黃河中下游水資源多目標利益對古賢水庫運行的響應

金文婷,王義民,暢建霞,王學斌

(1.安康學院旅游與資源環境學院,陜西 安康 725000; 2. 西安理工大學省部共建西北旱區生態水利國家重點實驗室,陜西 西安 710048)

黃河流域是資源性缺水流域,人均水資源量和單位面積水資源量僅為全國平均水平的23%和15%,流域內生活、生產與生態用水矛盾極為尖銳。近年來,氣候變化和人類活動加劇導致黃河徑流量顯著減少,給流域水資源的可持續開發利用帶來了嚴峻挑戰。20世紀80年代以來黃河中游徑流量較之前減少了30%以上,下游花園口水文站2001—2018年實測徑流量較1956—1979年減少了41%[1-2]。在徑流減少背景下,黃河梯級水庫群供水、發電、輸沙、生態、防洪等多個用水目標之間的矛盾競爭關系進一步加劇。為了使黃河流域經濟社會用水和生態環境、輸沙用水之間實現協同有序,梯級水庫群多目標協同優化調度理論被提出以支撐黃河梯級水庫群水資源多目標利用[3]。該理論基于協同學將用水多目標細化為關鍵利益(各用水目標中涉及特殊或重要價值的用水需求)和非關鍵利益(各用水目標中非剛性需求的利益),并選取相應的序參量,量化序參量及各目標子系統有序度,按照多目標協同優化原則進行尋優調控,可在水資源有限情況下優先保障多目標關鍵利益,實現梯級水庫群多目標關鍵利益與非關鍵利益的協同有序[3]。

古賢水庫是黃河中游規劃的一座控制性水利樞紐工程,先后被列入國務院確定的172項和150項重大水利工程清單、國家“十四五”規劃102項重大工程。古賢水庫設計總庫容為134.6億m3,其中調水調沙庫容20億m3,攔沙庫容93.42億m3,建成后可與萬家寨、小浪底水庫進行聯合調水調沙,為黃河中下游水沙調控提供有利條件[4]。近年來國內外學者針對古賢水庫參與黃河梯級水庫群聯合調度開展了相關研究。例如：萬占偉等[5]采用水沙數學模型分析了古賢、小浪底水庫聯合運行在協調黃河下游水沙關系、減少河道淤積、長期維持中水河槽過流能力等方面的效果,結果表明古賢、小浪底水庫聯合攔沙和調水調沙可使下游河道長期處于微淤狀態,保持中水河槽過流能力50a以上;Castro-Gama等[6]針對黃河水庫群調度問題構建了多元回歸模型,分析了包含古賢水庫在內的黃河中下游水庫群下泄流量過程與下游花園口以下河段洪水總量、洪峰流量之間的相關關系;林秀芝等[7]利用82場黃河潼關站洪水模擬了古賢水庫調水調沙期近似下泄的水沙過程,分析其對三門峽庫區河段沖刷、潼關高程降低的效果,并提出了古賢水庫適宜下泄的水沙調控指標;Chen等[8]提出了一種結合離散微分動態規劃、動態規劃逐次逼近和大規模系統分解協調的DDDP-DPSA-LSSDC聯合求解方法,并應用于包含古賢水庫在內的黃河梯級水庫群“水-沙-能”優化調度,結果表明,在輸沙、防洪防凌、供水和生態效益保持不變的情況下聯合求解方法的水庫群發電效益較DDDP算法和粒子群優化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)分別提高了2.31%和19.03%;陳翠霞等[9]對比分析了不同水沙條件下古賢、東莊水庫投入運行后黃河下游河道輸沙能力較現狀水庫群調控方式的差異與變化,指出古賢、東莊水庫運行后可進一步提高11%～12%的輸沙能力。

目前尚無針對徑流減少背景下黃河中下游梯級水庫群多目標利益,特別是各目標的關鍵利益對古賢水庫參與聯合運行的響應研究。本文假設2030水平年古賢水庫建成并投運,基于梯級水庫群多目標協同優化調度理論構建黃河中下游梯級水庫群多目標協同優化調度模型,設立有古賢水庫和無古賢水庫兩種情景,通過模型求解對比分析兩種情景下黃河中下游供水、發電、調水調沙、生態多目標序參量有序度及利益值的差異,量化各目標關鍵利益與非關鍵利益對古賢水庫參與聯合運行的響應,以期為將來一定時期內黃河水資源高效利用及維護河流生命健康提供參考。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

