考虑河流水文情势的小浪底西霞院梯级水库调度模式研究

摘要

针对目前黄河下游河段出现的生态问题，从国内外水库生态调度理论研究进展、调度模型及算法研究等方面对水库生态需水和生态调度进行了回顾，构建了水库长期多目标调度模型和水库不同时期的多目标生态调度模型，并用多目标优化算法对模型进行了求解。实例计算和分析论证了研究成果的可行性和合理性。可为黄河下游梯级水库多目标调度提供科技支撑。论文丰要研究内容及取得的研究成果如下：
　　(1)依据水文指标变异范围法对黄河下游水文情势改变程度进行了分析，描示水利工程对河流水义情势的影响，识别水利工程运行前后河流水文情势改变的主要指标。研究发现小浪底西霞院梯级水库运行后，黄河下游水文情势发生高度改变。
　　(2)结合当前生态需水计算方法，分析计算了黄河下游各河段不同时期的生态需水．结合各河段入流量及各兴利部门需水．逆推至小浪底控制断而，获得满足河流生态需求的小浪底断面控制出流过程。
　　(3)考虑不同来水年份水库及下游河流的生态环境用水需求、与水库兴利防洪等部门存在的用水矛盾，在对研究区域进行节点概化的基础上，提出水库不同时期兴利、防洪与生态目标之间的协调机制。
　　(4)建立水库年调度模型，以月为步长．用动态规划算法和快速费支配排序遗传算法对模型进行了求解。计算结果表明，相比梯级发电量最大模型。满足生态用水的梯级调度模型在农业供水和发电量有小幅下降的同时，生态保证率大幅提高。考虑生态和供水的梯级多目标调度模型结果表明，主汛期下泄流量过程变化对年供水量和梯级发电量影响的趋势性不明显，而供水期和汛前月下泄流量过程与年供水量和发电量变化呈一定棚关趋势，多目标调度模型在提高黄河下游生态用水保证率和梯级供水量方面优势更为明显。
　　(5)根据各时期水库多日标协调机制，分时期建立水库多目标调度模型并求解，在年发电量、综合用水保证率、对水文情势的影响程度等方面，分析了考虑生态的分时期多目标调度模型的可行性和优越性。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究进展

1.4 研究内容与技术路线

1.5 本章小结

2 黄河下游流域概况及基本资料

2.1 黄河下游流域概况

2.2 黄河下游径流资料

2.3 黄河下游梯级水库资料

2.4 黄河下游综合用水资料

2.5 典型年选取

2.6 本章小结

3 生态因子识别及生态径流过程生成

3.1 河流水文情势改变程度诊断

3.2 黄河下游各断面生态需水计算

3.3 各河段生态径流过程的生成

3.4 小浪底出库径流过程

3.5 本章小结

4 小浪底西霞院梯级水库多目标协调机制

4.1 主汛期（7月1日-8月10日）防洪与生态目标的协调

4.2 后汛期（8月11日-10月31日）逐步蓄水与生态目标的协调

4.3 供水期（11月-3月）兴利目标与生态目标的协调

4.4 汛前（4月-6月）水位下降方式与生态目标的协调

4.5 本章小结

5 小浪底西霞院梯级水库年调度模型建立及求解

5.1 水库年调度模型

5.2 调度模型求解方法及计算步骤

5.3 调度结果分析

5.4 本章小结

6 小浪底西霞院梯级水库不同时期调度模型建立及求解

6.1 小浪底西霞院梯级水库不同时期多目标调度模型构建

6.2 小浪底西霞院梯级水库不同时期多目标调度结果分析

6.3 本章小结

7 结论及展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录