基于水華防控的三峽梯級水庫多目標聯(lián)合調(diào)度.pdf

1、三峽水庫蓄水后，庫區(qū)內(nèi)的水文條件發(fā)生劇烈變化，水位抬升，流速驟降，庫區(qū)水體由原來的河流水體轉變?yōu)轭惡此w，污染擴散減緩，支流庫灣由于受到回水頂托作用導致與長江干流水體交換能力減小，導致大量營養(yǎng)物質(zhì)在庫灣富集，為香溪河庫灣藻類生長和水華暴發(fā)提供了條件。相關研究表明，一定規(guī)律的水位波動能夠擴大分層異重流對庫灣水動力循環(huán)、營養(yǎng)鹽補給以及藻類生長環(huán)境的影響范圍，有效抑制藻類生長。所以本文從水華預測入手，通過CE-QUAL-W2水動力水質(zhì)模型與

2、pikaia算法耦合，以葉綠素均值最小化為優(yōu)化目標，計算確定防控水華的最優(yōu)水位波動形式和生態(tài)調(diào)度空間，并將其作為水庫調(diào)度的生態(tài)約束，為后續(xù)三峽梯級水庫多目標生態(tài)調(diào)度提供理論基礎和參考依據(jù)。
　　根據(jù)“水華預測—生態(tài)水位優(yōu)化—水庫調(diào)度”三步操作的相關過程和計算結果，主要研究結論可歸納如下：
　?。?）將多重優(yōu)化理論引入灰色伯努利模型后，馬爾科夫修正與子序列獨立優(yōu)化的使用，結合遺傳算法的全局參數(shù)優(yōu)化，顯著增強了該優(yōu)化模型預測的準

3、確性和對波動序列的適應性,其中模型參數(shù)是影響模型性能的相關因素，誤差修正則是影響模型適應能力的相關因素。綜合預測模型對葉綠素a濃度序列的短期預測結果表明該模型能夠較好地反映香溪河近幾年夏季葉綠素 a平均濃度變化趨勢以及已有數(shù)據(jù)與預測數(shù)據(jù)之間的非線性關系；流速變化、降雨等不確定因素和空間異質(zhì)性是模型預測產(chǎn)生較大誤差的部分原因。河口靠近上游方向的XX02點位為水華暴發(fā)局部次危險區(qū)，中上游XX05~XX08區(qū)域為連續(xù)高危區(qū)，以上區(qū)域應作為水華

4、重點監(jiān)測與防控對象。
　　（2）監(jiān)測、模擬數(shù)據(jù)二者的對比驗證和對庫灣的上中下游的模擬結果表明：以香溪河地形數(shù)據(jù)建立的水質(zhì)模型基本能反映庫灣水體出現(xiàn)的水溫分層現(xiàn)象以及流速、水溫、藻類和葉綠素濃度的大致變化趨勢，故能夠滿足水動力水質(zhì)模擬的需要。W2模型與pikaia耦合迭代計算出的防控水華最優(yōu)生態(tài)水位再次驗證了臨界層理論，同時水位波動形式對比分析表明波動對水華的影響主要源于振幅和頻率兩個方面，由于水位約束，兩者相對立，其中頻率起主要作

5、用。生態(tài)調(diào)度空間則應控制在最優(yōu)生態(tài)水位的漲幅2m范圍內(nèi)，否則可能導致分層異重流形式發(fā)生變化，削弱水華防控能力。
　　（3）調(diào)度模型的多目標優(yōu)化水位和前輩學者們提出的概念調(diào)度形式“潮汐式調(diào)度”水位變化有著異曲同工之處，不同點在于本文的水位調(diào)度曲線是基于明確的運籌學最優(yōu)化模型的求解結果，從理論概念向?qū)嵗\用邁出了一小步，蓄水期和泄水期的水位比正常調(diào)度曲線高，即推遲泄水，提前蓄水，相應的水位速率變化分別通過加大和減小下泄量來完成，在滿足