生态调度

摘要： 夹岩水利枢纽的建设将对水库上下游的生态环境产生一定影响,如何在保证区域防洪、灌溉、供水等多功能需求的前提下,最大程度上满足河道生态流量要求,将成为水库建成后在管理上的主要问题.根据夹岩水利枢纽的工程设计成果,以坝址处典型年的月均入库量为边界条件,综合考虑防洪、灌溉、供水等约束条件,采用NSGA-Ⅱ算法,以夹岩水利枢纽的发电量、年内生态流量满足率为目标,进行了多目标生态调度研究.结果表明:丰水年年发电量为2.791亿kW·h,年内生态流量满足率为100%;平水年年发电量为2.116亿kW·h,年内生态流量满足率为96.14%;枯水年年发电量为1.278亿kW·h,年内生态流量满足率为92.27%,即通过对夹岩水利枢纽开展水库优化调度,可在满足片区防洪安全、灌溉和生产生活用水等要求的情况下,最大程度提高不同典型年内的生态流量满足率、保证水电站的发电量,研究成果可为水库调度管理部门提供决策指导.

摘要： 夹岩水利枢纽的建设将对水库上下游的生态环境产生一定影响,如何在保证区域防洪、灌溉、供水等多功能需求的前提下,最大程度上满足河道生态流量要求,将成为水库建成后在管理上的主要问题.根据夹岩水利枢纽的工程设计成果,以坝址处典型年的月均入库量为边界条件,综合考虑防洪、灌溉、供水等约束条件,采用NSGA-Ⅱ算法,以夹岩水利枢纽的发电量、年内生态流量满足率为目标,进行了多目标生态调度研究.结果表明:丰水年年发电量为2.791亿kW·h,年内生态流量满足率为100%;平水年年发电量为2.116亿kW·h,年内生态流量满足率为96.14%;枯水年年发电量为1.278亿kW·h,年内生态流量满足率为92.27%,即通过对夹岩水利枢纽开展水库优化调度,可在满足片区防洪安全、灌溉和生产生活用水等要求的情况下,最大程度提高不同典型年内的生态流量满足率、保证水电站的发电量,研究成果可为水库调度管理部门提供决策指导.

摘要： 水库调控下的水文情势、河道环境与鱼类行为之间如何驱动响应,促进生态良性循环的反馈调节机制如何科学建立,现有水库生态调度方案如何优化调整,是近年来我国试验性生态调度工作中面临的一连串新问题,也是我国马上步入后水电时代水库可持续运行与适应性管理迫切需要考虑的问题。通过系统调研和梳理总结,综述了水库调度环境下的鱼类生态响应与生态调度方面的研究进展,认为适应性管理闭环的顶层设计、人工调度环境下的鱼类行为响应机理、刺激鱼类行为响应的水文过程反馈调节机制,以及生态调度实践初期面临的小样本问题,是当前研究的难点和下一步亟待攻克的科学问题。在此基础上,提出了从“驱动力—状态—响应”这一逻辑链条有机串联和系统研究“水文过程—河道环境—鱼类行为”之间复杂响应与互馈关系的设想,并对未来生态水文学、生态水力学和鱼类生态学等多学科的贯通发展,以及新一代计算机和信息技术在本领域的尝试应用进行了展望。

摘要： 为探索硗碛水电站发电与生态效益的矛盾关系,按照不同时间尺度的生态流量下泄方式,建立硗碛水电站年发电量与平均生态流量最大为目标的水库多目标优化调度模型。该模型以MATLAB的platEMO开源工具箱为基础平台,分别运行了基于年尺度与月尺度流量过程的Tennant法生成的生态放水模式,分析了两种模式下发电效益。结果发现:当生态流量为20%~30%多年平均流量的情况下,生态流量与年发电量的两种目标的Pareto最优面呈近似线性趋势;与实际生态流量相同的下泄情况下,得到最优发电量8.36亿kWh,较当年实际发电量增加0.21亿kWh;基于年尺度的生态放水模式较基于月尺度流量过程生态放水的模式更具有发电效益。

