面向生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)的梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、大型水利樞紐工程在防洪、發(fā)電、供水、航運(yùn)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(yīng)，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(diào)度，從而保護(hù)和恢復(fù)河流健康生境顯得尤為重要。面向生態(tài)修復(fù)與保護(hù)的水電能源聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行和管理及其效益響應(yīng)的綜合研究與經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境等諸多方面密切相關(guān)，是水利水電工程學(xué)科的一個前瞻性研究論題，面臨眾多理論瓶頸和技術(shù)難題，是現(xiàn)代流域尺度復(fù)雜水電能源與生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境

2、耦合系統(tǒng)跨學(xué)科理論與技術(shù)研究的前沿領(lǐng)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(yùn)行問題是在生態(tài)需求、水文循環(huán)、調(diào)度模式等復(fù)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(biāo)優(yōu)化問題，較傳統(tǒng)水電能源優(yōu)化調(diào)度復(fù)雜得多。為此，本文針對梯級水庫群水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度亟需考慮的諸多生態(tài)安全問題，引入現(xiàn)代水電能源科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)原理與方法，對面向生態(tài)調(diào)度的流域梯級電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)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(shí)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(jìn)行了歸納總結(jié)，在此基礎(chǔ)上利用統(tǒng)計學(xué)的方法，從水文角度分析了三峽水庫建設(shè)運(yùn)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(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行了檢驗(yàn)。
　　 ⑵對生態(tài)調(diào)度目標(biāo)中可控性較強(qiáng)的生態(tài)徑流過程進(jìn)行了重點(diǎn)研究，在總

4、結(jié)了國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的生態(tài)徑流過程確定方法的基礎(chǔ)上，結(jié)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(jìn)行了全面的實(shí)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(diào)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(diào)度模型，該模型以梯級系統(tǒng)總發(fā)電量最大為目標(biāo)函數(shù)，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(fù)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(jìn)行了有效求解。
　　 ⑷針對三峽梯級電站調(diào)度過程中生態(tài)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益均衡問題，建立了綜合考慮生態(tài)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度模型，提出了衡量生態(tài)效益的指標(biāo)體系用以量化生態(tài)目標(biāo)。提出了一種新的多目標(biāo)進(jìn)化算法－基于ε 支配的自適應(yīng)多目標(biāo)差分進(jìn)化算法，典型測試函數(shù)的優(yōu)化結(jié)果表明，算法在求解過程中表現(xiàn)出的收斂性能和多樣性能，較有代表性的多目標(biāo)進(jìn)化算

6、法有一定程度的改善。結(jié)合上述算法和三峽梯級多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度模型，仿真模擬得出一系列非劣調(diào)度方案集，為三峽梯級生態(tài)調(diào)度提供了可靠的決策依據(jù)。
　　 ⑸多目標(biāo)調(diào)度和決策的目的是根據(jù)決策者的需要確定最佳調(diào)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(jié)果，并在過程中通過歷史訓(xùn)練確定決策方法的重要性，并依據(jù)上述信息對梯級電站多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度方案進(jìn)行優(yōu)選排序，獲得了令決策