三峡水利枢纽运行后,长江中下游至河口地区部分生态环境问题逐渐凸显,如:5、6月监利河段四大家鱼产卵量减少、10月底洞庭湖和鄱阳湖湖区湿地面积萎缩、枯水期河口咸水上溯等。下游生态环境问题对三峡水库调度方案提出了新需求,溪洛渡和向家坝水库的建成,也为实现三库联合调度进一步改善下游生态环境提供了可能。本文基于前人研究成果,建立了一维河网水动力数学模型和三峡水库多目标优化调度方案评价模型,设计和优选了改善长江中下游生态环境的三峡水库多目标优化调度方案,并在此基础上论证优选方案在三峡单库调度和溪洛渡-向家坝-三峡水库联合调度的可行性。主要研究成果如下:(1)查阅文献和实测资料,分析三峡建库后长江中下游生态环境现状和变化趋势。利用MIKE11软件建立了长江宜昌至大通河段一维河网水动力数学模型,经实测资料率定和验证,符合良好。模型可用于三峡出库流量变化对水库下游河道水动力特性影响的预测。(2)建立三峡水库多目标优化调度方案评价模型。依据国内多位学者对长江中下游生态环境现存问题的研究成果,从三峡水库防洪目标、发电目标和下游生态环境目标三个方面选取7项指标构建了水库多目标优化调度方案评价指标体系。采用层次分析法和逼近理想点的综合评价法建立三峡水库多目标优化调度方案评价模型。(3)研究长江中游宜昌至武汉河段干支流平枯水遭遇问题,选取典型平、枯水代表年,作为改善长江中下游生态环境三峡调度方案制定的水文依据。以长江中游干支流近50年长系列逐月流量过程为依据,分析了宜昌至武汉河段干支流平枯水遭遇组合概率。考虑年径流量,选取2006年为长江中下游典型特枯水代表年、2012年为典型平水代表年。(4)研究基于长江中下游生态环境改善的三峡水库多目标优化调度方案。根据所选典型平、枯水代表年来水过程,结合三峡水库现状调度规程和防洪、发电及下游生态环境目标,有针对性地设计了三种年内旬出库流量过程方案。利用水库下游一维河网水动力数学模型模拟不同出库流量过程对下游河段水位流量的影响,并应用三峡水库多目标优化调度方案评价模型对不同方案计算结果进行评价,最终实现方案优选。结果表明:在典型特枯水年枯水期,若实施长江口压咸应急调度,三峡出库流量不低于6450m3/s;在特枯水年和平水年,为保证两湖区域生态环境需求,10月下旬三峡出库流量不低于12500m3/s;5、6月为促进四大家鱼产卵,三峡水库应每月分别设计一次持续5～8天人造洪峰过程,起涨出库流量8000～10000m3/s,出库流量日均涨幅2000～2500m3/s,总涨幅约10000～12500m3/s;在满足上述条件时,水库下游螺山站和汉口站全年环境流量达标。(5)以典型平、枯水年优选方案为基础,运用三峡水库单库优化调度和溪洛渡-向家坝-三峡三座水库联合优化调度两种调度方式分别论证了优选方案在实际操作中的可行性。经分析论证认为,对于典型特枯水年,可优先采取水库群联合调度的方式;对于一般来水年份,可优先考虑三峡水库单库调节的调度方式。