【摘要】：隨著黑河流域經(jīng)濟、社會發(fā)展,上世紀60年代起,黑河中游大量墾荒,農(nóng)業(yè)用水不斷增加,下游生態(tài)用水被擠占,造成黑河下游額濟納地區(qū)荒漠植被衰亡和沙漠化迅速擴張,中、下游用水矛盾日益突出。另外,由于缺少調(diào)蓄工程,黑河流域水資源調(diào)控手段單一,只能通過人為增加閉口滿足下游需水。本文研究了黑河干流梯級水電站水庫多目標聯(lián)合調(diào)度問題,研究成果對于改善中、下游不和諧的用水矛盾,豐富流域水資源調(diào)控手段,遏制黑河下游生態(tài)環(huán)境惡化趨勢,促進全流域經(jīng)濟、社會、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本論文取得的主要研究成果如下:(1)根據(jù)黑河干流水利工程調(diào)控手段差異,設(shè)定了兩個水庫調(diào)度方案,方案一考慮黃藏寺和7座水電站,方案二考慮黃藏寺、正義峽和7座水電站。以灌溉、生態(tài)、發(fā)電為調(diào)度目標,構(gòu)建了黑河干流梯級水電站水庫多目標聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型。提出了黑河干流梯級水庫聯(lián)合調(diào)度模式,即以龍頭水庫黃藏寺水庫為主要調(diào)蓄水庫,下游正義峽水庫為反調(diào)節(jié)水庫,發(fā)揮梯級供水、生態(tài)和發(fā)電效益整體最大化。(2)基于改進的NSGA-II多目標優(yōu)化算法求解了優(yōu)化調(diào)度模型,得到不同方案的Pareto曲面。多目標Pareto曲面圖顯示,三個目標不能同時達到樣本理論最優(yōu)解;構(gòu)成Pareto非劣解集的各個非劣解距離樣本理論最優(yōu)解的加權(quán)距離相當。(3)定量描述了不同目標之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,采用copula函數(shù)研究了多目標競爭機制。研究表明,三個目標中,發(fā)電對黑河流域整體的影響最小、最不顯著;推薦各方案的灌溉年均缺水量分別為1271、1492萬m3,生態(tài)過程年均缺水量分別為115696、4951萬m3。(4)采用模糊優(yōu)選決策理論優(yōu)選了非劣解集,得到各方案的最優(yōu)調(diào)度策略分別為第1449和1354個解。優(yōu)化調(diào)度結(jié)果表明,黃藏寺和正義峽水庫犧牲了自身發(fā)電量,大幅提高了整個梯級的發(fā)電效益。正義峽水庫參與調(diào)節(jié)提高了黑河下游鼎新灌區(qū)和東風場區(qū)的供水量,極大改善了下游生態(tài)供水過程,結(jié)果對比顯示,正義峽水庫參與調(diào)節(jié)的方案二更優(yōu)。(5)分別制定了黑河流域梯級水庫綜合利用調(diào)度圖和調(diào)度函數(shù),實現(xiàn)了優(yōu)化調(diào)度結(jié)果的可操作化。研究表明,依據(jù)梯級水庫綜合利用調(diào)度圖實施水庫調(diào)度,實現(xiàn)了梯級調(diào)度的徑流補償和庫容補償作用。(6)基于優(yōu)化調(diào)度策略,揭示了黑河干流梯級水庫的水位變化規(guī)律,即黃藏寺水庫頻繁降至死水位且較少蓄至正常蓄水位,其原因是由于黑河地區(qū)整體缺水,黃藏寺水庫要兼顧梯級綜合效益和正義峽的運行策略;正義峽水庫頻繁調(diào)節(jié)至死水位和正常蓄水位,起到了反調(diào)節(jié)黃藏寺的作用,兼顧了下游需水。黃藏寺水位主要受來水影響,遵循豐水期蓄水、枯水期放水的基本規(guī)律;正義峽水位主要受需水影響,遵循非需水期蓄水、需水期放水的基本規(guī)律。低水位附近枯水年水位線更束窄,高水位附近豐水年水位線更束窄。(7)基于優(yōu)化調(diào)度策略,揭示了黑河中、下游取水規(guī)律,即在灌溉滿足的年份,中游灌區(qū)地表供水和地下供水顯著負相關(guān);在灌溉不滿足的月份,中游灌區(qū)地表供水和鶯落峽月徑流顯著正相關(guān)。中游灌區(qū)4-6月缺水最頻繁,缺水量集中在5-6月。鼎新灌區(qū)和狼心山均在正義峽下泄水量小于7.5億m3時,表現(xiàn)為缺水;反之,不缺水,在6-8月和11月缺水較頻繁,缺水量集中在6-8月;東風場區(qū)7月缺水最頻繁、缺水量最大。(8)基于優(yōu)化調(diào)度策略,揭示了黑河干流梯級發(fā)電規(guī)律,即黃藏寺水庫每增加100萬m3年下泄水量,梯級年發(fā)電量增加0.0152億kW·h;出庫流量大于98.3 m3/s時,加大放水對梯級發(fā)電貢獻不大;小于63.9 m3/s時,梯級出力提升空間很大。各電站距黃藏寺水庫越遠,受黃藏寺調(diào)蓄的影響越小,受區(qū)間入流影響越大。龍首二級和寶瓶河電站隨黃藏寺出庫流量減小的出力損失最大。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TV737
【圖文】：

西安理工大學博士學位論文的一款信息綜合分析可視化軟件。它可以通多種可視化圖譜，探索某一研究領(lǐng)域的最新發(fā)展前沿。對于科研人員來說，CiteSpace 軟件可以直觀地捕捉相關(guān)研究熱點話題，并且識別具有開創(chuàng)性和標志性的文獻。該軟件也是近些年來逐漸興起研文獻分析利器。利用 CiteSpace 軟件對國外關(guān)于水庫調(diào)度的文獻進行分析。在 Web of Science 網(wǎng)reservoir operation 或者 reservoir dispatch 作為關(guān)鍵詞進行搜索，選擇年份 2008-20時間區(qū)間，在數(shù)據(jù)庫“Web of ScienceTM核心合集”中共搜到 7238 篇相關(guān)文獻。的文獻進行熱點詞知識圖譜的繪制，如圖 1-1 所示。

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圖 1-2 2008-2019 年國外水庫調(diào)度研究關(guān)鍵詞（熱點詞）時間線圖譜Fig.1-2 The knowledge map of foreign research keywords (hot words) timeline from 2008-2019利用 CiteSpace 軟件對國內(nèi)關(guān)于水庫調(diào)度的文獻進行分析。在 CNKI 網(wǎng)站利用“”作為關(guān)鍵詞進行搜索，與國外數(shù)據(jù)保持一致，選擇年份 2008-2019 年作為時間區(qū)到 4274 篇相關(guān)文獻。針對搜到的文獻進行熱點詞知識圖譜的繪制，如圖 1-3 所

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本文編號：2793092