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鱼类产卵季生态需水及发电稳定性的水库多目标优化调度研究

2021-11-03李芳芳

青海大学学报 2021年5期
关键词:生态

马 仓,李芳芳,裘 钧*

(1.青海大学水利电力学院,青海 西宁 810016; 2.省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,青海大学,青海 西宁 810016;3.黄河上游生态保护与高质量发展实验室,青海 西宁 810016)

水库的建设运行缓解了水资源时空分布不均匀引起的供需矛盾,但与此同时,由其引发的河流生态环境破坏的问题也越来越突出[1-2]。鱼类是重要的水生生物资源,其对流量、频率、持续时间、发生时机等河流水文情势的变化非常敏感。沈枕[3]研究发现,起始流量、日均涨水率及水温状态是影响长江四大家鱼产卵的关键控制因素。Shen等[4]研究指出,三峡水库蓄水后,河道水温和流量发生了变化,导致鱼类栖息地退化以及产卵时间延迟。

当前,大多数水库生态调度主要是保证下泄流量满足最小生态环境需水量,这种方式在一定程度上避免了生态环境的恶化,然而它忽略了鱼类生存繁殖所需的河流水文情势,因此,水库生态调度除了保证水量需求外,还应满足一定的水文情势[5]。Qiu等[6]提出了一种波动识别算法(fluctuation identification algorithm,FIA)来识别涨水过程,并根据已识别的自然涨水过程定义了一组特征参数,以描述流量变化特征,认为这些稳定的参数所描述的物理特征是影响鱼类产卵的主要因素。

鱼类产卵繁殖要求水流有一定的波动,而水流波动不可避免地会影响发电的稳定性,因此,这两个目标之间存在矛盾性和不可公度性。本研究基于FLA算法和流量过程特征参数,提出了一个综合考虑鱼类产卵期生态需求和发电稳定需求的多目标优化模型,并采用NSGA-II算法[7]求解得到Pareto最优解集,分析了不同水文年两个目标之间的竞争关系,为水库的调度运行提供参考。……

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