生态库容及其与防洪兴利库容衔接关键技术研究

以生活用水、生产用水、生态用水为核心的"三生"用水概念已被大家广泛接受，生态需水开始成为水资源规划、水资源配置中认真考虑的重要内容。但长期以来，我国水库规划建设以及调度中都缺少对生态目标的考虑，库容设置上基本没有专门用于生态的部分。本项目拟从国内外水库调度目标及调度策略发展历程调研入手，研究生态库容的内涵及作用，提出生态库容的概念和基本边界；分析生态库容与防洪、兴利库容的关系，论证生态库容与防洪、兴利库容可衔接性和可转换性；建立考虑防洪、供水及生态需水多目标的水库调度模型，研究生态库容的计算方法及与防洪、兴利库容的衔接技术；以淮河流域典型水库为背景，分析典型水库生态库容确定及生态用水调度后的库容再分配，为我国水库生态用水保障调度提供理论实践研究案例。

当前，以生活用水、生产用水、生态用水为核心的“三生”用水概念已被广泛接受，生态用水开始成为水资源规划中的重要内容。然而，水库规划中对生态目标的考虑仍然不足，调度运行中对生态用水的关注仍然薄弱，传统水库规划与运行管理的理论方法难以支撑生态调度的实践要求。因此，重新审视水库规划设计及调度运行的理论方法，提出适应变化环境的库容再分配与衔接技术，对丰富水资源理论、支撑流域可持续发展，具有十分重要的理论意义和实践价值。..通过跟踪调研，分析了国内外水库调度目标及调度策略发展与演化历程，重新审视了传统防洪库容、兴利库容设置的目的，深入分析了其内涵与规划方法，着重提出了生态库容的基本概念，阐述了生态库容的主要内涵，构建了生态库容的重要边界。研究指出：生态库容是人类为满足河流生态系统对河流和水量过程的需求所设计的专门用于生态放水的调节库容，它可从现有的兴利库容和防洪库容中挖掘利用，也可与现存的兴利库容和防洪库容衔接。..通过理论研究，系统梳理了水库运行调度的原则、策略、方法及实践演化，结合水资源管理中水权的发展和风险控制的要求，提出了包含水权的水库库容分配理论。基于对已有水库设置生态库容必将打破现有兴利库容与防洪库容的格局，进而对水库兴利或防洪目标造成影响的认识，提出了库容重分配准则，即当水库服务目标增加后，水库库容的调整应使其实现新目标的同时，尽量减少对既有目标的影响。据此论证了生态库容与防洪库容、兴利库容可衔接性和可转换性，提出了水库库容的综合划分与衔接方法。..通过应用研究，构建了淮河水系水库群多目标调度模型、黄河流域干流水库群多目标调度模型、密云水库库容再分配多目标分析模型和长江中上游巨型水库群多目标分析模型，通过长系列调度及统计分析，提出了生态库容的计算方法及与防洪库容和兴利库容的衔接技术。生态库容设计计算可参照兴利库容计算原理，以考虑系统生态调度前后的库容差为基础，再根据不同的水库设计运行阶段，分别采用时历法、调度模型法和综合分析法。..本项目在淮河、黄河、长江及密云水库的案例研究表明，所提出的水库生态库容概念及定义是充分和恰当的，提出的生态库容计算方法及其与防洪库容和兴利库容的衔接技术是合理和可行的，建立的生态用水调度模型是系统有效的。以淮河水系为背景提出的从淮河既有水库兴利库容中提取10%作为生态库容的建议，被淮河流域综合规划修编采纳。