考虑新能源消纳的黄河上游水电站群生态优化调度研究

为降低黄河上游水电站群调度中新能源消纳对河流径流情势和生态完整度的影响,以河流径流情势变化最小、水电站群发电量最大、发电出力平稳性最高为目标,建立了风水光多能互补系统生态调度模型,采用多目标进化算法求解,探讨了多能互补系统发电出力、新能源消纳及河流生态保护之间的均衡关系。结果表明:水电站群发电量和河流生态保护目标之间呈现明显的竞争关系,多能互补系统的发电出力波动越大,水电站群发电量越大,径流情势变化也越大;入库径流量越大,水电站群生态调度对径流情势的影响越小;多能互补系统生态调度对径流情势的影响主要集中在年发生高/低流量脉冲次数和流量平均增加率/减少率这两项指标,在枯水年发电量最大的调度结果中,年发生低流量脉冲次数和流量平均减少率指标的变化最大。

太湖流域洪水与水量调度方案修订的认识与思考

太湖流域经济社会的快速发展对流域调度工作提出新的更高要求。回顾了《太湖流域洪水与水量调度方案》实施以来流域防洪与水量调度的实践,总结分析了方案修订背景、总体考虑以及修订的主要内容,并作出展望与思考。

国家水网建设中水权水市场发挥作用研究

中共中央、国务院印发《国家水网建设规划纲要》,明确了未来一段时间国家水网建设的目标任务。国家水网的建设和良性运行,需要创新完善相关体制机制,有必要发挥水权水市场在“两手发力”方面的重要作用。文章总结了国家水网建设中水权水市场可以发挥的作用,分析了发挥水权水市场作用面临的困难,并相应提出了发挥水权水市场作用的制度建设建议。

国家水网各层级协同建设思考

推进国家骨干网和省市县各层级水网互联互通、合理衔接,对逐步形成国家水网“一张网”、更好发挥水网整体效益意义重大。推进各层级水网协同建设,应聚焦“四个坚持”原则,即坚持目标导向和问题导向相结合,坚持遵循自然规律、经济规律、生态规律,坚持系统观念,坚持“四水四定”;做好“五个统筹”,即统筹好水网布局、结构、功能设计方案与组网方案,统筹好不同层级水网规划布局与建设,统筹好资源环境承载能力与水流调配过程,统筹好骨干工程与配套工程的关系,统筹好常态与非常态协同治理。分析了不同层级水网协同建设的总体思路,从水网规划与建设的基本单元、思路与重点等方面,研究提出了不同层级水网协同建设的侧重点。围绕加快构建国家水网主骨架和大动脉、加强国家骨干网和省级水网互联互通、推进省市县水网协同融合、加强战略储备水源和战略输配水通道建设,提出推进各层级水网协同建设的重点举措,从完善国家水网“一张网”顶层设计、加强体制机制创新、强化资源要素保障等方面,研究提出了不同层级水网协同建设的政策建议。

浙江水网总体布局与建设实践

浙江省是全国第一批省级水网先导区之一,在系统分析构建浙江水网的新形势新要求、省情水情工情的基础上,提出“三纵八横十枢”的浙江水网总体布局以及高水平水资源配置体系、高标准防洪保安体系、高品质幸福河湖体系、高效能智慧水利体系、高质量水网管理体系五大体系建设思路,从加快建设高质量浙江水网、持续补强防洪排涝安全屏障、着力推进全域幸福河湖建设、系统开展数字孪生水利建设、创新探索水利投融资模式五个方面提出重点突破方向和经验做法,在此基础上,分析了当前存在的问题及下一步工作思考。

南水北调西线工程水源区可调水量“十问”

南水北调西线工程是我国“四横三纵”国家水网主骨架尚待建设的最后一环,而水源区可调水量是西线工程规划论证面临的焦点和难点问题。本文从水资源本底条件与演变趋势,生态环境与经济社会发展需水,调蓄水库与输水工程规模,调水对水源区及其下游水资源开发利用、水生态环境、水力发电、航运等方面影响的角度,提出了与水源区可调水量相关的10个问题;以长江上游分布式水文模型为基础,建立了南水北调西线工程水源区可调水量模拟分析模型,力图系统、定量地回答所提问题。本文的主要研究结论有:在仅考虑满足水源区河道内外生态环境和经济社会需水的前提下,“上线+下线”组合方案多年平均可调水量为1.59×10^(10)m^(3),“完全下线”方案在建设岗托水库进行联调时,多年平均可调水量将达到1.74×10^(10)m^(3);在综合考虑调水对水源区水平衡、水力发电和航运影响及其可接受程度后,南水北调西线水源区可调水量为1.22×10^(10)~1.26×10^(10)m^(3)。长远来看,应谋划西南片区水网与国家水网主骨架、“大动脉”的连接与融合,在减小南水北调西线工程调水影响的同时,提高南水北调西线工程的整体供水能力以及对气候变化等外部条件的适应性。

