合模式的方案设计方法,形成流域生态调度的整体方法和模型。     

基于库容风险频率曲线的水库群联合防洪调度研究

水库实时防洪调度决策是一类多目标、多阶段、多约束的复杂决策问题,风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据,本文提出一种基于防洪库容风险频率曲线的梯级水库群防洪风险共担理论及水库风险-调度-决策理论体系,并结合溪洛渡、向家坝、三峡水库实际情况,运用自主研发的梯级水库群联合防洪调度风险分析模型,分析梯级水库群在汛期不同时段的防洪风险,并将风险率引入实时防洪调度决策,以期为水库群防洪调度提供决策依据,提高联合防洪调度系统综合利用效益。研究表明,实时调度过程中考虑风险率因素能够在保证防洪安全的同时有效提高水库群综合效益,风险-调度-决策理论能够为水库群调度方案优选提供依据。     

水库生态调度的内涵与模型探析

水库生态环境的安全对于修河流域水质安全、生态安全及环境安全均具有重要意义,针对部分水库调度存在的过分重视经济与社会效益,忽视对流域生态环境保护的问题,本文通过分析水库生态调度遵循的基本原则与主要调度目标,探索了水库生态调度的模型,相关研究可为完善水库的生态调度模式,实现生态调度综合效益的最大化提供参考。     

面向水生态的多目标水库工程规模论证

为了合理确定面向水生态的多目标水库工程规模,以汉江流域月河支流拟建的恒河水库为案例,提出规划水库工程规模论证流程框架与技术方法。通过构建生态流量分期理论隶属度函数,利用随机流量历时曲线法(SFDC)推求月河分期生态流量过程;建立兼顾生态、供水和发电的多目标协同调度模型,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解模型,模型揭示了各工程规模设计方案下用水利益主体间生态效益、供水效益及发电效益的博弈关系。根据3种效益偏好决策情景优选了多目标Pareto最优解,并在遵从生态偏好、考虑综合效益及工程经济性等因素的基础上,确定了恒河水库工程规模。研究成果丰富了水库生态调度的理论与方法,并可为水库设计及规划决策提供技术支撑。     

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。     

石佛寺水库生态调度的内涵与效益评估

石佛寺水库是辽河干流的骨干控制性工程,它的生态环境安全对于辽河流域水质、生态及环境安全均具有重要意义。针对传统水库调度存在过分重视经济与社会效益,忽视对流域生态环境保护的问题,本文分析石佛寺水库生态调度遵循的基本原则与主要目标,探索其生态调度的综合效益评估模型,相关研究可为完善它的生态调度模式,实现生态调度综合效益的最大化提供决策依据。     

基于天然水文情势的水库调度规则研究

为了在水库生态调度中模拟天然水文情势,基于水文情势的主要特征设计了15个水文情势评价指标,并将某应用于水库生态调度模型的目标函数中;基于水文分期特征将水文年划分为不同时段,提出了参考各时段实时可利用水量的水库生态供水规则;通过分层分解水库不同供水任务,降低了水库生态调度模型求解的复杂程度,并将模型应用于万家寨水库。结果显示:①本文设计的水文情势评价指标及其在水库生态调度模型中的应用减少了生态供水与天然水文情势间的差异;②基于水文分期和实时水情的水库生态供水规则有效挖掘了生态供水潜力;③为了维护河流健康,万家寨水库上游水资源开发利用率不宜超过40%,而水资源开发利用率长期高于60%则会造成严重的生态破坏。     

水库防洪调度中的模糊一致矩阵方法

水库防洪调度是一项多目标的复杂决策过程,在水库防洪调度多方案分析评价的层次分析决策中应用模糊一致矩阵方法,有效地避开了模糊综合评判中隶属度确定问题。为水库防洪调度方案决策这类定性与定量因素并存、正相关与负相关混杂的多因素、多层次评价提供了另一类有效的评判方法,通过水库防洪调度方案的分析得到洪水调度方案的排序结果,实例分析证明可拓分析方法是可行的。     

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。