长江上游水库生态调度
长江流域水生态调度与长江模拟器研发
四五”期间国家发展的重要任务。
2014年，长江经济带建设成为新时期国家发展重大战略。
2016年、2018年、2020年、2023年，习近平总书记先后在重庆、武汉、南京、南昌主持召开推动长江经济带绿色发展座谈会，确定了“共抓大保护、不搞大开发”，“生态优先、绿色发展”的整体方针，突显了长江经济带高质量绿色发展在国家生态文明建设中的战略地位。
2019年以来，生态环境部、国家发展和改革委员会联合开展了长江保护修复攻坚行动计划，流域水环境质量得到明显改善，水生态退化得到初步遏制，但面源污染控制不力、湖泊湿地萎缩、生物多样性损失等问题依然突出。
受气候变化和人类活动的影响，未来长江流域生态保护形势依然严峻复杂，水环境治理和水生态修复任务依然面临巨大挑战。
2021年3月1日，《中华人民共和国长江保护法》正式实施。
贯彻落实《长江保护法》，在科学统筹的前提下进行流域系统治理，最终实现长江流域生态优先下的高质量绿色发展，有2项重要工作需要尽快开展：①国家层面的全流域协调机制要尽快建立，②加强科技创新的引领作用，支撑流域生态环境修复保护和综合管理的流域水系统模拟调控装置需要尽快建设。
针对全球变化带来的生态与环境问题，国内外学者提出和发展了一系列地球系统模型（ESMs）。
以全球大气动力学模式为基础，耦合海洋、陆地、冰冻圈等动力学模式，旨在预测、重构和深入理解全球气候变化过程，评估气候变化对生态和环境的影响。
2002年3月，日本建成地球模拟器（ES）[1]，目前已发展至ES4版本。
2012年，美国国家大气海洋局地球物理流体动力学实验室开发了地球系统模型（ESMs）[2]。
2018年，美国能源部主导发布了E级能源地球系统模型（E3SM）[3]，关注点除气候变化预测外，还将评估气候变化对能源基础设施带来的压力。
2020年，瑞士大气和气候科学研究所发展了一个模块化地球系统模拟器（MESMER）[4]。
2010年，曾庆存等[5]针对国际上地球系统动力模式研究的趋势，提出发展我国的地球系统动力学模式。
水库多目标生态调度
汇报人:
2023-12-08
目
CONTENCT
录
• 水库多目标生态调度概述 • 水库多目标生态调度的理论基础 • 水库多目标生态调度的关键技术 • 水库多目标生态调度实践案例 • 水库多目标生态调度的挑战与展望 • 结论与建议
01
水库多目标生态调度概述
定义与背景
定义
水库多目标生态调度是一种综合考虑生态、环境和人类社会需求 的水资源管理方法。
缺乏科学决策支持
目前，针对水库多目标生态调度，还没有形成一套完整的科学决策支持 体系，无法满足不同利益相关方的需求。
03
社会经济因素制约
水库多目标生态调度需要考虑社会经济因素的影响，如农业灌溉、工业
用水、发电等，这些因素可能会对生态保护和供水产生制约作用。
未来发展趋势与展望
01
02
03
04
发展智能调度系统
发展趋势
随着全球气候变化和人类活动的影响不断增强，水库多目标生态调度将面临更多的挑战和 机遇。未来，将有更多的学者和研究机构关注这一领域，探索更加科学、合理、可行的多 目标生态调度方案。
02
水库多目标生态调度的理论基础
水库生态调度原理
水库生态调度是以维护生态系统健康和持续发展为 目标，根据水库周边环境和生态系统需求，合理调 整水库运行方式的过程。
生态调度应考虑水量、水质、水生生物多样性、周 边生态环境等因素，通过优化水库运行方案，最大 程度地满足生态系统需求。
生态调度需要考虑不同生态系统的差异性和相互关 系，以实现整体生态系统的平衡和稳定。
水库多目标优化理论
水库多目标优化理论是研究如 何将多个相互冲突的目标函数 进行优化，以实现整体最优解 的理论。
水库的生态调度 PPT
(5)田纳西河流域的生态调度
