建立网络生态水库系统 实现城市河流的可持续发展

城市河流在城市及周边地区经济发展和生态保护中地位十分重要。网络生态水库系统可以克服我国水资源时空分配不均的弊端 ,优化水资源配置 ,满足各城市生产生活需要 。

深圳生态水库建设初探

生态水库建设是水库管护与营运新的发展方向。笔者以深圳一级水库为例探讨了环境建设与水库营运的有机结合,支撑水库可持续发展的现代运作模式。指出了影响水库稳定发挥作用的主要问题,提出了一系列新的水库生态建设和管理方法。认为可以通过水源涵养保护林建设工程、截污工程等建设工程改造来保持水土提高水库水质水平;在处理水源涵养、水土保持、汇流处理、消落带等问题上,提出了实施多层次综合生态水库建设的模式。

湖南省生态水库工程评价指标体系构建与实例研究

为了客观、正确地了解水库工程对生态环境的影响,按照生态文明的理念,梳理了湖南省内水库目前存在的生态环境问题,针对性地从水库生态、水库占地、生态建筑材料、环境指示4个方面构建了湖南省生态水库工程评价指标体系,采用层次分析法,确定了生态水库工程评价体系的指标权重,其中水库生态指标0.56、水库占地指标0.12、生态建筑材料指标0.04、环境指标0.29,水库生态指标占比最大。以湖南省内已建的白云水库为例,其生态水平评价为0.382,水库总体的生态状况一般。

生态水库研究及建设东风西沙生态水库探讨

本文通过对国内外生态水库研究现状的调查,阐述了生态水库的概念、内涵及标志,并就东风西沙生态型水库建设及生态调度进行了探讨,是对促进维持水库的基本功能并使其得以可持续发挥的有益尝试,对构建水资源合理利用与生态系统保护之间的和谐关系有着重要意义。

马踏湖条形网状生态水库初探

淄博市在解决马踏湖湿地萎缩、水生态恶化等问题时,通过建设条形网状生态水库,将植物措施、工程措施、引水补源和管护措施结合起来,合理利用水资源,恢复水体自净能力,建设湖区水生物多样性的水环境,保障了湖区生态平衡和可持续发展,对区域经济发展和人民正常生产生活起到极为重要的支撑和保障作用。

水库生态健康评价及预测研究

为提升水库生态健康状态预判水平,提出一种基于双向长短期记忆神经网络(Bi-directional Long Short-Term Memory,Bi-LSTM)模型和模糊综合评价(Fuzzy Integrated Evaluation,FIE)模型的水库生态健康预判方法。以千烟洲水库为例,采用Bi-LSTM模型对影响水库生态健康的指标进行预测;采用FIE法对水库生态健康状态进行评估。结果表明:水库生态健康的指标实测值和预测值误差较小,评估方法简单、可靠。该方法为水库生态保护政策制定提供了依据,可为水库生环境评价提供参考。

大凌河白石水库生态调度放流对策模型研究

【目的】为了使水库生态放流对策的制定与河流来水丰枯、水利部生态流量保障目标相适应,有必要对水库生态调度放流对策模型进行研究。【方法】以大凌河上的白石水库为例,选用Tennant法、Texas法、水利部生态流量保障目标(定值法)的生态流量计算结果用于生态调度,构建供水、发电、生态协调最优的生态调度模型。【结果】调度期末没有恢复汛限水位的要求,3个方法的年供水缺水量均值比有恢复汛限水位的要求减少了8.20%、20.21%、11.62%,生态供水缺水量均值减少了16.39%、14.40%、10.96%,定值法、Texas的发电量均值减少了0.90%、3.46%,Tennant法的发电量均值增加了3.73%。调度期末没有恢复汛限水位的要求,Tennant法比定值法、Texas法的水库年供水缺水量均值小19.91%、10.69%,非汛期缺水量均值小49.47%、21.17%,年发电量均值大4.25%、5.77%,汛期发电量均值大69.22%、9.20%。【结论】调度期末水库水位不要求尽量恢复汛限水位,能够提高水库水资源的利用率,以Tennant法计算的生态需水量的调度模式能够有效结合来水丰枯,实现供水、发电、生态的最优。