黃河發源于青藏高原的約古宗列盆地,沿途流經青海、四川、甘肅等9省(區),于山東墾利區注入渤海,中游為河口鎮至河南鄭州桃花峪河段,下游為桃花峪至入?？?中下游河段總長1992km,中下游流域面積為36.7萬km2[10-11]。中下游匯入支流主要有無定河、渭河、伊洛河、汾河、沁河和大汶河等,其中渭河是黃河最大的一級支流,天然徑流量、沙量分別為92.5億m3、4.43億t。黃河中游多數支流均流經水土流失嚴重的黃土高原地區,河道易形成洪水和大量泥沙,而小浪底以下河段進入平原區,加之氣候變化和人類活動影響導致徑流量減少,致使黃河下游長達800km的河段泥沙淤積嚴重,河床比背河地面平均高出4～6m,成為“地上懸河”。

黃河從石嘴山斷面至下游利津斷面的河段中已建有海勃灣、三盛公、萬家寨、龍口、天橋、三門峽、小浪底、西霞院等水庫,其中萬家寨水庫為不完全年調節水庫,主要任務是供水結合發電調峰,兼顧防洪、防凌、生態等,其余均為日調節或徑流式水電站;小浪底水庫為不完全年調節水庫,總庫容126.5億m3,承擔著下游的防洪、減淤、供水、調水調沙等多重任務;三門峽水庫為季調節水庫,有效庫容為4.39億m3,但由于庫區泥沙淤積嚴重等問題,目前其調節能力非常有限,在本文中不參與黃河中下游梯級水庫群的聯合調度。因此,本文參與梯級水庫群多目標協同優化調度的水庫群為萬家寨、古賢(有古賢水庫情景)、小浪底水庫,將海勃灣、三盛公、龍口、天橋、三門峽、西霞院6座已建水電站視為徑流式電站,統計梯級發電效益;除海勃灣、三盛公兩座徑流式電站位于上游外,其余均為中下游水庫、水電站。

1.2 數據來源

1.2.1徑流資料

收集了黃河干流石嘴山、頭道拐、華縣、花園口和利津水文站及黃河重要一級支流入黃監測水文站1990—2015年逐月實測徑流資料。支流水文站主要有河口鎮至龍門區間支流無定河的白家川水文站、窟野河的溫家川水文站;龍門至三門峽區間支流渭河的華縣水文站、汾河的河津水文站;小浪底至花園口區間支流洛河的黑石關水文站、沁河的武陟水文站;花園口以下支流大汶河的戴村壩水文站。以上徑流資料來源于中華人民共和國水文年鑒黃河流域水文資料及黃河水利委員會。

1.2.2多目標需水資料

需水資料包括河道外綜合需水、河道內生態需水和水庫群調水調沙需求等。

河道外綜合需水包含了工業、農業、生活、河道外生態需水。由水利部黃河水利委員會編制的《黃河流域綜合規劃(2012—2030年)》[12〗中的需水預測,獲得2030規劃年各月份黃河下游花園口斷面的河道外綜合需水,如表1所示,總需水量為103.67億m3。

表1 2030規劃年花園口斷面河道外綜合需水 單位：億m3

生態需水指維持河流生態系統健康及保持空間連續性、保持水生種群及群落生命過程的可持續性、對抗外來物種的競爭性所需的流量過程[13〗。河道內滿足適宜的生態流量是保護河道生態健康,維持河道一定納污能力的必要條件。此外,5、6月是成魚產卵、幼魚生長的關鍵時期,此時魚類對河道內產卵場的流量、流速、水溫均有一定要求,需要一定次數的生態脈沖來刺激魚類繁殖與生長。生態脈沖可由水庫、水電站在5、6月魚類繁殖、生長的時期內擇機下泄一定次數的高流量過程,模擬天然河流的生態脈沖?；谝延械木S持黃河干流水生態系統良性循環的重要斷面生態需水成果[14],本文考慮黃河下游花園口斷面的生態流量過程及生態脈沖需求,花園口斷面河道內生態需水如表2所示。

表2 花園口斷面河道內生態需水 單位：m3/s

參考黃河流域梯級水庫群調水調沙已有研究成果及小浪底多年調水調沙的已有經驗[15-17],設置下游梯級水庫群調水調沙的控制流量范圍為3500～4000m3/s,調沙歷時為10～20d,調沙時機為6月下旬至7月上旬供水期結束后、主汛期來臨前。