摘要： 为评估黄河小浪底水利枢纽生态调度效果,选择其下游巩义段和利津段于2018—2020年鱼类繁殖期(4—6月)对鱼类群落结构和生物多样性进行了调查研究,采集鱼类7目15科52种;鱼类群落的Margalef丰富度指数为3.24~5.18,Pielou均匀度指数为0.48~0.57,Shannon-Wiener多样性指数为3.29~4.30,Simpson优势度指数为0.81~0.92,两河段丰度/生物量比较曲线法统计量W均大于0;与2010—2011年相比,黄河下游鱼类群落多样性增加明显,群落结构趋于稳定,鱼类资源恢复良好。连续多年的黄河生态调度对下游鱼类资源恢复起到了积极作用,但黄河利津段过河口洄游鱼类资源恢复较慢,建议进一步增加繁殖期入海水量,修复河口近海洄游鱼类栖息生境。

摘要： 自南水北调中线一期工程通水以来,丹江口水利枢纽调度任务及调度方式发生转变,丹江口-王甫洲区间水温降低、水流量及流速减小,导致伊乐藻等沉水植物大量繁殖,严重影响王甫洲枢纽的行洪与发电安全。为抑制水草过度生长,2020~2021年丹江口水库连续2 a开展生态调度试验。综述了丹江口-王甫洲区间水草灾害现象、危害、原因,介绍了2020~2021年生态调度试验实施情况,评价了实施效果。结果表明:丹江口-王甫洲区间生态调度试验改善了汉江中下游的水生态环境,有效抑制了王甫洲库区水草过度生长,加快了汛前库水位消落,为水库安全度汛奠定了基础,同时提高了水资源利用效率,增加了发电效益。最后就进一步做好生态调度防控水草过度生长危害提出了建议。

摘要： 为实现流域梯级水电站水资源高效利用,以金沙江下游溪洛渡-向家坝梯级水库生态调度为例,通过已有研究成果以及实测数据推求四大家鱼产卵所需的适宜生态流量,构建梯级水库长短期耦合双层优化模型,上层模型采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解,下层模型采用遗传算法求解,进而提出兼顾四大家鱼产卵流量需求的梯级水库日调度方案。结果表明:与常规调度相比,当以促进四大家鱼产卵为主要目标时,调度期内(5—6月)梯级水库发电量减小1.91亿kW·h,减幅为1.76%;同时生态流量契合度增大0.123,有效洪水上涨作用期累计可达12 d,可较好地促进四大家鱼产卵。研究成果可为制定面向下游河道四大家鱼产卵的梯级水库生态调度方案提供参考依据。

摘要： 合江江段是长江上游干流保持河流生境、适宜喜流水性鱼类栖息的重要江段。为了掌握合江江段鱼类早期资源动态,分析向家坝水库生态调度的效果,于2020年向家坝水库生态调度前后,开展了鱼类早期资源逐日监测。研究期间,共采集到鱼类早期资源5目10科38种(属),其中仔鱼29种(属)、鱼卵19种(属),包括特有鱼类6种。广适应性和喜流水性种类分别有18种和15种,其中,仔鱼分别为17种和11种,鱼卵分别为6种和9种。仔鱼平均密度为(89.06±78.55)ind./1000 m^(3),广适应性鱼类太湖新银鱼(Neosalanx taihuensis)和吻虎鱼属(Rhinogobius spp.)占绝对优势。鱼卵平均密度为(19.89±20.5)ind./1000 m^(3),喜流水性种类吻(Rhinogobio typus)、铜鱼(Coreius heterodon)等占优势地位。调度期间,共采集到仔鱼9种、鱼卵7种(其中6种为漂流性卵,含2种特有种),仔鱼和鱼卵密度的增加与调度过程基本同步。研究结果表明,合江江段是喜流水性鱼类(包括多种特有鱼类)重要的产卵和育幼江段,向家坝水库生态调度促进了产漂流性卵鱼类(包括多种特有鱼类)的繁殖。

