基于復(fù)雜水資源系統(tǒng)的水利工程生態(tài)調(diào)度研究
本文關(guān)鍵詞:大型水利工程的生態(tài)調(diào)度,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《中國水利水電科學(xué)研究院》 2015年
基于復(fù)雜水資源系統(tǒng)的水利工程生態(tài)調(diào)度研究
魏娜
【摘要】:水利工程是實(shí)現(xiàn)水資源持續(xù)利用的重要手段,而現(xiàn)行水利工程調(diào)度對于河流生態(tài)環(huán)境流量的需求考慮較少,對河流生態(tài)系統(tǒng)造成一定威脅。為實(shí)現(xiàn)人水和諧健康發(fā)展,落實(shí)十八大提出的生態(tài)文明建設(shè)的具體要求,現(xiàn)有生態(tài)調(diào)度的研究和實(shí)踐中尚存在“生態(tài)效應(yīng)根源不明、生態(tài)環(huán)境需水底線不清、生態(tài)調(diào)度方法不靈”等問題,亟需開展研究。針對“生態(tài)效應(yīng)根源不明”的問題,通過生態(tài)效應(yīng)理論的分析,提出了水利工程三級生態(tài)效應(yīng),構(gòu)建了可量化的水利工程三級生態(tài)效應(yīng)評價指標(biāo)體系;針對“生態(tài)環(huán)境需水底線不清”的問題,提出了利益相關(guān)者參與法確定河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水的計算方法,并提出了層次化用水分析方法;針對“生態(tài)調(diào)度方法不靈”的問題,提出了水利工程生態(tài)調(diào)度二層結(jié)構(gòu)方法,構(gòu)建了相應(yīng)的模型,并對典型水利工程優(yōu)化調(diào)度方案進(jìn)行研究。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)水利工程生態(tài)效應(yīng)評價指標(biāo)體系研究從是否受到人類干預(yù)的角度將生態(tài)效應(yīng)劃分為自然生態(tài)效應(yīng)和社會生態(tài)效應(yīng),構(gòu)建了生態(tài)效應(yīng)綜合評價指標(biāo)體系;分析了水利工程生態(tài)效應(yīng)的概念和內(nèi)涵,提出了水利工程三級生態(tài)效應(yīng)及其作用關(guān)系,構(gòu)建了可量化的水利工程三級生態(tài)效應(yīng)評價指標(biāo)體系。對陜西省渭河流域大型水利工程生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行評價,結(jié)果表明:降雨量的減少以及溫室效應(yīng)導(dǎo)致的氣溫升高對流域的水文情勢和水資源本底值有一定影響。水利工程上游支流站點(diǎn)受人類活動干擾較小,各項指標(biāo)基本與自然狀態(tài)接近,干流站點(diǎn)由于受上游工程調(diào)蓄作用,導(dǎo)致河流自然節(jié)律發(fā)生變化,各項指標(biāo)均有顯著改變,水利工程一級生態(tài)效應(yīng)是所有生態(tài)效應(yīng)的驅(qū)動力。(2)利益相關(guān)者參與法確定河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水基于利益相關(guān)者理論,提出了利益相關(guān)者參與法確定河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水的內(nèi)涵,基于已有生態(tài)環(huán)境功能分區(qū)的研究成果,選取生態(tài)環(huán)境功能斷面,在分析河流生態(tài)系統(tǒng)常規(guī)分項生態(tài)環(huán)境流量的基礎(chǔ)上,考慮了支流匯入、干流重點(diǎn)斷面取水以及水量平衡原理,并讓政府部門作為生態(tài)系統(tǒng)公共效益的代表,參與利益相關(guān)者的討論,最終確定斷面生態(tài)環(huán)境需水的三級管理目標(biāo),為生態(tài)調(diào)度的實(shí)施提供邊界條件和調(diào)度目標(biāo)。以陜西省渭河干流為例,采用利益相關(guān)者參與法確定林家村、魏家堡、咸陽、臨潼、華縣5個重點(diǎn)斷面的生態(tài)環(huán)境流量三級管理目標(biāo):一級管理目標(biāo)分別為5.4m3/s、8.4m3/s、10.0m3/s、 12.0m3/s和12.0m3/s,二級管理目標(biāo)分別為8.6m3/s、11.6m3/s、15.1m3/s、20.1m3/s和12.0mVs,三級管理目標(biāo)分別為12.8m3/s、23.5m3/s、31.7m3/s、34.3m3/s和34.1m3/s。(3)競爭條件下的層次化用水分析基于成本效益理論,考慮用水過程不同階段成本效益間的敏感性程度不同,提出了層次化用水的內(nèi)涵,將用戶的水量需求劃分為三個層級,即最低需水量、適宜需水量和最大需水量,確定了不同層級用戶用水的優(yōu)先級別,為實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置、保障河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境流量的實(shí)施提供科學(xué)的計算方法。