田纳西河位于美 国东南部，是密西 西比河支流俄亥俄 河的一条流程最长、 水量最大的分支， 发源于阿巴拉契 亚的西坡，在肯塔 基市附近注入俄亥 俄河。
肯塔基
密 西 西 比 河
①防洪：防洪标准达百年一遇
田纳西河通过梯级开发在径流 量大、落差较大的河段集 中建设多个大坝，修建多 个水库，在汛期通过大坝 多次拦蓄洪水，降低洪峰， 延缓洪峰对下游的冲击，
（4）扎龙湿地应急补水
为乌裕尔河下游失去主河道后漫溢而成 的典型芦苇沼泽湿地，面积约21万hm2, 1987年建立国家级自然保护区，主要保护 丹顶鹤等珍禽及湿地生态系统。
自2001-2005年连续实施了扎龙湿地应 急补水，累计补水约9.5亿m3。每年补水 时段为4-10月，主要采用人造洪峰补水和 间隔性补水两种方式。 有效遏制了湿地萎缩现象，湿地水禽的 水量与种类相比于补水前大大提高，对水 禽生境质量有明显改善。
四、生态调度的措施
例4：
长江口上游来水和咸潮入侵，直接关系到河口水 域的生态系统， 咸潮入侵一般发生在枯水期的11月至翌年的4月。 三峡水利枢纽，按照调度运行设计，可在枯水期 使长江中下游干流流量增加1000~2000m3/s， 对改善长江口枯水期咸潮入侵的影响作用很大。
四、生态调度的措施
四、生态调度的措施
例如：
近几年，汉江下游在枯水期的2月前后频繁出现 “水华”。 南水北调中线工程丹江口水库大坝加高后，可利 用水库的调蓄能力，并结合“引江济汉”工程联 合调度， 增加汉江枯水期的河道流量，缓解汉江下游水体 富营养化的状态。
四、生态调度的措施
3、水生生物保护措施
水库的调度运行，使原有河道的水文情势发生了 很大的变化，流量、水位的人为控制，使沿岸带 水生植物、库区水生动植物的生境发生变化。 水库调度运行应充分考虑水生生物的生长特性， 特别是要结合重点保护目标的生长繁殖习性设计 调度方案。
长江三峡水库枢纽调度优化研究
长江三峡水库枢纽调度优化研究长江三峡水库的建设成为了中国乃至世界上一项具有里程碑意义的工程。
随着其建设的逐渐完善，长江三峡水库枢纽调度优化的研究因此而展开，这是全球水力发电领域的一大研究难题。
长江三峡水库枢纽调度优化旨在通过最优控制来获得最佳水资源利用效果，如实现旱涝季节国家用水需求的合理分配、确保生态环境水质的稳定保持、增强控制水位进行洪水预警和防范等。
为了达到这一目的，必须进行调度优化，即根据长江三峡水库枢纽水能存储特性进行水位控制策略的优化。
目前，调度优化主要涉及到两个方面：一是适应变化的环境、满足广泛需求的水资源供应与各类工程的需求；二是对水库枢纽的运营模式进行分析与调整，以求效益的最大化。
因此，调度优化问题包括调度算法、调度规律、调度时间等的综合考虑。
从调度的理念出发，水库枢纽及其管理机构应继续推进以水量为中心的操作模式，并逐渐将其扩展至以生态、航运、渔业、灾害监测、水质监测等为中心的多方面操作，以实现长江三峡水库枢纽的综合治理。
为了实现长江三峡水库枢纽调度优化，必须依据长江三峡水库特点开展相应的研究。
目前，调度规律、调度时间、配合水库运行等都已经成为长期研究的内容。
在研究中，采用了优化模型、计算机仿真、概率分析、生态学、经济学和生产力手段等方法，以及长江三峡水库运行实例的观测以及相关数据分析，以求得最佳的长江三峡水库枢纽调度方案。
长江三峡水库枢纽在挖掘水能、调度用水、防洪等方面都具有重要意义。
随着国家生态建设和区域协调发展战略的推进，长江三峡水库枢纽的调度优化研究将成为探讨长江水域及其流域生态、经济、社会等协调发展模式的重要基础。
在未来，长江三峡水库枢纽调度优化的研究将面临更高的挑战，同时也将为其管理部门提供更加有效、稳定、可持续的水资源调度策略，从而使得长江三峡水库枢纽真正成为长江流域水资源利用的“活”库、可持续发展的支撑点。
长江上游水电开发存在的问题及对策
（１）充分考虑下游水生态及库区水环境保护。通过下泄合理的生态基流保护下游水生态环境，运用适
