發(fā)布時間：2020-06-02 16:27

【摘要】：三峽水庫建成后支流水華頻發(fā)所造成的環(huán)境問題,嚴重影響了庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境和人民的用水安全,如何有效的防控治理水庫支流水華的暴發(fā),改善庫區(qū)支流水環(huán)境已成為當前三峽水庫水生態(tài)研究的聚焦問題。考慮到湖庫水華防控常用的“治標法”與“治本法”,如物理法、化學(xué)法、生物法與截污納管等技術(shù)在操作實施和管理方面存在著局限性,并結(jié)合已有研究成果表明三峽水庫蓄水后支流水動力條件的改變是誘發(fā)支流水華的主要原因,基于“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方法論,研究了以水力調(diào)控的方式,通過開展水庫生態(tài)調(diào)度進而達到防控支流水華暴發(fā)的目的,并根據(jù)生態(tài)調(diào)度計算結(jié)果提出了不同來水條件、不同水華暴發(fā)期的“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方案�；谌龒{水庫支流水體存在的特殊水動力條件是誘發(fā)支流水華的主要原因,確定了采用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型對支流水華情勢進行預(yù)測的方法,通過優(yōu)化模型的預(yù)測因子,提出了以表征水庫調(diào)度過程的參數(shù):水庫運行時段、水庫水位,水位變頻,水位變幅為支流水華情勢的預(yù)測因子,以2010~2011年香溪河水華情勢的實際監(jiān)測數(shù)據(jù)為訓(xùn)練預(yù)測樣本,以2012年的實測數(shù)據(jù)為驗證計算樣本,采用Bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建面向水庫調(diào)度過程的支流水華預(yù)測模型,其中預(yù)測值與實測值之間的相關(guān)性R=0.91657,即該預(yù)測模型能較準確的預(yù)測支流水華情勢。以水華預(yù)測模型和三峽水庫電力優(yōu)化調(diào)度模型嵌套,構(gòu)建了防控三峽水庫支流水華暴發(fā)的生態(tài)調(diào)度模型,在對生態(tài)調(diào)度模型進行求解時,采用離散型動態(tài)規(guī)劃法,耦合以月為計算步長的長期優(yōu)化調(diào)度計算結(jié)果指導(dǎo)以日為計算步長的短期優(yōu)化調(diào)度計算的方式,對生態(tài)調(diào)度模型進行了求解;以水華預(yù)測模型為工具,結(jié)合不同時期的“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方法,設(shè)置不同的“潮汐式”水庫調(diào)度工況,分析不同時期“潮汐式”生態(tài)調(diào)度的水位變化特征,總結(jié)了不同時期“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方案的制定原則,結(jié)果。(1)春季“潮汐式”生態(tài)水位變化特點:春季水華期,提高抬升水位的幅度和持續(xù)時間能明顯降低支流水體中Chla濃度,因此,春季“潮汐式”調(diào)度應(yīng)結(jié)合水文預(yù)報,減少小幅度的水庫水位波動,制造持續(xù)時間常、幅度大的“潮汐式”水位變化過程。(2)夏季“潮汐式”生態(tài)水位變化特點:多頻次的“潮汐式”水位波動調(diào)度過程對支流水華的防控有一定的效果,但效果并不明顯。故夏季“潮汐式”生態(tài)調(diào)度應(yīng)優(yōu)先考慮防洪和減少水庫棄水,并利用水庫的防洪庫容和夏季汛期來水量大的特點,盡可能實現(xiàn)多頻次、大幅度的“潮汐式”水位波動調(diào)度過程。(3)秋季“潮汐式”生態(tài)水位變化特點:多頻次的“潮汐式”水位波動對秋季水華的抑制效果明顯,且小幅度降水位,大幅度漲水對秋季水華的抑制效果更佳。由于秋季水華情勢沒有春季、夏季水華嚴重,且持續(xù)時間短,結(jié)合水庫運行調(diào)度“蓄峰補枯”的原則,秋季“潮汐式”生態(tài)調(diào)度應(yīng)優(yōu)先考慮在短周期內(nèi)營造“小幅度降水、大幅度漲水”的水庫調(diào)度方式。結(jié)合不同典型水文年的來水條件下的水庫生態(tài)調(diào)度計算結(jié)果、不同時期水華暴發(fā)的持續(xù)時間與不同時期“潮汐式”水位波動的特征等,總結(jié)了不同來水條件、不同時期的“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方案。(1)豐水年“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方案(1)春季水華期,在進入3月份后,為保證下游航道運行的最小流量,當入庫流量穩(wěn)定大于5000 m~3/s時即可實施防控春季水華暴發(fā)的生態(tài)調(diào)度方案。