以陜西省渭河流域九大灌區(qū)為例,分析了2020年九大灌區(qū)50%、75%、90%頻率年最低灌溉需水量分別為11.17億m3、13.34億m3、15.78億m3,適宜灌溉需水量分別為21.13億m3、29.02億m3、32.60億m3,不同頻率年最低灌溉需水量為適宜灌溉需水量的45%-60%左右。以寶雞峽灌區(qū)為例,分析了不同層級灌溉需水、河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水、發(fā)電引水之間的優(yōu)先級關(guān)系,第一級:極低限生態(tài)環(huán)境需水量最低灌溉需水量;第二級:適宜灌溉需水量低限生態(tài)環(huán)境需水量;第三級:適宜生態(tài)環(huán)境需水量,發(fā)電引水與灌溉用水相結(jié)合,不單獨(dú)考慮其優(yōu)先順序。(4)水利工程生態(tài)調(diào)度二層結(jié)構(gòu)方法與模型從復(fù)雜水資源系統(tǒng)水量影響關(guān)系入手,針對水利工程實(shí)際入流受全流域尺度多因素綜合效應(yīng)的影響,提出了水利工程生態(tài)調(diào)度二層結(jié)構(gòu)方法。第一層結(jié)構(gòu)為基于“二元水循環(huán)”理論的復(fù)雜水資源系統(tǒng)模擬,采用ROWAS模型分析了各類影響因素對于整個水循環(huán)系統(tǒng)的擾動,為水利工程生態(tài)調(diào)度的研究提供實(shí)際入流和供水范圍;第二層結(jié)構(gòu)是在上層邊界控制條件下,以FORTRAN為開發(fā)工具編制的水利工程生態(tài)調(diào)度優(yōu)化模型,該模型引入調(diào)度線對多目標(biāo)進(jìn)行供水約束,采用粒子群算法對調(diào)度線進(jìn)行優(yōu)化,直至得到符合各目標(biāo)保證率要求下的最大供水量,拓展了河流生態(tài)調(diào)度的研究途徑。(5)水利工程優(yōu)化調(diào)度方案研究以陜西省渭河流域?yàn)槔?構(gòu)建了渭河流域水量模擬調(diào)控模型,根據(jù)全流域水循環(huán)影響因素設(shè)置水量模擬邊界控制情景,為流域內(nèi)寶雞峽水庫和魏家堡水利樞紐的優(yōu)化調(diào)度研究提供實(shí)際入流和供水范圍。根據(jù)供水目標(biāo)優(yōu)先級和河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水設(shè)置了工程調(diào)度策略,采用優(yōu)化調(diào)度模型得到不同邊界控制情景下寶雞峽水庫和魏家堡水利樞紐的推薦調(diào)度策略。分析發(fā)現(xiàn)考慮河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水后的優(yōu)化調(diào)度其灌溉供水量與常規(guī)調(diào)度下的灌溉供水量基本相當(dāng),并且優(yōu)化調(diào)度后的生態(tài)環(huán)境需水保證率較常規(guī)調(diào)度有所提高,驗(yàn)證了模型的可行性。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號】:TV213.4
【目錄】:
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【參考文獻(xiàn)】
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10 劉海;齊文彪;于德萬;謝新民;;飲馬河流域生態(tài)調(diào)度研究[J];水文;2013年06期
中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 王志璋;謝新民;;水庫生態(tài)調(diào)度研究的若干問題探討[A];變化環(huán)境下的水資源響應(yīng)與可持續(xù)利用——中國水利學(xué)會水資源專業(yè)委員會2009學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年
2 張莉;黃強(qiáng);;水庫生態(tài)調(diào)度與環(huán)境影響研究的進(jìn)展[A];水力學(xué)與水利信息學(xué)進(jìn)展 2009[C];2009年
3 郭廣軍;賀芳丁;張傳德;;水庫生態(tài)調(diào)度研究[A];山東省水資源生態(tài)調(diào)度學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年
4 劉易娜;蔡振華;袁成鑫;李德剛;王海軍;;水庫多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度與河道下游生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)初探[A];山東省水資源生態(tài)調(diào)度學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年
