一种抑制水库支流水华的生态调度方法与流程

本发明涉及水利工程调度，尤其涉及一种抑制水库支流水华的生态调度方法。

背景技术：

1、三峡工程是我国长江上的关键性骨干工程，在防洪、发电、航运、水资源利用等方面发挥了巨大效益。然而，三峡库区部分支流的水华问题时有发生，水华容易造成水体缺氧、水色明显改变，部分水华甚至产生藻毒素及异味，对库区的水生态环境和周边居民的生活造成影响。现有的调度方法虽然提出了不同季节的水位调度阈值与调度方式，但存在与现有调度规程中防洪、发电、航运等约束条件不匹配的情况。

2、例如cn109319853a公开了一种通过调节支流上游来流量控制水华的生态调度方法，所述的方法为：根据库区水位变动、支流库湾及支流上游来流温度的状态调整支流上游来流量，在水华频发区形成中层倒流或不分层流态，或减小表层倒流强度，以抑制水华暴发；本发明在深入研究河道型水库支流水华暴发机理及水华频发区流态变化规律的基础上，提出了根据库区水位变动，调节支流上游来流量，在水华频发区形成不利于水华暴发的流态，从而防控水华的生态调度方法；该方法是通过改变支流上游来流量的方法来防控水华；依然存在防洪、发电、航运等约束条件不匹配的情况。

3、因此，如何优化生态调度策略，强化多目标协同管理，并提升实际操作的便捷性，是本发明要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种抑制水库支流水华的生态调度方法，解决现有技术的生态调度方法在防洪、发电、航运方面约束条件不匹配的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种抑制水库支流水华的生态调度方法，包括以下步骤：

3、step1：收集水华监测历史数据，包括水华发生频次年内分布、水库支流水华监测期间藻类生物量、水库水位以及出入库流量数据；

4、step2：通过统计分析水位变幅与藻类生物量的关系，确定抑制藻类水华的水位变幅阈值；

5、step3：结合水库调度规程及不同时期出入库流量数据，计算水位变幅是否满足抑制水华要求，并确定开展抑制水华调度的时段，在该时段内通过调控库水位至预定水位范围，使水位按照预设幅度和频率进行升降，从而破坏水温分层并抑制支流水华；

6、step4：分析调度条件，在满足防洪、发电及航运要求的前提下实施调度。

7、优选的方案中，所述预定水位范围，且水位在至少连续三日内以日均不小于设定的幅度上升。

8、优选的方案中，所述step4中，调度条件的分析包括：

9、step4.1：防洪方面，根据水库的调度规程，当入库流量小于预设阈值，且未来三天的入库流量不超过另一预设阈值时，进行调度；

10、step4.2：航运方面，调度过程中应确保下游葛洲坝的水位不低于预设值，以保证航运安全；

11、step4.3：发电方面，在满足电网调峰需求的前提下进行调度。

12、优选的方案中，所述step4中，在水华频发的6月份和7~8月，当水库入库流量大于本月设定最低调度阈值，且未来三天的入库流量不大于本月设定最高调度阈值时，实施调度；6月与7~8月份设定的最低调度阈值和最高调度阈值不同。

13、优选的方案中，在7~8月份，当入库流量大于最高设定阈值时，以中小洪水调度为主，同时兼顾抑制水华调度，确保库水位在至少连续三日内上升不少于设定水位值。

14、优选的方案中，所述step4中，在调度过程中，根据调度后的预报流量进行水位消落，以避免发生弃水。

15、优选的方案中，所述step4中，在调度过程中，采用多目标优化算法，综合考虑水质改善、水资源利用、生态保护等多方面因素，实现生态调度的最优决策；同时，引入动态反馈机制，实时调整调度方案，以适应变化的水文条件和生态环境需求。

16、优选的方案中，所述step4中，在调度过程中，引入智能预测模型，对水库支流水华的发生趋势进行预测，为调度提供科学依据；同时，结合水环境自动监测技术，实时监测水库支流水质和水华情况，为调度方案的调整提供数据支持。

17、优选的方案中，所述step4中，在调度过程中，建立水库支流水华风险评估体系，通过评估结果确定调度方案的优先级和紧急程度，确保在发生水华风险时能够迅速采取有效应对措施，降低水华对生态环境的影响。

18、优选的方案中，所述step4中，调度过程中，引入风险评估的动态更新机制，根据实时数据和水文条件，不断修正和调整风险评估结果，确保调度方案的针对性和有效性；同时，建立应急响应预案，明确各级别水华风险的应对措施和处置流程，提高应对水华风险的快速响应能力。

