面向生態(tài)保護和恢復的梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度研究.pdf

1、大型水利樞紐工程在防洪、發(fā)電、供水、航運等諸多方面發(fā)揮巨大作用的同時，也對河流生態(tài)系統(tǒng)造成了脅迫效應，從而不同程度地影響了流域的生態(tài)過程，在此背景下，研究并開展水利工程的生態(tài)調度，從而保護和恢復河流健康生境顯得尤為重要。面向生態(tài)修復與保護的水電能源聯(lián)合優(yōu)化運行和管理及其效益響應的綜合研究與經濟、生態(tài)、環(huán)境等諸多方面密切相關，是水利水電工程學科的一個前瞻性研究論題，面臨眾多理論瓶頸和技術難題，是現代流域尺度復雜水電能源與生態(tài)環(huán)境、經濟環(huán)境

2、耦合系統(tǒng)跨學科理論與技術研究的前沿領域。生態(tài)安全背景下長江中上游梯級水電能源聯(lián)合優(yōu)化運行問題是在生態(tài)需求、水文循環(huán)、調度模式等復雜約束集合條件下的大型、動態(tài)、離散、非凸的非線性多目標優(yōu)化問題，較傳統(tǒng)水電能源優(yōu)化調度復雜得多。為此，本文針對梯級水庫群水電聯(lián)合優(yōu)化調度亟需考慮的諸多生態(tài)安全問題，引入現代水電能源科學、系統(tǒng)科學、生態(tài)學和經濟學原理與方法，對面向生態(tài)調度的流域梯級電站聯(lián)合優(yōu)化調度及決策的理論和方法開展了深入的研究，取得了一些具有

3、理論意義和工程實際價值的成果，主要研究工作及創(chuàng)新成果如下：
　　 ⑴對流域水電開發(fā)對河流生境造成的影響進行了歸納總結，在此基礎上利用統(tǒng)計學的方法，從水文角度分析了三峽水庫建設運行對流域生境的脅迫，并通過R/S法、Mann-Kendall 法等方法解析天然河道建壩前后水文序列的變化趨勢，從而確定了典型河道生境脅迫的起始年份，并應用數理統(tǒng)計方法進行了檢驗。
　　 ⑵對生態(tài)調度目標中可控性較強的生態(tài)徑流過程進行了重點研究，在總

4、結了國內外廣泛應用的生態(tài)徑流過程確定方法的基礎上，結合河流自然水文節(jié)律分析，提出了面向生態(tài)流組的生態(tài)徑流過程確定方法，并分別從流域整體生態(tài)需求和典型生物資源需求兩個角度對長江中上游宜昌斷面的生態(tài)徑流過程進行了全面的實證分析，為流域生態(tài)徑流過程研究提供了新的思路。
　　 ⑶針對三峽梯級水利樞紐建成后生態(tài)調度的新要求，建立了以生態(tài)徑流過程為約束的梯級水電站生態(tài)調度模型，該模型以梯級系統(tǒng)總發(fā)電量最大為目標函數，分別考慮流域整體生態(tài)需求

5、和典型生物資源需求兩個角度的復雜生態(tài)約束，并提出基于全局尋優(yōu)的離散微分動態(tài)規(guī)劃算法對該模型進行了有效求解。
　　 ⑷針對三峽梯級電站調度過程中生態(tài)效應和經濟效益均衡問題，建立了綜合考慮生態(tài)和經濟目標的多目標生態(tài)調度模型，提出了衡量生態(tài)效益的指標體系用以量化生態(tài)目標。提出了一種新的多目標進化算法－基于ε 支配的自適應多目標差分進化算法，典型測試函數的優(yōu)化結果表明，算法在求解過程中表現出的收斂性能和多樣性能，較有代表性的多目標進化算

6、法有一定程度的改善。結合上述算法和三峽梯級多目標生態(tài)調度模型，仿真模擬得出一系列非劣調度方案集，為三峽梯級生態(tài)調度提供了可靠的決策依據。
　　 ⑸多目標調度和決策的目的是根據決策者的需要確定最佳調度方案，本文提出了一種基于模糊測度分類融合的多屬性決策方法，該決策方法使用模糊測度分類融合的方法綜合各種決策方法的評估結果，并在過程中通過歷史訓練確定決策方法的重要性，并依據上述信息對梯級電站多目標生態(tài)調度方案進行優(yōu)選排序，獲得了令決策