对水库生态调度问题的研究

综合

对水库生态调度问题的研究

高永胜1,王淑英1,于松林2,闫彦3,殷俊贤4

(1.浙江省水文局,浙江杭州310009;2.黄河水利委员会,河南郑州450003;

3.浙江水利水电专科学校,浙江杭州310018;

4.中国水利水电科学研究院,北京100044)

摘要:从水库现行运行方式对下游河道生态和环境的负面影响出发,分析了水库生态调度的理论基础,提出了水库生态调度应遵循的基本原则:以满足人类基本需求为前提,以河流的生态需水为基础,生活、生态和生产用水共享,以实现河流健康为最终目标。综合考虑社会、经济和生态要求,构建了考虑下游生态和环境要求的水库下泄流量生态调度体系框架,以及考虑下游生活、生态和生产条件的水库生态调度准则。

关键词:水库调度;生态调度;河流生态系统;调度准则

中图分类号:TV697.1 文献标识码:A do:i10.3969/.j issn.1000 1379.2009.11.005

传统水库建设对生态环境问题的忽视,导致水库下游河道生态条件恶化,引发许多不良后果。因此,如何改善水库调度,补偿或缓解对下游河流生态环境的负面影响,是我国新时期人与河流和谐发展的重要内容。

1 水库对下游河道生态系统的影响

在河流筑坝蓄水后,将产生一系列复杂的连锁反应,可能改变河流的物理、生物、化学特性。筑坝对河流下游生态系统的影响主要体现在生态变量和非生态变量两方面,依据其影响深度可分为3个层次,见图1[1]。第一层级是筑坝对河流能量、物质(悬浮物、生源要素等)输送通量的影响;第二层级是河道结构(河道形态、泥沙淤积、冲刷等)和河流生态系统结构和功能(种群数量、物种数量、栖息地等)的变化,主要是河流能量和物质输送在筑坝后的调整结果;第三层级综合反映一、二层级影响引起的变化。

图1 筑坝对河流下游生态系统的影响

水力特性对河流生态系统具有决定性作用。水库通过对河流流量的调节,引起下游河道水力条件(流量、流速、河流脉动等)变化,从而影响河流原有物质、能量、生态系统结构和功能。其影响程度取决于水库的调度方案、泄流位置、蓄水库容、泥沙沉积以及流域地貌等[2]。

河流生态系统的平衡依赖于河道水流、流量等条件。例如河流流量的季节变化,便于鱼类产卵、迁徙,为河边生物栖息地、洪泛平原的沼泽地及地下水补给水源和营养物质。建库引起河流水力条件的改变,导致河流、河岸、洪泛平原等各类生态环境产生相应的变化,进而对河道地貌形态和河床地质的稳定性产生间接影响。

2 水库生态调度的理论基础和基本原则

2.1 生态调度的理论基础

(1)河流洪水脉冲理论。洪水脉冲理论认为洪水冲积湿地的生物和物理功能依赖于江河进入湿地的水之动态。被洪水冲过的湿地上植物种子的传播和萌发,幼苗定居以及营养物质的循环、分解和沉积过程均受到影响[3]。河流水生动物也依靠洪水波的扩张,到达洪泛平原觅食、产卵。在对湿地或洪泛区进行恢复时,一方面要考虑洪水的影响,另一方面可利用洪水的作用,加速恢复或维持其功能。

(2)河流不连续体概念。它是基于水库对水流阻隔作用提出的,目的就是解释大坝对河流生态系统结构和功能所产生的相关效应。通过定义不连续体距离和参数强度两个变量,来预测各种生物物理反应。

(3)生态需水理论。随着人们对河流生态问题的关注,河流生态需水研究在国内外受到广泛重视,在理论上取得了重大进展,计算方法也趋于成熟。随着我国生态需水理论研究的发展,其成果已广泛应用到水资源规划、配置和评价中。目前我国一般河流较多采用近10年最枯月平均流量或90%保证率最

收稿日期:20090525

基金项目:浙江省高校重大科技攻关项目(2007009)。

作者简介:高永胜(1971 ),男,山东海阳人,高级工程师,博士,研究方向为水文水资源和河流健康生命。

E m a i:l gao-y o ngsheng@163.co m

第31卷第11期人民黄河 Vo l.31,No.11 2009年11月 YELLOW R I V ER Nov.,2009

枯月平均流量作为河道内生态基流量或河流纳污能力设计流量。

(4)大坝生态调度实践。近几年,通过改变大坝调度修复河流自然径流过程,以改善下游河道生态环境受到各国重视。欧美许多国家通过改变大坝调度,模拟建坝前的自然水文模式,并将建立大坝适应性管理贯穿于大坝规划、设计和管理过程中。为减少大坝对水流特征造成的影响,世界至少有29个国家提出应采用环境需水量(EFR)法来进行大坝生态调度。我国黄河流域、长江流域以及太湖流域在大坝生态调度方面也进行了一些有益尝试。

2.2 水库生态调度的基本原则

水库生态调度应遵循以下基本原则: 以满足人类基本需求为前提。人类修建水库的初衷和目的是维护人类生计,保护人类生命财产安全,因此水库生态调度也首先应考虑满足人类的基本需求。以河流生态需水为基础。河流生态需水是水库生态调度的重要依据,水库下泄水量(泄流时间、泄流量、泄流历时等)应根据下游河道生态需水要求进行泄放。遵循生活、生态和生产用水共享的原则。生态需水只有与社会经济发展需水相协调,才能得到有效保障。生态系统对水的需求有一定的弹性,在生态系统需水阈值区间内,应结合区域社会经济发展的实际情况,兼顾生态需水和社会经济需水,合理地确定生态用水比例。以实现河流健康为最终目标。水库生态调度既要在一定程度上满足人类社会经济发展的需求,同时也要考虑满足河流生命得以维持和延续的需要,其最终的目标是维护河流健康,实现人与河流和谐发展。

2.3 水库下泄流量生态调度体系

水库的调度目标很多,通常可将其分为经济目标、社会目标和生态环境目标。水库调度的总目标就是追求流域水资源系统综合效益最大,其函数形式为

目标 m ax{E(X),S(X),R(X),Z,t}

约束条件: G(X)<0

0,(j=1,2, ,n)

式中:X为n维决策(控制)变量;E、S、R分别为经济效益、社会效益和生态环境效益;Z、t为空间和时间;G为对系统起制约作用的约束条件集,如水的承载能力、环境容量和其他社会约束条件等。

传统水库调度主要考虑社会经济目标,较少考虑下游生态要求,导致了水库下游生态环境恶化。水库下泄流量生态调度的关键原则是考虑下游生态要求,协调生产、生活和发电需求水量,有计划地下泄水量,减轻因建坝而产生的负面影响。因此,其可作为一种工具来修复下游河流生态系统或将其保持在某种理想的状态,同时还要保持水生生物的生存环境。水库下泄水量需考虑的因素见图2。

水库下泄流量调度决策方案的制定可分为三大步,其框架见图3。

(1)可行性研究。收集河流有关资料,包括河流水文、生态、社会经济状况以及水资源利用情况等,确定水库调度需考虑的因素,选定评价目标,并分析水库调度是否具有达到所需求的潜力。 (2)方案分析与评价。经调查,若认为水库调度可以达到要求且是可行的,则建立相关利益人员参与机制,分析调度目标之间的关系,制定可供选择的泄流方案,通过优选选择最佳方案,确定最优的下泄流量。

(3)方案实施。根据优选的水库下泄流量调度方案,对水库进行必要的改造以能确保方案的实施,而对泄流可能造成的其他影响,要采取适当保护措施。建立生态-社会-经济监测系统,并选择合理的指标来评估调度是否达到目标。