19、本发明提供的一种抑制水库支流水华的生态调度方法，有如下有益效果：

20、1、本发明解决了现有技术的生态调度方法在防洪、发电、航运方面约束条件不匹配的问题。

21、2、本发明通过精确调控库水位，有效抑制支流水华的发生，改善库区水生态环境。

22、3、本发明在满足防洪、发电、航运等要求的前提下进行调度，实现了多目标协同管理。

23、4、本发明调度方法操作便捷，具有很高的实际应用价值。

24、5、本发明的实施案例显示，与传统方法相比，该方法能够显著提升库区的生态效益和经济效益；此外，该方法还可根据实际情况进行灵活调整，适应不同区域的生态环境和经济发展需求。

25、6、本发明通过集成先进的监测技术和数据分析方法，实现了对水库支流水华情况的实时监控和预测，为生态调度提供了科学依据，进一步提升了其效果和应用范围。

26、7、本发明的调度方案在减少水资源浪费、提高水资源利用效率方面也具有显著优势，通过精细化管理和优化调度，实现了水资源的可持续利用，为水库管理提供了新的思路和方法。

27、8、本发明在调度后的预报流量进行水位消落，以避免发生弃水；同时，本发明的调度方案还充分考虑了生态环境的需求，通过合理的流量控制，保护了水生生物的生存环境，促进了水生态系统的健康发展。

28、9、本发明在调度过程中采用多目标优化算法，通过综合评估系统资源利用率、任务执行时间和能耗等多个关键指标，实现了对任务分配和调度的全局优化；这种算法能够有效提升系统的整体性能和效率，降低运行成本，并且具备良好的扩展性和适应性。

29、10、本发明在调度过程中引入动态反馈机制，实时调整调度方案，以适应变化的水文条件和生态环境需求，且引入了先进的监测技术，对水文数据进行实时收集与分析，以便快速响应水位、流量等变化；同时，我们与生态专家紧密合作，确保调度方案在保障水利设施安全稳定运行的同时，最大限度地减少对生态环境的负面影响。

30、11、本发明在调度过程中引入智能预测模型，通过实时收集并分析系统数据，预测未来的负载变化和资源需求；这种智能预测模型能够提前识别潜在的资源瓶颈，从而自动调整资源分配策略，确保系统的高效运行和资源的最大化利用。

31、12、本发明在调度的过程中实时监测水库支流水质和水华情况，为调度方案的调整提供数据支持；同时，本发明还引入大数据分析技术，对历史数据进行挖掘和分析，预测未来的水质变化趋势，为长期调度规划提供科学依据；通过这一系列的技术应用，本发明能够确保水库调度的科学性和高效性。

32、13、本发明在调度过程中，建立水库支流水华风险评估体系，通过实时监测水质数据，结合历史数据和气象信息，利用机器学习和数据挖掘技术，对水库支流水华风险进行预测和评估；同时，结合调度计划，优化水资源配置，降低水华发生的风险，保障水资源的可持续利用。

33、14、本发明调度过程中引入风险评估的动态更新机制，在每一次任务调度之前，根据系统当前的状态和任务的具体需求，进行风险评估并更新风险评估模型；通过实时监测任务执行过程中的各项关键指标，确保任务调度的安全性和稳定性。

34、15、本发明建立应急响应预案，明确各级别水华风险的应对措施和处置流程，提高应对水华风险的快速响应能力；通过实时监测水体状态，利用先进的数据分析技术预测水华发生趋势，及时发布预警信息；同时，加强与相关部门的协同合作，形成合力，共同应对水华风险，确保水体生态环境的稳定和可持续发展。

35、16、本发明通过集成智能调度、风险评估、动态更新和应急响应等多项技术，形成了一套全面、高效、智能的水库调度管理系统，为水库的安全运行和水资源的可持续利用提供了有力的技术支撑。

36、17、本发明还通过大数据分析技术，对水库调度过程进行全程监控，实时收集和分析调度数据，发现潜在问题并及时调整调度策略，确保水库调度的精准性和可靠性；此外，本发明还支持远程监控和移动办公，提高了水库调度管理的便捷性和灵活性。

37、18、本发明还引入了机器学习算法，对调度策略进行持续优化，以适应不同季节、不同气候条件下的水库调度需求；同时，本发明也考虑到了水库调度对周边环境的影响，采取了一系列措施降低对周边生态环境的干扰。