基于库容分区运用的水库群生态调度模型

在不影响防洪、供水等现有利益格局的前提下,通过改善水库调度方式、发挥库群联合调控作用,提高生态供水保证率,是当前中国北方缺水地区流域水资源管理中的重大科学问题。把河流生态系统作为一个独立用水户,制订多用户分区运用水库群调度模拟规则,同时考虑调度方案对生态与发电的影响,建立水资源系统仿真模型,结合保证各用户供水保证率最大且尽可能均衡的目标函数,构建基于库容分区运用的水库群生态调度模型。将模型应用于海河流域滦河水系,提出了现状供水条件下潘家口、大黑汀和桃林口三大水库联合调度方案,绘制了水库群分区运用调度图,评价了调度方案对水力发电和下游生态系统的影响。结果表明,所提出的模型有效,水库群生态调度方案较之现行调度,可在不降低兴利和防洪效益的前提下,将河流生态系统供水保证率由46.9%提高到93.8%,生态水文改变度指标改善明显。     

基于优化-模拟技术的生态库容

为发挥水库在水资源开发利用与河流生态环境问题之间的协调作用,以丹江口水库为例,探讨了综合利用水库生态库容划分方法。以丹江口水库下游襄阳和仙桃为控制断面,采用Tennant法计算下游河道生态流量的参考值。在考虑丹江口水库的防洪、生态、供水、调水、发电、航运等综合任务和汉江中下游水量联系的基础上,建立了综合利用水库的生态库容优化模型,拟定了4组调度规则,应用自适应遗传算法和模拟调度方法进行求解。计算结果表明:设置生态库容后的调度图能较好地满足控制断面对生态流量的需求,获得较佳综合利用效益。     

基于优化-模拟技术的生态库容

为发挥水库在水资源开发利用与河流生态环境问题之间的协调作用,以丹江口水库为例,探讨了综合利用水库生态库容划分方法.以丹江口水库下游襄阳和仙桃为控制断面,采用Tennant法计算下游河道生态流量的参考值.在考虑丹江口水库的防洪、生态、供水、调水、发电、航运等综合任务和汉江中下游水量联系的基础上,建立了综合利用水库的生态库容优化模型,拟定了4组调度规则,应用自适应遗传算法和模拟调度方法进行求解.计算结果表明:设置生态库容后的调度图能较好地满足控制断面对生态流量的需求,获得较佳综合利用效益.     

永定河流域多水源配置与水库群优化调度

针对流域水资源系统中以“面”为主的多水源配置和以“线-点”为主的水库群调度耦合问题,提出多水源配置与水库群优化调度相耦合的二层结构方法。以永定河流域为研究实例,提出包括供水规则、引水规则、多水源供水策略以及共同供水任务分配策略的多水源配置与调度规则,以此建立多水源配置与水库群优化调度模型,分析多水源供水和不同需水情景下的调度方案,以及最优方案下的供水效益。结果表明：永定河流域考虑本地水、引黄水、南水北调水和再生水的多水源供水与节水相结合的情景方案为最优方案,生活用水保证率均大于99%,工业用水保证率均大于97%,灌溉分区供水保证率为76.7%～90.2%(除桑干河上游外),三家店断面生态供水保证率为96.3%;通过多水源供水和节水策略,可以极大地改善用水户的供水效益和保障三家店断面生态水量需求。本文方法可为流域多水源配置与水库群优化调度研究提供借鉴。     

大规模跨流域水库群供水优化调度规则

针对大规模跨流域供水水库群联合调度中调水、引水、供水三者之间的复杂性、动态性和不确定性的特点,在二层规划模型的基础上,应用博弈论原理,建立跨流域水库群供水调度规则的三层规划模型,提出调水规则、引水规则和供水规则相结合的跨流域水库群优化调度规则,从深层次揭示跨流域供水水库群之间的主从递阶层次的独立性及相互关联性;并应用基于免疫进化的粒子群算法对模型进行分层优化求解。以滦河下游跨流域水库群为对象进行研究,计算结果表明:① 减少了水量损失,提高了水资源的利用率;② 提高了供水区唐山、天津的供水保证率,降低了缺水破坏深度。     

引汉济渭工程初期运行调水区河道生态流量优化研究

针对跨流域调水工程等强人类活动对河道生态造成严重影响的实际问题,以引汉济渭工程为研究对象,建立并求解了工程运行初期多年调节水库三河口的中长期调度模型,设定了不同生态需水下的调度方案集,量化与评估了工程初期运行对供水与生态的满足情况,并推荐了最佳的调度方案与优化的生态流量过程。研究表明：（1）在生态需水为生态基流时（设计方案）,供水与生态基流保证率均满足设计要求,验证了模型与方法的合理性;（2）在生态需水为适宜生态流量时,供水与生态基流保证率分别为65%、98%,表明供水与生态两者间呈竞争关系;（3）在生态需水为修正的生态流量时,供水与生态基流保证率分别为95%、100%,在满足供水目标的同时,河道内月平均流量较设计方案提高了47%,推荐该调度方案与生态流量过程为最佳方案与最优生态流量过程。研究成果对构建生态流域、提高跨流域调水工程的综合效益具有实际意义和应用价值。     