3 水库生态调度准则

3.1 以生活、生态、生产用水为调度优先级

生活、生态、生产用水三者之间用水优先权顺序的界定主要是解决在水资源量不足的情况下,如何有效协调用水关系,促进社会发展和生态环境保护。我国水法第21条规定:在干旱和半干旱地区开发、利用水资源,应当充分考虑生态环境用水需要。生活用水适用优先占用原则,处于用水顺序的第一位;生态用水具有代表公共利益的属性,处于用水顺序的第二位;国民经济用水可以通过市场有偿分配并转让,处于用水顺序的第三位。可见,在水资源短缺的条件下,生态用水将优先于生产用水,上述用水优先权顺序的确定为制定水库生态调度准则提供了有力的依据。

目前,我国生产用水大量挤占生态环境用水,尤其在水资源紧缺的条件下,生态环境用水无法得到保障,(下转第24页)

第11期高永胜等:对水库生态调度问题的研究

线轮轴上安装有感应磁钢,通过安装在固定点的光电感应器传递到计数器。当人工操作盘条机工作时,绕线轮转动一圈,盘条转一圈。当绕线轮带动感应磁钢转动,与安装在固定点的光电感应器相遇时,数字显示器计数为1,这一过程盘条机连续工作,计数器数字累计计数。

计数器主要由电源、显示器、计数传感器、感应磁钢组成,电源由直流12V电瓶供给,感应磁钢一端安装在绕线轮转动圆盘上,计数传感器安装在固定圆盘的对侧进行累计计数,数字显示器可任意设置需要的盘绕圈数,当达到设置数据5s后自动归零(也可手动归零),再次转动重新计数。

(6)无线信号提示部分。遥控报警部分由发射器、报警接收器组成。遥控报警器与光电感应计数器无线连接,当光电感应计数器达到设定盘绕圈数时,发射器开关接通一次,报警接收器无线接收一次,报警时间为5s,自动提示已达设定铅丝盘条圈数,整个过程放丝、盘条、截丝、报警、记数完成,进入下一盘条过程。

2.2 技术参数

技术参数:供电电源,12V直流电源;整机功耗,<3W;触点容量,AC220V3A,DC24V5A(阻性负载);触点寿命,105次;外型尺寸,1.8m 0.65m 1.3m;整机质量,40kg;盘条机工作效率,120个盘条/(h 人);计数器工作温度:0~40 。

2.3 工作程序

打开电源开关人工脚踏主动轮经过链条3级传动变速绕线带动放线部分工作盘绕铅丝至绕线轮上光电感应计数达到设定圈数无线自动铃声提示截丝反转轻压移动绕线盘盘条完成上绕线轮进入下一盘条过程。

3 技术创新点

(1)该机具集自动放丝、自动盘条、盘圈计量与声控报警功能于一身,实现了铅丝盘条的自动精细化作业。

(2)采用三级变速齿轮提速技术及脚踏式链条传导动力系统,实现了铅丝盘条的机械化操作,较人工提高效率8~10倍。

(3)利用磁感应技术计量盘圈数量,确保实盘圈数与计量圈数完全一致,实现了对盘条铅丝长度的精确计量,提高了下料精度,可节约材料费10.5%。

(4)盘条机底部采用万向移动技术,一个操作过程可完成两个盘条的制作,方便编织。

(5)满足机械抛投铅丝笼时对铅丝笼体强度的要求。

(6)制造成本低、操作简便、经久耐用。

4 实例应用

2006年5月第一代自计式铅丝笼盘条机研制完成后,于2006年7月首先在中牟黄河河务局铅丝笼编织中得到应用,后于2006年9月~2007年6月,在惠金、巩义、荥阳等黄河河务局推广应用,共推广20余台,编织铅丝笼130余t,节约铅丝19.32t,共节约资金约22万元,受到了应用单位的一致好评。2007年,该成果荣获黄委创新成果二等奖、河南黄河河务局创新成果特等奖。

责任编辑翟戌亮

(上接第13页)导致了河流生态环境恶化,当退化到一定限度,河流生态就无法修复。这样看来,人类生活和生态环境的基本用水都必须得到优先保证,而生产用水可以通过产业结构调整或其他临时措施进行压缩,在水资源比较丰富时也具备恢复和扩大生产的能力[4]。

3.2 以基本生活用水和生态生存用水应对极端缺水

在水资源极端紧缺的条件下,人类生活和生态环境用水都十分紧张,必须坚持人与自然和谐发展的理念,对人类生活和生态环境用水进行同步压缩,以基本生活用水和生态生存用水应对极端缺水。因此,就需要对极端缺水条件下人类基本生活和生态环境生存的用水量进行量化。将满足人类生活用水的最小用水定额作为基本生活用水指标,河流枯水时段一般水生物仅能够维持生存所需的水量作为生态生存用水指标。在极端缺水条件下,首先保证基本生活和生态生存用水,在此基础上再考虑生产用水。

3.3 调节中小洪水适应河滩和洪泛湿地的需要

汛期防洪与生态联合调度的核心矛盾,在于如何在防洪和生态保护之间寻找一个平衡点。对中小洪水而言,防洪风险基本上处于可控状态,因此具备为下游河滩和洪泛湿地提供洪水资源的条件。中小洪水期间,在确保防洪安全的前提下,从控制下泄流量的角度,可以尽可能延长下游平滩流量过程,为河滩地补水;从为洪泛湿地补水的角度,可以将洪泛湿地的生态环境用水需求作为一个供水目标,在汛限水位以上合理调控洪水,尽量满足其用水需求。

3.4 调节大洪水适应水库和下游河道输沙的要求

大洪水具有不可控性,一定要合理控制风险,把握好利用时机,在防洪安全和生态环境保护之间找到平衡点。通常在大洪水洪峰来临之前,其他调度都要服从于防洪调度,该时段防洪调度目标优于生态调度目标。当大洪水进入退水阶段,水位在蓄泄平衡点达到最高后也将开始下降,防洪风险已经开始处于可控状态,因此在该阶段可以考虑利用水库的下泄流量进行输沙调度。

参考文献:

[1] Petts G.I m pounde d ri v ers:perspecti ves f o r ecol og ic a l m ana g e m e nt[M].N e w

Y ork:W il ey,Ch i chebst er,1984.

[2] 毛战坡,王雨春,彭文启,等.筑坝对河流生态系统影响研究进展[J].水

科学进展,2005,16(1):134-140.

[3] M i ddl e t on B.W etl and restorat i o n,F l ood pu l si ng and di st urbance dyna m ics

[M].Ne w Y ork:John W il ey&So ns,1999.

[4] 刘昌明.我国西部大开发中有关水资源的若干问题[J].中国水利,2000

(8):23-25.

