水电开发下河流生态流量的水库调度方法研究

水电开发是实现2020年国家能源目标的必然方式，但水电开发会造成河流生态系统的退化。河流生态系统保护已成为影响我国能源目标实现的一个重要瓶颈因素。在开发水电的同时，对河流生态流量进行有效的调度，是解决水电开发和河流保护矛盾的关键措施。为建立有效的生态流量调度措施，本研究重点开展了水电开发对水文情势改变程度度量方法建立及改变特征分析研究，以及水电开发下生态流量调度方法建立研究。1）多数生态水文学研究忽视了水文指标次序变化对水文情势扰动评价的影响，本研究利用水文序列周期变化代替其次序变化，研究了水文指标次序变化对水文情势扰动评价的影响。结果表明以RVA为代表的传统水文情势扰动评价方法低估了水文情势改变。2）发电量确定是生态流量调度方法建立的关键内容，针对径流和电价的不确定性的问题，采用场景树模型模拟未来径流和电价的可能场景，对未来径流和电价进行预测；根据库容大小以及生态流量管理目标设计了四种水库发电量的优化情景；针对四种发电量优化情景构建了面向河流生态需求的水库发电量优化模型，进而对生态流量调度参数进行优化和调整。本项目成果初步建立了河流生态流量调控方法，可用于缓解水电开发和河流保护之间的矛盾。 2100433B

保证河流生态流量是解决水电开发和河流保护矛盾的一项关键措施。现有生态流量调度方法不随着水库实际情况调整，是一种静态模型，不利于人类和生态需求的协调；另外，面向生态系统层面保护的生态流量调度方法是通过最小化水文情势扰动来间接实现，未考虑生态流量影响下的生态系统各物种间相互联系的复杂变化，难以预测调度的生态结果，是一种近黑箱模型。本项目提出对水库库容进行分区，根据水库水量变化，动态调整生态流量调度规则，解决面向目标物种和面向生态系统保护的生态流量调度方法间协调以及发电和生态保护间协调的问题；利用稳定同位素技术研究食物网结构和营养循环，并采用多Agent系统开发食物网营养循环模型，以降低食物网模拟的复杂性。采用食物网理论定量研究生态流量影响下生态系统的变化，使面向生态系统层面的生态流量调度从黑箱变到接近白箱。本研究有利于实现生态系统层面河流保护，以及有效协调人类和生态需求。

水库生态调度是一种降低大坝的建设和运行对河流生态系统负面影响的措施。该措施相对费用较低，可以帮助改善传统的水库调度方式，合理运行大坝设施，部分恢复自然水文情势，修复大坝上下游河流的生态系统结构和功能。近几十年，生态调度的理论和技术已得到了广泛的关注。根据美国大自然保护协会（TNC）调查，截止2005年，已有几十条河流进行或正在进行水库生态调度的实践，其中已美国为多。2100433B

本书在对黄河干流水生态系统取样调查的基础上，评估了黄河干流水库对河流水生态系统的影响，研究了水库运行对河流水沙过程、河道生态系统及河道形态的负面影响，确定了河道生态系统修复目标；计算了维持水生生物生存繁衍需要的径流条件、黄河下游河道湿地生态需水、乌梁素海和黄河河口近海生态需水，提出了维持河道生态系统良性循环需要的径流条件；通过开展已建工程合理生态调度模式研究，建立了黄河干流中长期水库生态调度模型，提出了水库生态调度方案，并建立了权衡水库生态调度经济社会效益与生态效益之间关系的评估方法和指标体系。

本书可供从事水文水资源、生态环境等相关专业的科研和管理人员、高等院校相关专业的师生阅读参考。

吴学文编著的《考虑生态的多目标水电站水库混沌优化调度研究》系统探讨了考虑生态的多目标水电站水库优化调度的理论、方法及其应用问题。主要内容包括：绪论、水电站入库径流混沌预测、考虑生态的多目标水电站水库优化调度模型构建、水电站水库优化调度混沌遗传算法设计、水电站水库优化调度自动化监控系统开发、万家寨水电站水库优化调度实例研究、总结与展望等。

《考虑生态的多目标水电站水库混沌优化调度研究》可作为水利水电工程技术人员、经济管理人员及广大水利工作者的参考书，也可作为高等院校水利类相关专业研究生的教学参考书。