5 譚紅武;廖文根;李國強(qiáng);杜強(qiáng);朱瑤;;國內(nèi)外生態(tài)調(diào)度實(shí)踐現(xiàn)狀及我國生態(tài)調(diào)度發(fā)展策略淺議[A];中國水利學(xué)會2008學(xué)術(shù)年會論文集(上冊)[C];2008年
6 程根偉;陳桂蓉;;試驗(yàn)三峽水庫生態(tài)調(diào)度,,促進(jìn)長江水沙科學(xué)管理[A];2007重大水利水電科技前沿院士論壇暨首屆中國水利博士論壇論文集[C];2007年
7 肖金鳳;梁宏;楊治國;;水庫生態(tài)影響研究和生態(tài)調(diào)度對策探討[A];科技創(chuàng)新與現(xiàn)代水利——2007年水利青年科技論壇論文集[C];2007年
8 宮永波;;山東省引用黃河水生態(tài)調(diào)度探索[A];山東省水資源生態(tài)調(diào)度學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年
9 艾學(xué)山;范文濤;;通過水庫生態(tài)調(diào)度建設(shè)環(huán)境友好型大壩[A];第三屆全國水力學(xué)與水利信息學(xué)大會論文集[C];2007年
10 譚樂彥;張軍;;山東省地表水生態(tài)調(diào)度與合理開發(fā)利用方案探討[A];山東省水資源生態(tài)調(diào)度學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年
中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 記者 楊君 特約記者 賈海 通訊員 黃茁;[N];人民長江報;2006年
2 白波;[N];黃河報;2008年
3 本報記者 陳松平;[N];人民長江報;2008年
4 長江科學(xué)院副院長 陳進(jìn);[N];中國水利報;2012年
5 本版編輯 李利鋒 世界自然基金會淡水項目主任、博士 王利民 世界自然基金會武漢辦事處主任、博士 朱江 世界自然基金會武漢辦事處項目官員、博士 本刊記者 高立洪;[N];中國水利報;2006年
6 蔣曉輝 黃河水利科學(xué)研究院教授級高工、博士;[N];黃河報;2011年
7 原二軍;[N];中國環(huán)境報;2011年
8 記者 朱俊君 彭理 特約通訊員 于晶晶;[N];人民長江報;2014年
9 王遠(yuǎn)坤 夏自強(qiáng) 王桂華 河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;[N];中國水利報;2008年
10 東海;[N];中國漁業(yè)報;2011年
中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條
1 魏娜;基于復(fù)雜水資源系統(tǒng)的水利工程生態(tài)調(diào)度研究[D];中國水利水電科學(xué)研究院;2015年
2 陳秀銅;改進(jìn)低溫下泄水不利影響的水庫生態(tài)調(diào)度方法及影響研究[D];武漢大學(xué);2010年
3 張洪波;黃河干流生態(tài)水文效應(yīng)與水庫生態(tài)調(diào)度研究[D];西安理工大學(xué);2009年
中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條
1 張娜;基于生態(tài)需水的水庫生態(tài)調(diào)度研究[D];華中科技大學(xué);2011年
2 黃云燕;水庫生態(tài)調(diào)度方法研究[D];華中科技大學(xué);2008年
3 余文公;三峽水庫生態(tài)徑流調(diào)度措施與方案研究[D];河海大學(xué);2007年
4 顧然;基于RVA框架的水庫生態(tài)調(diào)度研究及決策支持系統(tǒng)開發(fā)[D];華中科技大學(xué);2011年
5 解瑞;基于河流生態(tài)需水均衡的紅崖山水庫生態(tài)調(diào)度[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年
6 孫宜超;考慮生態(tài)調(diào)度的水庫多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度理論與應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2012年
7 杜青輝;基于生態(tài)的遼河流域水庫調(diào)度模式研究[D];華北水利水電學(xué)院;2012年
8 葉明;龍灘—巖灘電站聯(lián)合生態(tài)優(yōu)化調(diào)度研究[D];廣西大學(xué);2014年
本文關(guān)鍵詞:大型水利工程的生態(tài)調(diào)度,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號:244084
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