福建省水电站生态流量及监测技术指导意见

2022-04-02 00:30:05 合肥鸿昇自动化科技有限公司阅读

福建省水电站生态流量及监测技术指导意见

一.一般原则

(一)为推进我省绿色水电发展，科学合理制定水电站生态修复目标，加强水电站生态泄流和监测技术指导，有效落实河流生态流量，改善河水生态环境，制定本指导意见。

(2)水电站生态修复应按照河流生态环境保护要求，结合退水河段生态变化，科学核定河流生态流量，明确泄流措施，为恢复河流生态功能创造条件。

(3)水电站生态修复涉及的建筑物、金属结构、机电设备等应按照国家相关技术标准进行审查，确保原有工程结构、防洪和发电安全，消除安全隐患，提高科技和自动化水平。

(4)水电站生态恢复、改造和运行管理符合国家和地方政策要求，符合相关法律法规和技术标准。

二、生态修复的目标

(1)保证了水电站坝址下游河流的生态需水量，有效解决了水电开发造成的水量减少和外流问题。

(2)水电站相关河段的流动性得到有效改善。

三。生态流量验证

水电站生态流量核定按照省水利厅、环保厅《关于核定水电站生态流量的通知》(闽水农〔2017〕19号)执行。当相关条件发生变化时，可以重新核定水电站的生态流量。

四。生态排放设施

根据引水式、坝式、混合型等不同开发类型，水电站生态泄流设施应安全可靠。为解决河流减水脱水问题，选型应遵循技术合理、经济适用的原则(详见附件2)。排放装置应尽可能位于或靠近坝址，其排放能力不应小于批准的小型生态排放。

(一)利用引水系统改造排水量

1.对于利用渠道引水的水电站，在渠道过坝后，在适当位置修建侧堰(公式见附录3)或埋设排水管(计算示例见附录3)，将水流释放到坝后下游河道。

2.对于采用隧洞引水的电站，可对大坝附近原有的支洞进行改造或开挖新的排水隧洞，并安装排水管将水流排至下游河道。

3.对于技术上和经济上可行的项目，可以在排水管出口安装一个“生态单元”。

(2)利用闸门的小孔排水。

对于闸坝电站，可以部分关闭一个或多个多孔闸门，控制一定的开度，将水流泄至下游河道。闸门泄流口由闸孔泄流公式计算确定后，可通过闸门行程控制器或在闸门底板上设置限位墩(水泥墩)来控制。

(三)利用溢洪道闸门改造泄流。

根据电站枢纽布置的实际情况，溢洪道的工作闸门可进行改造，设置中闸门或翻板闸门，并增设启闭设备，向下游泄流。

(4)利用大坝放空设施改造泄流。

大坝原有底孔设施(如导流底孔、排沙孔、水库放空孔、泄洪孔等。)进行改造，增加水闸控制系统，调整调度运行方式，释放生态流量。

(5)设定生态基准负荷或采用逆向调节调度排放。

对于坝式水电站，通过发电机组发电能满足生态下泄流量的水电站，可不设置专用下泄设施。根据上游来水量、调节水库库容和电站机组特性，优化水库调度运行，保证电站至少有一台机组不间断运行，通过基荷或反调节调度下泄流量，尽量减小下游河道流量的日变化。

(6)生态单元的安装

大型发电机组外安装生态发电机组，长期正常运行，承担生态排放任务。

(七)利用机组旁通管改造排放。

该单元的进水控制阀的旁通管被穿孔以通向排水管等。，对电站原有引水设施进行改造，向下游泄流。

(八)增设大坝排水设施。

在坝区适当位置增设倒虹吸、抽水系统、泄水渠等设施，从水库上游连续取水并跳入大坝后排入下游河道，满足生态流量要求。

动词（verb的缩写）辅助工程措施

遵循安全第一、尊重自然、保护优先的原则，在完成水电站生态泄流重建的基础上，还可以考虑在下游受影响河段因地制宜采取辅助工程措施，进一步进行生态修复。

生态衰退

1.生态跌坎适用于水流平缓、鱼类洄游的顺直河段。应能维持其保护河段内河流的生态环境水位或小水深。如果相关要求不明确，至少应该不会造成河道主航道裸露。脊的高度为0.8m~1.5m，脊顶高程一般按水深较小的要求设置。

2.生态跌坎沿河道断面方向布置，堤顶高程应由中间向两侧逐渐降低，靠近河岸的地方应能保证河道的常年连通，以保证较大型鱼类等水生生物的自由洄游。或者说跌坎是两边高中间低。汛期来水较多时，跌坎整体处于淹没状态，增加泄流能力；枯水期来水较少时，中部下部会形成溢流主槽，保证上下游沟通。