摘要： 全球主要河流已成为受梯级水库控制的人工调节系统.河流鱼类作为淡水生态系统的重要组成部分,在人类对河流水能资源开发利用的进程中,面临着种群退化、多样性丧失的巨大胁迫.水库生态调度是在鱼类关键生命期人为营造满足鱼类需求的水文水动力条件,减缓水库不利生态影响的一种生态环保措施.然而,在生态调度的实践过程中,受水库不同运行方式影响,下游水流条件在局部时段存在与鱼类需求相悖的情况,有进一步提升空间.本文选择了当前世界上规模最大的三峡水电站和其下游的葛洲坝水电站为案例,建立了梯级水库联合调度模型,模拟分析了梯级水库协同运行改善下游河道鱼类繁殖条件的可行性,并探讨了优化调整策略.结果表明,目前三峡、葛洲坝梯级水库生态调度的运行方式,大多数情况下仅通过葛洲坝水库小时尺度的精细调度,就可实现下游四大家鱼产卵繁殖所需的小时尺度连续涨水目标,并可一定程度提升发电出力,达到生态与经济共赢的良好成效.研究结果表明葛洲坝水库有能力在生态调度的特定时期内充分运用反调节库容调节三峡日出库流量过程,可为梯级水库生态调度的优化实践提供积极参考.

摘要： 汉江中下游1992—2021年冬春季节共计暴发了十余次大规模水华事件,水生态安全和饮用水安全频繁受到威胁.基于历次水华发生情况,分析总结了汉江中下游水华特征和暴发成因,根据水华与水文过程响应关系研究提出了抑制水华的关键指标及其调控阈值,构建了汉江中下游水利工程联合生态调度方案,明确了抑制水华的生态调度方式和调度持续时间,并结合2021年1月下旬抑制水华生态调度实践分析了调度效果.研究表明:(1)汉江中下游水华暴发时间主要集中在1—3月份,兴隆水库修建后水华发生河段已经从潜江以下向上游扩展至兴隆库区;(2)发生水华年份汉江下游流量明显小于不发生水华年份,兴隆库区河段和仙桃自然河段抑制水华的临界流速(流量)存在差异,分别为0.20 m/s(1160 m^(3)/s)和0.67 m/s(1040~1200 m^(3)/s);(3)丹江口水库加大下泄流量和兴隆水库水位波动式调节是抑制水华的关键调度方式,联合生态调度适合以5 d为一个调度周期.

摘要： 小浪底水库作为黄河中游最后一座控制性大型水电站,控制着全流域约90％的数量和100％的泥沙,在防洪减淤、发电供水、生态环境等方面发挥巨大作用.2018年春季,在有利的来水条件下,综合考虑下游滩区及河口湿地生态需水、河道鱼类产卵及洄游需求,兼顾防洪、发电、供水等常规需求,本研究提出了小浪底水库春季生态调度的原则、指标与约束,开展了生态调度时机分析与方案比选,最终提出了小浪底水库2018年春季生态调度的推荐实施方案.这项工作为未来干旱半干旱区多沙水库常规化的生态调度提供重要的理论和实践参考.

摘要： 水利工程在带来巨大经济利益、社会利益的同时,也伴随着河流渠道化和非连续化等现象,原有相对稳定的生态环境容易因此打破,产生生态环境问题.生态调度以拥有保护沿岸水陆生物、调节水质和泥沙、河道湿地修复等功能成为恢复河流生态的一项重要措施.对此,法律如何在生态调度就调控目标、评价监测体系、信息公开透明、平衡代际利益、责任主体责任分配起到规范作用,已成为生态调度的关键法律问题.

