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     

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。     

多功能水库生态调度决策目标分析

朱庄水库是一座以防洪为主,同时承担城市用水、灌溉用水,兼顾发电、天然养殖等多功能服务的大型水库,为当地的国民经济发展发挥了重要作用.水库在带来巨大经济效益的同时,也对水库下游河流生态环境产生了一些负面影响,河流长期处于干涸状态,河流生态环境破坏严重.近年来,朱庄水库向下游河道有计划适当放水,为保证下游生态环境和缓解下游生产和生活用水,发挥了重要作用.因此,在保证水库服务功能的前提下,搞好水库生态调度,是水库调度的一项重要内容,使水库无论在防洪、供水、灌溉等方面,还是在对下游河流生态健康方面,都发挥其水利工程的作用.     

长江流域大型水库实施生态调度方法框架研究

为减缓水库运行对河流生态环境的影响,开展生态调度已成为流域管理的一项重要内容。结合长江流域水利工程与生态环境背景,探讨了水库生态调度相关概念和主要调度内容;分析了生态调度与常规兴利调度的关系;从生态影响辨析、生态目标设定、生态流量确定、调度方案设计、经济可行性、生态监测反馈等方面探讨实施生态调度的方法框架;最后探讨长江流域生态调度面临的主要困难。研究结果将为长江流域未来实施生态调度提供一定的参考。     

基于分布式水文模型的水库生态调度方案 修正研究——以双峰寺水库为例

结合下游生态环境用水要求,使用分布式水文模型模拟双峰寺水库调度前后坝址下游的水文循环过程,指出了规划阶段水库调度存在的生态问题,进而修正调度方案并分析采用生态调度修正方案后对武烈河下游水文情势及坝址下游河流生态环境需水的影响。模拟结果表明：在修正后的水库生态调度方案下,双峰寺水库建成运行后,库区段流速从库尾至坝前断面不断减小;水库下泄流量大于坝址处多年平均流量的10%。而且,水库建成后防洪能力提高;75%保证率年份和特枯年份均可保证地下水位。     

皂市水利枢纽下游河道生态基流量研究

皂市水利枢纽的建设将改变枢纽下游河流水文情势,对下游局部地区的生态环境造成负面影响;而合理确定枢纽下游河道生态基本流量,在水库常规运用的基础上,结合生态调度的方法,保证下游河道生态需水,对缓解因枢纽建设对生态系统所造成的不利影响,发挥枢纽综合效益,具有重要意义。通过对皂市水利枢纽常规调度运行方式及其对下游河道生态环境的影响分析,采用TENNANT法和7Q10法对皂市水利枢纽下游河道枯水期及丰水期的生态需水量进行了综合分析,提出利枢纽下游生态基流量,从而为水利枢纽的生态调度提供参考。     

基于下游需水量过程线的水库生态流量调度研究——以新疆五一水库为例

干旱区域河流的开发利用率较高,生态流量"放不下、放不稳"。为协调生态、生产、生活等用水需求,需要合理确定水利工程的调度过程。以新疆五一水库为研究对象,通过推算其下游艾比湖湿地保护区的生态需水量与五一水库下泄水量间的对应关系,换算得到生态敏感目标对应的水库的下泄水量需求,进而确定五一水库的分月下泄水量过程线,并计算了目标可达性。结果表明:合理调度可以实现五一水库生活、生产供水量目标和河流生态目标。研究成果可为干旱区域河流的工程生态流量调度提供技术支持。     

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。     

针对小江回水区水华现象的生态调度方案评估

水库生态调度是一种有效的生态补偿手段,通过合理的水库调度方式,可以弥补或减缓水利工程对生态环境造成的影响。综合考虑开县消落带的生态需求和现行三峡水库的调度运行特点,应用验证后的生态动力学模型,模拟出小江调节坝调度方案。提出适用于小江调度方案优化的评估指标体系,根据不同调度方案下调节坝上下游水位、流速和水质情况,利用层次分析法对调度方案进行评估分析,确定调节坝的最优调度方案。研究证明,通过对调节坝的合理调度来改变下游河流水动力条件,可以抑制藻类大量繁殖生长以及改变河流营养盐分布。为以生态调度控藻为目的制定合理的小江生态调度方案提供了可靠的依据。     

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。     

水库生态调度研究综述

水库在为人类带来经济与社会效益的同时,也对河流生态系统产生了一定的胁迫。针对传统水库调度对生态环境重视不够的问题,提出开展水库生态调度是减少筑坝带来的不利影响,维护河流健康,促进人水和谐,维持水资源的可持续发展的有效措施。在系统地分析了国内外大量水库生态调度实践的基础上,对水库生态调度的内涵及其研究状况进行了较全面的叙述和总结,并结合国内外生态调度的理论与实践,分析研究了水库水量、泥沙、水质的生态调度方式,为进一步开展水库生态调度研究提供参考。     