如果生態(tài)調(diào)度開始時間在3、4月份,則考慮以16天為一次“潮汐式”水位波動的周期,施行:降水位,0.09 m/天,持續(xù)6天;升水位0.101 m/天,持續(xù)10天的水庫調(diào)度方案;如果生態(tài)調(diào)度開始的時間發(fā)生在5月份,考慮到三峽水庫的防洪功能,即需要在汛期到來之前騰空防洪庫容,開展周期為12天“潮汐式”生態(tài)調(diào)度,施行:升水位,0.186 m/天,持續(xù)4天,降水位,0.5 m/天,持續(xù)8天的水庫調(diào)度方案。(2)夏季水華期,結(jié)合汛期水庫水位的變化特點和支流水華情勢預(yù)警系統(tǒng),開展周期為9天的生態(tài)調(diào)度,且當支流水體中的Chla濃度超過20 mg/m~3時開始啟動生態(tài)調(diào)度。若生態(tài)調(diào)度開始時的初始水位超過150 m,施行:降水位,1.35 m/天,持續(xù)5天,升水位,1.07 m/天,持續(xù)4天的調(diào)度方案;若初始水位低于150 m,則施行:升水位,1.35 m/天,持續(xù)5天,降水位,1.07 m/天,持續(xù)4天的生態(tài)調(diào)度方案。(3)秋季水華期,當水庫運行調(diào)度進入秋季蓄水期時,開展周期為10天的秋季“潮汐式”生態(tài)調(diào)度,具體施行:降水位,0.28 m/天,持續(xù)3天,升水位,0.44 m/天,持續(xù)7天。(2)平水年“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方案(1)春季水華期,春季“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方案制定的原則同豐水年一樣。如果生態(tài)調(diào)度開始時間在3、4月份,則考慮以16天為一次“潮汐式”水位波動的周期,施行:降水位,0.09 m/天,持續(xù)6天,升水位0.487 m/天,持續(xù)10天的水庫調(diào)度方案;如果生態(tài)調(diào)度開始的時間發(fā)生在5月份,建議采用開展周期為12天“潮汐式”生態(tài)調(diào)度,施行:升水位,0.33 m/天,持續(xù)4天,降水位,0.93 m/天,持續(xù)8天的水庫調(diào)度方案。(2)夏季水華期,生態(tài)調(diào)度的啟動機制與豐水年一樣。結(jié)合支流水華情勢預(yù)警系統(tǒng),開展周期為9天的生態(tài)調(diào)度,且當支流水體中的Chla濃度超過20 mg/m~3時開始啟動生態(tài)調(diào)度。若生態(tài)調(diào)度開始時的初始水位超過150 m,施行:降水位,1.16 m/天,持續(xù)4天,升水位,1.08 m/天,持續(xù)5天的調(diào)度方案;若初始水位低于150 m,則施行:升水位1.12 m/天,持續(xù)5天,降水位,1.21 m/天,持續(xù)4天的生態(tài)調(diào)度方案。(3)秋季水華期,當水庫運行調(diào)度進入秋季蓄水期時,開展周期為10天的秋季“潮汐式”生態(tài)調(diào)度,具體施行:降水位,0.23 m/天,持續(xù)3天,升水位,0.41 m/天,持續(xù)7天。(3)枯水年“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方案(1)春季水華期,如果生態(tài)調(diào)度開始時間在3、4月份,則考慮以16天為一次“潮汐式”水位波動的周期,施行:降水位,0.047 m/天,持續(xù)6天;升水位0.12m/天,持續(xù)10天的水庫調(diào)度方案;如果生態(tài)調(diào)度開始的時間發(fā)生在5月份,考慮到三峽水庫的防洪功能,即需要在汛期到來之前騰空防洪庫容,建議采用開展周期為12天“潮汐式”生態(tài)調(diào)度,施行:升水位,0.046 m,4天,降水位,1.07 m,8天的水庫調(diào)度方案。(2)夏季水華期,開展周期為9天的生態(tài)調(diào)度,且當支流水體中的Chla濃度超過20 mg/m~3時開始啟動生態(tài)調(diào)度。若生態(tài)調(diào)度開始時的初始水位超過150 m,施行:降水位,1.22 m/天,持續(xù)4天,升水位,0.97 m/天,持續(xù)5天的調(diào)度方案;若初始水位低于150 m,則施行:升水位1.11 m/天,持續(xù)5天,降水位,1.40 m/天,持續(xù)4天的生態(tài)調(diào)度方案。(3)秋季水華期,當水庫運行調(diào)度進入秋季蓄水期時,開展周期為10天的秋季“潮汐式”生態(tài)調(diào)度,具體施行:降水位,0.65 m/天,持續(xù)3天,升水位,0.64 m/天,持續(xù)7天。結(jié)合“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方法,研究了防控三峽水庫支流水華的生態(tài)調(diào)度,通過本研究得出的不同典型年、不同來水條件下的“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方案,不僅能夠為“潮汐式”生態(tài)調(diào)度方法的定量化提供一定的參考,同時也能夠科學(xué)合理的指導(dǎo)三峽水庫開展防控支流水華的生態(tài)調(diào)度實踐。
【圖文】：

本文研究的技術(shù)路線圖

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本文編號：2693446