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溪洛渡水库自适应生态调度研究

龙凡  
【摘要】:以水库为代表的水利水电工程给人类社会带来了防洪、发电、供水、航运等多方面的经济及社会效益,但由筑坝产生的对坝下河流生态系统的胁迫等负面影响也逐渐显现。如何在满足人类社会对于水资源需求的同时,有效保护河流生态系统的安全,是当前时代所急需解决的问题。探索解决这一问题的途径便是实施生态友好型水库调度。在当前的生态友好型水库调度中,模型建立时,对于生态流量往往采用固定值,多是针对确定性来水条件下的优化调度。本文从研究不同来水条件下,河流不同的生态需水要求,以及如何制定水库的调度运行方式以满足这样的生态需求为目的,开展了自适应生态调度研究。研究实例选择的是金沙江下游的溪洛渡水库。本文的研究是对于生态调度的一项新探索,为水库生态调度的实际运用提供了理论方法和技术支撑。论文的主要内容及相关结论如下:1.总结回顾了国内外生态调度的研究历程:为了减轻筑坝带来的负面生态效应,生态调度应运而生。针对生态调度的研究,以构建单目标或多目标优化调度模型求解相关问题为主要方向。分析了当前研究中存在的不足,生态流量的计算无法反映来水的变化性,缺乏针对实际调度运行中可操作的生态调度规则,从而拟定了本文的研究内容和路线。2.考虑到河流来水的年内年际变化性,会影响河流生态需水的变化性,提出并构建了一种能计算不同来水条件下的生态需水方法——概率加权FDC法。该方法以FDC法为基础,选择流量历时中90%历时点的日流量作为生态需水基准,同时考虑年月来水的丰枯遭遇概率,以不同典型年下各月来水的丰枯条件概率作为概率权重,从而计算得到不同典型年各月的生态需水。以屏山站为应用实例,计算得到的生态需水结果显示,丰平枯不同典型年,总体保持了丰水年最大,平水年次之,枯水年最小的趋势。不同典型年生态需水在非汛期差异较小,而在汛期差异较大。这是与河流本身的来水特性相一致的。计算结果与常用水文学方法比较,具有较强的合理性和可靠性。3.为构建适应来水条件的生态调度规则,首先以前述生态需水方法计算得到的生态流量作为约束条件,构建单目标优化调度模型。接着,对优化调度结果,按照两种思路建立生态调度规则:一,区分丰枯来水典型,按照每月来水所属典型的不同,将对应的优化结果数据进行拟合,提取自适应生态调度规则;二,不区分丰枯来水典型,将所有优化结果数据进行拟合,提取一般生态调度规则。4.利用拟合得到的两种不同生态调度规则,对历史数据进行模拟调度,分析比较两种调度规则的效果差异。自适应生态调度规则相较于一般生态调度规则,在发电量结果上,除枯水年多年平均外,均较优;在出力和生态需水的保证率上,也表现出优势;在生态效益上,以拟合优度指标进行判定时,两者差异不大,自适应生态调度规则的拟合优度值均略小于一般生态调度规则;以改进的流量偏差指标进行判定时,除枯水年外,均是一般生态调度规则的流量偏差较小。综合以上四个指标,采用熵权法计算,除枯水年外,自适应调度函数的综合效益均大于一般调度函数。


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