饮马河流域生态调度研究

以吉林省饮马河流域为研究对象,开展生态调度研究,构建了该流域的生态调度模型,并开发了基于两时段法的计算软件系统,给出了在维持饮马河流域现有水库及其配套灌区工程实际供水条件下的河道生态调度结果及水库的生态调度线,对流域生态调度成本进行了详细分析。研究结果可以为饮马河流域内水利工程的科学管理和合理调度提供科技支撑。     

基于节水优先和工程布局调整的塔里木河流域节水潜力

为挖掘寒旱区内陆河流域的节水潜力,论证山区水库替代平原水库的可行性,以塔里木河三源流阿克苏河、叶尔羌河、和田河及其干流(简称“三源一干”)为研究对象,在“节水优先”治水方针的指导下,考虑源流区山区水库群、干流区平原水库群以及各行业用水需求,建立并求解了现状水平年和远景水平年的水库群联合调配的模拟与优化模型。结果表明：水库群调度节水的关键在于降低河道内及平原水库库区中无效的蒸发渗漏损失;2035年远景水平年,通过山区水库群联合优化调配的最大节水潜力为2.46亿m³;制定了源流山区水库替代干流平原水库的布局方案,即结然力克、大寨、其满、帕满、喀尔曲尕和塔里木等6座平原水库的兴利库容分别可削减17%、17%、17%、33%、100%、100%,该方案在保障塔里木河干流供水任务情况下可增加0.21亿m³的节水潜力。研究成果为实现流域水资源科学调控、保障区域水安全和生态安全提供了理论与技术支撑。     

跨流域引水后碧流河水库不同来水年的调入水量研究

以大伙房水库输水应急入连工程为研究背景,其受水水库—碧流河水库为研究对象,通过长系列历史资料的模拟说明跨流域引水后碧流河水库引水与供水联合调度图与调度规则的合理性。基于该引水与供水联合调度图与调度规则,结合历史长系列资料模拟结果,并考虑不同来水年及其年内分配、不同初始蓄水状态等主要影响因素进行不同频率来水典型年的模拟,研究跨流域引水后碧流河水库不同来水年所需大伙房水库输水工程的调入水量问题。研究成果可为碧流河水库制定跨流域引水计划与供水计划提供科学依据。     

南水北调中线工程水量优化调度研究

针对南水北调中线工程供水系统的特点,应用大系统递阶分析的原理和方法,建立了三层递阶水量优化调度模型.采用模拟技术与优化技术相结合的途径,求解出满足系统整体供水目标下供水区水库的优化调度图,结果可为工程未来运行提供科学依据.     

开都河-孔雀河流域水资源承载力水平的综合评价与分析

以新疆开都河-孔雀河流域为例, 利用熵值法分析原理建立了流域水资源承载力综合评价指标体系, 对其进行了量化分析以及指标客观赋权, 并得出研究区水资源承载力水平综合得分值. 结果表明: 开都河-孔雀河流域各县市的水资源承载力综合水平较低, 且出现了下降趋势, 而且空间差异显著. 影响开都河-孔雀河流域水资源承载力水平变化的动力因子是开都河-孔雀河流域的产业结构和用水结构的双重不合理, 并对水资源承载力产生较强的制动效应, 用水效益的缓慢提升和水利设施建设投资的减少, 也影响着流域水资源承载力水平的进一步提升.为了开都河-孔雀河流域水资源承载力水平提升和流域可持续管理, 建议加强水源地和生态保护区建设, 发展节水农业和高效用水灌溉技术, 优化流域内产业结构和用水结构, 提高用水效益, 完善流域管理法规、 法律条例, 加大监督和执法力度, 建设统一管理模式, 建立科学而严格的管理机制.     

1926-2009年额尔齐斯河流域中游地区气候变化及其对水资源的影响分析

额尔齐斯河流域中游地区是哈萨克斯坦共和国重要的水资源富矿与战略经济区, 资料表明这一地区过去几十年来气候与水资源均发生了显著变化, 分析研究其气候变化及其对水资源的影响, 对水资源合理利用具有重要的指导意义.利用研究区7个气象站1926-2009年84 a逐月降水和气温资料, 应用高桥浩一郎公式计算研究区月平均蒸发量及可利用降水量, 分析了1926-2009年研究区气候变化及其对水资源的影响.结果表明: 1)与全球气候变暖一致, 过去84 a来研究区平均气温呈较快的升高趋势, 且自20世纪80年代末以来进入快速升温变暖期; 2)84 a来, 研究区降水总体呈增加趋势, 随着温度的升高, 蒸发量同步增加. 因此, 研究区可利用降水量尽管有波动但总体变化不大; 3)降水是影响研究区可利用降水量的最重要的影响因素, 二者呈现显著的正相关关系, 1%的降水变化可导致1.68%的可利用降水量变化.研究区是全球气候变化的敏感区域, 水资源开发利用需切实做好应对气候变化的适应性对策.     