摘要： 生态调度是改善鱼类生境的手段之一,调度时机的合理确定对调度方案制定、调度实施决策具有重要影响.本文通过一维水动力模型计算得出了不同流量级下东塔产卵场四大家鱼鱼卵平均漂流时间,对四大家鱼卵苗量、最早产卵时间及其与大湟江口水文站水温关系进行了分析,确定了东塔产卵场四大家鱼产卵的最低水温需求和水库生态调度的最早时机.研究结果表明:东塔产卵场四大家鱼较大规模产卵的适宜水温范围可能为24～29°C,最低水温约为21°C;西江干流四大家鱼繁殖期水库生态调度的最早时机宜在5月上旬及以后.

摘要： 小浪底水库作为黄河中游最后一座控制性大型水电站,控制着全流域约90％的水量和100％的泥沙,在防洪减淤、发电供水、生态环境等方面发挥巨大作用.2018年春季,在有利的来水条件下,综合考虑下游滩区及河口湿地生态需水、河道鱼类产卵及洄游需求,兼顾防洪、发电、供水等常规需求,本研究提出了小浪底水库春季生态调度的原则、指标与约束,开展了生态调度时机分析与方案比选,最终提出了小浪底水库2018年春季生态调度的推荐实施方案.这项工作为未来干旱半干旱区多沙水库常规化的生态调度提供重要的理论和实践参考.

摘要： 三峡水库是一座具有综合效益的大型水利水电工程,对我国社会经济发展具有重大推动作用,开展其生态调度研究具有重要意义.根据宜昌站1950-2002年逐日流量资料,在改进Tennant法和逐月频率综合法基础上,结合次最小(大)值法、河道湿周法和RVA法,分别计算了宜昌站最小、适宜、最大生态径流和适宜生态径流阈值;借助遗传算法,建立了三峡水库生态调度模型,分析了不同水平年下的三峡水库生态调度结果,针对“四大家鱼”和中华鲟开展了生态调度研究.研究成果可为三峡水库后续制定科学、合理的运行调度方案,对如何合理地开发长江水资源、保护河流健康具有重要的现实意义.

摘要： 针对西江梯级开发影响鱼类自然繁殖等水生态突出问题,探索性地开展了西江四大家鱼繁殖期水文需求研究和水库生态调度试验.分析了西江东塔产卵场四大家鱼卵苗量与水温、洪水过程、流速等因子的关系,确定了水库调度主要控制指标及其阈值,提出了不同流量级下控制断面的生态调度目标流量过程,给出了水库生态调度时机及启动条件,评估了调度试验对改善西江四大家鱼繁殖的效果,并展望了生态调度中需深入研究的相关问题.

摘要： 三峡工程运用前后长江中下游干流年径流量年际变化不大,但径流量年内分配却发生改变,而且河段输沙量呈断崖式下跌,三峡工程运用改变了干流及两湖的冲淤情势,使其均由淤积向冲刷方向改变,引起河湖水位下降.冲淤条件、流速、水深、水位的改变对四大家鱼、江豚及水鸟的生存繁衍产生了一定的影响,为保护脆弱的水生态系统,使其免受三峡工程运行的不利影响,本文提出三条建议,分别是优先保护区的划定、河湖岸线空间管控和生态调度,对水行政主管部门在"长江大保护"方面的科学决策具有重要意义.

摘要： 水温监测是敏感期生态流量调度跟踪监测的重要基础和组成部分.对黄河下游主要断面进行水温监测并进行分析评估.结果显示,水温整体受气温影响.小浪底水库和西霞院水库由于水库水体的巨大热容量,对下泄水体水温产生显著控制作用,呈现出冬季水温较高,春季较低的现象.两个水库对下泄水体水温影响主要集中在小浪底至花园口河段,影响时段主要集中在11月至来年的6月,春季小浪底--花园口河段水温比正常水温整体低10°C左右.

摘要： 水温监测是敏感期生态流量调度跟踪监测的重要基础和组成部分.对黄河下游主要断面进行水温监测并进行分析评估.结果显示,水温整体受气温影响.小浪底水库和西霞院水库由于水库水体的巨大热容量,对下泄水体水温产生显著控制作用,呈现出冬季水温较高,春季较低的现象.两个水库对下泄水体水温影响主要集中在小浪底至花园口河段,影响时段主要集中在11月至来年的6月,春季小浪底--花园口河段水温比正常水温整体低10°C左右.