当的调度方式控制水库淤积、富营养化等。
（２）充分考虑水生生物及鱼类资源保护。采取人造洪峰调度方式，根据水生生物的生活繁衍习性灵活 调度，控制低温水下泄，控制下泄水体气体过饱和。 （３）充分考虑泥沙调控问题。通过水库采取“蓄清排浑”的调度运行，结合调整运行水位，利用底孔 排沙等措施，降低泥沙淤积，延长水库寿命。
１
前言
长江水能资源丰富，其中８９．４％集中在上游地区…。开发水能资源对于我国能源发展战略具有重要意
义，但大规模的梯级水库的建设和运行将显著改变长江天然的水文过程、水沙分配比例，生境的改变将对流 域生态系统与环境产生重大影响＂１。目前，有关水电开发对生态环境影响，已开展了相当多的工作Ｄ－６］，在
此不再赘述。本文针对长江上游水电开发现状及未来水电规划，分析长江上游水电开发规划设计与运行管理 中存在的缺乏流域总体规划、调度方式不足等问题，并提出相应的对策。
究还不是很多，梯极开发对环境的影响，除具有单个水库对环境影响的共性外，还具有群体性、系统性、累 积性、潜在性等特性，这些方面的研究都还较少，需要加强。
第二篇
西部大开发与水资源利用
４．４探索并实施水库生态调度充分发挥水库的生态功能 完善现行的水库调度方式，针对上述现行水库调度方法的缺陷，采用多目标生态调度技术，在实现防 洪、发电、供水、灌溉、航运等社会经济多种目标的前提下，对于河流实行生态补偿。需要考虑以下几个 方面：
由于缺乏总体规划，在经济利益的驱使下，“跑马
圈水”现象时有发生，在开发过程中造成资源的 浪费和梯级之间的纠纷¨“Ｊ。 ３．２缺乏龙头水库 梯级开发的合理方案应为上游具有大型水库， 图ｌ 长江上游已建、在建大型水库分布图 ①一溪洛渡；②一向家坝；③一三峡： ④一葛洲坝；⑤一两河口；⑥一锦屏： ⑦一二滩；⑧一紫屏铺；⑨一瀑布沟； ④一乌江渡；⑨一构皮滩；⑩一彭 水；＠一洪家渡；＠一宝珠寺； ＠一水布垭；＠一隔河岩
水库调度的新阶段 生态调度
三、现阶段水库调度存在的问题
1、生态环境影响：传统水库调度往往以最大化供水量为目标，忽略了生态 环境保护的需求，导致河流生态系统退化、生物多样性减少等问题。
2、水资源浪费：传统水库调度缺乏水资源优化配置意识，导致部分地区水 资源浪费严重，影响了水资源的可持续利用。
3、防洪能力不足：传统水库调度在防洪方面存在一定的问题，如未能有效 控制洪水、防洪设施老化等，增加了洪涝灾害的风险。
四、写作建议
在撰写关于生态调度的文章时，可以结合以下建议：
1、全方位阐述：通过多角度论述生态调度的概念、重要性、优势以及在现 阶段水库调度中存在的问题，使文章更具全面性和说服力。
2、结合实际案例：通过具体案例的介绍和分析，生动地说明生态调度在实 际应用中的效果和作用，增强文章的可读性和可信度。
一、什么是生态调度？
生态调度是一种综合考虑水资源、水环境、水生态和水灾害的水库调度方式。 它以保持河流生态系统健康为目标，通过优化水库调度方案，合理配置水资源， 以实现水资源可持续利用和生态环境保护的双重目标。
二、生态调度的重要性和优势
1、生态调度的重要性
随着社会经济的快速发展，水资源的需求不断增加，水库调度在满足人类生 产生活用水需求的同时，也给河流生态系统带来了负面影响。生态调度的出现， 旨在将生态保护纳入水库调度中，通过优化水库调度方案，减轻对河流生态系统 的破坏，实现人类与生态环境的和谐共处。
水库调度的新阶段 生态调度
目录
01 一、什么是生态调度？
02
二、生态调度的重要 性和优势
03
三、现阶段水库调度 存在的问题
04 四、写作建议
05 参考内容
水库调度作为水资源管理的重要组成部分，经历了从传统调度到现代调度的 演变过程。随着生态环境保护意识的增强，生态调度逐渐成为了水库调度发展的 新阶段。本次演示将探讨生态调度的概念、重要性、优势以及在现阶段水库调度 中存在的问题，并提出相应的写作建议。
生态流量运维规程