责任编辑赵宏伟

人民黄河 2009年

水库调度的新阶段_生态调度

水文ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＨＹＤＲＯＬＯＧＹ第２８卷第１期２００８年２月Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．１Ｆｅｂ．，２００８１引言自然流程是江河生态系统的重要“驱动者”。大坝建设改变了江河的自然径流状况，使大坝上游从急流（流水）区转化为静水（滞水）区［１－３］。因此伴随有水文和生态过程的改变。从现象上看，大坝对于河流生态系统的影响包括两个方面：一是大坝与水库本身带来的负面影响，造成大坝上下游河流地貌学特征的变化［４］。二是在大坝运行过程中对生态系统的胁迫，造成自然水文周期的人工化。现阶段，要减轻大坝对河流生态的负面影响，应改变现行的水库调度方式，使其对河流的影响降到最小程度。而现行水库的管理制度和调度运行模式主要是考虑如何处理、协调防洪和兴利的矛盾以及利益。从河流生态系统保护的角度看，由于对水库下游生态保护和库区水环境保护重视不够，大多数的水库调度方案没有考虑坝下游生态保护和库区水环境保护的要求［５］，而对生态与环境造成了一定的负面影响。这就要求我们采取制定合理的水库调度规程的办法，把生态调度纳入水库调度统一考虑，可以弥补或减缓其造成的对生态环境的影响。探索防洪、兴利与生态协调的水库综合调度方式，建立基于河流流域生态健康的水库调度模式。２生态调度生态调度是伴随水利工程对河流生态系统健康如何补偿而出现的一个新概念。从河流生态安全的角度讲，生态调度概念的提出具有现实意义。它的提出有助于改变人类对强加于河流的影响，是对筑坝河流的一种生态补偿。什么是“生态调度”？它应该包括哪些方面的内容？目前学术界对“生态调度”各自提出了自己的观点，但还没有给出十分明确的定义。为保护河流生态系统，调整水库的调度规程，以提高中下游地区的生态环境质量和改善水生生物生存条件。董哲仁提出了水库多目标生态调度方法［６］，其定义为：指在实现防洪、发电、供水、灌溉、航运等社会经济多种目标的前提下，兼顾河流生态系统需求的水库调度方法。蔡其华提出［５］，在满足坝下游生态保护和库区水环境保护要求的基础上。充分发挥水库的防洪、发电、灌溉、供水、航运、旅游等各项功能，使水库对坝下游生态和库区水环境造成的负面影响控制在可承受的范围内，并逐步修复生态与环境系统。为减轻大坝对河流的生态造成的影响［７］，应在一定时期内，致力于改变水库调度水库调度的新阶段———生态调度王远坤１，２，夏自强１，２，王桂华１（１．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京２１００９８；２．河海大学水文水资源学院，江苏南京２１００９８）摘要：现行水库调度方式以防洪调度与兴利调度为主，从保护河流生态系统的观点看，没有涉及生态因素，调度应兼顾河流生态系统需求。分析了生态调度的内涵，介绍了国内外大型水利工程生态调度的进展情况，分析了生态调度包含的内容。在此基础上，提出了生态调度的专项调度：生态需水量调度、生态洪水调度、泥沙调度、水质调度、其他生态因子调度和涉及几个专项的综合调度。关键字：水库调度；生态调度；河流生态中图分类号：ＴＶ２１３．９文献标识码：Ａ文章编号：１０００－０８５２（２００８）０１－０００７－０３收稿日期：２００７－０４－１１基金项目：国家自然科学基金重大项目资助课题（３０４９０２３５）大型水利工程对重要生物资源不利影响的补偿途径作者简介：王远坤（１９８１—），男，山东济宁人，博士研究生，主要从事水文水资源和生态水利的研究。

水库群优化调度总结报告

水库群优化调度总结报告 -----水文专业姓名：学号：专业：时间：河海大学文天学院 2013年9月

目录一、概述 (3) 二、线性规划非线性规划方法 (4) 2.1 线性规划 (4) 2.2 非线性规划 (4) 三、动态规划（DP） (4) 四、增量动态规划（IDP） (6) 五、两时段滑动寻优算法（POA） (6) 六、轮库迭代法 (7) 七、总结 (7)

一、概述水库优化调度是一个多阶段决策过程的最优化问题, 是在常规调度和系统工程的一些优化理论及其技术的基础上发展起来的。其基本内容可描述为:根据水库的入流过程,遵照优化调度准则,运用最优化方法,寻求比较理想的水库调度方案,使发电、防洪、灌溉、供水等各部门在整个分析期内的总效益最大。通过水库优化调度，可以解决各用水部门之间的矛盾，经济合理地利用水资源及水能资源，因而，在现今我国乃至世界水资源贫乏、开采利用不合理的情况下，水库优化调度具有非常重要的意义。开展水库的优化调度研究工作，提高水库的管理水平，几乎在不增加任何额外投资的条件下，便可获得显著的经济效益。关于水库优化调度的研究最早从20世纪40年代开始，美国人Mases于1946年最早将优化概念引入水库优化调度。国内的相关研究则是从上世纪60年代起步。华中科技大学的张勇传是国内水库优化调度的开拓者。这些年，随着系统工程优化理论和数学规划理论的日臻完善，随着计算机技术在这两大领域的应用，水库优化调度的方法也愈加丰富。从径流描述上分，一般可分为确定型和随机型两种；从所包含的水库数目划分，可分为单库优化调度和水库群优化调度两方面。单从优化调度所采用的优化方法划分，一般可分为线性规划、非线性规划、动态规划、增量动态规划、两时段滑动寻优算法和轮库迭代法等。

水库优化调度

水库调度研究现状及发展趋势摘要：实施梯级水电站群联合优化运行是统筹流域上下游各电站流量、水头间的关系，从而实现科学利用水能资源的重要手段，符合建设资源节约型、环境友好型社会的要求，是实现节能减排目标的重要途径，对贯彻落实科学发展观，促进流域又好又快发展具有重要意义。本文拟介绍水库调度研究现状及发展趋势，对工程实际具有重要的理论意义。关键词：水库;优化调度;研究形状;发展趋势随着水电发展的规划推进落实，大型流域梯级水库群将逐步形成，其联合调度运行必将获得巨大的电力补偿效益和水文补偿效益，同时在实际工程中也会不断涌现新的现象和问题。在新形势下综合考虑梯级上下游电站之间复杂的水力、电力联系，开展梯级水库群联合调度新的优化理论与方法应用研究，统筹协调梯级水库群上下游电站各部门的利益及用水需求，结合工程实际探索梯级水库群联合优化调度的多目标优化及决策方法，实现流域水能资源的高效利用、提高流域梯级水库群的联合运行管理水平乃至达到流域梯级整体综合效益的最大化，对缓解能源短缺、落实科学发展观、贯彻国家“节能减排”战略以及履行减排承诺均具有重要的理论指导意义和工程实用价值[1]。 1 水库调度研究现状水库调度研究，按其采用的基本理论性质划分，可分为常规调度(或传统方法)和优化调度[2]。常规调度，一般指采用时历法和统计法进行水库调度;优化调度则是一种以一定的最优准则为依据，以水库电站为中心建立目标函数，结合系统实际，考虑其应满足的各种约束条件，然后用最优化方法求解由目标函数和约束条件组成的系统方程组，使目标函数取得极值的水库控制运用方式 [3]。常规调度常规调度主要是利用径流调节理论和水能计算方法来确定满足水库既定任务的蓄泄过程，制定调度图或调度规则，以指导水库运行。它以实测资料为依据，方法比较简单直观，可以汇入调度和决策人员的经验和判断能力等，所以是目前水库电站规划设计阶段以及中小水库运行调度中通常采用的方法。但常规方法只能从事先拟定的极其有限的方案中选择较好的方案，调度结果一般只是可行解，而不是最优解，且该方法难以处理多目标、多约束和复杂水利系统的调度问题。优化调度为了充分利用有限的水资源，国内外从上世纪50年代起兴起了水库优化调度研究。其核心有两点:一是根据某种准则建立优化调度模型，二是寻找求解模型的优化方法。 1946年美国学者Masse最早引入优化概念解决水库调度问题。1955年美国人Little[4]采