2 研究方法

2.1 梯級水庫群多目標協同優化調度理論

梯級水庫群多目標調度系統是由水文要素、水利工程主體、河道形態、河流生態環境、社會經濟需求等諸多要素相互作用而構成的有機整體,具有開放性、非線性、隨機性、系統性等復雜系統特征。若將梯級水庫群多目標調度系統的各個目標視為子系統,則內部子系統之間具有非線性的相互競爭、相互合作關系。梯級水庫群多目標協同優化調度,其實質是協調水庫群多目標調度系統中供水、發電、輸沙、生態子系統的關系,保持子系統之間的動態平衡,使多目標調度系統達到整體、綜合、有序的狀態,實現水資源高效利用、水資源穩定供應、能源安全保障、河道水沙關系協調、河流生態健康。

黃河流域水資源短缺,綜合用水任務繁重,梯級水庫群多目標協同優化調度時應對各目標的關鍵利益和非關鍵利益有主次、分輕重地制定相應的控制原則。在黃河流域徑流減少、多目標水資源利用競爭加劇的背景下,制定梯級水庫群多目標協同優化調度的總體原則為：在基本保障各目標關鍵利益的基礎上,通過統籌協調,甚至必要時適度犧牲非關鍵利益來達到整體水庫群多目標調度系統的協同控制。

2.1.1黃河中下游多目標關鍵利益與非關鍵利益識別及序參量選取

供水目標中,工業、生活及河道外生態需水(統稱為“河道外非農業用水”)是支撐經濟社會發展的基礎資源,應視為關鍵利益;農業用水中,農作物生長周期中對水分敏感且與產量密切相關的某些重要階段的灌溉用水應視為關鍵利益;黃河下游引黃灌區的農作物種植結構以冬小麥、玉米等糧食作物為主[18],冬小麥的關鍵生育階段抽穗至灌漿期、灌漿至成熟期分別為5月上旬至5月下旬、5月下旬至6月上旬;玉米的關鍵生育階段拔節至抽雄期、抽雄至灌漿期分別為7月下旬至8月中旬、8月中旬至8月下旬。因此,確定5月上、中、下旬,6月上旬,7月下旬及8月上、中、下旬為下游供水目標中灌溉用水的關鍵時期(以下稱“農業關鍵期”),該時期的農業用水滿足程度即為下游供水目標的關鍵利益;其他時期的農業用水滿足程度視為下游供水目標的非關鍵利益。生態目標中,河道內生態基流的保障能力及魚類繁殖生長所需的每年至少一次生態脈沖為關鍵利益;發電目標中,非枯水期(4—10月)的梯級水庫群發電效益是關鍵利益;輸沙目標中,一次調水調沙控制流量與調沙歷時為關鍵利益,長系列調沙頻率為非關鍵利益。表3列出了黃河中下游多目標用水的關鍵利益與非關鍵利益序參量。

表3 黃河中下游梯級水庫群多目標關鍵利益與非關鍵利益序參量

2.1.2序參量有序度量化

在協同學理論中,序參量對子系統有序演化的貢獻程度用序參量有序度表示。本文采用線性功效函數對正指標功效序參量、負指標功效序參量及適度功效序參量3種類型的序參量有序度進行量化[19],量化公式分別為

djnk=(ejnk-enkmin)/(enkmax-enkmin)

(1)

djnk=(enkmax-ejnk)/(enkmax-enkmin)

(2)

djnk=1-(ejnk-c)/(enkmax-enkmin)

(3)

式中：n為子系統編號;k為子系統中序參量編號;j為水文年編號;djnk為第j個水文年第n個子系統的第k個序參量的有序度;ejnk為第j個水文年第n個子系統的第k個序參量的取值;enkmax、enkmin分別為第n個子系統的第k個序參量取值的最大、最小值;c為適度功效序參量有序度達到最大時該序參量的取值。

2.1.3子系統有序度量化

子系統的有序度用于衡量子系統對總體大系統協同演化的貢獻程度。單一水文年子系統有序度大小反映了該子系統對該水文年梯級水庫群多目標調度系統的有序度貢獻水平。

(4)

式中：djn為第j個水文年第n個子系統的有序度;K為子系統中序參量的總數;wnk為第n個子系統的第k個序參量的權重。

2.2 梯級水庫群多目標協同優化調度模型

2.2.1模型構建

在協同學理論中,用整體系統協同度來量化各子系統協同優化的總體程度,梯級水庫群多目標調度系統的協同度可由各子系統有序度多年平均值的幾何平均求得。因此,本文構建以梯級水庫群多目標協同度最大為優化目標的水庫群多目標協同控制模型。由于供水、輸沙、生態目標關鍵利益的時間尺度精細到了旬,因此在構建模型時,設置5、6、7、8月的調度尺度為旬,其余調度尺度為月,一個水文年有20個時段。