生态流量运维规程一、相关条文第三十一条国家加强长江流域生态用水保障。
国务院水行政主管部门会同国务院有关部门提出长江干流、重要支流和重要湖泊控制断面的生态流量管控指标。
其他河湖生态流量管控指标由长江流域县级以上地方人民政府水行政主管部门会同本级人民政府有关部门确定。
国务院水行政主管部门有关流域管理机构应当将生态水量纳入年度水量调度计划，保证河湖基本生态用水需求，保障枯水期和鱼类产卵期生态流量、重要湖泊的水量和水位，保障长江河口咸淡水平衡。
长江干流、重要支流和重要湖泊上游的水利水电、航运枢纽等工程应当将生态用水调度纳入日常运行调度规程，建立常规生态调度机制，保证河湖生态流量；其下泄流量不符合生态流量泄放要求的，由县级以上人民政府水行政主管部门提出整改措施并监督实施。
二、要点解读大量水库群建设和工程调水，造成长江流域水生生境破碎化，鱼类资源数量减少，同时造成中下游湖泊、湿地面积大量萎缩，生物多样性降低;与此同时，局部河段水电开发建设密度大，水电站不能保障生态流量下泄，坝下河段还出现减(脱)水现象。
因此，如何统筹协调好生活、生产、生态环境用水，加强生态流量管控，切实保障生态用水，保护和改善长江流域生态环境，是推进安澜、绿色、和谐、美丽长江建设的关键，对实现长江经济带绿色发展具有重要的意义。
《水法》第二十一条规定，开发、利用水资源,应当首先满足城乡居民生活用水,并兼顾农业、工业、生态环境用水以及航运等需要。
在干旱和半干旱地区开发、利用水资源，应当充分考虑生态环境用水需要。
第三十条规定，县级以上人民政府水行政主管部门、流域管理机构以及其他有关部门在制定水资源开发、利用规划和调度水资源时，应当注意维持江河的合理流量和湖泊、水库以及地下水的合理水位，维护水体的自然净化能力。
(1)水行政主管部门牵头制定生态流量目标关于重点河湖生态流量保障目标的确定，除了顾及生态保护需求外，还要结合河湖水资源条件，天然季节性河流，以维系河流廊道功能确定有水期生态水量目标；水资源过度开发的河流,可结合流域区域水资源调配工程实施情况及水源条件，合理确定分阶段生态流量目标；平原河网、湖泊以维持基本生态功能为原则，确定平原河网、湖泊生态水位(水量)目标。
2018年长江上游水库群联合调度实践与成效
特别关注·2018水库调度SPECIAL TOPICS·2018RESERVOIR DISPATCHINGApr.2019NO.4VOL.292019年4月第4期第29卷2018年长江上游水库群联合调度实践与成效收稿日期：2018-12-10第一作者信息：陈敏，男，局长，教授级高级工程师，E-mail：7466601@。
陈敏陈桂亚陈炯宏方清忠（水利部长江水利委员会水旱灾害防御局，武汉430010）摘要：在水利部的领导下，2018年长江水利委员会超前谋划、精心组织，科学实施长江上游水库群联合调度，保障了防洪安全，有效减轻了洪涝灾害损失。
概述了2018年长江上游水雨情及特点，从准确预测预报预警、应对流域洪水和堰塞湖险情、统筹安排上游水库群有序蓄水、稳妥做好流域应急及生态调度4个方面总结了2018年长江上游水库群调度工作及成效。
关键词：长江上游区域性较大洪水；水库群联合调度；堰塞湖溃堰洪水；综合调度中图法分类号：TV697.1文章标识码：B文章编号：1673-9264（2019）04-06-04DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2018281陈敏，陈桂亚，陈炯宏，等.2018年长江上游水库群联合调度实践与成效[J].中国防汛抗旱，2019，29（4）：6-9.CHEN Min ，CHEN Guiya ，CHEN Jionghong ，et al.Practices and achievements of multi —reservoir joint —dispatching in the upper reaches of the Yangtze River in 2018[J].China Flood &Drought Management ，2019，29（4）：6-9.（in Chinese ）1水雨情及特点1.1雨水情概述2018年7月上旬开始，受上游强降雨影响，长江上游来水明显增加。
