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【作者】
司源，女，毕业于清华大学水利水电工程系，获工学博士学位。现为中国水利水电科学研究院水环境研究所工程师。
【内容】
黄河上游梯级水库是目前国内综合利用目标最多、调度运行最复杂、影响区域最广泛的梯级水库之一，对于黄河流域水资源配置和水能资源利用具有决定性作用。近年来，在黄河源区天然来水持续偏枯的情势下，梯级水库不同利用目标间矛盾愈加突出，为综合效益发挥带来了严峻挑战。在这一背景下，本书围绕黄河上游梯级水库调度存在的若干关键问题开展研究，取得的主要成果包括：针对黄河上游梯级水库调度的重要边界，采用多种统计检验方法识别了黄河流域上游径流、凌情的基本特征和演变规律，分析了气候变化和人类活动的影响；针对青海电网黄河上游水电的经济性与稳定性权衡关系，基于商业优化软件LINGO，构建了黄河上游梯级水库中长期发电调度双目标优化模型，验证了不同求解器的求解质量和效率，量化了梯级水库系统发电效益的提升空间，得到了发电量与保证出力的双目标非劣解集；针对黄河流域上游地区有限水资源条件下供水、发电、产粮间的竞争关系，通过要素识别和问题概化，构建了统筹考虑黄河流域上游粮食主产区（宁夏灌区和内蒙古灌区）产粮、梯级水库水能利用以及黄河流域中下游水资源供给三重效益的多目标规划模型，计算得到了不同情景和边界条件下的水资源－能源－粮食纽带关系。本书取得的研究成果可为黄河流域上游梯级水库调度提供决策支持，采用的研究思路和方法也可为其他区域开展相关问题研究提供参考。
【目录】
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究进展
1.2.1 水库群优化调度
1.2.2 多目标优化方法
1.2.3 水资源一能源一粮食纽带关系
1.2.4 黄河流域水量调度
1.3 研究内容
1.3.1 问题提出
1.3.2 内容设置
第2章 黄河流域上游基本情况
2.1 自然地理
2.1.1 地理位置
2.1.2 地形地貌
2.1.3 土地利用
2.1.4 气候特征
2.2 社会经济
2.2.1 人口结构
2.2.2 经济结构
2.3 水资源利用概况
2.4 水能资源概况
2.4.1 青海电网
2.4.2 梯级水库
2.4.3 主要调节水库
2.5 农业灌区概况
第3章 变化环境下的黄流流域上游径流演变特征
3.1 引言
3.2 时空分布特征
3.2.1 上游干流
3.2.2 主要支流
3.3 趋势性
3.3.1 相对距平分析
3.3.2 线性倾向估计
3.3.3 滑动平均分析
3.3.4 累积距平分析
3.4 突变性
3.4.1 滑动检验
3.4.2 Mann—Kendall检验
3.4.3 突变前后径流特征分析
3.5 周期性
3.5.1 径流小波分析
3.5.2 主周期趋势分析
3.6 本章小结
第4章 气候变化和人类活动对黄河宁蒙河段凌情影响
4.1 引言
4.2 黄河宁蒙河段凌情
4.3 气候变化对凌情影响
4.3.1 统计检验方法
4.3.2 气温演变趋势
4.3.3 凌情特征演变趋势
4.3.4 相关性分析
4.3.5 突变性分析
4.4 水库运行对凌情影响
4.4.1 水流动力因素影响
4.4.2 热力因素影响
4.4.3 凌情特征变化分析
4.5 本章小结
第5章 青海电网黄河水电发电经济性与稳定性权衡
5.1 引言
5.2 数学建模
5.2.1 目标函数
5.2.2 约束条件
5.2.3 等效转化
5.3 计算设置
5.3.1 水位控制条件
5.3.2 流量控制条件
5.3.3 入库及区问流量
5.3.4 其他参数设置
5.4 模型验证
5.5 结果与讨论
5.5.1 求解方法对比
5.5.2 双目标权衡关系
5.5.3 典型年分析
