尼尔基水库中长期径流预测分析及影响因子研究

本文根据嫩江尼尔基水库逐月入库流量与提前1~5年的88项大气环流指数、26项海温指数、16项遥相关指数的相关关系,挑选出相关性较高的气象因子作为关键影响因子,利用逐步回归方法建立逐月入库流量预报模型。结果表明,影响尼尔基水库逐月入库流量的气象因子主要有北非副高脊线位置指数、极涡指数等,基于气象因子建立的逐步回归模型在尼尔基水库逐月入库流量的预报中具有较好的适用性,可为尼尔基水库水资源调度提供依据。

尼尔基水库汛期控制水位研究

在水库调度过程中,水库水位的高低会影响水库的兴利效益和防洪效益。为同时保证水库的防洪效益和供水效益,本文在尼尔基水库调度规程、调度方案等边界条件的大框架下,进行调度调算,计算汛期不开启溢洪道泄洪的条件下防御不同量级洪水的控制水位,利用该控制水位对2007—2020年尼尔基水库调度过程进行连续调算,计算防洪效益、发电效益和水资源的保证情况。

尼尔基水库洪水调度方案研究

针对尼尔基水库初步设计阶段的防洪调度方案存在的问题,考虑水库工程完工、投入正常调度运用的现实需要,研究了与洪水预报方案水平相适应的、可在实时洪水调度中实施的洪水调度方案,基于现有的洪水预报方案及其精度,研究了尼尔基水库的洪水调度方式及其判别指标,确定了洪水调度方案的基本框架,并采用粒子群优化算法优化计算了泄量参数。结果表明,该方案确保了水库自身的防洪安全,基本完成了水库规定的防洪任务,可用于尼尔基水库运用初期洪水调度。

尼尔基水库生态指标体系的构建

根据尼尔基水库建设的生态目标、水库建成后所面临的主要生态问题以及嫩江上游土地利用和土地覆被现状,将嫩江上游划分为6大生态功能区。针对各生态功能区所面临的主要生态问题,结合流域生态的战略目标,选取10大类生态指标构建尼尔基水库生态目标监测及评估的指标体系。分析结果表明,通过对这些指标的监测和评估,可为建设生态水库和改善嫩江下游生态环境质量提供科学依据。

基于贝叶斯网络技术诊断尼尔基水库水环境风险

文章针对嫩江流域水资源保护中亟需解决的重点问题,以嫩江流域典型区(尼尔基水库)为研究对象,采用贝叶斯网络技术分析尼尔基水库水环境风险状况。尼尔基库末监测到水质类别为IV类,则可依据贝叶斯模型推断重要空间点位中对尼尔基库末污染物贡献率,推断出尼尔基库末的最大概率水环境风险等级,实现水环境风险一种新的诊断技术,为水库水环境风险评估提供技术支持。

尼尔基水库浮游植物多样性初步研究

于2011年9月对尼尔基水库浮游植物进行的初步调查,主要以形态学进行了种类鉴定和细胞密度计数。结果表明尼尔基水库浮游植物有5门21种(变种),种类最多的为硅藻门,共鉴定出17种。浮游植物细胞密度为6.62×105个/L,其中硅藻门细胞密度为4.31×105个/L(65.16%),优势种类为圆柱形鼓藻、中型脆杆藻、尖针杆藻、两头舟形藻、针状蓝纤维藻。Shannon-Wiener指数和Margalef指数分别为3.58和1.49。以浮游植物细胞密度与种群结构特征评价,尼尔基水库营养类型为寡营养型水库。

基于层次分析法构建尼尔基水库生态风险指标体系

通过分析2014年8月的尼尔基水库水环境特征,构建尼尔基水库生态风险指标体系。通过层次分析法确定要素层权重,权重大小排序为:理化指标、富营养盐指标>生物指标、污染风险指标。评价结果表明,尼尔基水库水生态风险指数为0.15(库末)、0.30(库中)、0.25(坝前),说明尼尔基水库总体存在轻度风险,需要采取相应措施来降低生态风险。