地下水库调蓄能力综合评价的指标体系与模糊集方法

从维护生态平衡与水资源可持续开发利用的角度定义了地下水库的调蓄能力,提出地下水库调蓄能力综合评价的指标体系。并在模糊模式识别理论与模型的基础上,去除指标间的相关性,建立一种适合于对多指标体系的地下水库调蓄能力进行综合评价的多层模糊模式识别交叉迭代模型。实例应用表明,该模型具有能同时考虑定性与定量指标,又能将迭代结果与决策者经验知识相结合来确定多指标权重的优点,便于推广应用。     

千岛湖配水工程对钱塘江河口盐水入侵影响

杭州市第二水源千岛湖配水工程（简称配水工程）的实施将引起富春江水库下泄流量及过程改变,从而对钱塘江河口盐水入侵产生影响。建立考虑涌潮作用的二维盐度数值模型,在验证钱塘江河口潮位和盐度的基础上,预测配水工程实施对河口盐水入侵距离和重要取水口含氯度超标时间的影响。研究表明:配水工程实施后,上游富春江水库若按现状调度方案,对枯水年影响大,咸水上溯距离增加3.7 km,沿岸取水口的可取水时间缩短0.2~3.6 d,丰、平水年盐水入侵和引水前相当;通过水库的优化调度,可基本消除枯水年引水造成的盐水入侵影响。为减少配水工程实施的盐水入侵影响,采用水库的优化调度模式是必要的。     

基于MODIS数据的额尔齐斯河上游河冰物候研究

额尔齐斯河发源于中国新疆阿尔泰山南坡,是中国唯一流入北冰洋的河流。随着中俄“冰上丝绸之路”提出,额尔齐斯河通航具有重要意义,监测其河冰物候变化显得尤为必要。本研究基于2001—2018年MOD09GQ第2波段数据,分析了额尔齐斯河布尔津至斋桑泊段每年河冰物候信息,包括开始封河时间、结束开河时间、冰/雪最大覆盖时间、冰期持续时间、封河速率和开河速率。研究结果表明：（1）MOD09GQ的反射率随河冰开河而逐渐降低,经与南湾水文站实际观测的冰期持续时间相比较,其所得冰期持续时间与实测冰期持续时间变化一致,均略有延长趋势,这表明MOD09GQ能有效监测河冰物候信息;（2）开始封河时间与结束开河时间均有提前趋势,最早开始封河比最晚开始封河提前45天,最早结束开河比最晚结束开河时间提前31天,开始封河比结束开河提前时间更多,导致整个冰期持续时间有延长趋势;（3）封河速率有变慢趋势,开河速率有逐渐加快趋势,这意味着若未来该河段通航,每年通航期将延长,将带来更大的经济效益。     

三峡水库动态汛限水位洪水调度风险指标及综合评价模型研究

汛限水位是综合利用水库运行和调度的重要参数之一,也是协调防洪和兴利矛盾的焦点所在。现行的汛限水位过多地考虑了小概率洪水事件,不能充分挖掘水库汛期的兴利效益,因此,采用动态汛限水位进行调度,对综合利用水库的运行具有重要的理论意义和实用价值。根据三峡水库围堰发电期的调度规程,建立预报预泄调度模型,采用宜昌站1882-2001年汛期实测日流量资料,实现了考虑预报信息的动态汛限水位洪水调度模拟;提出了多目标风险指标体系;计算了9种动态汛限水位方案下的风险指标值,通过综合评价模型对各方案进行比较和优选,得到了相对合理的动态汛限水位方案。     

北京房山应急水源地地下水数值模拟及河流渗漏量预测

以北京房山岩溶水应急水源地为例,采用等效连续介质体概化地下水流系统,建立地下水流数值模型,评价地下水源汇项,分析地下水系统特征。运用MODFLOW中的河流（渠）子程序包,刻画地表河流和泉水与地下水的交换关系。经参数识别和验证,计算结果与实测数据拟合较好,能够比较准确的模拟水源地岩溶水系统。模拟和预测结果表明,水源地地区地下水与地表水联系密切,应急开采后,地下水系统由向河流排泄转变为河流渗漏补给地下水,可为应急水源地合理开发利用提供科学依据。     

流域水工程群并发联合调度技术研究

水工程群联合调度是将区域内水库、闸坝、分洪枢纽等不同水利工程对象,根据指定的调度规则库,按照特定目标进行联合调控运用的分析过程.随着流域内水工程对象的不断增加,水工程群联合调度分析计算过程复杂性愈来愈高.为满足新形势下,流域水工程群联合调度计算的时效性需求,建设具有预报调度一体化功能的流域水模拟系统已成为当前研究的热点...