面向恢复河流天然水文情势的水库生态调度规则研究

Excess development and utilization of water resources caused flow regime alteration and severe degradation in riverine ecosystem. Adjustment of reservoir operation rules is the difficulty for restoring the natural flow regime. Based on the Intermediate Disturbance Hypothesis (IDH), this project will produce a new approach to evaluate alteration degree of IHA (Indicators of Hydrologic Alteration) between the pre- and post-impact phase, which is easy to apply to reservoir ecological operation. The project will establish a reservoir ecological operation model, which incorporates the new hydrologic alteration assessment function into the traditional reservoir operation model, to restore the natural flow regime. It will determine the set of reservoir ecological operation rules, provide the feasible format of ecological operation rules, and propose the effective extraction methods. This project will apply the reservoir ecological operation model in Jinan City. The results of this project will effectively provide beneficial references to establish and improve localized ecological operation rules for ecological protection and water resource allocation.

人类对河流资源的开发，改变了河流水文情势，是导致河流生态系统退化的重要原因。如何通过水库调度规则的调整，恢复受干扰河流的天然水文情势，是当前水库调度的热点和难点。本研究将基于中度干扰假说，针对评价河流水文情势常用的IHA指标体系，研究给出适用于作为生态调度目标的IHA评价函数，纳入传统的水库多目标优化调度模型；研制面向恢复河流天然水文情势的水库生态调度模型，通过模型对比分析与测试，确定水库生态调度规则集合，给出合理的生态调度规则形式和有效的提取方法；以济南市为例，开展典型地区水库生态调度规则优化的应用基础研究，为区域水网生态调度规则的建立和完善提供理论和决策参考

河流天然水文情势在维持河流本土生物多样性和生态系统完整性方面发挥着至关重要的作用，水文情势的改变会导致河流生态系统随之变化，甚至发生退化。长期以来，人类对河流的利用改变了河流水文情势，导致很多生态环境问题。随着我国生态文明建设要求的提高以及江河湖库水系连通工作的推进，如何科学合理地调度水库闸坝，减轻其对河流水文情势的影响，实现改善生态环境的目标，变得愈加迫切。.项目旨在通过优先下泄河流最小生态需水量来满足河流生态用水的基本需求，同时兼顾社会经济供水需求，以期在受人类调控的河流上尽量恢复其天然的流动状态。研究明确了河流水文情势的内涵，梳理归纳了河流水文情势的评价方法，对传统方法加以改进，提出了基于流量过程的河流生态水文指标评价方法；按照调度目标的不同对水库调度图进行分类，总结水库调度图的优化方法，基于M-5型水库调度图，重新定义了水库生态水量最小下泄规则、供水规则和生态水量加大下泄规则；在传统水库多目标调度模型基础上，引入IHA指标，以其改变程度尽量小作为生态调度目标，构建面向恢复天然水文情势的水库调度规则优化模型；选择NSGA-Ⅱ优化算法对模型求解，并在三亚市大隆水库开展应用研究，给出了大隆水库面向恢复天然水文情势的水库调度规则推荐方案。.研究结果表明，本项目提出的基于流量过程的河流生态水文指标评价方法，可以刻画河流特征流量过程并明确其相对于天然流量过程的改变程度，可用于指导流域水库生态调度实践，以提高水量下泄过程与天然流量过程的匹配程度。构建的面向恢复天然水文情势的水库调度规则优化模型，能够给出合理有效的水库生态调度规则，相较不考虑生态的传统水库调度方案，能在一定程度上减小河流水文情势的改变程度，可为生态文明背景下，水库调度规则的调整提供科学依据和技术支撑。