摘要： 水温监测是敏感期生态流量调度跟踪监测的重要基础和组成部分.对黄河下游主要断面进行水温监测并进行分析评估.结果显示,水温整体受气温影响.小浪底水库和西霞院水库由于水库水体的巨大热容量,对下泄水体水温产生显著控制作用,呈现出冬季水温较高,春季较低的现象.两个水库对下泄水体水温影响主要集中在小浪底至花园口河段,影响时段主要集中在11月至来年的6月,春季小浪底--花园口河段水温比正常水温整体低10°C左右.

摘要： 本发明提供了一种水库生态发电多目标中长期随机调度模型的构建方法以及优化调度方法，本发明采用Tennant法中的理想生态流量。优化调度模型的建立包括：首先建立水库发电目标函数以及生态流量贴近度目标函数，紧接着通过这两个目标函数归一化处理得到发电和生态综合效益的多目标函数，尽量使得发电和生态综合效益最大。接着描述水库生态随机调度模型的约束条件，然后将径流随机过程和随机变量的马尔可夫决策过程引入水库生态发电中长期随机优化调度问题中。Q‑learning算法是一种可以确定最优决策策略的强化学习算法，无需环境模型，可以充分利用和挖掘水库入库径流数据，实现水库经济效益和生态效益的统一。

摘要： 本发明提供了一种梯级水库生态发电多目标中长期随机调度模型的构建方法以及优化调度方法，包括以下步骤：1.对于梯级水库的随机入库径流进行分析，并采用生态需水等级指数法计算出适宜生态流量作为生态流量基准值；2.建立梯级水库生态发电多目标中长期优化调度模型，其包括梯级水库发电量贴近度目标函数、生态流量贴近度目标函数和约束条件；3.采用强化学习SARSA算法在不同随机入库径流场景下对模型进行求解学习，并引入启发函数和效用迹函数对算法的精度和求解速度进行改进；4.根据算法学习到的调度规则，得出满足生态发电综合贴近度最大的梯级水库中长期调度方案。本发明提高了水资源的综合利用效益，改善了调度效果。

摘要： 本发明提供了一种梯级水库生态发电多目标中长期随机调度模型的构建方法以及优化调度方法，包括以下步骤：1.对于梯级水库的随机入库径流进行分析，并采用生态需水等级指数法计算出适宜生态流量作为生态流量基准值；2.建立梯级水库生态发电多目标中长期优化调度模型，其包括梯级水库发电量贴近度目标函数、生态流量贴近度目标函数和约束条件；3.采用强化学习SARSA算法在不同随机入库径流场景下对模型进行求解学习，并引入启发函数和效用迹函数对算法的精度和求解速度进行改进；4.根据算法学习到的调度规则，得出满足生态发电综合贴近度最大的梯级水库中长期调度方案。本发明提高了水资源的综合利用效益，改善了调度效果。

摘要： 本发明提供了一种水库生态发电多目标中长期随机调度模型的构建方法以及优化调度方法，本发明采用Tennant法中的理想生态流量。优化调度模型的建立包括：首先建立水库发电目标函数以及生态流量贴近度目标函数，紧接着通过这两个目标函数归一化处理得到发电和生态综合效益的多目标函数，尽量使得发电和生态综合效益最大。接着描述水库生态随机调度模型的约束条件，然后将径流随机过程和随机变量的马尔可夫决策过程引入水库生态发电中长期随机优化调度问题中。Q‑learning算法是一种可以确定最优决策策略的强化学习算法，无需环境模型，可以充分利用和挖掘水库入库径流数据，实现水库经济效益和生态效益的统一。

