多目标驱动的太湖调度水位研究

太湖是流域洪水集散地、水资源调配中心,也是长三角水生态环境的晴雨表,其水位高低影响防洪、供水、水生态、水环境等系统功能,使得太湖面临统筹调度问题日益凸显。本文以太湖为主要研究对象,基于多年实测数据,采用数理统计、河网水动力模型计算,分析流域降雨、进出湖水量和水生态环境演变规律及其与太湖水位的互馈关系,综合考虑不同调度期流域防洪、供水、水生态、水环境目标及其承受风险的时空差异性,优化太湖调度水位,并在此基础上提出太湖调度功能区划图。结果表明,在设计洪水和供水条件下,通过调度水位调整,统筹调控流域水工程,前期预降太湖水位,后期适抬太湖水位,实现太湖多目标调度,可有效保障流域防洪、供水和航运安全,改善河湖生态环境,共绘美丽太湖。

海南省引大济石工程规模及调度水位分析

海南省引大济石工程是跨区域的骨干补水工程,引水隧洞长度约30km。本文通过多方案比选,重点分析论证了引大济石引水工程的引水线路、引水方式、设计流量、设计调水位和停充水位等,可供类似工程参考借鉴。

水位调度对高原湖库水源地浮游藻类的影响模拟

高原湖库饮用水源地多面临严重的富营养化问题,探寻高效的生态调度控藻技术是解决此问题的关键,水位调度是其中最为经济和有效的调控方式之一。基于MIKE 3构建了湖库三维水动力-水质生态耦合模型,以红枫湖为例,开展了水位调度对高原湖库水源地浮游藻类的影响预测研究。结果表明:水位对湖区藻类生长聚集具有明显的调节作用,其中红枫湖区的流场在水位突降期间明显增加,在南湖与北湖连接段的流速普遍增加至0.3 m/s以上,而这种水动力引起的扰动对打破藻类结构、减少湖区的藻生物量具有明显的效果,红枫湖南湖的藻浓度大幅下降。另外,库区长时间稳定在低水位运行对于藻类防控具有十分不利的影响。

水库水位调度气候决策的经济效益评价

以黑龙江省柳河水库为例，选用连续量预报经济效益评价的数学模型，对黑龙江省水库水位。吐气候决策进行调度的经济效益进行了评价。结果表明；气候决策相对于平均值决策效益明显；如果推广到全省２６０座水库，经济效益就更可观了．

三峡水库水位调度对出库水质影响分析与水质预测

出于防洪、发电与航运需求,三峡水库在汛期维持145 m低水位运行,在非汛期抬升水位至175m维持高水位运行。水库运行期按水位变化分为:水位下降期(175~145 m)、低水位运行期(145 m)、水位上升期(145~175m)和高水位运行期(175 m)。基于2011-2018年三峡水库出库断面水质因子(DO、CODMn和NH3—N)监测周报数据,采用综合水质标识指数Pi和自回归综合移动平均模型ARIMA模型评价预测水质,研究三峡水库水位调度对出库断面水质的影响,探究水质对水位变化的响应,并预测水质变化趋势。结果表明:三峡水库季节性水位调度对出库水质影响显著。水质因子(DO、CODMn、NH3—N)浓度随水位运行期的改变而出现周期性变化,不同水位运行期水质因子浓度存在差异。高水位运行期DO浓度显著高于低水位运行期,CODMn和NH3—N浓度小于低水位运行期;各运行期的综合水质标识指数Pi均符合综合水质指标Ⅰ级标准,其中高水位运行期水质最好,低水位运行期水质最差;ARIMA预测结果显示未来水质符合Ⅰ级标准。水库水文条件受季节性水位调度影响,水质与水位、流量和外源污染输入相关。评价结果有利于在高时间精度下掌握水质实情,进行水资源管理。

某水库调度运行对水生态环境的影响研究

对于河道型水库,通过水位调度改善水环境质量,易于操作且经济性高。以某水库为例,在水库低水位调度运行前后测定水量、水体中氨氮(NH4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)以及沉积物中TN、TP的浓度。结果表明:在低水位运行期,该水库月平均出库水量增加了149%、月平均蒸发水量下降了34%、渗透水量下降了29%;出库口断面氨氮(NH4-N)、总氮(TN)和总磷(TP)平均浓度分别为2.53 mg/L、14.18 mg/L、0.50 mg/L,其中NH4-N和TP的浓度达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)IV类水要求;在低水位运行时,库心区的沉积物中TN、TP的平均浓度均呈现平稳的下降趋势,下降幅度为58%、45%和64%、48%。通过低水位调度运行可以显著改善水库水生态环境。该研究可为同类型水库提高水环境质量提供理论依据。

江苏黄墩湖滞洪区调度运用方案分析与探讨

针对江苏省黄墩湖滞洪区在沂沭泗流域防洪工程体系中的地位与作用,利用DHI开发的MIKE 21软件建立骆马湖二维水动力模型,分析研究黄墩湖滞洪区启用标准以及调度运用方案。通过骆马湖入湖洪水过程分析,掌握了骆马湖入湖洪水特征和洪峰间隔。运用模型模拟了不同设计标准下骆马湖水位变化过程,分析了黄墩湖滞洪区启用标准,阐述了不同阶段入湖洪峰对骆马湖水位的影响程度,明确了黄墩湖滞洪区调度运用控制水位和各阶段的预警时间,落实了调度运用各阶段的主要工作内容。研究成果可为骆马湖防汛形势预判和黄墩湖滞洪区滞洪调度运用提供参考。

