水电开发中的生态风险评价与管理研究

【摘要】：人类活动影响对生态系统的影响日益显著,大型水电工程在建设和运行过程中,改变了河道水资源的时空分布特征,同时也对流域范围内的生态环境产生了直接和间接影响,这种影响在工程建设期和运行期有不同的影响方式和影响程度,并且在长期的运行过程中,水电工程对环境的影响具有持久和累积效应。另一方面,水电工程在不同的运行方式下,水库的防洪、发电、供水、航运等效益和风险也随之改变。 本文基于国际上先进的生态风险评价与管理理念及方法,通过对梯级水电工程与流域生态环境的关系研究,同时应用不确定性分析理论,以我国澜沧江流域水电为研究背景,深入探讨了大型水电工程在建设期和运行过程中生态风险的评价及风险决策等问题,在水电工程对陆生生态系统风险、水电工程对鱼类生态影响的预测、水电开发对生态系统的累积影响、水电工程运行期的风险分析与决策的理论方法及应用方面取得了如下主要成果： (1)水电开发对陆生生态系统影响的风险评价。基于相对风险理论和模糊隶属度概念,提出了定量计算和定性评价相结合的水电工程开发对陆生生态系统影响的风险评价模型。构建了针对水电工程建设期和运行期的陆生生态系统风险评价指标体系,建立了基于相对风险理论和模糊隶属度的水电工程陆生生态系统风险评价模型,有效地解决了流域生态系统评价所具有的指标多重性、随机性、模糊性、不完全性、不可比性等不确定性特征问题,为水电站建设及运行中的生态系统风险评价提供了值得借鉴的方法,为流域生态系统保护和生态管理提供了决策依据。 (2)水电开发对鱼类生态的影响预测研究。建立了基于改进遗传规划法的鱼类影响预测模型,针对遗传规划算法很难收敛于全局最优的缺点,采用等梯度增加法对个体的生成方式进行改进以使生成的算法树分布更均匀,采用分组生成法产生初始群体以提高初始种群的生成质量,采用动态限制树深度以提高算法的效率。通过在澜沧江梯级水电开发对湄公河鱼类影响研究中的应用,表明改进遗传规划算法在预测精度、结果直观性和可解释性方面均优于常规遗传规划算法,为水电开发对河流鱼类的影响预测提供了一条有效的途径。 (3)水电开发对生态系统影响的累积效应研究。鉴于梯级水电开发对生态系统的影响具有累积性,建立了梯级水电开发环境累积影响的评价体系；针对生态环境系统诸多因素的不确定性,从水环境、陆生生态环境和水生生态环境三方面出发,建立了定量分析和定性分析相结合的二级综合模糊评价模型,运用层次分析法求解各影响因子的权重,运用主成分分析法对模糊评价模型进行求解,降低了模型的维度和求解复杂性。以澜沧江干流为例,分别进行了梯级水电开发对水环境和生态环境累积效应的影响分析,并提出了针对性的生态保护建议,为研究水电开发对生态系统累积效应的影响提供了一种新的思路,为深入研究水电开发与流域生态的关系提供了理论与方法储备。 (4)水电运行期水库调度风险的研究。针对水库调度涉及多个目标的特点,深入分析了水库多目标之间的关系,在水库多目标调度决策和分析评价理论方法研究的基础上,将水库多目标优化调度、多目标决策和多目标风险评价有机的结合起来,为水库调度方案的合理制定提供了充分、全面和系统的决策依据。针对梯级水库联合防洪调度中所面临的风险,构建了以主要目标和约束的破坏概率为要素的风险评价指标体系,建立了联合防洪调度风险估计模型,有效的考虑了预报误差对水库群联合防洪调度的影响风险,对防洪调度决策具有重要的指导意义,对梯级水库群防洪调度风险分析理论与方法进步提供了有用的参考价值。 【关键词】：水电开发 生态风险 累积影响 鱼类影响 调度风险
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X82
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• Contents12-15
• 第1章 绪论15-32
• 1.1 选题背景及研究意义15-17
• 1.2 国内外研究进展17-29
• 1.2.1 生态风险评价的研究进展17-21
• 1.2.2 水电开发对生态影响的研究进展21
• 1.2.3 梯级水电开发对鱼类影响的研究进展21-25
• 1.2.4 水电开发对生态环境累积影响评价的研究进展25-28
• 1.2.5 水电开发中水库调度风险的究进展28-29
• 1.3 本文主要研究内容及创新点29-32
• 第2章 水电开发对陆生生态系统影响的风险评价模型及应用32-53
• 2.1 引言32
• 2.2 水电开发的生态风险评价32-38
• 2.2.1 水电工程施工期对生态的不利影响分析33-35
• 2.2.2 水电工程运行期对生态的不利影响分析35-38
• 2.3 水电开发陆生生态风险评价模型38-47
• 2.3.1 风险辨识38-40
• 2.3.2 风险评价指标体系的建立40-42
• 2.3.3 基于相对风险和模糊隶属度的风险评价模型42-47
• 2.4 实例研究47-51
• 2.4.1 糯扎渡水库陆生生态风险评价47-50
• 2.4.2 糯扎渡水库陆生生态保护对策50-51
• 2.5 本章小结51-53
• 第3章 水电开发对鱼类生态的影响预测研究53-74
• 3.1 引言53
• 3.2 水电开发对鱼类的影响方式53-61
• 3.2.1 水电开发对鱼类的直接影响54
• 3.2.2 水电开发对鱼类的间接影响54-57
• 3.2.3 水电开发对鱼类的影响预测方法57-61
• 3.3 基于改进遗传规划法的鱼类影响预测61-73
• 3.3.1 遗传规划算法原理61-63
• 3.3.2 遗传规划的实现步骤63-67
• 3.3.3 改进遗传规划算法67-68
• 3.3.4 模型的构建68-70
• 3.3.5 结果分析70-72
• 3.3.6 鱼类保护对策72-73
• 3.4 结论73-74
• 第4章 水电开发对生态系统影响的累积效应研究74-99
• 4.1 引言74
• 4.2 梯级水电开发对生态系统影响的累积效应74-75
• 4.3 评价因子体系75
• 4.4 评价模型75-80
• 4.4.1 AHP和PCA方法基本原理76-77
• 4.4.2 二级综合模糊评价模型77-80
• 4.5 实例研究80-97
• 4.5.1 澜沧江流域水电开发概况80-82
• 4.5.2 澜沧江生态系统评价因子体系82
• 4.5.3 水环境评估82-92
• 4.5.4 生态环境评估92-97
• 4.6 本章小结97-99
• 第5章 水库调度风险分析与决策研究99-113
• 5.1 引言99
• 5.2 综合利用水库多目标调度风险的研究99-105
• 5.2.1 水库多目标调度风险分析模型99-101
• 5.2.2 多目标调度风险方案的计算与评价101-103
• 5.2.4 实例研究103-105
• 5.3 梯级水库群联合防洪调度风险研究105-112
• 5.3.1 梯级水库群联合防洪调度风险评价指标体系105-107
• 5.3.2 梯级水库联合防洪调度风险估计模型107-110
• 5.3.3 实例分析110-112
• 5.4 本章小结112-113
• 第6章 结论与展望113-116
• 6.1 结论113-114
• 6.2 展望114-116
• 参考文献116-130
• 攻读博士学位期间发表的论文130-131
• 攻读博士学位期间参加的科研工作131-132
• 致谢132-133
• 作者简介133

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