尼尔基水库蓄水对下游环境及生态影响的研究

对尼尔基坝下游相关地区的环境生态、生物多样性及水文、水资源等方面的问题作了全面调查及深入系统的研究,得出重要的研究成果,为水库初期下闸蓄水相关的环境对策提供了科学依据。

尼尔基水库富营养化状态评价比较研究

通过对尼尔基水库"十二五期间"(2011-2015年)富营养化指标的分析,确定了各指标的相关权重系数。应用综合营养状态指数法(TLI)对尼尔基水库进行水质评价,并与模糊综合评价法、BP神经网络评价法进行对比。结果表明,三种评价方法均可以用于尼尔基水库的富营养化评价;TLI指数变化范围在40-58之间,对于尼尔基水库的评价基本处于中营养状态;模糊综合评价结果在3-4之间,水质总体处于轻度富营养化状态;BP神经网络评价法结果整体在2-3之间,水质总体处于轻度富营养化状态;结合实际情况,模糊综合评价法与BP神经网络评价法更为科学合理。

嫩江流域尼尔基水库上游河段入河排污口建设适宜性评价

通过分析嫩江流域尼尔基水库上游河段典型入河排污口现状及其建设适宜性,明确排污口建设的影响指标,以期为改善嫩江流域典型区水环境、保护水资源等提供科学依据。分析结果表明:土地利用、水功能区特点及距入库点距离是影响嫩江上游入河排污口位置的主要指标。河段内土地利用类型为草地或林地、污染物排放量较小、排污口距入库点较远时,入河排污口的建设适宜性较高;土地利用类型为农田或建设用地、污染物排放量较大、排污口距入库点较近时,入河排污口的建设适宜性较低。

丰满-尼尔基水库群联合优化调度方案研究

为充分发挥水库群联合补偿作用,文章针对松花江流域丰满、尼尔基水库群开展了联合调度方案研究。以需求分析为基础,建立了水库群联合调度模型,采用NSGA-II算法对联合调度模型进行求解。模拟结果显示,优化方案在供水、发电、航运等方面的综合效益较原有方案更加均衡合理,并能提高松花江干流哈尔滨河段的通航保证率。研究成果可供调度决策者参考。

尼尔基水库初期蓄水对坝下江段环境影响的对策

尼尔基水库蓄水对坝下江段和流域可能产生不利影响,本文提出五大对策,以减免影响危害。

尼尔基水库下游灌区配套骨干工程建设必要性

文章针对松嫩平原环境用水 ,扎龙湿地用水 ,工农业用水以及城市居民生活用水阐述尼尔基灌区配套骨干工程建设的必要性。

基于BP神经网络的尼尔基水库水质评价

根据溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷的实测数据,本文基于BP神经网络对尼尔基水库水质进行了综合评价,评价结果表明：近年来水库水质介于IV至V类之间。水库库尾水质较库中和坝前水质略好,汛期水质与非汛期水质差别不大,介于IV至V类之间,水库水质污染问题尚未得到有效解决。BP神经网络综合评价方法相较于传统的单因子评价方法,评价结果更为客观、合理。

尼尔基水库水质及水体富营养化评价研究

通过对尼尔基水库重点断面(库末、库中、坝前)近期水质状况变化趋势的总体分析,采用单因子指数评价法对尼尔基水库的水质进行了分级评价;采用湖泊(水库)营养状态分级评价法对尼尔基水库富营养状态进行了评价;采用生物多样性指数法对尼尔基水库浮游植物多样性进行了评价,并探索制定了尼尔基水库的富营养化综合评价方法.结果表明:尼尔基水库的主要超标项目为总氮、总磷、高锰酸盐指数等,尼尔基水库水质综合评价为轻度营养化.