水库多目标生态调度

水库多目标生态调度董哲仁孙东亚赵进勇中国水利水电科学研究院，100038 摘要：本文分析了现行水库调度方法的不足，指出应在实现社会经济多种目标的前提下，兼顾河流生态系统需求,实行水库的多目标生态调度。文章讨论了水库多目标生态调度的方法，包括建立相应法规体系；保证维持下游河道基本生态功能的需水量；模拟自然水文情势的水库泄流方式；进行水库泥沙调控及水库富营养化控制；减轻水体温度分层影响；进行防污调度以及增强水系连通性等方面的调度技术。水库蓄水运行后，对于河流上下游的物理性质的负面影响可以划分为两类：第一类问题是栖息地特征变化，主要指库区淹没、泥沙淤积，水库下游冲刷引起河势变化，河湖联通关系的变化等，由此引起栖息地特征的变化，进而影响生境质量。第二类问题是水文、水力学因子影响，即流量、流速、水温、水质和水文情势等变化，由于水文、水力学因子变化，引起生态过程的变化。解决第一类问题主要靠河流生态修复工程。解决第二类问题的手段，目前可能选择的办法是改善现行的水库调度方法，在不影响水库的社会经济效益的前提下，尽可能满足水生生物对于水文、水力学因子的需求。另外，采用新的水库调度模式对于减轻水库淤积，改善河湖联通性等也会带来益处。可以说，实施“水库的多目标生态调度”，是对筑坝河流的一种生态补偿（图1）[1][2]。图1 水库运行的生态影响及生态补偿（左侧为水利工程生态影响机理，右侧为生态补偿方法）

这里不妨给“水库多目标生态调度方法”这样的定义：水库多目标生态调度方法是指在实现防洪、发电、供水、灌溉、航运等社会经济多种目标的前提下，兼顾河流生态系统需求的水库调度方法。 1 现行水库调度方式的缺陷至今沿用“水库调度方式”，是指依据水库担负的社会经济任务而制定的蓄泄规则。现行的水库调度方式主要有两大类，即防洪调度和兴利调度。我国的大多数水库都具有防洪、发电、供水、灌溉等综合功能，而每一座水库的功能有所侧重。现行水库调度方式的主要缺陷，是注重发挥水库的社会经济功能，力求经济效益的最大化，但是忽视对于水库下游及库区的生态系统需求。主要表现在以下方面： 1.1 河流生态最小需水量以发电为主要功能的水库，在进行发电和担负调峰调度运行时，发电效益优先，往往忽视下游河流廊道的生态需求，下泄流量无法满足最低生态需水量的要求。还有一种情况是引水式水电站，运行时水流引入隧洞或压力钢管，进水口前池以下河道不下泄水流，造成若干公里的河段脱流、干涸，对于河流的沿河植被、哺乳动物和鱼类造成毁灭性的破坏。我国最典型的案例当数岷江干支流水电开发的生态影响问题。在我国北方，水库的兴建为发展灌溉事业和供水提供了巨大的机会。但是，通过水库和闸坝大量引水，导致下游河道的断流、干涸，河流廊道生态系统受到破坏。 1.2 水文情势变化对于生物的影响水文情势（ecological regime ）主要指水文周期过程和来水时间。未经改造的天然河流随着降雨的年内变化，形成了径流量丰枯周期变化规律。在雨季洪水过程陡峭形成洪峰，随后洪水消落，趋于平缓，逐渐进入枯水季节。在数以几十万年甚至数百万年的河流生态系统演变过程中，河流年内径流的水文过程是河流水生动植物的生长繁殖的基本条件之一。如同年内季节气温、降雨的周期变化一样，具有周期性的水文过程也是塑造特定的河流生态系统的必要条件，成为生物的生命节律信号。研究表明，水文周期过程是众多植物、鱼类和无脊椎动物的生命活动的主要驱动力之一。比如据1965年调查资料显示，长江的四大家鱼每年5~8月水温升高到18℃以上时，如逢长江发生洪水，家鱼便集中在重庆至江西彭泽的38处产卵场进行繁殖。产卵规模与涨水过程的流量增量和洪水持续时间有关。如遇大洪水则产卵数量很多，捞苗渔民称之为“大江”，小洪水产卵量相对较小，渔民称为“小江”。家鱼往往在涨水第一天开始产卵，如果江水不再继续上涨或涨幅很小，产卵活动即告终止。在长江中游段5~6月家鱼繁殖量占繁殖季节的70~80 ％。另外，依据洪水的信号，一些具有江湖洄游习性的鱼类或者在干流与支流之间洄游的鱼类，在洪水期进入湖泊或支流，随洪水消退回到干流。比如属于国家一级保护动物的长江鲟，主要在宜昌段干流和金沙江等处活动。春季产卵，产卵场在金沙江下游至长江上游的和江处。在汛期，长江鲟则进入水质较清的支流活动[3]。河流建设大坝以后，水库按照社会经济效益原则和既定的调度方案实施调度。在汛期利用水库调蓄洪水、削减洪峰，控制下泄流量和水位，确保下游防洪安全。在非汛期调度运行中，利用水库调节当地水资源的年内分布的丰枯不均，无论是发电、供水还是灌溉等用途，都趋于使水文过程均一化，改变了自然水文情势的年内丰枯周期变化规律，这些变化无疑影响了生态过程。首先是大量水生生物依据洪水过程相应进行的繁殖、育肥、生长的规律受到

“水库群优化调度”教学大纲

《水库群优化调度》教学大纲一、课程编号：0101041 二、课程名称：水库群优化调度 (Optimal Operation of Reservoir Systems) 三、学分、学时：1学分； 16学时四、教学对象：水文与水资源工程专业本科生五、开课单位：水资源环境学院六、先修课程：水利计算，运筹学，工程经济学七、课程性质、作用、教学目标本课程为水文与水资源工程专业选修课程，主要讲解最优化理论在水库运行管理中的应用。通过学习使学生能从事水电系统运行管理，水库运行管理，水利系统综合规划等方面的工作。八、教学内容第一章概述第一节引言第二节系统与系统分析第三节径流特征及其处理第二章单库发电优化调度第一节引言第二节动态规划模型第三节动态解析模型第四节水电站机组负荷分配第三章库群发电优化调度第一节数学模型第二节增量动态规划轮库迭代优化算法第三节动态解析模型第四章水库防洪优化调度第一节引言第二节单库最大削峰准则调度第三节单库破坏历时最短调度第四节库群防洪优化调度第五章水电站水库随机模型第一节随机模型的特点与径流描述方法

第二节有预报的随机模型第六章水库供水调度第一节确定性模型第二节随机线性规划模型第三节机遇约束模型第七章实例九、实践性环节的内容、要求十、多媒体教学手段运用的内容、要求及占用学时（或学时比例）十一、教材与参考书教材：陈乐湘主编《库群优化调度》，自编讲义。参考书：长江流域规划办公室，河海大学，丹江口水利枢纽管理局合编《综合利用水库调度》水利电力出版社，1990。十二、考核方式笔试十三、教学大纲说明（一）本课程的性质和任务本课程为水文水资源工程专业选修课程，主要讲解最优化理论在水库运行管理中的应用。通过学习使学生能从事水电系统运行管理，水库运行管理，水利系统综合规划等方面的工作。（二）本课程的基本要求学生学完本课程后应达到以下基本要求； 1.掌握不同时间尺度的径流描述方法； 2.掌握利用动态规划求解单库发电优化调度问题； 3.掌握轮库迭代优化算法在库群优化调度中的应用； 4.掌握防洪库群优化目标确定及优化调度模型的建模与求解； 5.了解水电站水库调度的随机模型； 6.掌握供水水库调度的确定性模型。（三）本课程与其它课程的联系与分工本课程与水利计算、工程经济学、运筹学基础，概率论与数量统计等课程有联系，原则上，本课程应在上述课程之后进行。径流调节的基本原理在水利计算课程中讲授。工程水文学中的径流系列计算，设计洪水计算，典型年选择等内容不在本课程中讲授，本课程只将以上内容作简要回顾。

