基于水華防控的三峽梯級(jí)水庫多目標(biāo)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(zhuǎn)變?yōu)轭惡此w，污染擴(kuò)散減緩，支流庫灣由于受到回水頂托作用導(dǎo)致與長(zhǎng)江干流水體交換能力減小，導(dǎo)致大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在庫灣富集，為香溪河庫灣藻類生長(zhǎng)和水華暴發(fā)提供了條件。相關(guān)研究表明，一定規(guī)律的水位波動(dòng)能夠擴(kuò)大分層異重流對(duì)庫灣水動(dòng)力循環(huán)、營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)給以及藻類生長(zhǎng)環(huán)境的影響范圍，有效抑制藻類生長(zhǎng)。所以本文從水華預(yù)測(cè)入手，通過CE-QUAL-W2水動(dòng)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(biāo)，計(jì)算確定防控水華的最優(yōu)水位波動(dòng)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(jí)水庫多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。
　　根據(jù)“水華預(yù)測(cè)—生態(tài)水位優(yōu)化—水庫調(diào)度”三步操作的相關(guān)過程和計(jì)算結(jié)果，主要研究結(jié)論可歸納如下：
　　（1）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(dú)立優(yōu)化的使用，結(jié)合遺傳算法的全局參數(shù)優(yōu)化，顯著增強(qiáng)了該優(yōu)化模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)

3、確性和對(duì)波動(dòng)序列的適應(yīng)性,其中模型參數(shù)是影響模型性能的相關(guān)因素，誤差修正則是影響模型適應(yīng)能力的相關(guān)因素。綜合預(yù)測(cè)模型對(duì)葉綠素a濃度序列的短期預(yù)測(cè)結(jié)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(shì)以及已有數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)之間的非線性關(guān)系；流速變化、降雨等不確定因素和空間異質(zhì)性是模型預(yù)測(cè)產(chǎn)生較大誤差的部分原因。河口靠近上游方向的XX02點(diǎn)位為水華暴發(fā)局部次危險(xiǎn)區(qū)，中上游XX05~XX08區(qū)域?yàn)檫B續(xù)高危區(qū)，以上區(qū)域應(yīng)作為水華

4、重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與防控對(duì)象。
　?。?）監(jiān)測(cè)、模擬數(shù)據(jù)二者的對(duì)比驗(yàn)證和對(duì)庫灣的上中下游的模擬結(jié)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(shì)，故能夠滿足水動(dòng)力水質(zhì)模擬的需要。W2模型與pikaia耦合迭代計(jì)算出的防控水華最優(yōu)生態(tài)水位再次驗(yàn)證了臨界層理論，同時(shí)水位波動(dòng)形式對(duì)比分析表明波動(dòng)對(duì)水華的影響主要源于振幅和頻率兩個(gè)方面，由于水位約束，兩者相對(duì)立，其中頻率起主要作

5、用。生態(tài)調(diào)度空間則應(yīng)控制在最優(yōu)生態(tài)水位的漲幅2m范圍內(nèi)，否則可能導(dǎo)致分層異重流形式發(fā)生變化，削弱水華防控能力。
　?。?）調(diào)度模型的多目標(biāo)優(yōu)化水位和前輩學(xué)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(diǎn)在于本文的水位調(diào)度曲線是基于明確的運(yùn)籌學(xué)最優(yōu)化模型的求解結(jié)果，從理論概念向?qū)嵗\(yùn)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(yīng)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