跨市州重大水利工程立项推进实践逻辑研究

本文旨在探讨跨市州重大水利工程立项协作推进实践逻辑,对于提升国家治理能力具有重要意义。以黄河甘肃段防洪治理(黄干一期)工程为例,提出重大水利工程立项推进的跨市州协作实践方案。主要是建立两级高位协调组织制度、跨市州政府部门协作权威机制、跨市州地方政府部门协作的交换机制、跨市州地方政府部门权力和利益机制以及跨市州地方政府部门协同运行机制。旨在促进各市州政府部门间的协作,解决重大水利工程立项推进中所面临的难题,强化国家政府在此过程中的指导和多元化功能。

辽宁大雅河抽水蓄能电站对大雅河水库影响分析

本文以辽宁大雅河抽水蓄能电站利用已建大雅河水库作为下水库为例,对大雅河水利枢纽工程改造进行分析,以确保其作为下水库的可行性;并从施工期和正常运行期两个阶段对大雅河水利枢纽现有工程任务的影响作出分析,结果表明施工期对大雅河水利枢纽现有功能没有影响,正常运行期仅年发电量稍有减少,均未对征地移民产生影响。该成果为抽蓄电站建设与运营管理工作起到一定的指导作用,并可为同类工程工作的开展提供参考和借鉴。

国家水网构建与生态安全保障辩证关系探析

国家水网建设和水生态安全保障是当前和今后一个时期水利行业的核心工作,准确认识两者的辩证关系,对于促进水利高质量发展、为中国式现代化提供高标准水安全保障具有重要意义。从国家水网建设与我国生态安全总体格局、北方生态屏障区保护修复、缺水地区河湖生态环境复苏、地下水超采区治理恢复、河湖水质改善、重要湿地及其生物多样性保护等六个方面的关系阐述了国家水网对于保障国家生态安全的重要作用。科学解析了国家水网规划、建设与运行对生态安全保障可能带来的影响,提出协同推进国家水网建设与生态安全保障的措施建议:优化国家生态安全保障整体格局,明晰重点区域生态安全保障水资源需求;在国家水网框架内,开展国家水生态网整体规划与建设;维护和发挥地下水应急储备水源功能,构建立体国家水网;加强水网内部源头减排与属地治理,建设清洁水网;发挥国家战略储备水源区作用,降低集中调水对长江流域的影响;加强水工程全生命期绿色技术研发与应用。

基于耦合模型和AHP-TOPSIS法的LID设施改造方案研究

为解决随着城市内涝问题日益严重的问题,以广州市番禺区政府周边区域为研究对象,通过SWMM和LISFLOOD-FP耦合模型对研究区进行暴雨内涝模拟,模拟LID设施在不同暴雨重现期的径流削减效果,对不同淹没特点的内涝区考虑其影响因素的权重,通过AHP-TOPSIS研究方法得出LID设施的最优布置方案对研究区进行改造。结果表明:①对“20220804”短历时暴雨进行模型验证,表明模型可以较为真实地反映研究区淹没范围及水深,有较好精度;②对耦合模型进行重现期为2、5、10、20、30 a降雨模拟,结果表明盛泰路与东兴路交叉口、钻汇广场、清河中路、大北路、富华中路、桥兴大道、光明北路,繁华路、禺山大道和光明南路所处街区,解放路、解放大街和环城西路所在街区为内涝易发生地。③在满足调蓄容积条件下,设计由生物滞留带、雨水花园、绿色屋顶构成的10种方案,考虑不同内涝区影响因素的权重,利用AHP-TOPSIS法对10个LID设施布置方案的综合效益进行分析,最终得出不同淹没特点内涝区的最优LID设施改造方案。

高比例水电电力市场关键问题及其进展

中国西南地区和长江流域上游开发的水电需大规模外送,在电网中的高占比使得所在区域高坝大库水电参与复杂电力市场不仅势在必行,而且充满挑战。市场化过程中如何避免结构性、竞争性弃水和缺电,如何实现对电网的有效调峰是我国水电参与电力市场的核心问题。本文概要总结了水电参与电力市场的4个关键问题,简述了巴西、北欧,中国的云南、四川以及南方电网水电参与电力市场的情况,并从实用化角度给出了水电参与电力市场的4个重要进展:水电复杂边界条件下高效建模极大提高了水电参与现货、水电竞价的求解效率,也提高了电力交易精细化水平;水电市场化边界护栏为水电参与电力市场提供了前置条件,能够提高水电对电网的保供能力;水电现货出清方法解决了包含水电的现货出清效率低、竞争性弃水、交易结果难执行等问题;水电竞价方法,为大型水电基地合理配置市场资源和减少不确定性风险,推演竞争对手的竞价行为和竞价策略,统筹考虑水电收益与调峰、生态、通航等社会责任提供了重要的可行方法。随着双碳目标加速推进,如何通过市场化发挥水电“量”的保供和“绿色”价值以及“力”的“灵活性”价值,是未来需要深入研究的关键工作。