3.可以设置多层次的生态屏障。多级生态屏障的组成和结构与单级生态屏障相同。多级屏障的层数和各级缺口的大小应根据地形、地质、工程量等具体情况综合分析确定。

(2)生态堰坝

1.对于江面较宽、河道平缓、河床岩基埋深较浅、对上游村庄防洪影响较小的河段，可在减(退)水河段的适当位置修建固定式或移动式堰坝，以保持一定的水深，满足河流纵向连通的要求。

2.堰坝高度和间距应根据控制断面水深小和河道底坡的要求确定；坝顶高程应根据河道防洪要求确定；大坝轴线应尽可能弯曲。堰顶高度应两端高，中间低，以减少两岸主流的冲刷。坝脚充分利用了原河谷河漫滩的自然地貌，构造了结构灵活的高低错落的坡脚。

3.堰型和堰结构应结合生态修复工程和生态水文化景观进行布置，并考虑与周围环境的结合和适应，注重其生态，尊重河流的自然走向。高度小于1m的堰可采用潭水堰或宽顶堰，高度大于2m的堰宜采用多级跌堰或滚堰，以满足鱼类洄游的要求。

生态之门

生态闸适用于对调节水深有一定要求，汛期流量大，有防洪抗冲要求的场合。典型的生态闸门是一种翻板闸门，在底部基础上有生态排水孔。在低水位时，生态泄流孔的泄流能力不应小于小流量。汛期水位高时，可以开闸放水。生态闸的高度一般不超过5m。

(4)纵向深槽

1.纵向深槽适用于主槽稳定、枯水期水量少、槽宽、蒸发量大、间隙鱼等水生生物对槽深有一定要求的脱水槽的修复。

2.纵向深槽尺寸应综合考虑河床挖填平衡、水深小、水面宽度小、下游堰回水等因素确定。深槽截面形式应采用抛物线型。

不及物动词生态流量测量与数据采集技术

(a)数据收集和监测点

生态流量监测应在电站各排污口设置监测点，或选择电站坝址下游附近河段作为监测断面，并安装流量测量装置监测流量。不同类型水电站的生态流量监测断面应按以下原则布置:

1.引水式水电站监测断面布置在厂房前方水库大坝所在流域下游；

2.混合式水电站的监测断面布置在厂房前方水库大坝所在流域的下游；

3.大坝水电站监测断面布置在水库大坝下游或电厂尾水下游；

4.如果大坝或电站尾水出口与监测断面之间有支流或其他水源补给，监测断面应布置在支流或其他水源入口的上游。

(2)生态流量测量技术

采用与监测断面、水流特性和泄流措施相适应的流量测量方法，以实时在线监测方法为主，其他人工测率为辅，能够客观、准确地反映泄流流量。生态流量的测量方法和技术要求参照规范SL555、SL247、SL61和SL415，生态流量的监测数据参照规范SL247。

1.常规海流计法。安装水位自动监测设施和设备(自记井、水位计、电子水位计等。)在监测断面，用常规流速仪法测量流量，评定监测断面的水位流量关系，计算通过水位的流量。

2.多普勒流量测量(ADCP)。采用定点ADCP将仪器固定在水面、河底或水面以下的位置，测量垂直或断面分层流速。全断面流速根据ADCP测量的分层流速计算，断面流量通过用流速仪或ADCP测量流量系数计算。

3.实时雷达波流测量系统。根据监测到的断面流速，布置一个或多个雷达流速仪探头实时监测水流表面流速，通过流速仪或ADCP测量断面表面流速系数计算断面流速。

4.电磁流量计。流量计安装在全流量管道上，通过感应电压与流量的比例关系获得管道流量值。

5.水表法。根据常用流量选择水表口径，将选择的水表安装在排水管道上，通过读取一定时间内的排水量计算出排水量。

6.水工建筑物法

(1)侧堰泄流:侧堰泄流时，泄流流量应根据堰门型式、闸门开度、上下游水位监测值和流态类型，结合综合流量系数计算。

(2)孔口和管道泄流:采用孔口和管道泄流生态流量时，应根据上下游水位和流态的监测值，标定管道水位与流量的关系，并按水位计算泄流率。

(3)隧洞流量:生态流量通过隧洞排放时，应根据上下游水位监测值和流态类型，结合额定或经验流量系数计算流量。

(4)闸门泄流:开闸泄流生态流时，泄流流量应根据堰闸型、闸门开度、上下游水位监测值、流态类型，结合标定或经验流量系数计算。

(5)发电机组出流:当通过发电机组排放生态流量时，应根据发电功率、工作水头或实测水头计算排放流量。

(6)抽水系统流量:若采用人工抽水排放生态流量，应根据泵站效率、水泵的净扬程和功率计算流量。

七、监控系统及监控数据传输技术

(1)监控系统

1.水电站生态泄流工程应同时建立生态泄流数据监测系统。监控系统包括流量监控设备和数据传输设备。流量监测设备应能实时监测水电站大坝(闸门)的流量，数据传输设备应能将监测数据传输至监控平台。