阿尔塔斯水电站泥沙淤积计算与分析

阿尔塔斯水电站是喀拉喀什河梯级开发方案中的第八座水电站,以水力发电为主。为协调水库泥沙淤积与水库兴利效益之间的关系,确定工程规模,开展水库泥沙淤积计算分析是十分必要的。建立一维非均匀流不平衡输沙数学模型,根据实测断面、入库水沙系列等资料,计算分析水电站建成后不同时期的泥沙淤积及其分布,论证水库泥沙调度运行水位。结果表明:水库运行30 a时,死库容淤积量占初始死库容的73.3%,调节库容减少33.0%;汛期不降低水位调度运行,多年平均年发电量比降低死水位运行多145.8%。

铜陵市顺安河生态水位确定分析

铜陵市以顺安河作为第二批河湖生态流量(水位)及其保障方案试点河流,由于顺安水文站位于河流入江处,故采用生态水位作为生态调控依据。顺安水文站设站时间较短,因而采用大通站Q90与顺安站水位相关分析法分析顺安河生态水位。结果表明,顺安河顺安站生态水位为3.09 m。后续生态水位调度以铜陵市水利局为监管主体,义安区水利局和义安区河道管理局为责任主体。

溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库对城陵矶防洪调度优化研究

长江流域发生流域性或中游区域性洪水时,城陵矶地区防洪形势严峻。为缓解防洪压力,提出了溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位优化方法,并模拟计算了多个防洪补偿控制水位方案。考虑三峡水库对城陵矶地区按不超警戒水位、不超保证水位的两种防洪调度目标,提出了基于两种调度目标转换临界水位(调度目标转换水位)的防洪调度优化方法,通过调度模拟试验定量分析了不同调度目标转换水位对城陵矶地区防洪补偿调度的影响。结果表明,在不影响下游荆江河段防洪标准和不增加三峡库区淹没风险的前提下,三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位可由单库运用下的155 m提升至联合调度运用下的158 m;在上游溪洛渡、向家坝水库的配合下,调度目标转换水位可设置为150 m,从而减小中游地区应对中小洪水的防洪压力。

基于水生态修复的滇池运行水位确定

为分析掌鸠河引水供水工程、清水海供水及水源环境管理项目供水工程、牛栏江—滇池补水工程等外流域引水工程建成后的滇池运行控制水位,基于滇池、海口河—螳螂川流域现状经济社会发展、长系列水文观测、供-用-耗-排水等数据资料,采用径流还原、湖泊径流与洪水调节模拟等方法,经多方案比较确定滇池外海的正常高水位提高至1887.50 m,汛期限制水位提高至1887.20 m,在滇池泄洪通道和预报调度系统未达到设计标准前,汛期限制水位可降至1886.70 m运行;将外海自正常高水位以下依次划分为生态供(用)水区、工农业供水区、死水位区。研究结果表明,滇池从过去的调蓄供水水源转变成需进行生态修复补水的用水对象,将促使昆明城市及环湖周边高耗水行业转移到下游的海口—安宁地区,减少滇池水资源的一次性消耗量,削减入湖污染物,形成以水定发展的局面,从而实现工业布局的战略性调整。

东方红水库提高正常蓄水位运行的实践

为满足东阳市城乡发展对用水量日益增长的需要,东方红水库在原有灌溉功能的基础上增加了供水功能。通过对正常蓄水位由195.27 m提高到197.27 m的效益和用水分析后认为,提高正常蓄水位是可行的。经1年多的运行管理,增加的经济效益超过设计预期,也积累了一定的运行管理经验。

水位调度运行对河道型水库水生态环境的影响——以沙河水库为例

基于自然的修复理念,以典型河道型水库—北运河流域沙河水库为研究对象,考察水位调度运行对其水生态环境的影响.结果表明,低水位运行期间,沙河水库月均出库水量增加149.48%,月均蒸发水量和渗透水量减少了34.17%和29.17%.沙河水库水质明显改善,沙河闸出库断面NH_(4)^(+)-N、TN和TP平均浓度由(2.53±0.89)、(14.18±5.06)、(0.50±0.02)mg·L^(-1)降低到(1.12±0.11)、(5.61±1.45)、(0.19±0.01)mg·L^(-1),其中NH_(4)^(+)-N和TP稳定达到了地表水环境质量标准(GB 3838-2002)的IV类水要求(1.5 mg·L^(-1)和0.3 mg·L^(-1)).低水位运行期间,沙河水库库心区沉积柱(0~30 cm)和表层沉积物(0~4 cm)中TN、TP平均含量总体呈稳定下降趋势,降幅分别为57.62%、45.28%和64.16%、48.00%;沙河水库共记录水鸟70种,占北京所有已记录鸟类的15.35%,以雀形目(Passeriformes)和雁形目(Anseriformes)鸟类为主,两者物种数约占总物种数的50%;水鸟总数量和Shannon-Wiener多样性增加.