摘要： 本发明提供一种基于生态流量的供水‑发电‑生态多目标调度图优化方法，包括以下步骤：1.搜集水库长系列入库径流资料、供水区的需水资料、下游河道生态基流资料及已有的常规调度图；2.采用逐月频率法，确定下游河道长系列生态流量阈值区间；3.构建供水‑发电‑生态多目标调度图优化模型；4.采用“优化‑模拟”技术对优化模型进行求解，得到优化调度图，确定各项效益指标和水库运行过程。本发明首次提出结合生态流量阈值区间的供水‑发电‑生态多目标调度图优化方法，能保证发电流量、下泄流量和供水量是在综合考虑发电、生态、供水效益之后的最优调度结果，为实现水库供水、灌溉、生态、发电多目标之间的均衡协调提供了一种新的思路。

摘要： 本发明公开了一种基于生态系统优化算法的AGV协同调度路径规划方法，包括以下步骤：步骤一：将生产车间建模为二维栅格地图；步骤二：构建障碍物检测矩阵；步骤三：根据第一个AGV的起点终点初始化制定数量路径个体；步骤四：计算各路径个体适应度值并更新分解者和生产者；步骤五：每个路径个体随机成为食肉动物，食草动物或者杂食动物，并应用相应更新公式更新个体；步骤六：重复步骤五直到达到最大迭代次数，并取得该AGV最优路径；步骤七：对其余AGV依次冲突步骤三至七，直到得到所有AGV的最优路径；步骤八：依此检测AGV之间的冲突，并按冲突类型采取相应解决策略。

摘要： 本发明提供了流域梯级电厂生态流量调度系统及使用方法，包括流量测量装置、流量计算装置、发电监视装置、生态流量管理信息接收装置、控制主机、人机交互，控制主机用于接收与分析使用相关信息，并进行生态流量控制、监视、预警以及告警。自动化控制调度，保证河流内有生态流量来维持生态建设，调度及时高效，流量控制精确可靠。

摘要： 一种基于生态调度图的水库生态调度方法。首先将生态需水作为一个供水部门加入到水库的供水规划中，并分别利用历时法和实际代表年法计算水库兴利库容和关键调度线，进而绘制水库生态调度图。然后根据水库生态调度图制定水库水位位于死水位以上，限制洪水位以下；限制洪水位以上、下调配线以下；下调配线以上、上调配线以下以及上调配线以上，防洪水线以下等不同区域时的调度方式。本发明将生态需水纳入到传统的水库调度图中，应用生态调度图指导调度方式。使得水库生态调度更加贴近实际，更容易得到应用。

摘要： 本发明公开了一种调度过程与调度规则协同优化的水库生态调度模型构建方法，包括如下步骤，S1、制造涨水过程并计算库容转移总量；S2、基于涨水过程出库流量，获取更新水位子序列中涨水时段的水位；S3、基于水位日变幅约束，逐时段计算获取更新水位子序列中的水位和时段库容转移量；并重新计算库容转移总量和更新水位子序列当前时段对应的水位，进而完成库容转移；S4、利用重新获取的更新水位子序列，计算更新出库流量子序列。优点是：能够实现所求调度过程兼顾四大家鱼生态需求和最优生态调度时机，为面向家鱼产卵保护的生态调度实践提供了新视角。

摘要： 本申请公开了一种保障库区粘草性鱼卵孵化的水库生态调度方法，该方法包括：获取库区产粘草性卵鱼类的种类组成及其繁殖特征信息；确定水库水位消落最快的时间段；确定水库水位消落最快时间段内产粘草性卵的鱼类种类组成；确定在所述时间段受水库水位影响的产粘草性卵鱼类的主要种类组成，得到调度目标鱼类；确定目标鱼类在水库水位消落最快的时间段内产卵繁殖及早期发育的水温、水深、天气、从受精卵到出膜孵出及开始平游阶段所需的时间；确定目标鱼类所需生态调度的时间、水温、天气以及水位调控参数；确定生态调度方案；根据生态调度方案对水库水位进行调度。本发明的方案能够缓解水库持续水位消落对粘草性鱼卵孵化的不利影响。