水库调度的内容及其发展方向

水库调度的内容及其发展方向张玲玲 2012301580305 水库调度是水库工程管理的主要环节之一。其内容包括：拟定水库调度方式、编制水库调度计划及确定各项控制运用指标、进行面临时段的实时调度等。运用水库的调蓄能力，按来水蓄水实况和水文预报，有计划地对入库径流进行蓄泄。在保证工程安全的前提下，根据水库承担任务的主次，按照综合利用水资源的原则进行调度，以达到防洪、兴利的目的，最大限度地满足国民经济各部门的需要。水库调度是一种控制运用水库的技术管理方法。是根据各用水部门的合理需要，参照水库每年蓄水情况与预计的可能天然来水及含沙情况，有计划地合理控制水库在各个时期的蓄水和放水过程，亦即控制其水位升、降过程。一般在设计水库时，要提出预计的水库调度方案，而在以后实际运行中不断修订校正，以求符合客观实际。在制定水库调度方案时，要考虑与其它水库联合工作互相配合的可能性与必要性。水库调度的理论与方法是随着20世纪初水库和水电站的大量兴建而逐步发展起来的，并逐步实现了综合利用和水库群的水库调度。在调度方法上，1926年苏联Α.Α.莫洛佐夫提出水电站水库调配调节的概念，并逐步发展形成了水库调度图。这种图至今仍被广泛应用。50年代以来，由于现代应用数学、径流调节理论、电子计算机技术的迅速发展，使得以最大经济效益为目标的水库优化调度理论得到迅速发展与应用。随着各种水库调度自动化系统的建立，使水库实时调度达到了较高的水平。中国自50年代以来，水库调度工作随着大规模水利建设而逐步发展。目前，大中型水库比较普遍地编制了年度调度计划，有的还编制了较完善的水库调度规程，研究和拟定了适合本水库的调度方式，逐步由单一目标的调度走向综合利用调度，由单独水库调度开始向水库群调度方向发展，考虑水情预报进行的水库预报调度也有不少实践经验，使水库效益得到进一步发挥。对多沙河流上的水库，为使其能延长使用年限而采取的水沙调度方式已经取得了成果。由于水库的大量兴建，对于水库优化调度也在理论与实践上作了探讨。在中国，丰满水电站、丹江口水利枢纽、三门峡水利枢纽等水库的调度工作都积累了不少经验。水库调度的运用指标，即在水库调度中用作控制条件的一系列特征水位与数据。它们应当根据水库设计中规定的相应特征水位（见水库特征值），考虑工程安全情况、国民经济各部门的现实要求，以及水文数据的变化等具体情况研究确定，并应获主管部门审查批准。水库控制运用指标主要有：①允许最高水位，即水库遇校核洪水允许充蓄到的最高水位，是判断水库防洪安全的重要指标；②防洪限制水位，是水库在汛期为预留防洪库容而限制蓄水的上限水位；③汛末蓄水位，即水库在汛末计划充蓄到的正常高水位，它在很大程度上决定了水库在下一个汛期到来之前可能发挥的兴利效益；④兴利下限水位，即水库在正常兴利运用情况下允许消落到的最低水位，它反映兴利需要及各方面的控制条件；⑤防洪运用标准，即为水库本身及为下游防洪安全制定的防洪标准，一般采用一定重现期的设计洪水或以可能最大洪水为标准。由水库管理部门在每年初根据本水库的控制运用指标、水库调度方式及当年各方面的要求制定。主要内容包括：当年的入库径流量及过程的预测，各运行期的运行方式及各种控制水位，遭遇各种洪水的调度规则，兴利计划供水过程和计划效益指标（如灌溉面积及计划供水过程、计划发电出力过程及年发电量、工业及城市供水计划与供水量等），以及在调度中应注意的事项等。还可以根据长期径流预报及其误差概率分布，并结合水库调度图拟定年内

长江上游水库生态调度

长江上游水库生态调度（1）维持河道基本生态需水量。河流基本生态需水量是指维护生态系统健康、保护物种的多样性及生态系统的完整性的一定数量和质量的径流。或者是指保证湿地、河流和湖泊生态系统完整性的最小净水量。水的连续性是维持河道健康生命的最低要求，水量萎缩则会导致河流死亡。在过去一段时间里，岷江流域过度挤占生态用水的代价十分沉痛。由于多数水电站采用引水发电模式，各水电站为了获取最大的发电效益。基本未考虑河道内生态用水，导致干流约80 km、支流约60 km 的河段出现间歇性脱水。因此，在制定长江上游水库群综合调度规程时，首先应考虑河道基本生态需水量。（2）维系下游河道洪水脉冲。脉冲式洪水具有重要的生态效应，是生物生命史中的必要条件。洪水的发生也是生物开始新一轮生命周期的驱动力，特别是对产漂流性卵的“四大家鱼”而言，洪水脉冲水文条件十分重要，具体而言有7个重要的水文因子：洪峰过程数、洪峰发生时的初始水位、水位的日上涨率、断面初始流量、流量的日涨率、涨水持续时间和前后两个洪峰的事件间隔。长江上游水库群建设以后，必然对下游洪水会产生“削峰补枯”的水文效应。适度维系水库下游洪水脉冲是实施水库生态调度的必然需求。（3）调节下泄水流的水温。长江上游大中型水库通常会存在水温分层问题，水库低温水的下泄将影响鱼类的产卵、繁殖和生长，以三峡水库为例，10月～11月份中华鲟繁殖期间，水库调节后下泄水水温比自

然情况有所升高，这对中华鲟的产卵及孵化具有一定程度的正面影响。但是在5月～6月份“四大家鱼”繁殖期间，水温比天然情况下有所降低，导致“四大家鱼”开始产卵的时间被推迟，产卵期被缩短。目前，长江上游一些水库根据水库水温的垂直分层结构，结合下游河段水生生物（特别是鱼类）的生物学特性，通过制定大坝不同高程泄水空口的运行调度规则。满足鱼类产卵、繁殖和生长的需要。（4）适度抑制水库库湾水华。水华是水体富营养化的恶性病理反映。通常认为，藻类水华发生条件为充足的营养盐（主要是氮、磷物质）、低流速水体环境以及合适的温度和光照。由于长江流域TP的本底浓度较高。TN又难以控制，所以长江上游的大型水库多已达到中营养一轻富营养状态。而水华易发期3月～4月份。温度和光照适宜，长江上游的水库则均处于高水位运行期，库区流速较缓，特别是支流库湾区域。成为准静止区。这给水华的暴发提供了条件。优化水库运行过程，通过增加水位波动和水流紊动，打破水华暴发的临界流速，被认为是抑制水库库湾水华的有效措施。（5）维持河道输沙平衡。河道形态是泥沙与水流条件长期相互作用的产物。稳定条件下的河流基本可达到输沙平衡，河道形态不会发生明显变化；但是人类活动的干扰使这种自然平衡被打破。特别是水库群的建设运行，表现出的基本规律就是库区泥沙发生淤积。坝下游河道由于清水下泄发生长距离冲刷。三峡工程在设计时，就考虑采用“蓄清排浑”的运行方式，以缓解库区泥沙淤积，同时也可以对下游“补沙”