来流变化条件下溪洛渡水库生态调度期水温分层特性研究

为探明来流变化条件下溪洛渡水库生态调度时的水温垂向分布特性,运用水温现场监测和CE-QUAL-W2模型对水温进行数值模拟的研究方法,基于实测地形和水文等数据建立溪洛渡库区的立面二维水温模型,模拟了水库在2021年1月15日—4月30日的水温动态变化过程,重点分析了生态调度期(3—4月)库区的立面二维水温分布规律及不同泄水口高程对下泄水水温的影响。结果表明:溪洛渡水库坝前水温于3月中旬开始出现温差,3月下旬表底最大垂向温差为2.02℃,垂向温度梯度在0.10℃/m以内。4月上旬、下旬水库表底最大垂向温差分别为2.41和2.81℃,垂向温度梯度在0.15℃/m以内。通过比较无叠梁门、1层叠梁门两种泄水运行工况得出,当设置1层叠梁门稳定运行时水库的平均下泄水水温提高了0.13℃。本研究可为溪洛渡水库后续的水温生态调度试验提供科学依据。

基于犹豫模糊集、前景理论和粗糙集的水库生态友好型调度方案评价

多目标调度方案的评价决策一直是水库调度领域研究重点之一。现有的生态友好型水库调度方案评价中存在诸如生态指标偏少、评价者认知的主观性难以精确表达等问题,影响到生态友好型水库调度方案的合理评价与决策。以贵州省夹岩水利枢纽为研究实例,从城镇供水、灌溉、发电、生态4个维度(即准则)角度,构建生态友好型调度方案评价指标体系,采用基于月(旬)流量数据的年内月(旬)均流量大小改变度、年径流不均匀程度改变度、年内峰、谷流量改变度、年内峰、谷流量出现时间改变度等水文改变度指标量化水库调度的生态影响。考虑到准则属性权重难以确定和属性值不精确,提出了耦合犹豫模糊集、前景理论和粗糙集理论的多属性评价方法(HPR-MAEM)。采用二元对比法、变差系数法、熵值法和CRITIC法等四种赋权方法,对每一个准则下指标进行赋权,获得的准则属性值构成一个犹豫模糊数,然后采用前景理论的价值函数计算每个方案的准则属性值偏离正负理想属性值的损失和收益及综合前景值,并通过粗糙集属性约减计算准则属性的权重,最后计算各方案的加权综合前景值,对方案进行排序。为进一步验证方法的合理性与有效性,将HPR-MAEM排序结果与传统TOPSIS方法和变差系数法、熵值法和CRITIC法排序结果进行比较。对夹岩水利枢纽10个长期调度方案的评价结果表明:基于月(旬)流量数据的水文改变度指标能够较全面反映水库调度的生态效应,HPR-MAEM方法能合理地考虑不同赋权方法和决策者有限理性对评价结果的影响,推荐的调度方案的城镇供水、灌溉、发电、生态四个维度更为均衡。

水库建设与生态系统和谐

水库建设和运行对流域内上下游的生物群落和生态系统产生诸多负面影响,诸如改变流域水文气候,导致水温分层、泥沙淤积、水质恶化,切断河流廊道,阻隔鱼类洄游通道等;此外,传统的水库调度方式仅体现水库的工程效益、经济效益和社会效益,忽视了其生态效益。通过详细探讨这些问题,据此提出生态水库的概念,并从规划、设计、施工及生态调度等方面探讨了生态水库的理论体系,即水库建设需与生态系统达到高度的和谐与统一。

水利部关于批准发布《水库生态流量泄放规程》等2项水利行业标准的公告(水利部公告 2023年第15号)

中华人民共和国水利部批准《水库生态流量泄放规程》(SL/T 819—2023)等2项为水利行业标准,现予以公布。

基于改进粒子群优化算法的水库生态优化调度研究

文中对传统粒子群算法进行改进,提高其优化算法的收敛度,并结合改进粒子群算法对观音阁水库生态调度进行优化计算。研究结果表明,采用改进粒子群算法的水库生态调度优化求解精度得到明显改善,不同月份观音阁水库下游河道最小和适宜生态径流满足度相比于改进前显著提高。研究成果对于水库生态优化调度算法具有重要参考价值。

水声学探测技术在水库生态养殖中的应用

由于水库面积大,鱼资源分布情况和资源量大小不易掌握,且捕捞需要聘请专业人员,捕捞成本高,因此,水声学探测技术及其应用仪器(回声探测仪)以其快速准确、覆盖面广、预报及时、不损害鱼资源等优点,广泛应用于水库等大水面资源评估和鱼时空分布研究,为水库等生态养殖的科学放养和实现精准捕捞提供了较大的帮助。