尼尔基水库运行对嫩江水文情势的影响

水库运行是导致河流水文情势改变及其生态响应的主要驱动因素,是当前生态水文学研究的热点。基于水文变化指标/变化范围法(IHA/RVA),定量评估了尼尔基水库运行下32个水文指标,基于HYDROTEL水文模型的无水库情景下的径流模拟结果,对比分析了建库后实测径流和模拟径流,揭示了尼尔基水库运行在极端水文事件下对径流影响的贡献量。结果表明,在尼尔基水库调蓄作用下,其下游嫩江水文情势的整体水文改变度达到66%;尼尔基水库在极端枯水年和极端丰水年的背景下对嫩江径流影响的贡献率分别为68.82%、32.18%,水库运行对极端枯水年水文情势的影响强于对极端丰水年水文情势的影响。研究成果可为尼尔基水库运行调度及其下游嫩江生态保护提供依据。

尼尔基水库上游格点降水数据适用性评估

以尼尔基水库上游流域为研究对象,评估了国家气象信息中心空间分辨率为0.5°x 0.5°格点的逐日降水产品数据在该流域的适用性。基于格点降水产品提供的逐日降水f l资料和该流域17个雨量站的相应资料,应用相关系数/?、相对误差/«:和均方根误差3个指标分别对应用格点降雨产品数据的流域面雨M值及旬径流预报值进行精度分析。结果表明:基于格点数据的面雨量值与实测面雨量间相关系数K为0.70,相对误差/为16.64%,均方根误差为4.09 mm,精度满足检验标准,可以用于描述该流域的面雨量值;基于格点面雨量值预报旬径流量时,预报径流值与实测径流值间高度相关;拟合期、检验期径流预报值略微偏大,而外推期存在低估的现象,误差相对较大,但与应用实测面雨量得到的预报径流值误差相差仅3%,该格点降水数据可以替代实测站点的雨量数据用于研究流域。

尼尔基水库上游融雪径流模拟及预报

准确可靠预报融雪径流对寒区洪旱灾害的监测及水资源管理具有重要意义。根据尼尔基水库上游季节性融雪产流特点,结合蓄满产流理论,考虑寒冷地区冻土的不透水、蓄水调节、蒸发抑制等作用及冻土融冻期水文特性,构建了耦合度-日融雪模型、径流系数法及新安江模型的分散式融雪径流预报模型,采用1979～1988年的水文气象资料对模型进行了率定,并根据2000～2003年相应资料验证了模型合理性。通过对5个不同时间尺度径流量的模拟与验证结果表明,模型具有较好精度,在研究区具有较强适用性,可为尼尔基水库春、夏两季入库径流预报提供参考。

基于RVA法的尼尔基水库下游水文变异分析

采用Mann-Kendall检验法对嫩江流域同盟(二)站年均流量进行突变性检验,采用RVA方法从河流水文情势指标和生态多样性指标两方面分析尼尔基水利枢纽运行对下游河流水文情势的影响。研究表明:尼尔基水库运行后,下游河流极值流量、低流量脉冲的频率及历时、径流涨、落水率次数和流量涨落逆转次数都发生了明显改变,尼尔基下游河流整体水文改变度为51%,为中度改变;受尼尔基水利工程建设的影响,下游河道内的生物多样性指数均值由水库运行前的24减小到水库运行后的18,生物多样性和生物量减少,生态系统呈现退化趋势。

基于入流连续性的尼尔基水库入库流量平滑方法

为修正嫩江尼尔基水库入流量中的“锯齿”波动过程,采用一种基于流量连续性的水库入库流量平滑方法,通过建立优化目标函数,求得尼尔基水库近14年平滑入库流量的解析解,并引入相关指标对误差进行定性和定量分析,由此确定参数的适当取值。结果表明,该方法适用于尼尔基水库的入流量修正计算,可削弱原始数据中的锯齿波动;将平滑修正前后的入库流量应用于BP神经网络洪水预报模型中进行对比验证,发现以修正后的流量数据为标准可取得更合理、精度更高的预报结果。