浅谈水库生态环境

浅谈水库生态环境浅谈水库生态环境摘要：水库的修建给防洪、灌溉、供水、发电、航运等方面带来了巨大的经济效益，但是，由于过于追求水资源利用效益最大化和经济的飞速发展，水库的修建也给库区的生态环境带来了一系列负面影响。关键词：水库；生态环境；水质；影响随着我国对水利方面的重视，现如今建成水库有8万多座，水库总库容有5千多亿立方米。但由于这些水库大部分修建于50年代到70年代，限于当时的历史条件和资源与技术方面的不足，部分水库达不到国家规定的防洪标准，且随着水库运行时间延长，水库设施和各种设备不断老化，有些水库工程存在较严重的质量问题，水库不能正常运行。尤其近年来，我国水电开发高速发展，在带来巨大的社会效益与经济效益的同时，不科学的水库建设潜在的负面影响也逐步显露出来，如：河流枯竭、泥沙淤积、生态恶化、物种减少等。 1 水库对生态环境的影响 1.1 对水质的影响水库建设施工期间由于工程残渣、生活垃圾等不可避免的会对水质造成一系列不好影响。水库蓄水后，被淹没土壤中的有害物质和营养物质被水溶解，引起水库水质下降；水库建成后，由于水库蓄水，上游水体由河道型变为湖泊型，库区及上游游速减缓，一方面库水滞留时间增加，有利于有机污染物在水库中降解净化，生化需氧量的降解量要比建库前天然河流状况下增加；另一方面库水流速减缓，复原能力减弱，将使生化需氧量降解量减少。主要表现为水库水体盐度增高、水库水温分层、库中藻类繁殖加剧等。 1.2 对河流水文特性的影响大坝拦断江河后，会淹没上游的土地，对天然河流的水文情势产生了一定的影响，同时会产生大量移民。移民及城镇的建迁会加剧人

地矛盾，并由此加剧植被的破坏、水土流失和生态恶化，同时也将改变整个河流的水文情势，比如水量、水温、流速、水位及对泥沙的影响。其中，影响最大的是多年调节型水库，影响相对较小的是日调节型水库。水库水位的变化与天然江河大不相同，这取决于不同类型的调节方式，以防洪为主要目的的水库，其水位的变化在季节上与天然河流是相反的，水位变幅较大，汛期水库处于低水位运行；在汛末蓄水，水库处于高水位运行。这样，增加了江河枯水期流量，减少了丰水期流量，提高了下游的防洪标准。同时，提高了下游工业生产和农业灌溉的用水保证率，增加水电站的保证出力。因为流域内的地表水与地下水有密切联系，河流水文条件的改变必将影响地下水的水位与水质变化。坝址上游水库蓄水使其周围地下水水位抬高，从而扩大水库浸没范围，导致土地的盐碱化和沼泽化。同时，拦河筑坝也减少了坝库下游地区地下水的补给来源，致使地下水水位下降，大片原有地下水自流灌区失去自然条件，从而降低了下游地区的水资源利用率，对灌溉造成不利影响。 1.3 对生物多样性的影响大坝兴建后，库区本身由于水面增加，水流变缓，由河道型变为湖泊型，水文条件改变较大，水中的营养盐类、悬浮物以及沉淀物都将有所改变。首先，水库对陆生动植物额影响。水库建设需要大量的移民、施工以及库区形成的蓄水淹没，淹没陆生动植物的栖息地，破坏原陆生植物系统，引起资源的变化。其次，对水生动植物的影响。此类影响更为复杂，不仅限于库区的淹没与动物栖息地环境的改变，还影响水库下游河段水生动植物及其栖息环境。生物物种因其生存和生活空间的丧失而面临濒危或灭绝。 1.4 可能诱发地震或者滑坡水库蓄水以后，迫使上游及其支流水位抬高，水库两岸在水体浸泡下，会产生个再造的过程，可能会诱发库岸崩塌、山体滑坡、地震等灾害。此外，水库蓄水增加后压力加大，可能会增加引发地震的频次、加大地震的级别。当然并非所有发生在水库附近的地震都是由水

小浪底–西霞院梯级水库生态调度研究

Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2014, 3, 404-411 Published Online October 2014 in Hans. https://www.360docs.net/doc/ee5078456.html,/journal/jwrr https://www.360docs.net/doc/ee5078456.html,/10.12677/jwrr.2014.35049 Research on Ecological Operation of Xiaolangdi-Xixiayuan Cascade Reservoirs Xuejiao Meng, Jianxia Chang, Xuebin Wang, Tian Tian State Key Laboratory Base of Eco-Hydraulic Engineering in Arid Area, Xi’an University of Technology, Xi’an Email: mengxuejiao@https://www.360docs.net/doc/ee5078456.html, Received: Oct. 1st, 2014; revised: Oct. 8th, 2014; accepted: Oct. 15th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/ee5078456.html,/licenses/by/4.0/ Abstract The cascade reservoir operation just considering power generation of the Lower Yellow River has caused serious environmental problems, because it ignored the ecological water requirement. Therefore, an ecological operation model of Xiaolangdi-Xixiayuan cascade reservoirs was devel-oped to explore trade-offs between hydropower generation and ecological water requirement. The results show that the new ecological operation can greatly improve the ecological environ-ment in the case of reducing the power generation, which has vital significance on the ecological environment management and restoration. Keywords Lower Yellow River, Reservoir Operation, Ecological Water Demand, Power Generation 小浪底–西霞院梯级水库生态调度研究孟雪姣，畅建霞，王学斌，田甜西安理工大学，西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地，西安 Email: mengxuejiao@https://www.360docs.net/doc/ee5078456.html, 收稿日期：2014年10月1日；修回日期：2014年10月8日；录用日期：2014年10月15日作者简介：孟雪姣(1988-)，女，硕士研究生，主要从事水库调度研究。

长江上游水库群联合调度方案

附件： 2014年度长江上游水库群联合调度方案根据《中华人民共和国水法》《中华人民共和国防洪法》《中华人民共和国防汛条例》《中华人民共和国抗旱条例》等相关法律法规及《长江流域综合规划（2012-2030年）》《长江流域防洪规划》《长江洪水调度方案》，为统筹协调长江上游水库群防洪抗旱、发电、航运、供水和水生态与水环境保护等方面的关系，充分发挥水库群综合利用效益，编制本方案。本方案旨在统筹各水库（含水电站、航电枢纽，下同）所在河流防洪、水量调度与长江中下游防洪、水量调度关系，在流域遭遇大洪水时，充分发挥水库群对长江流域的整体防洪作用；实施有序逐步蓄水，提高水库群整体蓄满率，同时尽量减少集中蓄水对水库下游河段或长江中下游带来的不利影响；有效应对流域特枯水等突发事件。一、纳入联合调度范围的水库长江宜昌以上为上游，集水面积约100万平方公里。国家对长江上游规划了长江三峡、金沙江溪洛渡、向家坝等一批库容大、调节能力好的综合利用水利水电枢纽工程，水库群总调节库容1000余亿立方米、预留防洪库容500余亿立方米。2015年前可以投入运用且总库容1亿立方米以上的水库近80座，总调节库容600余亿立方米，防洪库容约380