河北省植被NDVI时空演变特征及影响因素

为了探究植被生长状况及影响因素,以河北省为研究区域,基于卫星遥感数据和气象数据,利用Mann-Kendell趋势检验、Sen斜率、偏相关分析等方法,探讨河北省植被时空分布特征,并结合NDVI与气候因子、人类活动的相关性分析河北省植被NDVI变化的影响因素。结果表明:(1)河北省2001—2020年植被NDVI值时间上总体呈增长趋势,年均增长率为2.84×10-3,其中2001—2005年呈现快速增长趋势,2005—2020年为缓慢增长,并伴有波动;(2)研究区植被NDVI值空间上由南向北逐级递增,植被改善区域(81.71%)大于退化区域(13.79%),改善区域主要集中在承德、张家口市;(3)人类活动(GDP)是影响NDVI增长的主要影响因素之一,气候因子(降水、温度)次之。GDP的变化对植被的生长有着显著的影响,且河北省植被的改善主要与林地和草地相关;气候因子中,降水是主要影响因素。

松花江流域NPP时空演变及其对极端气候的响应机制

为探究全球气候变化条件下松花江流域陆地生态系统健康程度的变化特征,基于2000—2020年MODIS MOD17A3HGF数据集,采用趋势分析、相关性分析、M-K检验、地理探测器和相对重要性分析等方法,结合气象站点数据和土地利用数据,分析植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)时空演变特征及其对极端气候事件的响应机制。结果表明:松花江流域年均NPP值为407.45 g/m^(2)(以C计,下同),以年均4.82 g/m的速率显著上升(p<0.01);极端降水事件对植被NPP空间分异性的影响强于极端气温事件,极端气候指数间交互作用的影响大于单一极端气候指数的影响,流域及农田和草地生态系统NPP主要受总降水量(PRCPTOT)与年平均最低气温(TMIN)交互作用的影响,森林、湿地和聚落生态系统NPP分别受中雨日数(R10 mm)与年平均最高气温(TMAX)交互作用、强降水量(R95P)与TMIN交互作用和R10 mm与暖夜日数(TN90P)交互作用的影响;时间尺度上PRCPTOT、TMAX和TMIN是植被NPP的主要影响因素,空间尺度上PRCPTOT和TMIN是多年平均NPP的主要影响因素。研究结果可为量化气候变化背景下区域生态系统健康程度和应对极端气候事件措施的制定提供科学依据。

三水河流域农业生产空间水资源时空匹配性分析与调控研究

水资源短缺是长期制约农业经济发展的关键因素之一.针对以雨养农业为主的三水河流域农业用水需求大、水资源短缺以及用水效率低的突出问题,该研究采用水平衡理论和Penman-Monteith法,在年度、月度与作物层面上分别得到2020年三水河各子流域单元农业生产空间的供、需水量,分析供需匹配的时空特征,并判断供需矛盾的等级与类型.结果表明,三水河流域农业生产空间水资源供需匹配存在空间和时间错位性,水资源匹配性北高南低;年度农业用水整体处于“水平衡-临界匮缺”的匹配性等级,农业主产小流域水匮缺程度相对严重;月度农业生产空间水资源匹配性时空差异显著,盈余型、匮缺型和盈匮相持型小流域并存;作物用水匹配性整体表现为苹果>玉米>小麦,苹果用水的匹配关系接近于平衡,为流域用水方面的优势作物.据此,研究提出农业生产空间调控建议,为提高三水河流域农业生产水资源利用效率和优化农业空间布局提供参考.