三峡水库动库容特征及其在防洪调度上的应用:2.动态汛限水位调度方法

根据水库水动力特性分析和数值模拟研究,三峡水库表现出河道型水库所具有的动库容特性,水库水面线不呈水平,坝前水位变化与库容变化不同步,按照静库容曲线计算出的水库蓄泄水量偏差可达50%以上。研究还发现,相对于水库巨大的库容变化的"惯性",坝前水位随水库下泄流量的变化比较快,通过水库的蓄放水调度可以很容易地控制坝前水位的变化,三峡水库汛期调度具有较大的灵敏性。这个特征对于三峡水库的防洪和兴利调度具有重要的价值。

汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积的影响

汛限水位优化调度在进一步充分发挥三峡水库的综合效益的同时必然影响水库淤积发展过程,进而影响航运状况。文中运用一维及二维非恒定流非均匀沙数学模型,计算分析了汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,结果表明,采用汛限水位优化调度方案后,三峡水库的淤积发展过程将加快,但是,在三峡水库运行的前100年内,这种淤积差别并不大。优化调度对各个河段淤积的影响程度不同,从绝对量来说,水库下段受优化调度影响最大,一度出现的淤积量差别是最大的;从相对量来说,水库变动回水区下段及常年回水区上段受优化调度的影响要明显大于下段。从变动回水区航运情况看,优化调度对铜锣峡以下河段航运的影响不大,对铜锣峡以上河段,由于受上游水库修建及来水来沙减少造成的冲刷的影响,优化调度的影响也并不明显。

嘉陵江合川枢纽调蓄及泥沙淤积计算

修建合川枢纽主要是防洪和拦截长江上游泥沙的需要 .笔者计算了不同冲沙流量时坝前各典型年的水位调度方案 ,运用一维水沙数学模型计算了合川枢纽建成后泥沙的淤积过程、淤积部位 。

洱海水质演变特征及主要影响因子分析

洱海是大理白族人民的集中饮用水源地,受自然条件和人类活动加剧影响,近年来洱海水质呈现旱季较好、雨季超标问题突出、年际波动变化明显、水体富营养化程度逐步加重等变化特点。从水质演变的影响因素及其作用机理分析,农业面源是影响洱海水质雨季超标的关键环境因子,降雨径流是面源入湖的主要驱动力和载体,水情条件是驱动洱海水质年际变化的关键因子,水位调度是影响水生植被自然恢复的水力驱动因素,水生植被腐释将对洱海年内5—6月期间水质突变产生重要影响。因此,在外流域水资源补给条件下,强化农业面源源头治理与末端拦截,优化洱海水位调度,提高水生植物的收割管理水平,可加快洱海水生态系统的自然修复并促进洱海水质的可持续性改善。

三峡水库蓄水对消落带土壤Cu、Zn、Cr、Cd含量的影响

为揭示水位涨落形成系列淹水梯度对消落带土壤重金属含量的影响,论文采集三峡水库忠县消落带土壤,分析了不同淹水深度土壤Cu、Zn、Cr、Cd含量,并探讨了这些重金属元素物质来源及其与三峡水库水位涨落关系。结果表明:1)不同淹水深度下消落带土壤重金属含量差异较大,长期淹水土壤Cu、Zn、Cd含量远远高于短期淹水和未淹水土壤,Cr则在不同淹水深度略有变化;2)除Cr相对独立外,不同淹水深度下土壤SOM、p H与土壤Cu、Zn、Cd含量密切相关,但p H、SOM间仅有微弱的相关关系;3)因子分析中因子1和因子2对Cu、Zn、Cr、Cd的累计贡献率为93.47%,Cu、Zn、Cd在第一轴载荷值为0.962、0.967、0.925,Cr在第二轴载荷值为0.998。研究发现:1)重金属输入来源和流向异质性是决定不同淹水深度Cu、Zn、Cr、Cd含量差异的重要原因,长期淹水显著增加了土壤Cu、Zn、Cd含量,但对Cr效应并不明显;2)区域土壤内Cr主要来源为自然源的土壤侵蚀和母岩风化,Cu、Zn、Cd来源于人为输入的库岸输入和长江上游来水悬浮颗粒沉积,应引起足够重视。

Scheme optimum selection for dynamic control of reservoir limited water level

Dynamic control of reservoir limited water level is important to reservoir flood control operation.A reasonable limited water level can best utilize flood water resources in addition to flood control.This paper is a trial application of the fuzzy information entropy matter-element evaluation method(FIEMEM) as an optimal selection of dynamic control of limited water level.In this method,compound matter elements are established first,followed by establishment of an evaluation model and choice of the optimal scheme on the basis of fuzzy information entropy.In determining weights,a combined weighting method in game theory is adopted to combine experiential weights and mathematical weights so as to eliminate one-sidedness of the single weighting method.Finally,the feasibility of this optimization method is verified by citing dynamic control of Biliuhe reservoir limited water level as an example.