亿立方米。原则上，长江上游干支流总库容在1亿立方米以上的重要水库均应纳入水库群防洪和水量统一调度范围，但综合考虑上游水库的建设规模、防洪能力、调节库容、控制作用、建设进度等因素，纳入2014年度联合调度范围的水库包括：金沙江梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉、观音岩、溪洛渡、向家坝，雅砻江锦屏一级、二滩，岷江紫坪铺、瀑布沟，嘉陵江碧口、宝珠寺、亭子口、草街，乌江构皮滩、思林、沙沱、彭水，长江干流三峡等21座水库（详见附图1及附表1），其中沙沱、草街两水库为首次纳入，金沙江梨园、观音岩两水库计划今年汛末下闸蓄水也一并纳入。二、调度原则与目标（一）调度原则 1、正确处理水库群防洪与兴利、局部与整体、汛期与非汛期、单库与多库等重大关系。通过水库群联合调度，实现流域上下游协调、干支流兼顾，保障流域防洪安全、供水安全、生态安全，充分发挥水库群综合效益。 2、坚持兴利服从防洪、电调（航调）服从水调的原则。各水库应按照《长江流域综合规划（2012-2030年）》和《长江流域防洪规划》的要求，汛期留足防洪库容，防洪和水量调度服从有调度权限的防汛抗旱指挥机构的统一调度。 3、长江上游水库群实行水库管理单位、省（市）防汛抗旱指挥部（以下简称“省（市）防指”）、长江防汛抗旱总指挥部（以下简称“长江防总”）、国家防汛抗旱总指挥

水库生态与环境调度研究综述_翟丽妮

收稿日期:2007-05-10基金项目:国家973项目课题“水沙过程变异与河流系统相互作用”(2003CB415203)子题—水电工程调节对径流的影响作者简介:翟丽妮,女,武汉大学水利水电学院,硕士研究生。文章编号:1001-4179(2007)08-0056-02 水库生态与环境调度研究综述翟丽妮　梅亚东　李　娜　段文辉 (武汉大学水利水电学院,湖北武汉430072) 摘要:水电工程为人类带来经济与社会效益的同时,却对河流生态系统产生了胁迫,威胁着人类的可持续发展。开展水库生态与环境调度是趋利避害的有效措施。介绍了水库生态与环境调度的研究背景及内涵,并综述了国内外的研究进展。总体来看,水库生态与环境调度正处于起步阶段,目前研究多限于宏观定性的论述,缺乏微观定量的研究。因此,探索兼顾河流生态系统健康的水库调度方式已成为解决人类生存与发展的重要研究课题。关　键　词:水库生态;生态调度;环境调度;研究现状;可持续发展中图分类号:TV697.1:X171 文献标识码:A 经济社会的发展离不开水利水电工程。但是在我们享受着水利工程带来的经济与社会效益的同时,河流生态系统却承受着前所未有的压力。拦河筑坝破坏了河流的连续性,水库调度又改变了河流天然径流的时空分配,这些变化都将直接或间接影响流域重要生物资源的栖息水域和生活特性,严重时,物种将面临衰退、濒危和绝迹的威胁。然而,笼统地反对建设大坝,主张一律拆除大坝的观点带有“因噎废食”的片面性,也脱离了中国经济社会的发展实际。理性、务实的观点应该是权衡利弊,趋利避害,在满足人类社会经济需求和兼顾河流生态系统健康两者之间寻找适当的平衡点,实现可持续发展的目标。而水库生态与环境调度作为一门新兴的管理技术,正是兼顾人类生存与发展行之有效的非工程措施。 1　水电工程对河流生态系统的不利影响河流生态系统是河流内生物群落和河流环境相互作用的统一体,是包括陆地河岸生态系统、湿地及沼泽生态系统、水生生态系统等一系列子系统组合而成的复合系统。完整的河流生态系统应该是动态的、开放的、连续的,河流的连续性不仅是指河流在地理空间上的连续,而更重要的是指生物过程及非生物环境的连续。拦河筑坝显然破坏了河流的连续性,对河流的生态系统产生了极大的干扰,甚至是不可逆转的改变。这种由于人类活动对生态系统产生的干扰,在生态学中称为“胁迫”(stress )。水利水电工程对河流生态系统造成胁迫主要有两方面原因:①自然水文条件的改变;②河流自然地貌特征的改变。前者是指水量减少,水质恶化以及自然水文脉冲式周期被人为平均化的调度方式所代替。后者主要是指闸坝引起河流的非连续化,堤防妨害了河流的侧向联通性,河流的直线化改造和硬质护坡等。从河流生态系统的组成结构及功能分析,上述变化对河流生态系统造成的不利影响主要有: (1)原有物种所适应的天然径流和水文条件的栖息地丧失; (2)河流作为生物和营养元素交流廊道的功能不复存在;(3)沿岸带连接高地和水域生态系统的“过滤”作用降低。筑坝对生态系统长期和广泛的不利影响极大地削弱了水电能源的开发利用价值,国内有专家对于我国西南一些河流的水电开发计划已提出了质疑,主张要“保留一条原始生态河流”。20世纪70年代在西方国家出现的大坝建设的利弊之争,如今终于波及到了中国。理论和实践表明,积极探索各种工程、生物和管理措施,对筑坝河流进行生态补偿,才是妥善解决筑坝之争的明智之举。 2　水库生态与环境调度的研究背景及内涵长期以来,水库调度对水库下游生态保护和库区水环境保护重视不够,在进行防洪和兴利调度的同时,没有考虑其对下游生态和库区水环境的影响,以至长期累积下来的生态和环境的反作用在这几年以各种方式显现出来。随着人类对自然认识的逐渐提高,环保意识的不断增强,水库对河流生态系统的负面影响也逐渐为人们所关注。在这样一个大的背景下,水库调度也将发生本质性的变化。除了传统的兴利与防洪目标外,水库调度还将肩负着控制河流断流、河床抬高、河流污染、河口咸潮入侵、调节泥沙以及维持河流生态系统健康等任务。这里讲的生态与环境调度是通过调整水库的调度方式从而减轻筑坝对生态环境的负面影响,又可分为环境调度和生态调度。环境调度以改善水质为主要目标,生态调度以水库工程建设运行的生态补偿为主要目标,两者相互联系并各有侧重。以改善水质为重点的工程调度是指水库在保证工程和防洪安全的前提下多蓄水,增加流域水资源供给量,保持河流生态与环境需水量;通过湖库联合调度,为污染物稀释、自净,创造有利的水第38卷第8期人　民　长　江 Vol .38,No .82007年8月 Yangtze River Aug .,　2007 DOI :10.16232/j .cn ki .1001-4179.2007.08.018

水库生态调度

水库生态调度 1.水库生态调度的基本内容（1）一般来说，水库调度就是利用相关枢纽工程，根据当地的水文条件以及其他因素，进行综合控制水资源利用的技术手段，它对现实当中的水资源控制是很有用的。（2）水库调度的任务：水库具有调节天然径流的作用，它不仅能防洪、灌溉，为城市提供优质水量，为工业提供廉价的电力，为交通提供经济的水运，为渔业提供丰富的水产，而且能为居民创造优美的环境，做到一库多用，充分发挥水资源的综合效益。（3）水库调度的基本原则：在确保水电站大坝工程安全的前提下，分清发电与防洪及其他综合利用任务之间的主次关系，统一调度，使水库综合效益尽可能最大。当大坝安全与满足供电、防洪等要求有矛盾时，应满足大坝安全；当供电的可靠性与经济性有矛盾时，应先满足可靠性[1]。 2.现行的水库生态调度方式目前，我国的水库调度主要是围绕防洪、发电、灌溉、供水、航运等综合利用效益所进行的。依据水库既定的水利任务和要求而制定的蓄泄规则，就是我们通常所说的水库调度方式。现行水库调度方式主要分为两大类，即防洪调度与兴利调度。（1）防洪调度的主要任务是确保水库大坝安全和处理防洪与兴利的矛盾，利用水库的滞洪、错洪作用，有效地拦蓄洪水，消减洪峰流量，