目標函數為

(5)

式中：d為梯級水庫群多目標協同度;J為長系列調度的總年數;JWS為長系列總調沙年數;λ1、λ2為權重;dWS為長系列調沙頻率有序度;n為子系統編號,n=1,2,3,4分別代表供水、發電、輸沙、生態子系統;當n=1,2,4時,dn為總調度期內第n個子系統逐年有序度的多年平均值;當n=3時,dn為僅實施調水調沙年份的輸沙子系統有序度的多年平均值與長系列調沙頻率FWS有序度的加權求和。

模型中需要考慮的約束條件有水量平衡約束、水庫水位約束、出庫流量約束、電站出力約束、變量非負約束等。

2.2.2模型求解

本文采用PSO進行模型求解。PSO作為一種高效的尋優算法被用于求解非線性、不可微分的多目標復雜優化問題。由于其原理簡單、參數少、搜索速度快,粒子群及其改進算法被廣泛應用于水庫優化調度問題[20]。例如：Niu等[21]提出了一種混合量子粒子群算法(HQPSO)對水庫群優化調度問題進行求解,通過與傳統調度方法比較,所提方法能夠獲得電力系統電量損失更少的調度方案,驗證了該方法的有效性; Ma等[22]提出了基于云計算的火花并行粒子群優化算法(SPPSO),以沅江八座梯級水庫調度系統為例,對SPPSO的并行性能、精度、效率和穩定性等方面進行了仿真實驗;周帥[23]充分考慮黃河流域氣象和下墊面條件的空間異質性構建了 8種概念性集總式水文模型預測黃河流域重要斷面未來來水量和農業需水量的時空演變規律,并建立了黃河流域梯級水庫群聯合調度模型,采用粒子群算法求解變化環境下黃河梯級水庫群的適應性調度方案。本文用PSO進行模型求解時,優化算法的主要參數如粒子種群規模、最大迭代次數、慣性權重、慣性權重阻尼系數、個體學習系數、群體學習系數分別取200、1000、1.0、0.99、1.5、2.0。采用PSO進行模型求解時,在粒子種群規模一定并且迭代次數一定的情況下,隨機生成的初始種群可能導致計算結果不穩定或收斂于局部最優解,因此需對模型進行多次運算,選擇最優的適應度值方案。

3 結果與分析

3.1 兩種情景下序參量有序度及利益值對比分析

兩種情景下梯級水庫群多目標序參量有序度及利益值的多年平均值如表4所示,表中情景1和情景2分別為無古賢水庫情景和有古賢水庫情景。

表4 兩種情景下序參量有序度及利益值多年平均值

對比表4中兩種情景下的多目標序參量有序度可知：有古賢水庫情景下,黃河中下游水庫群供水子系統的關鍵利益Pw1、V1、D的有序度分別為1.00、0.87、0.83,分別較無古賢水庫情景提高了0.01、0.01、0.04;非關鍵利益Pw2、V2的有序度分別為0.69、0.82,分別較無古賢水庫情景提高了0.02、0.05;最終供水子系統有序度為0.88,較無古賢水庫情景增加了0.02;發電子系統關鍵利益Pe1、Ne1的有序度分別為0.95、0.43,均較無古賢水庫情景增加0.01,非關鍵利益Pe2的有序度為0.75,較無古賢水庫情景增加0.05,增長明顯;最終發電子系統有序度為0.66,較無古賢水庫情景增加0.02;輸沙子系統的關鍵利益QWS、TWS的有序度分別為0.56、0.50,分別較無古賢水庫情景增加了0.04、0.02;非關鍵利益FWS的有序度為0.36,較無古賢水庫情景減少了0.06;最終輸沙子系統有序度為0.48;生態子系統關鍵利益有序度均為1,保障良好;非關鍵利益Tec2的有序度僅為0.23,較無古賢水庫情景略微增加0.03,最終生態子系統有序度為0.87;最終有古賢水庫情景下的黃河中下游水庫群多目標總協同度為0.70,較無古賢水庫情景略微提高0.01。

