基于生态的水利工程水量水质联合调度及效应评价研究

论文摘要

随着传统水利向可持续发展为目标的生态水利的转变,水利工程的职能也将发生变化,除了满足社会经济发展的需求之外,还要考虑对生态环境保护和改善的功能,以实现经济与生态环境与社会的协调发展。 本文从哲学、生态经济学、社会学三个层面对生态水利进行思考,剖析了生态水利的内涵,构建水生态动力学系统仿真模型框架。以河道系统为研究对象,建立了河网水量水质联合模拟数学模型,通过水流水质数值计算,实现水量水质的联合模拟。分析了水生生态系统能流、物流通道和TN、TP迁移转化构成的复合系统,以TN、TP为指标,建立了河流水生态系统的系统动力学模型框架,追踪TN、TP的迁移转化趋势,对水环境状况进行监控。从发挥已有水利工程改善生态环境的功能出发,以研究区内系统综合水质改善程度最大、对防洪影响程度最小、研究区内系统综合缺水量最小为目标,建立了河网水量水质多目标联合优化调度数学模型。针对水利工程的生态环境功能评价的需求,联合采用层次分析法和模糊数学评价方法建立了水利工程生态效应分析评价模型。 以连云港市区河网为例,建立了水量水质联合优化调度模型,确定合理的调水方案。应用水利工程生态效应分析评价模型,评判了水利工程功能改善在维护生态环境中的作用。采用调查统计资料对调水前后河道生态环境改善情况进行了定性定量分析。

论文目录

• 前言
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 国内研究状况
• 1.2.2 国外研究状况
• 1.3 研究的总体框架
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 第二章 生态水利思辩
• 2.1 生态水利的哲学思考
• 2.1.1 我国古代的哲学思想
• 2.1.2 西方哲学思想
• 2.1.3 中国现阶段科学发展观的哲学思想
• 2.1.4 生态水利的哲学思考
• 2.2 生态水利的经济学基础
• 2.2.1 生态经济系统定义
• 2.2.2 生态经济系统特征
• 2.2.3 生态经济系统结构
• 2.2.4 水的生态经济价值
• 2.3 生态水利社会学脉络
• 2.3.1 水的社会存在性
• 2.3.2 水资源的社会经济特征
• 2.3.3 水资源分布与社会生产力的关系
• 2.4 生态水利的生态学内涵
• 2.5 生态水利基本内容
• 2.5.1 现代水利发展带来的启示
• 2.5.2 生态水利的基本原理
• 2.5.3 生态水利的目标
• 2.5.4 生态水利的基本框架
• 2.6 小结
• 第三章 河网水量水质联合模拟及水生态系统动力学仿真
• 3.1 河网水流水量模拟
• 3.1.1 非稳态水量模型的基本方程
• 3.1.2 环形河网的数值求解
• 3.1.3 水量模型参数
• 3.2 河网水质模拟
• 3.2.1 河网非稳态水质模型的建立
• 3.2.2 河网非稳态水质模型的求解
• 3.2.3 水质模型的参数
• 3.3 河网水生态环境系统动力学仿真
• 3.3.1 水生动植物的生态环境保护效应
• 3.3.2 河流水生态环境动力系统仿真
• 3.4 小结
• 第四章 水量水质联合优化调度模型
• 4.1 水利工程功能的转变
• 4.2 优化调度数学模型
• 4.2.1 目标函数
• 4.2.2 约束条件
• 4.2.3 优化调度模型
• 4.3 优化调度模型的求解
• 4.4 小结
• 第五章 水利工程的生态效应分析
• 5.1 现行水利工程建设项目评价方法的解析
• 5.2 水利工程生态效应分析内涵
• 5.2.1 生态效应分析
• 5.2.2 生态状况识别
• 5.2.3 水利工程生态效应评价因子
• 5.3 水利工程生态效应分析方法
• 5.3.1 层次分析法
• 5.3.2 模糊综合评判
• 5.4 水利工程生态影响及调控措施
• 5.4.1 水利工程生态效应正面影响分析
• 5.4.2 水利工程生态效应负面影响分析
• 5.4.3 改变水利工程生态效应的措施
• 5.5 小结
• 第六章 实证研究
• 6.1 研究区域概况
• 6.2 水量水质联合模拟模型
• 6.2.1 河网水量模型
• 6.2.2 水质预测模型
• 6.3 水量水质联合优化调度
• 6.4 河道生态效应变化分析
• 6.4.1 构造判断矩阵
• 6.4.2 河道工程生态效应模糊综合评判
• 6.4.3 水利工程功能改善的生态效应调查评价
• 6.5 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间公开发表的论文
• 致谢