考虑多重风险的澜沧江流域径流多目标适应性调控研究

Runoff adaptive utilization is of great significance to coordinate the contradiction among water sectors, improve the social and economic benefits as well as the ecological environment benefit, but there are a lot of uncertain factors in the process of the development and utilization of water resources leading to the multiple risks of the runoff adaptive utilization. In view of problems such as water shortages and the contradiction among different water sectors, ecological runoff in each reach is derived. The risks of the system power generation-environment protection are identified and assessed based on the improved Monte Carlo method. After that, the safety threshold values of reasonable water resources usage for each sub-system are obtained. The impacts of different reservoir operation mode and different reserovir outflow on the environment are analyzed. Runoff adaptive model considering multiple risks of the Lancang River Basin is constructed with the safety threshold value as constraint conditions, and the improved genetic algorithm (NSGA-Ⅱ) is employed to solve the model. The results contribute to improve the management, strengthen the reservoir scientific operation level, and promote the sustainable development of the Langcang River Basin.

径流适应性调控对于协调各用水部门之间的矛盾，提高水资源的社会、经济效益，以及生态环境效益意义重大，但水资源开发利用过程中的大量不确定性因素，使调控面临多重风险。项目针对澜沧江流域水资源短缺，用水矛盾突出等问题，推求流域各河段生态径流过程，采用改进的蒙特卡洛方法开展发电-生态复杂水系统的风险识别和风险评估，获得水资源合理利用的安全阈值，并分析水库不同调度方式、不同出库流量对生态的影响，以安全阈值作为约束条件，建立澜沧江流域考虑风险的径流适应性利用多目标调控模型，采用改进的遗传算法（NSGA-Ⅱ）求解，获得发电-生态协调演进的水资源利用非劣解集。研究成果有助于完善澜沧江流域水资源管理方式，提高水库的科学调度水平，促进流域可持续发展。

水资源开发利用过程中大量不确定性因素的存在，使调控面临多重风险，加剧了流域水资源多目标利用之间的竞争关系，因此，开展考虑风险的径流多目标适应性调控研究尤为必要。本项目系统研究了澜沧江下游发电-生态复杂系统的风险识别、评估、传递、安全阈值、互馈关系，以及考虑风险的径流适应性利用方案。耦合水动力模型和鱼类栖息地模型，推求了考虑鱼类栖息地保护的生态需水，并基于自然河道流量脉冲过程，分析了产卵期流量脉冲；在此基础上，综合生态基流、航运要求，以及RVA生态流量阈值获得了景洪下游综合生态需水过程；模拟了糯扎渡水库垂向水温分布和河道沿程水温分布，提出改善水库低温水下泄不利影响的叠梁门运行方案；考虑下泄水温、综合生态需水过程以及发电目标，构建了澜沧江下游水库群多目标适应性利用调控模型，获得了适应性利用方案。计算结果表明，叠梁门运行虽对发电产生影响（多年平均发电量减少0.3%），但能明显缓解水库运行对下游生态的影响；考虑多目标协调的径流适应性利用方案，发电量减少3.5%的同时生态改变度降低11.4%。识别出5种风险因子（发电风险、出力风险、航运风险、生态风险和弃水风险），利用MC法分析随机径流下各风险因子值，并采用Fisher法计算出5种风险（航运风险小，不列出）的可接受风险区间分别为(0,25%]、(0,43%]、(0,59.4%]、(0,0.15%]，可容忍风险区间为(25%,41%)、(43%,45%)、(59.4%,67%)、(0.15%,3.27%)，不可接受风险区间为[41%,100%)、[45%,100%)、[67%,100%]、[3.27%,100%]；考虑多重风险相互影响，构建了机会风险价值模型，获得了风险因子不同风险组合下的径流利用方案，分析了各方案发电量与生态改变度变化范围；基于水量平衡原理研究了系统风险传递过程，得出了时段风险传递规律，考虑多目标的径流适应性利用可以有效减小风险传递及总风险，使决策可靠度由单目标57.28%提高到85.3%。研究成果对于完善澜沧江流域水资源管理方式，提高水库的科学调度水平，确保河流生态系统健康，具有重要的现实意义。