對比表4中兩種情景下的供水目標利益值可知：有古賢水庫情景下,黃河中下游供水目標的河道外非農業用水保證率Pw1為100.00%,完全滿足;農業關鍵期總缺水量V1多年平均值為1.64億m3,較無古賢水庫情景減少了0.21億m3,降幅11.35%;農業關鍵期最大缺水深度D為0.17,較無古賢水庫情景下降了0.04;農業非關鍵期的供水保證率Pw2為68.59%,較無古賢水庫情景提高了1.59%;農業非關鍵期總缺水量V2多年平均值為3.25億m3,較無古賢水庫情景減少了0.83億m3,降幅20.34%;可見,未來古賢水庫的投入運行將有效提高黃河中下游水庫群保障供水目標用水利益的能力,特別是明顯降低了農業用水的缺水量及缺水深度。

對比表4中兩種情景下的發電目標利益值可知：有古賢水庫情景下梯級水庫群非枯水期發電保證率Pe1為95.38%,較無古賢水庫情景提高了1.79%;非枯水期平均出力Ne1為243.56萬kW,較無古賢水庫情景增加了74.78萬kW,增幅44.31%;非關鍵利益枯水期發電保證率Pe2為75.38%,較無古賢水庫情景增加了5.38%;枯水期平均出力Ne2為164.54萬kW,較無古賢水庫情景增加了46.79萬kW,增幅39.74%;可見古賢水庫加入中下游梯級水庫群聯合調度后,中下游水庫群的發電保證率及出力均有所提高,其中非枯水期平均出力提升最大。

對比表4中兩種情景下的輸沙目標利益值可知：有古賢水庫情景下關鍵利益單次調沙流量QWS多年平均值為3778.33m3/s,較無古賢水庫情景略微增加;一次調沙歷時TWS平均為13d,較無古賢水庫情景增加了0.27d;非關鍵利益長系列調沙頻率FWS為38.46%,即26a中調沙10次,平均2.6a調一次,較無古賢水庫情景減少3.85%,說明有古賢水庫情景下的調水調沙可持續性略微有所下降,其原因可能是古賢水庫的運行主要提高了中下游水庫群供水、發電利益,減少了下游缺水量,并提高了一次調水調沙的流量及歷時,使得水庫群存蓄水量減少,降低了連續調水調沙的能力。

對比表4中兩種情景下的生態目標利益值可知：兩種情景下關鍵利益均能完全滿足;有古賢水庫情景下非關鍵利益多次生態脈沖Tec2的多年平均值為1.15次,較無古賢水庫情景小幅增加了0.15次,說明古賢水庫運行有利于梯級水庫群塑造下游生態脈沖所需的流量過程,但由于多目標用水需求的矛盾激烈,有助于魚類繁殖和生長的生態脈沖的次數總體而言仍處于較低水平。

3.2 兩種情景下利益值長系列變化過程對比分析

圖1為兩種情景下黃河中下游供水目標利益長系列變化過程。由圖1可知：①有古賢水庫情景下,黃河中下游供水目標的農業關鍵期缺水量V1長系列變化過程中有14年不缺水,較無古賢水庫情景增加1年;僅1年的V1超過10億m3,為2002年的10.41億m3,較無古賢水庫情景減少了1年;②農業非關鍵期缺水量V2長系列變化過程中,有古賢水庫情景下有11年的V2為0,農業非關鍵期缺水主要出現在1999—2009年,其中有4年的V2超過10億m3,較無古賢水庫情景減少了3年,說明古賢水庫的聯合運行減少了農業用水出現較大缺水情況的概率;③農業關鍵期最大缺水深度D變化過程中,有古賢水庫情景下有14年的D為0;有4年的D超過0.5,較無古賢水庫情景減少了1年;④有古賢水庫情景下,共有9年的河道外綜合用水需求不缺水,占總年數的34.6%,較無古賢水庫情景增加了3年;有古賢水庫情景下河道外多年平均總缺水量為4.88億m3,較無古賢水庫情景減少了1.05億m3,減幅明顯;可見未來古賢水庫的投入與聯合運行將有效降低黃河下游河道外綜合用水的缺水程度,但由于黃河本身徑流不足,資源型缺水導致即使增加具有較大調節性能的水利工程也難以從根本上扭轉河道外缺水,特別是農業常年缺水的局面,未來還需要加快實施南水北調西線工程等外流域調水工程以緩解多目標用水矛盾。