5.5.4 过程对比
5.5.5 考虑网内其他电源
5.6 本章小结
第6章 黄河流域上游水资源.能源.粮食纽带关系
6.1 引言
6.2 数学建模
6.2.1 区域概化
6.2.2 纽带模型
6.2.3 等效转化
6.3 计算设置
6.3.1 宁蒙灌区引黄灌溉流量
6.3.2 头道拐断面下泄流量
6.3.3 水量平衡修正
6.3.4 其他参数设置
6.4 优化结果
6.4.1 帕累托非劣解集
6.4.2 龙羊峡、刘家峡水库坝前水位
6.4.3 梯级系统发电量
6.4.4 宁蒙灌区引退水
6.4.5 头道拐断面流量
6.5 讨论
6.5.1 龙羊峡水库历史与优化调度结果对比
6.5.2 龙羊峡水库不同水位条件下结果对比
6.5.3 唐乃亥站不同来水条件下结果对比
6.5.4 受水区权重系数敏感性分析
6.6 本章小结
1.1 研究背景
1.2 研究进展
1.2.1 水库群优化调度
1.2.2 多目标优化方法
1.2.3 水资源一能源一粮食纽带关系
1.2.4 黄河流域水量调度
1.3 研究内容
1.3.1 问题提出
1.3.2 内容设置
第2章 黄河流域上游基本情况
2.1 自然地理
2.1.1 地理位置
2.1.2 地形地貌
2.1.3 土地利用
2.1.4 气候特征
2.2 社会经济
2.2.1 人口结构
2.2.2 经济结构
2.3 水资源利用概况
2.4 水能资源概况
2.4.1 青海电网
2.4.2 梯级水库
2.4.3 主要调节水库
2.5 农业灌区概况
第3章 变化环境下的黄流流域上游径流演变特征
3.1 引言
3.2 时空分布特征
3.2.1 上游干流
3.2.2 主要支流
3.3 趋势性
3.3.1 相对距平分析
3.3.2 线性倾向估计
3.3.3 滑动平均分析
3.3.4 累积距平分析
3.4 突变性
3.4.1 滑动检验
3.4.2 Mann—Kendall检验
3.4.3 突变前后径流特征分析
3.5 周期性
3.5.1 径流小波分析
3.5.2 主周期趋势分析
3.6 本章小结
第4章 气候变化和人类活动对黄河宁蒙河段凌情影响
4.1 引言
4.2 黄河宁蒙河段凌情
4.3 气候变化对凌情影响
4.3.1 统计检验方法
4.3.2 气温演变趋势
4.3.3 凌情特征演变趋势
4.3.4 相关性分析
4.3.5 突变性分析
4.4 水库运行对凌情影响
4.4.1 水流动力因素影响
4.4.2 热力因素影响
4.4.3 凌情特征变化分析
4.5 本章小结
第5章 青海电网黄河水电发电经济性与稳定性权衡
5.1 引言
5.2 数学建模
5.2.1 目标函数
5.2.2 约束条件
5.2.3 等效转化
5.3 计算设置
5.3.1 水位控制条件
5.3.2 流量控制条件
5.3.3 入库及区问流量
5.3.4 其他参数设置
5.4 模型验证
5.5 结果与讨论
5.5.1 求解方法对比
5.5.2 双目标权衡关系
5.5.3 典型年分析
5.5.4 过程对比
5.5.5 考虑网内其他电源
5.6 本章小结
第6章 黄河流域上游水资源.能源.粮食纽带关系
6.1 引言
6.2 数学建模
6.2.1 区域概化
6.2.2 纽带模型
6.2.3 等效转化
6.3 计算设置
6.3.1 宁蒙灌区引黄灌溉流量
6.3.2 头道拐断面下泄流量
6.3.3 水量平衡修正
6.3.4 其他参数设置
6.4 优化结果
6.4.1 帕累托非劣解集
6.4.2 龙羊峡、刘家峡水库坝前水位
6.4.3 梯级系统发电量
6.4.4 宁蒙灌区引退水
6.4.5 头道拐断面流量
6.5 讨论
6.5.1 龙羊峡水库历史与优化调度结果对比
6.5.2 龙羊峡水库不同水位条件下结果对比
6.5.3 唐乃亥站不同来水条件下结果对比
6.5.4 受水区权重系数敏感性分析
6.6 本章小结
