农业区环境-经济综合效益模型构建及应用

农业经济发展与环境保护是既有矛盾又紧密联系的2个重要问题。为了客观科学地进行农业环境效益和经济效益的评价,该文以位山灌区为例,构建了农业区环境-经济综合效益模型,以农业净收益最大化为目标函数,以环境限制(氮淋失量)为约束,利用Hydrus-1D模型模拟计算了不同灌溉和施肥情景下的氮淋失量、根系吸氮量和作物产量,得出作物产量、氮淋失量与灌溉量和施肥量之间的回归方程系数,再利用Matlab优化工具得出不同的氮淋失量控制条件下的灌区优化施肥和灌溉方案。结果表明,农作物净收益随着环境限制条件的放松(即允许氮淋失量的增大)而增加,但增加速度逐渐减缓,表明以牺牲环境达到农业增收的边际效益呈递减趋势。位山灌区在允许氮淋失量为500 kg/hm2(以N计)时的净收益达到最大,相应的灌溉量为240 mm,施肥量为732 kg/hm2(以N计)。如需更严格控制氮淋失量,施肥量将受到限制,可能导致农民净收益减少,政府可通过农业环境补贴的方式进行经济补偿,以鼓励更环保的生产活动。通过科学合理的灌溉量和施肥量指导,可以实现经济效益和环境效益的双赢。研究结果可为灌区农业环境管理和政府环境保护补偿方式的制定提供参考。

南水北调西线工程对长江上游水库发电的影响

南水北调西线工程规划一、二期工程合并后,新一期调水工程从雅砻江、大渡河共调水80亿m3,二期工程从通天河调水80亿m3。本文对南水北调西线调水影响下的长江上游水库群运行作了分析,考虑了受西线影响的52座大型水库。调水使水库梯级的发电量明显减少,雅砻江水系减少比例最大;调水对调节库容大的水库影响较大,龙头水库的运行状况对其水系发电和径流的影响显著,汛末不能蓄满时其水系电量损失更大;对受调水影响水库群的弃水作了分析,弃水主要发生于汛期,大渡河弃水最多,受调水影响最小;调水对减少水库群弃水有益,但调水后水库群发电损失较大。调水对三峡枢纽发电影响不大,长江上游所有规划水库修建后,西线调水160亿m3,三峡平均每年损失电量31.9亿度,约减少3.6%。此外又考虑了滇中调水工程,所有调水工程运行后,长江上游水库群年均电量总损失为870亿度。

长江上游大型水库运行对长江上游水文过程的影响

2000年后,长江上游大型水库建设进入快速发展阶段,本文分析了长江上游60多座大型水库调节下上游主要水系出口控制水文站的径流变化过程。通过长年径流系列分析,大型水库群的调节使主要水文站汛期径流略有减少,而非汛期水量有明显增加,且径流过程比较平稳,有利于流域水资源的利用。由于水库群汛前预泄,流域5月份径流增加到汛期水平;汛后水库群蓄水,下泄径流减少到枯季水平,从而使汛期提前到来,又提前结束,汛期向前平移了一个月,显著的改变了天然径流的时空分布,将给中下游防洪形势带来新变化。根据上游水库群不同建设水平,分析了三峡枢纽的调度响应。认为在保障长江上游大型水库汛后蓄水保证率的前提下,上游水库的进一步建设有利于三峡枢纽的兴利效益。

基于Gould-Dincer方法的水库发电能力计算

为了在规划设计阶段快速确定水库给定发电保证率对应的多年平均发电能力,该文提出了基于Gould-Dincer方法的水库发电能力计算方法(S-P-R-1和S-P-R-2),给出了多年平均发电能力、水库库容、年入库径流特性及发电保证率之间的数量关系。该方法主要适用于年调节水库或多年调节水库的蓄水式电站。利用该计算方法对三峡水库5种设计运行方案的多年平均发电能力进行了计算,并将计算结果与设计年发电量及逐时段等流量法的计算结果进行了比较。该文提出的方法在计算结果的数量级上与设计年发电量和逐时段等流量法的计算结果保持一致,计算误差最大不超过11%,表明本文提出的方法具有较好的计算精度和可靠性。