下游河道生境保护约束的水库生态调度
文献类型：学位论文
| 作者 | 陈端 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈求稳 |
| 关键词 | 水库生态调度 河道生境保护 水库工程效益保障 嵌套优化模型 改进遗传算法 Ecological-friendly reservoir operation instream habitat protection Human interes Time-nested optimization model Adaptive Genetic Algorithem |
| 其他题名 | UThe optimization of reservoir operation Uconstrained by in-stream flow requirements |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | 水库常规调度，主要是协调防洪和发电等兴利任务之间的利益，实现水资源利用最大化和经济效益最大化。在传统的水库规划建设以及日常运行管理中，较少考虑下游河流生态系统的用水需求，其引起的生态问题日益突出。水库生态调度是绿色水电开发面临的重要问题，也是河流生态学研究的热点。其核心在于将河流生态系统的保护纳入水库的服务对象，改变水库现行的运行方式，通过合理的调度尽量满足下游河流生态系统用水需求，或者尽量减少对水文情势的剧烈扰动，以此避免或减轻水库运行对河流生态系统的负面影响。 本论文针对水库生态调度，重点研究不同调度模式下河流生物生境保护程度与水库工程效益之间的关系，推荐经济可行、生态友好的调度策略。通过在水库常规调度方案中考虑下游河流生物生境保护所需的生态流量过程，调整水库的运行方式，减弱水库调节对下游河道生态系统的负面效应，同时定量研究生态保护程度与水库工程利益保障之间的损益关系，探求平衡河流生物生境保护和水库工程效益保障的生态调度方法，并基于实际工程背景开展生态调度应用研究。研究取得主要成果如下： （1）建立了下游河道生境保护约束的生态调度优化模型，提出了平衡河流生物生境保护和水库工程效益保障的水库生态调度方法。 （2）提出了水库优化调度中月—旬—日时间嵌套方法，通过时间尺度转换实现了水库日生态调度模式。案例研究表明，与直接优化相比，该嵌套方法成功优化的几率增加近16倍，求解时间减少约80%，全局优化能力增强约6%。 （3）通过设置双动态变异算子和罚函数加权矩阵改进了经典遗传算法的性能。案例研究表明，与经典的遗传算法相比，改进遗传算法的全局寻优能力增强约4%。 （4）以雅砻江流域锦屏梯级水库为背景，建立了基于大型梯级水库联合调度的水库生态调度模型。推荐了基于栖息地面积保护的最佳生态调度策略，在该调度策略下平水年可以保护的目标鱼类栖息地面积比例达到60%，而发电量损失率仅3.2 %。与传统的基于Tennant 方法的生态调度相比，在减少发电量损失的同时，有效提高了目标鱼类的保护程度。 （5）以漓江上游水库群为背景，建立了流域水库群生态调度模型，推荐了既能较大程度满足人类效益，又能较小扰动河流自然水文情势的优化调度方案。该方案下水库综合供水率为83%，漓江干流和甘棠江支流水文改变度分别为47% 和80%。与水库常规调度方案相比，在保障综合供水率的前提下，对漓江 干流和甘棠江水文改变度分别减少了19%和746%。 通过上述研究取得了如下创新点： （1）建立了下游河道生境保护约束的生态调度优化模型，提出了平衡河流生物生境保护和水库工程效益保障的研究方法，并结合研究问题的特点对优化算法进行了改进，提出了适应于研究问题的高效优化算法。 （2）识别了生态调度中工程效益和生态胁迫之间的定量响应关系，建立了水库生态调度的定量研究和分析方法。 （3）提出了水库调度中月—旬—日的时间嵌套方法，实现了水库日生态调度模式，满足了鱼类特殊生长期如产卵期等对日流量变化的需求，有效提高了水库生态调度的效果。 在今后的研究中，需对时间嵌套优化模型开展进一步研究，并结合生态流量最新研究成果，考虑其他环境因子（如水温、泥沙等）的调度、水文预报、中 长期调度与短期调度以及电力市场环境等影响因素，开展实时调度研究。 |
| 公开日期 | 2014-05-09 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7208]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈端. 下游河道生境保护约束的水库生态调度[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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