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。     

黄河下游生态需水与生态调度研究综述

系统梳理了20世纪中期以来国内外河流生态需水与生态调度的概念、方法、应用效果等,并针对黄河下游的现状对这些研究的适用性和应用前景做了述评。通过分析指出,黄河下游的生态需水与生态调度研究已取得了一定进展,既界定了总体量值范围,也考虑了不同水平年对应不同保证率下的流量过程。提出黄河下游生态需水与生态调度仍存在水文过程与生态系统作用关系尚未厘清、生态流量与水库调度尺度存在差异、黄河下游水库综合利用任务较难协调、未来水沙变化等因素具有不确定性等问题。     

梯级水库多目标生态优化调度研究

现行水库调度方式侧重于发挥水库社会经济功能,对下游河流生态环境功能发挥没有提到应有高度。文章构建了考虑下游河道生态需水目标梯级水库多目标优化调度模型,并应用于汀江流域棉花滩-青溪梯级水库多目标生态优化调度。研究表明,调度模型合理可行,计算结果可为梯级水库多目标调度方案决策提供数据集。     

兼顾下游生态流量的溪洛渡-向家坝梯级水库蓄水期联合优化调度研究

金沙江下游为珍稀特有鱼类国家级自然保护区,鱼类自然繁殖生长需要适宜的生态流量。为探究金沙江下游已建成的溪洛渡-向家坝梯级水库蓄水期的适宜生态流量改变度与梯级水库发电量间的关系,采用RVA法量化下游河道适宜生态流量,建立以调度期内发电量最大和下游河道适宜生态流量改变度最小为目标的梯级水库群多目标优化调度模型,并用NSGA-Ⅱ算法(非支配排序遗传算法)对模型进行求解。以典型丰水年、平水年、枯水年溪洛渡的入库流量进行优化调度计算,结果表明:在满足约束条件下,丰水年发电量最大增加0.7%,而对应的适宜生态流量改变度增大20.82%;而以生态为目标时,可通过发电量损耗0.48%来减少28.06%的适宜生态流量改变度。平水年发电量较常规调度相比最大可增加1.28%,此时适宜生态流量改变度增大13.87%;而以生态为目标时,适宜生态流量改变度减小22.53%,但发电量损耗0.62%。枯水年发电量较常规调度相比最大可增加1.89%,此时适宜生态流量改变度增大4.96%,而以生态为目标时,适宜生态流量改变度减少13.7%,但发电量损耗0.35%。研究成果可为金沙江下游溪洛渡-向家坝梯级水库生态调度方案的制订提供参考。     

基于IHA/RVA法的修水流域上游大型水库影响下的枯水变异研究

根据水文变异指标法及变化范围法(IHA/RVA),对江西修水流域上游两个大型水库启用日期差异进行组合,定量计算、分析了水利工程影响下的修水流域上游枯水流量的时序变异特征,探讨了水利工程建设前后导致的水文变异程度,揭示了对河流生态系统至关重要的低流量范围内多个枯水情势高改变度的存在,为水库生态调度与河流生态保护提供了有益的参考。     

中外水资源生态调度研究现状调查

随着社会经济持续快速发展,水库对生态造成的影响日益严重。西方国家通过优化水库调度方式,构建相关评估体系,协调河流流域内水利工程与生态系统之间的关系。针对河流生态现状,分析我国水利工程建设存在的矛盾,通过国内外研究及水资源情况的对比,探讨了我国生态调度实践研究的意义。     

水利工程生态与环境调度初步研究

水利工程生态与环境调度主要是着眼于解决我国当前突出存在的水生态环境问题,通过水利工程调度方式的调整和优化,改善流域水环境,促进河流生态系统的健康发展.水利工程生态与环境调度的有效实施需要技术和管理两方面的支持,文中主要结合水库、湖泊的生态与环境调度,从实施调度的必要性、国内外发展研究状况、关键技术和研究技术路线等方面进行了分析,提出了水利工程生态与环境调度研究的总体技术框架.     

泉州白濑水利枢纽工程生态流量保障措施

水库工程蓄水期及运行期明显改变下游河段水文情势,影响下游水生生态环境。该文以拟开工建设的福建省泉州白濑水利枢纽工程为例,结合水库运行调度方式分析生态流量保障性,提出工程蓄水期和运行期生态调度方案及泄放措施,以减轻工程建设运行对下游水生生态环境的影响,可供类似水库工程生态调度参考。     

对水库生态调度问题的研究

从水库现行运行方式对下游河道生态和环境的负面影响出发,分析了水库生态调度的理论基础,提出了水库生态调度应遵循的基本原则:以满足人类基本需求为前提,以河流的生态需水为基础,生活、生态和生产用水共享,以实现河流健康为最终目标.综合考虑社会、经济和生态要求,构建了考虑下游生态和环境要求的水库下泄流量生态调度体系框架,以及考虑下游生活、生态和生产条件的水库生态调度准则.