基于生态流量过程线的水库生态调度方法研究

传统的水库调度以兴利调度和除害调度为主,而水库生态调度则是为了实现人类需要的生态环境目标而进行的水库调度,相关的生态目标涉及水质、泥沙、生态系统和防治血吸虫病等。以水电站年发电量最大为优化目标,以生态方案为约束,提出了基于生态流量过程线的水库优化调度模型。利用该模型对黄河流域某子流域进行了水库生态调度计算,提出了4项生态环境目标,组合出5个生态方案。优化计算结果表明,与不考虑生态目标的方案相比,满足4项生态目标的水库调度方案的年发电量仅减少7.6%,可以看出如果采取合理的调度方案实现生态环境目标不会对水库的经济效益产生大的影响。

水库生态调度模型及其应用

为了减轻水利工程对河流生态系统造成的不利影响,针对汉江中下游的主要生态问题,结合不同时期生态因子和水文观测资料,分析计算了汉江的最小生态流量、适宜生态流量以及四大家鱼产卵所需要的洪水脉冲过程。通过建立丹江口水库生态调度模型,选取典型代表年,对丹江口水库进行河流生态需水量和人造洪水调度。计算结果表明,丰水年和平水年能满足最小和适宜生态流量的需求,典型枯水年能满足最小生态流量,特枯年份无法满足适宜生态流量过程。分析了生态调度对水库发电效益产生的影响,丰水年影响甚微,平水年和枯水年的影响逐渐加大。通过水库的人造洪水调度可以满足四大家鱼产卵所需要的洪水脉冲环境。实施水库的生态调度有益于人水和谐的可持续发展。

美国的水库生态调度实践

本文介绍了近40年来美国的水库生态调度实践和试验研究情况,分析了包括哥伦比亚河、田纳西河、科罗拉多河、格林河和萨瓦纳河在内的典型案例的生态目标、调度措施、工程措施、生态效果和相应的经济损失,初步概括了美国的水库生态调度的发展历程和主要经验。

水库生态与环境调度研究综述

水电工程为人类带来经济与社会效益的同时,却对河流生态系统产生了胁迫,威胁着人类的可持续发展。开展水库生态与环境调度是趋利避害的有效措施。介绍了水库生态与环境调度的研究背景及内涵,并综述了国内外的研究进展。总体来看,水库生态与环境调度正处于起步阶段,目前研究多限于宏观定性的论述,缺乏微观定量的研究。因此,探索兼顾河流生态系统健康的水库调度方式已成为解决人类生存与发展的重要研究课题。

基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型及应用

传统的水库调度以兴利调度和防洪调度为主,常忽视生态环境问题,导致河流生态水文系统的健康状况不断恶化。相对传统的以水电站年发电量最大,发电保证率最高为目标函数,本研究还引入了生态保证率最高的目标函数,构建基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型,并采用NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解。利用该模型对天生桥一级水库1956年-2008年的来水过程进行优化调度,结果表明:经济效益最大的调度方案会对天然径流过程产生显著的改变,而兼顾经济效益和生态目标的建议调度方案对水库的经济效益产生影响较少的同时能保证生态系统的稳定性。

水库生态调度研究的若干思考

传统的水库调度方式在保障防洪安全的基础上力求最大限度发挥河流水资源的经济效益,对库区及下游的生态环境考虑较少,在防洪兴利的同时危及了河流健康。改变传统的水库调度方式,将生态目标纳入到水库调度中来,开展以维护或改善河流健康为重要目标的水库生态调度是十分必要和迫切的。从水库修建运用的生态效应出发,在国内外相关研究的基础上系统分析了水库生态调度的概念、内涵及研究热点,并重点讨论基于生态水文模拟的水库生态调度方式及其研究中的一些关键技术问题,以期能够对水库生态调度研究提供参考。

面向四大家鱼繁殖需求的水库生态调控模拟研究

分析了长江水系四大家鱼资源繁殖的水文和水动力适宜条件需求,围绕上游控制性水库优化调控过程开展了针对性数学模型研究,提出一种有利于改善四大家鱼产卵环境的水库生态调度过程。所建模型初步量化了面向四大家鱼繁殖需求的动态调度过程,利用上游水库的调蓄功能,采用"先蓄后泄"的调度方式形成人工涨水过程,在不明显影响发电量的前提下,有利于达到刺激四大家鱼进行产卵的目的。