圖1 兩種情景下黃河中下游供水目標關鍵利益與非關鍵利益變化過程

圖2為兩種情景下黃河中下游發電目標利益變化過程。由圖2可知：①有古賢水庫情景下黃河中下游梯級水庫群非枯水期平均出力Ne1變化范圍在140萬～330萬kW之間,而無古賢水庫情景下Ne1的變化范圍下降為104萬～235萬kW之間,最大值下降了近95萬kW;②有古賢水庫情景下水庫群枯水期平均出力Ne2的變化范圍在135萬～193萬kW之間,無古賢水庫情景下Ne2的變化范圍為89萬～135萬kW之間,降幅明顯;③有古賢水庫情景下梯級水庫群年發電量變化范圍為122.90億～238.05億kW·h,多年平均值為171.82億kW·h;無古賢水庫情景下年發電量變化范圍為85.66億～169.03億kW·h,最大值下降了69.02億kW·h,多年平均發電量為125.57億kW·h,較有古賢水庫情景減少了46.25億kW·h,即古賢水庫多年平均發電量低于其設計值56.45億kW·h?？梢钥闯?在近年來黃河徑流減少及電調服從水調的背景下,古賢水庫參與聯合運行對于梯級水庫群年發電量的提升能力低于預期。

圖2 兩種情景下黃河中下游發電目標關鍵利益與非關鍵利益變化過程

表5為兩種情景下梯級水庫群輸沙目標利益變化過程。由表5可知：①兩種情景下黃河中下游梯級水庫群進行調水調沙年份的來水頻率P均小于50%,說明下游實施調沙的年份為豐水年或平水年;②無古賢水庫情景下調沙流量QWS取值范圍為3608.44～3957.19m3/s,有古賢水庫情景下QWS取值范圍為3608.21～3934.10m3/s,兩種情景下的QWS取值范圍相近;③有古賢水庫中下游梯級水庫群共進行了10次調水調沙,較無古賢水庫情景減少1次,減少的原因是2008年6月下旬時段末小浪底水庫水位已降至死水位230m,梯級水庫群總蓄水量不足,無法達到輸沙要求,10次輸沙中有3次的調沙歷時為20d,其余為10d;④有古賢水庫情景下一次調沙用水量為30.86億～66.10億m3,平均值為42.27億m3,較無古賢水庫情景下的調沙水量平均值增加了0.98億m3。

表5 兩種情景下梯級水庫群輸沙目標利益值

兩種情景下所有年份的花園口斷面生態基流保證率Pec均為100%,河道生態基流得到完全滿足。圖3為兩種情景下黃河中下游生態脈沖次數變化過程。由圖3可知：有古賢水庫情景下有9年的生態脈沖次數為3次,較無古賢水庫情景下生態脈沖次數為3次的年數增加了1年;有12年的生態脈沖次數為2次,較無古賢水庫情景下生態脈沖次數為2次的年數增加了2年;有5年的生態脈沖次數僅為1次,占總年數的19.23%?？梢?梯級水庫群每年5、6月塑造的生態脈沖次數主要以2次為主,未來加入古賢水庫的中下游梯級水庫群聯合運行將為下游河道更好地塑造多次有利于魚類繁殖及生長的生態脈沖流量。

圖3 兩種情景下黃河中下游生態目標生態脈沖次數變化過程

4 結 論

a.有古賢水庫情景下黃河中下游水庫群多目標調度系統總協同度較無古賢水庫情景略微增加,其中供水與生態子系統對水庫群調度系統協同演化的貢獻程度最高,輸沙目標的貢獻程度最低。各目標關鍵利益序參量有序度普遍高于非關鍵利益,遵循了在基本保障各目標關鍵利益的基礎上,統籌協調,甚至適度犧牲非關鍵利益來實現水庫群多目標協同優化調度的原則。

b.有古賢水庫情景下供水、發電、生態目標的各關鍵利益與非關鍵利益值均較無古賢水庫情景有所提升;輸沙目標中,有古賢水庫情景下除長系列調沙頻率略微下降外,黃河中下游水庫群一次調水調沙的控制流量及歷時均有所提升。

c.水庫群多目標利益長系列變化過程中,有古賢水庫情景下河道外綜合需水、農業關鍵期與非關鍵期的農業需水得到完全滿足的年數均較無古賢水庫情景增加明顯?？梢娢磥砉刨t水庫的投入與聯合運行將有效降低黃河下游河道外綜合用水的缺水程度,并大幅提高梯級水庫群發電能力、調水調沙能力和塑造生態脈沖流量的能力。