基于生态流量逐级保证的河口村水库水量分配研究

发布时间：2020-09-03 14:21

　　随着世界城市化、工业化进程的加快,人类在享受社会进步与生活水平提高的同时,也面临着自然资源匮乏与破坏的巨大压力。《水污染防治行动计划》“水十条”(【2015】17号)以及中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要“《十三五》”(【2016】65号)中都明确强调:“对于生态流量要科学确定,维持河湖的生态用水需求的同时重点保证枯水期生态基流。”为保证社会经济与水资源的可持续发展,兼顾水生态保护的水量优化分配是水资源管理的一个有效手段。本文结合国家自然科学基金项目(编号:51479180),以沁河流域(河南段)河口村水库研究区为研究对象,采用改进的Tennant法对生态流量进行量化研究,综合考虑河道外工业、农业、生活用水与河道内生态用水的保证目标,构建生态流量逐级保证水量优化分配模型。论文主要工作与成果如下:(1)生态流量量化研究。分析生态流量内涵与水量分配理论之间的联系,提出逐级保证的生态流量概念。结合多频率流量比,对Tennant法进行改进,估算不同水平年(丰水年、平水年、枯水年、特枯年)对应的逐级生态流量值。(2)供需水分析及方案设置。结合研究区实际情况进行供需水分析。分析河口村水库的入库径流,获取典型年设计入库径流过程作为供水量;分析区域内用水户的需水要求,结合发展规划,核定规划水平年2020年与2030年的工业、灌区、生活河道外各行业用水需求,并制定不同规划水平年的需水方案。(3)基于生态流量逐级保证的水量分配模型构建。模型目标函数包括各行业供水保证目标与河道内生态流量逐级保证目标;模型约束包括水量平衡约束、各行业供水保证率下限约束、供水调度线不交叉约束、库容约束、下泄流量约束。模型采用粒子群优化算法进行求解。(4)研究区实例计算。基于生态流量逐级量值、供需水分析及水量分配模型研究成果进行实例分析,分别计算近期规划年2020年与远期规划年2030年在不同方案下的水量分配结果,并进行对比分析,获取推荐方案并制定水量分配规则。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV213.4
【部分图文】：

地理位置,沁河,流域

图 2.1 河口村水库地理位置2.1.2 气候特征研究区位于沁河流域最南部，地势较低，大部分地区为沁河冲积平原，地形平坦，土壤肥沃，气候温和，热量充足，光照时间长，水利化程度高，是沁河流域农作物高产区。研究区年平均气温为 14.3℃，最冷月平均气温有-0.1℃，最热月平均气温为 27℃，曾出现过的极端最高气温为 43.4℃，极端最低气温-20℃。由于受季风环流影响，研究区所在的沁河流域降水量年内分配极不均匀，盛夏 7月～8 月降水大多以暴雨的形式出现，降水过程往往历时短、强度大，通常几场暴雨（或大雨）的降水量可以接近汛期降水量，这种集中度在干旱少雨年份更为显著。根据《黄河流域水资源综合规划》，研究区降水基本特征如下表 2.1 所示：表 2.1 研究区降水基本特征市区多年平均（mm）Cv Cs/Cv不同频率年降水量（mm）20% 50% 75% 95%

沁河,流域水系,水文情势

13图 2.2 沁河流域水系特征2.2 水文情势分析受水文循环、自然条件和人类活动的综合影响，水文情势在时间或空间上可能发生变异，即很明显的发生超过规则化的体系改变，即称为水文变异。如果发生水文变异，那么在计算生态流量时，就要考虑水文序列的是否平稳[39]。如果

沁河,河川,天然径流量,年内分配

年径流系数 0.16。在不同保证率 20%、50%、75%、95%条件下，沁河流域河川天然径流量分别为 17.50 亿 m3、12.22 亿 m3、9.28 亿 m3和 6.71 亿 m3。沁河流域河川天然径流量详见表 2.5。表 2.5 沁河流域河川天然径流量分区/省区统计参数不同频率河川天然年径流量（亿 m3）年值（亿 m3）径流系数Cv Cs/Cv 20% 50% 75% 95%河南 1.33 0.18 0.63 3 1.86 1.09 0.73 0.50沁河流域 13.39 0.16 0.42 3 17.50 12.22 9.28 6.71从地区分布看，河南省河川径流量 1.33 亿 m3，占 9.9%。各分区中，张峰～沁河干流省界最多，径流系数 0.21；丹河任庄水库以上最少，径流系数仅 0.05。从河川天然径流年内分配看，8 月份来水最多，占年径流总量的 20.2%；7月和 9 月次之，占 12.9%和 12.2%；1 月～4 月份偏低，占年值的 4.5～5.1%。汛期来水（7 月～10 月）占年值 55.3%，非汛期占 44.7%。沁河河川天然径流量年内分配情况见图 2.3。

【参考文献】