三峡水库生态调度及多目标风险分析研究

摘要

水库在带来大量可观的经济效益的同时，其拦蓄作用减弱了洪水的丰枯涨落特点，给河流生态系统造成不容忽视的影响，水库生态调度为减缓这方面的影响提供了思路。水库生态调度通过改进水库运行方式，合理运行大坝设施，从而部分恢复自然水文情势来修复大坝上下游河流的生态系统结构和功能，主要有河流生态需水量调度、模拟生态洪水调度、生态因子调度、控制泥沙调度、防治水污染调度等5类方法，是当前较为先进的水库管理方式。同时，由于多种不确定因素的存在，水库作为管理流域水资源的重要工程，也面临着各种各样的风险，需要对水库运用调度进行风险分析，从而更充分地利用好水资源、造福于人类社会。
　　本文基于改善长江三峡下游四大家鱼产卵所需水流条件这一生态目标，首先从洪水脉冲对鱼类产卵活动的影响方面开展研究，对三峡下游宜昌站的实测流量资料进行指标化分析，并做Mann-Whitney U非参数显著性检验，找出产生显著性变化的洪水脉冲涨落历时等指标，建立水库生态调度多目标优化模型，分析洪水脉冲历时的延长对水电站发电量的影响，结果表明:适当增加洪水涨落历时对发电量影响甚微，可供水库调度人员在汛期为促进四大家鱼产卵作参考;其次，从河流生态需水这一角度探讨了四大家鱼产卵期的生态流速范围，结合实测断面资料，提出基于三角模糊数的生态水力半径法，计算适宜四大家鱼产卵及鱼卵生长的河流生态流量及其隶属函数，为三峡水库的生态调度提供流量参考;最后，应用@RISK随机模拟软件，结合季节性一阶自回归模型，对入库径流进行模拟，并采用蒙特卡洛风险分析方法，对三峡-葛洲坝梯级水库调度作防洪风险分析;根据拟定的若干兴利调度方案，利用Evolve遗传优化应用程序进行优化求解，计算各方案的风险率和效益值，分析比较各方案的优劣。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 生态调度研究进展

1．2．2 生态需水研究进展

1．2．3 水库调度风险分析研究进展

1．3 本文研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 论文结构

第2章 基于洪水历时的三峡水库生态调度研究

2．1 引言

2．2 相关理论与方法介绍

2．2．1 洪水脉冲理论

2．2．2 Mann-Whitney U两个独立样本检验

2．2．3 生态优化调度建模

2．3 实例研究

2．3．1 水库概况

2．3．2 三峡水库水文指标样本检验

2．3．3 三峡水库优化调度模型

2．3．4 模型求解及结果分析

2．4 本章小结

第3章 基于三角模糊数的生态水力半径法计算河流生态流量

3．1 引言

3．2 河流生态流量计算方法介绍

3．2．1 水力学法

3．2．2 水文学法

3．2．3 栖息地法

3．2．4 统一法

3．3 基于三角模糊数的生态水力半径法

3．3．1 三角模糊隶属函数

3．3．2 生态水力半径法

3．3．3 生态流量的隶属函数推导

3．4 实例研究

3．4．1 生态流速的确定

3．4．2 计算基于三角模糊数的生态流量及隶属度函数

3．4．3 Tennant法验证生态流量

3．5 本章小结

第4章 梯级水库调度多目标风险分析

4．1 引言

4．2 风险分析理论与方法介绍

4．2．1 风险的定义及影响因素识别

4．2．2 水库调度系统风险分析理论

4．3 入库径流随机模拟

4．3．2 入库径流随机模拟模型

4．3．3 @RXSK随机模拟软件介绍

4．4 三峡-葛洲坝梯级水库调度多目标风险分析

4．4．1 梯级水库概况

4．4．2 历史入库径流统计量计算及径流模拟

4．4．3 梯级水库防洪风险分析

4．4．4 梯级水库兴利调度多目标风险分析

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 研究展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