内蒙古阴山北麓草原植被净初级生产力变化特征及其气候驱动力

【目的】研究阴山北麓草原植被净初级生产力的时空变化特征,揭示气候、地形因子对植被NPP变化的影响,为内蒙古草原生态保护与可持续发展提供理论基础。【方法】基于MODIS NPP,气象及DEM数据,采用Theil-Sen Median趋势分析、M-K突变、地理探测器以及Person相关分析等方法,阐明阴山北麓草原植被NPP的变化特征,并识别植被NPP的驱动因子。【结果】2001—2022年,阴山北麓草原植被NPP年均增加2.784 gC m-2a-1,增长速度较快的区域分布在东部及南部。植被NPP变化受降水、日照时数、最低气温、最高气温、地形等因子共同驱动。降水增加促进了植被NPP的增长,相关系数为0.639;最高气温与最低气温与植被NPP均呈轻微负相关,相关系数分别为-0.162、-0.051。【结论】阴山北麓草原植被NPP整体呈显著增加趋势,地形因子对植被NPP的驱动力不强,降水是植被NPP的主要驱动因子,降水与日照时数、最高气温、最低气温的交互作用显著影响植被NPP变化。

辽河流域防洪现状及重难点问题解决思路

在客观全面评估辽河流域防洪工程体系现状基础上,深入分析流域防洪情势变化,重点剖析西辽河流域防洪工程布局亟须优化调整、辽河干流洪水外排能力仍显不足、绕阳河防洪工程体系不完善等流域防洪重难点问题,探究构建辽河流域防洪保安新格局的规划路径。

不确定来水条件下龙羊峡水库年末水位优化

以黄河上游多年调节水库龙羊峡及下游刘家峡水库为研究对象,考虑来水不确定性影响,建立梯级水库群多目标随机优化模型,并基于理想点法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)决策方法,求解当年发电量与年末水位Pareto方案集中最佳方案,探讨来水频率及起调水位对年末水位和发电量的影响,验证年末期望水位保证多年调节水库发电效益的可靠性。结果表明:在不确定来水条件下,龙羊峡水库年末期望水位与龙羊峡水库、刘家峡水库年期望发电量之间存在竞争关系;龙羊峡水库来水频率越低、起调水位越高时,龙羊峡水库年末水位越高,龙羊峡水库、刘家峡水库发电量越大;基于提出的年末水位优化方法可大幅缩减龙羊峡水库现行调度方式下年末水位范围,且保障发电效益的可靠性在98%以上。

基于自适应混沌精英变异差分进化算法的中长期水资源优化调度

中长期水资源优化调度问题是一类具有非线性、多阶段、高维度和多重约束特性的复杂优化问题。针对经典智能算法在求解此类问题时容易陷入局部最优或者收敛效率较低等问题,应用混沌搜索策略增强算法的探索能力,同时改进传统算法的变异方式,向精英个体学习以提升收敛速度,提出自适应混沌精英变异差分进化(ACEDE)算法。将所提出的算法应用于珠江三角洲水资源配置工程中长期调度进行实例研究,并与经典智能算法进行对比分析。结果表明:①ACEDE算法在全局探索能力、收敛精度与速度上实现了全面提升,并且表现出良好的适应性。相较于传统差分进化(DE)算法,2030年水平年6月份和2040年水平年6月份调度中ACEDE算法所计算的电费成本分别节省了74.23万元和23.55万元,降低了6.68%和1.52%。②在珠江三角洲水资源配置工程中长期调度中,充分利用调蓄水库库容满足高分水量需求,同时放缓月末补水充库过程,能够有效控制泵站的平稳运行,达到降低电费成本的目的。

面向流域治理与城镇发展统筹的城市水系统规划协同机制探讨 ——广东东莞生态园实证研究

统筹流域治理与城镇发展是系统解决当前城市发展过程中遇到的水资源短缺、水生态破坏、洪涝灾害频发的关键路径。本文在辨析流域治理与城镇发展统筹面临的主要问题及其辩证关系的基础上,以东莞市中部地区的生态园及其所在的寒溪河流域为研究对象,系统探讨了城市水系统规划在流域治理与城镇发展统筹中的协同作用机制。结果表明,以城镇-流域水系统耦合模型为支撑,城市水系统规划及其协同机制可通过空间、设施等要素的协同,实现保障城市及流域防洪排涝安全、保护水环境和节约水资源的目标,促进流域安全与城镇发展的良性互动。

新孟河运南支河闸控方案下河湖水动力影响探讨

通过构建太湖流域北部一维、二维耦合的河湖水动力数学模型,模拟并分析了新孟河延伸拓浚工程运南段主要无闸控支河设控前后对引水沿线河道和滆湖水动力的影响。结果表明,新孟河运南段支河口门设控下,引水后运南段河道水位、流速将明显上升,经北干河东侧入滆湖流量有所增加,但支河闸控有利于北干河西侧分流比升高,支河口门东侧闸控将导致滆湖北部水体交换能力降低、水动力有所减弱,滆湖东侧出湖河道流量受新孟河运南段支河闸控的影响较小。为提高新孟河工程引水效益,探讨提出了支河闸控方案在引水期、非引水期和应急排水期等时期的实施建议,为新孟河工程运行及优化调度提供一定的参考。