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长江上游水库生态调度
（1）维持河道基本生态需水量。
河流基本生态需水量是指维护生态系统健康、保护物种的多样性及生态系统的完整性的一定数量和质量的径流。
或者是指保证湿地、河流和湖泊生态系统完整性的最小净水量。
水的连续性是维持河道健康生命的最低要求，水量萎缩则会导致河流死亡。
在过去一段时间里，岷江流域过度挤占生态用水的代价十分沉痛。
由于多数水电站采用引水发电模式，各水电站为了获取最大的发电效益。
基本未考虑河道内生态用水，导致干流约80 km、支流约60 km 的河段出现间歇性脱水。
因此，在制定长江上游水库群综合调度规程时，首先应考虑河道基本生态需水量。
（2）维系下游河道洪水脉冲。
脉冲式洪水具有重要的生态效应，是生物生命史中的必要条件。
洪水的发生也是生物开始新一轮生命周期的驱动力，特别是对产漂流性卵的“四大家鱼”而言，洪水脉冲水文条件十分重要，具体而言有7个重要的水文因子：洪峰过程数、洪峰发生时的初始水位、水位的日上涨率、断面初始流量、流量的日涨率、涨水持续时间和前后两个洪峰的事件间隔。
长江上游水库群建设以后，必然对下游洪水会产生“削峰补枯”的水文效应。
适度维系水库下游洪水脉冲是实施水库生态调度的必然需求。
（3）调节下泄水流的水温。
长江上游大中型水库通常会存在水温分层问题，水库低温水的下泄将影响鱼类的产卵、繁殖和生长，以三峡水库为例，10月～11月份中华鲟繁殖期间，水库调节后下泄水水温比自
然情况有所升高，这对中华鲟的产卵及孵化具有一定程度的正面影响。
但是在5月～6月份“四大家鱼”繁殖期间，水温比天然情况下有所降低，导致“四大家鱼”开始产卵的时间被推迟，产卵期被缩短。
目前，长江上游一些水库根据水库水温的垂直分层结构，结合下游河段水生生物（特别是鱼类）的生物学特性，通过制定大坝不同高程泄水空口的运行调度规则。
满足鱼类产卵、繁殖和生长的需要。
（4）适度抑制水库库湾水华。
水华是水体富营养化的恶性病理反映。
通常认为，藻类水华发生条件为充足的营养盐（主要是氮、磷物质）、低流速水体环境以及合适的温度和光照。
由于长江流域TP的本底浓度较高。
TN又难以控制，所以长江上游的大型水库多已达到中营养一轻富营养状态。
而水华易发期3月～4月份。
温度和光照适宜，长江上游的水库则均处于高水位运行期，库区流速较缓，特别是支流库湾区域。
成为准静止区。
这给水华的暴发提供了条件。
优化水库运行过程，通过增加水位波动和水流紊动，打破水华暴发的临界流速，被认为是抑制水库库湾水华的有效措施。
（5）维持河道输沙平衡。
河道形态是泥沙与水流条件长期相互作用的产物。
稳定条件下的河流基本可达到输沙平衡，河道形态不会发生明显变化；但是人类活动的干扰使这种自然平衡被打破。
特别是水库群的建设运行，表现出的基本规律就是库区泥沙发生淤积。
坝下游河道由于清水下泄发生长距离冲刷。
三峡工程在设计时，就考虑采用“蓄清排浑”的运行方式，以缓解库区泥沙淤积，同时也可以对下游“补沙”
（6）突发水污染事故应急调控。
随着经济社会发展水平的提高，水环境污染和水资源保护之间的矛盾越来越突出，发生突发水污染事件的几率随之增加。
突发水污染事件对居民饮用水安全、河道生态环境安全构成极大威胁。
另外，长江口咸潮入侵也是困扰上海市居民饮用水安全的重大隐患，如何启动应急调度方案降低突发水污染事件和长江口咸潮入侵带来的不利影响成为全流域对水库群提出的迫切要求。