澜沧江下游水库生态--发电多目标优化调度研究

摘要

水电开发在产生社会经济效益的同时将会对流域生态系统产生诸多不利影响。如何扬长避短，提高水库运行的综合效益，降低水电开发对流域生态的不利影响具有重要意义。本文以澜沧江下游糯扎渡．景洪，橄榄坝梯级电站为研究对象，首先分别选取鱼类产卵期流量脉冲、水温作为生态因子，分析其时空分布规律，研究生态径流过程，然后建立糯-橄梯级水库生态，发电多目标优化调度模型并求解，最后对多目标非劣解集进行评价。主要研究成果如下： (1)基于景洪日径流资料，选取流量脉冲指标，从出现时间、起涨流量、起涨涨幅、平均涨幅、峰值流量、延时、年发生次数7个方面分别研究了蓄水前多年（1960-1984年）产卵期（3-9月）第一次流量脉冲和所有流量脉冲的特征，并分析了澜沧江下游生态流量方案。 (2)采用MIKE3模型对糯扎渡坝前垂向水温分布进行模拟，揭示了糯扎渡水库水温分层时空分布规律；采用一维河道水流水温模型模拟了不同工况下（叠梁门和底坎）下游河道沿程水温分布，揭示了叠梁门分层取水对改善下泄水温的优越性。 (3)构建了3个梯级电站优化调度模型。模型Ⅰ以梯级年发电量最大为目标函数，并依据叠梁门是否运行划分2种情景，量化了叠梁门运行对梯级电站发电的影响；模型Ⅱ以生态改变度最小为目标函数，并依据是否考虑鱼类产卵期流量脉冲划分2种情景，结果显示，流量脉冲对生态改变度与发电量均有影响；模型Ⅲ综合考虑发电量最大且生态改变度最小，将水温与流量脉冲考虑在内，得到不同典型年梯级发电量-生态改变度的Pareto曲线，定性分析了生态．发电互馈关系。 (4)采用基于熵权法的灰色关联度分析法对模型Ⅲ各典型年多目标方案集进行优选，评价了丰水年、平水年、枯水年最优方案，推荐了不同典型年糯扎渡水库运行方案。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展及存在的问题

1.2.1 水库生态调度研究进展

1.2.2 生态流量研究进展

1.2.3 水温研究进展

1.2.4 水库群多目标调度的优化方法

1.2.5 水库多目标决策研究

1.3 研究内容与技术路线

1.3.2技术路线

2 研究区概况及数据

2.1 研究区域概况

2.1.1 气象水文

2.1.2 研究区鱼类

2.1.3 水利水电工程

2.2 研究数据

2.3 小结

3澜沧江下游生态流量脉冲特征及生态流量过程设计

3.1 澜沧江下游鱼类产卵期流量脉冲特征

3.1.1不同统计指标特征

3.1.2 澜沧江下游流量脉冲特征总结

3.2 澜沧江下游生态流量过程设计

3.3 小结

4 糯扎渡水电站分层取水下泄水温研究

4.1 糯扎渡水库坝前垂向水温数值模拟

4.1.1 基本方程

4.1.2 模型输入数据及建模步骤

4.1.3 MIKE模型计算结果分析

4.2水库叠梁门运行方案研究

4.3水库下游河道水温沿程分布研究

4.3.1 河道水温沿程分布模型

4.3.2 模型求解

4.3.3 结果分析

4.4 本章小结

5 不同水库调度方式对生态的影响及其反馈

5.1 梯级水电站生态-发电优化调度模型的构建

5.1.1 兼顾保证出力的梯级发电量最大模型（模型Ⅰ）

5.1.2 考虑综合生态需水的生态调度模型（模型Ⅱ）

5.1.3 考虑综合效益最大的生态-发电多目标优化调度模型（模型Ⅲ）

5.2 模型求解方法

5.2.2改进的遗传算法（NSGA-Ⅱ）

5.3 模型计算结果

5.3.2模型Ⅱ结果分析—鱼类产卵期流量脉冲对梯级电站发电的影响

5.3.3模型III结果分析—考虑电站综合效益对梯级电站发电的影响

5.4 本章小结

6 水库多目标优化调度方案优选研究

6.1 综合评价法

6.1.1 熵权法

6.1.2 灰色关联度分析

6.1.3 方案优选评价步骤

6.2 计算实例

6.3 本章小结

7. 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间主要研究成果