保证汛期下游人民生命财产的安全。对于不承担下游防洪任务的水库而言，防洪调度的主要任务是在确保水库大坝安全的前提下充分发挥水库兴利效益；对承担下游防洪任务的水库，防洪调度的主要任务是在确保水库大坝安全的前提下处理好防洪与兴利之间的矛盾。（2）兴利调度是指利用水库重新分配天然径流，以达到满足各兴利部门用水需要的目的。兴利调节计算的任务是在已知河川径流过程及用水要求的前提下，对研究时期的各个计算时段内水库的水量供需平衡进行计算，求出供水量、水电站出力、水库水位、蓄水量等水利水能要素的时间过程。一般是在非汛期，按照水库所承担兴利任务的重要程度，合理分配水资源，谋求经济效益最大化的调度方式。

水库生态调度研究动向与发展趋势

水库生态调度研究动向与发展趋势水资源研究所游进军、魏传江、季海萍、杜明月 1 水库生态调度水库的建设使人类能够对水资源进行更为有效的管理和充分利用，但水库为人类带来巨大社会经济效益的同时，不可避免地对河流生态环境系统造成胁迫。筑坝建闸破坏河流的连续性，水库调蓄将周而复始的洪枯演替均一化，河流形态多样性降低，由此引发了水温、流速、流量、泥沙、营养物质等生态因子的较大改变，在很大程度上破坏了河流自然水文情势，导致了一系列河流生态恶化事件的出现（Whiting P J，2002）。笼统地反对建设水库不仅带有“因噎废食”的片面性，也不符合中国经济社会发展的实际需要，如何在满足人类发展需求和河流生态环境系统健康两者之间寻找平衡点迫在眉睫。 “生态调度”通过改变水库调度方式弥补或缓解水库对生态环境的影响，已成为现阶段减轻水库对河流健康负面影响的研究热点与重点。国内外学术界尚未对“生态调度”给出明确的定义，国外学者的理解更接近于“生态修复”，国内学者也有各自不同阐述。蔡其华（2006）提出生态调度应在满足坝下游生态、库区水环境保护要求基础上，充分发挥水库社会经济功能，使水库对河流生态环境的负面影响控制在可承受范围内并逐步修复生态环境系统；董哲仁（2007）认为生态调度是在实现防洪、发电、供水、灌溉、航运等社会经济多目标的前提下兼顾河流生态需水的水库调度方法；胡和平（2008）认为水库生态调度就是要在实现基本的生态环境目标的前提下，发挥水库的社会经济效益，但是其大前提是保证人民群众的生命财产安全和正常的生活；梅亚东（2009）给出了生态与环境调度的概念，认为在研究调整水库的调度方式减轻筑坝对生态环境的负面影响的过程中，应该把环境和生态区分开来进行，环境调度以改善水质为主要目标，生态调度以水库工程建设运行的生态补偿为主要目标，两者相互联系并各有侧重。各方认识虽不一致，但其核心是在水库运行和管理过程中考虑生态因素，通过调整水库现有的调度与运行方式最大程度地满足河流生态环境需水。 2 调研背景概述 20世纪70年代以来，国外学者针对水库引起的生态环境问题就已开展全面系统的研究，生

对水库生态调度问题的研究

综合对水库生态调度问题的研究高永胜1,王淑英1,于松林2,闫彦3,殷俊贤4 (1.浙江省水文局,浙江杭州310009;2.黄河水利委员会,河南郑州450003; 3.浙江水利水电专科学校,浙江杭州310018; 4.中国水利水电科学研究院,北京100044) 摘要:从水库现行运行方式对下游河道生态和环境的负面影响出发,分析了水库生态调度的理论基础,提出了水库生态调度应遵循的基本原则:以满足人类基本需求为前提,以河流的生态需水为基础,生活、生态和生产用水共享,以实现河流健康为最终目标。综合考虑社会、经济和生态要求,构建了考虑下游生态和环境要求的水库下泄流量生态调度体系框架,以及考虑下游生活、生态和生产条件的水库生态调度准则。关键词:水库调度;生态调度;河流生态系统;调度准则中图分类号:TV697.1 文献标识码:A do:i10.3969/.j issn.1000 1379.2009.11.005 传统水库建设对生态环境问题的忽视,导致水库下游河道生态条件恶化,引发许多不良后果。因此,如何改善水库调度,补偿或缓解对下游河流生态环境的负面影响,是我国新时期人与河流和谐发展的重要内容。 1 水库对下游河道生态系统的影响在河流筑坝蓄水后,将产生一系列复杂的连锁反应,可能改变河流的物理、生物、化学特性。筑坝对河流下游生态系统的影响主要体现在生态变量和非生态变量两方面,依据其影响深度可分为3个层次,见图1[1]。第一层级是筑坝对河流能量、物质(悬浮物、生源要素等)输送通量的影响;第二层级是河道结构(河道形态、泥沙淤积、冲刷等)和河流生态系统结构和功能(种群数量、物种数量、栖息地等)的变化,主要是河流能量和物质输送在筑坝后的调整结果;第三层级综合反映一、二层级影响引起的变化。图1 筑坝对河流下游生态系统的影响水力特性对河流生态系统具有决定性作用。水库通过对河流流量的调节,引起下游河道水力条件(流量、流速、河流脉动等)变化,从而影响河流原有物质、能量、生态系统结构和功能。其影响程度取决于水库的调度方案、泄流位置、蓄水库容、泥沙沉积以及流域地貌等[2]。河流生态系统的平衡依赖于河道水流、流量等条件。例如河流流量的季节变化,便于鱼类产卵、迁徙,为河边生物栖息地、洪泛平原的沼泽地及地下水补给水源和营养物质。建库引起河流水力条件的改变,导致河流、河岸、洪泛平原等各类生态环境产生相应的变化,进而对河道地貌形态和河床地质的稳定性产生间接影响。 2 水库生态调度的理论基础和基本原则 2.1 生态调度的理论基础 (1)河流洪水脉冲理论。洪水脉冲理论认为洪水冲积湿地的生物和物理功能依赖于江河进入湿地的水之动态。被洪水冲过的湿地上植物种子的传播和萌发,幼苗定居以及营养物质的循环、分解和沉积过程均受到影响[3]。河流水生动物也依靠洪水波的扩张,到达洪泛平原觅食、产卵。在对湿地或洪泛区进行恢复时,一方面要考虑洪水的影响,另一方面可利用洪水的作用,加速恢复或维持其功能。 (2)河流不连续体概念。它是基于水库对水流阻隔作用提出的,目的就是解释大坝对河流生态系统结构和功能所产生的相关效应。通过定义不连续体距离和参数强度两个变量,来预测各种生物物理反应。 (3)生态需水理论。随着人们对河流生态问题的关注,河流生态需水研究在国内外受到广泛重视,在理论上取得了重大进展,计算方法也趋于成熟。随着我国生态需水理论研究的发展,其成果已广泛应用到水资源规划、配置和评价中。目前我国一般河流较多采用近10年最枯月平均流量或90%保证率最收稿日期:20090525 基金项目:浙江省高校重大科技攻关项目(2007009)。作者简介:高永胜(1971 ),男,山东海阳人,高级工程师,博士,研究方向为水文水资源和河流健康生命。 E m a i:l gao-y o ngsheng@163.co m 第31卷第11期人民黄河 Vo l.31,No.11 2009年11月 YELLOW R I V ER Nov.,2009