适应河流生态流量过程的红水河流域水库群联合调控研究

According to the water ecological influence of building large reservoir groups,this article takes the keyreservoir group in the Red River basin as the research objects.Based on collecting the material of historical hydrological materials, terrain data, remote sensing, water conservancy project, combined global climate change and large-scale human activities caused by the hydrological variation situation, to analysis water resources evolution rule of the Red river valley, and its trunk and main tributaries.Analysising the impacts of change of hydrological regime after built large reservoir groups.Comparing the long series hydrology and hydraulics indicator of building large hydropower station before and after to analysis the degree of hydrologic alteration of river runoff.Combined the investigation of river eco-environment and the monitoring data to analysis evolutionprocess of river ecological problems and to study the response relationship between changing of river runoff and changing of water ecology.According to the ecological water requirement of river ecological protection targets which adapted to place and time,and combined the hydrology and hydraulics methods of extracting river ecological runoff process,this article build joint optimization scheduling model of thereservoir group which adapted to river ecological flow regime,analyze the impact of varying regulatory scenarios and objectives,propose targeted regulatory measures supporting for making scheduling rules of Red River Basin Reservoirs utilization theoretically and technically.

针对大型水库群建坝所带来的河流水生态影响，以红水河流域水库群为研究对象，在收集历史水文资料、地形、遥感、水利工程等资料的基础上，结合全球气候变化和大规模人类活动造成的水文变异情势，研究红水河流域干流及主要支流的水资源演变规律；分析梯级水库群建成后对水文情势变化的影响，将大型电站建设前后长系列水文、水力学等指标进行对比，分析其对河流径流的改变度。结合河流生态环境调查与调研、实验监测数据分析河流生态问题的演变过程，研究河流径流改变与水生态变化响应关系。根据河段生态保护目标繁殖因时因地的生态需水要求，结合水文学和水力学分析方法提取河流生态径流过程需水，构建适应河流生态流量过程的水库群联合调控模型，分析不同调控情景以及不同调控目标的影响，提出具有针对性调控措施，为制定红水河流域水库群综合利用调度规则提供科学依据。

针对大型水库群建坝带来的生态影响，以红水河流域水库群为研究对象，考虑全球气候变化和大规模人类活动造成的水文变异情势，研究了流域干流水资源的演变规律，分析了梯级水库群建成后河流径流及水文情势的改变度，探究了河流径流过程改变与水生态变化之间的响应关系。根据“近自然的水流情势恢复”和“因时因河流分段栖息地法”原则，结合水文学和水力学方法提取了河流的生态流量过程，将其与水库群联合调控模型相结合，构建了适应河流生态流量过程的红水河流域水库群联合调控模型，分析了不同调控情景及调控目标的影响，为制定红水河流域水资源综合利用调度规则提供了理论与技术支撑。项目研究至今发表学术论文23篇，其中SCI8篇、中文核心15篇；登记4套软件著作权；培养了1名博士研究生，9名硕士研究生。主要取得了以下成果：.（1）根据红水河流域干流主要水文站的日径流资料，采用Mann-Kendall和滑动t检验法分析年径流趋势变化的显著性和突变特征，确定径流受胁迫年份，结合大型水电站实际建成运行情况，采用变化范围法（RVA）计算分析水库建设运行对红水河流域干流水文情势的影响。.（2）利用VIC模型和全球气候模式（GCMs）在3种典型排放情景下对红水河上游流域未来径流变化进行了模拟研究，并利用Arc-SWAT模型进一步评估了未来气候变化对西江上游流域径流的影响。.（3）利用HEC-RAS一维水动力模型，结合River2D鱼类栖息地模型，确定了红水河下游四大家鱼产卵场的适宜生态流量阈值。基于四大家鱼对水温的生境适宜指数（HSI）和环境流量指标（EFCs）分析出适宜鱼类产卵的流量组分。综合鱼类监测数据及专家知识确定了适宜红水河四大家鱼产卵的生态流量过程。.（4）在保证龙滩-岩滩梯级水电站满足基本出力要求和工程约束的基础上，以总发电量最大为目标函数，考虑最小生态流量、逐月适宜频率生态流量、人工造峰—最小生态流量的生态流量约束，构建了水库群生态调度模型，制定丰、平、枯3个典型年的生态调度方案，采用DPSA算法求解模型。