2.生态排污数据监控系统应当保证生态排污数据的真实性、完整性和连续性，为生态排污的调度管理和主管部门的监管提供支持。

3.对于具备条件的水电站，生态泄流监控系统应与水电站计算机监控系统相结合，满足无人值守或无人值守运行的要求。

4.对于有多个监测点(出水口)的水电站，应在内部建立中央控制系统，能够真实反映水电站的实际流量。

5.生态排放数据监控系统应具有异常流量报警功能和电子数据保存及打印能力。

6.如果生态放电监测设备布置在无外接电源的野外，可采用太阳能或其他供电方式，保证监测设备的正常稳定运行。

7.生态排放监测设备的建设和安装应尽可能简单，便于维护，并采取必要的防护和防雷措施，防止监测设备被损坏或被盗。

8.流量监测设备应具有保存近一年数据的功能，并提供数据查询和导出功能。

9.监控系统必须收集与排放流量相关的所有原始数据。计算流量和设置参数的公式不能随意更改，用户登录和参数更改必须记录在日志中。原始数据、统计数据和参数修改日志必须保存1年以上，无需密码即可现场直接查询。

10.设置能反映排放情况的视频监控点，实时记录交通数据、视频和照片。监控设备应能保存一定时间的交通数据、视频和照片，以便现场和远程查询和导出。实时视频可以直接在支持HTML5的浏览器(PC/mobile)中播放，无需其他插件。监控设备应至少每小时拍摄一张照片并保存，照片上叠加电站位置、实时流量数据和时间信息。视频监控设备的安装位置应能清楚地看到出水口位置、水位值等。

(2)监控数据传输的技术要求

生态流量监测数据传输应符合《福建省水电站流量监测数据传输规范》(见附录4)。数据可以通过有线光纤、宽带或无线网络传输。

八。组织实施

(1)水电企业是水电站生态泄流工程的主要责任单位。要按照有关要求，因地制宜，科学设计，认真组织编制水电站生态泄流技术方案，加快实施生态泄流工程。

(2)生态排放技术方案应明确生态排放的排放措施和监测方法、实施方案、工程投资、保障措施、工程验收等。

(三)生态泄流技术方案编制完成后，总装机容量5万千瓦以上的水电站向设区市经济和信息化主管部门申报，总装机容量5万千瓦及以下的水电站按分级管理要求向水利部门申报或审核。

(4)水电企业应当按照技术方案和国家有关设计、建设、运行管理标准、行业规范和技术规程组织开展电站生态泄流工程建设。

(五)已完成生态改造的水电站，总装机容量5万千瓦以上的水电站要及时上报设区市经济环保部门，总装机容量5万千瓦及以下的水电站要按照分级管理的要求及时上报水利环保部门。

九。监督和管理

(1)水电站应根据“电调服从水调”的原则和河流生态流量的要求进行水量生态调节。

(2)当上游来水量小于需要排放的生态来水量时，应按坝址实际上游来水量进行排放。

(3)水电站应将生态泄流设施及其监测监控设施的运行维护纳入日常工作，制定生态泄流管理规定。水电站负责监测电站运行期水库蓄水和放水，并负责数据存储、分析、统计、上传和整理，接受有关部门的检查。

(4)已完成生态泄流工程的水电站应配备生态泄流监控系统。水电企业完成申报后，向环保部门申请，接入排污监控平台，接受相关部门的检查考核。对少数确实不具备建设排污监控设施条件的，要充分发挥公众和河道管理者的作用，实现监测监管全覆盖。

X.其他人

省水利厅负责解释5万千瓦及以下水电站生态泄流、流量测量、数据采集的技术要求；省经信委负责解释5万千瓦以上水电站生态泄流、流量测量、数据采集的技术要求；省环保厅负责解释水电站流量监测数据传输规范和平台联网技术要求。

共享案例:

福建水电站生态流量监测系统——双平台上报解决方案

为推进福建省绿色水电发展，有效落实河流生态流量，改善河流生态环境，加强水电站生态泄流设施改造，监控数据传输和监控平台联网等，，2018年，福建省水利厅、福建省经信委、福建省环保厅联合发布《福建省水电站生态流量及监测技术指导意见》，要求所有有在线设备的水电站将其数据上报福建平台；此外，由于流量数据与水电站考核有关，水电站负责人还需要查看本地上报福建平台的所属水电站的数据和视频图像，因此本次推广提供以下解决方案:

选项1:

选项2:

福建平台(平台1):数据采集仪按照《福建水电站流量监测数据传输规范》的要求，向省级平台上报数据。

水电站本地监控平台(平台2):平台软件由平声提供，采用两种部署方式。每个水电站根据自身情况选择一个。在这个项目中，有些站选择了模式1，有些站选择了模式2。

1.通过网口进行本地通信:由于本地计算机和数据采集仪都在水电站内，而且距离很近，所以水平数据采集仪内置网口通过局域网直接与计算机连接，可以直接查看数据。这种方式的优点是成本低，简单方便，缺点是只有局域网内的电脑才能查看数据和视频。

2.租用外网固定IP地址的服务器或云平台。这个部署和省平台基本一致。好处是可以通过浏览网页来查看数据和视频。同时可以支持手机APP软件，方便管理人员随时随地查看所辖水电站的数据。缺点是租用服务器或云平台需要一定的费用(服务器大约1-2万元/年，云平台0.2-0.8万元/年)。

水平数字采样仪在解决这个问题中起着重要的作用。该设备具有4G全网通、定时拍照、液晶显示、手机蓝牙维护、自动报警、与海康威视、大华等主流摄像头对接、兼容市场上所有类型的电磁、超声波流量计、一机双传(不同通信协议平台)等功能和特点。还可以根据客户需求改变配置和功能。

总结:

目前有少数厂商可以支持数据上报福建平台，只要遵循省通信标准。而支持双平台、不同标准通信协议的数据上报的厂商很少，视频和数据可以同时查看。平生公司一直坚持自主研发，通过对客户需求的认真分析和对产品的不断研究，解决了福建水电站生态泄流系统需要双平台上报的问题。

水电站生态流量及监控系统解决方案

应用背景:

生态流量是指水流区维持生态环境所需的水流。近年来，一些水电站因生态下泄不足，水量减少、脱水甚至干涸，一定程度上影响了河流正常的生态功能和群众的生产生活。

为保障江河湖泊生态用水，促进小水电站绿色发展，维护河流健康生命，水利部印发了《水利部生态环境部关于加强长江经济带小水电站生态流量监管的通知》(水电〔2019〕241号)。为做好小水电站生态流量监测平台建设工作，水利部组织编制了《水利部办公厅关于印发小水电站生态流量监测平台技术指导意见的通知》(水利部函〔2019〕1378号)。

平水水电站生态泄流监测系统(生态泄流在线监测)要求对水电站泄流数据进行实时监测，对泄流口实际情况进行视频/图像监控，并将现场信息远程传输至省水利环保监管平台，实现实时监管和数据共享。

解决方案:

升平公司在水利部相关文件和100多个实际项目经验(福建、云南、四川、湖南、重庆、山西、辽宁等省/直辖市项目)的基础上，进一步优化了生态流量监测系统方案。

系统组成:

系统功能:

实时交通监控

DATA-9201，生态流量监控终端，实时采集出水口的测量仪表数据，直接读取流量计或通过水位换算流量，传输到监管中心。

它还可以扩大对降雨量和水质的监测。

☆出水口视频/图像监控

生态流量监控终端控制摄像头/摄像机，定时拍照，保存并推送图像至监管中心，监控实时视频，支持GB/T 28181视频传输协议。

☆在视频/图像上叠加实时交通数据

生态流量监控终端通过内部程序，将电站统计码、电站名称、采样时间、实时流量数据、核定流量等信息叠加成视频/图像，传输到监管中心。

☆按照水利部/环保部标准通信协议上报省级平台。

有多种通信方式可供选择:

◆光纤/4G:可以传输视频和数据◆ 3G/2G:可以传输数据和照片◆ NB-IoT:只传输数据。

有多种报告惯例:

◆水资源监测数据传输协议(SZY206-2016)

◆水文监测数据通信协议(SL651-2014)

◆四川省水文测报系统技术规范(SCSW008-2015)

◆污染源在线自动监测(监控)系统数据传输标准(HJ/T212-2017)

◆MQTT协议◆可定制开发其他特殊协议。

☆远程监管平台

系统优势:

几种常见的流量测量方法:

生态流量监测设备——生态流量的完整监测终端

自《水利部办公厅关于印发小水电站生态流量监管平台技术指导意见的通知》(水办〔2019〕1378号)下发以来，各地水电站监测工程如火如荼。要求水电站在泄流口设置监测点，或在水电站坝址下游选择河段作为监测断面，并安装一整套生态流量监测终端。

每个水电站的场地条件都不一样。如何选择一套性价比高、符合国家和地方政策要求的生态流量监测终端，成为业主和工程师的难题。

因此，根据相关文件的要求和多省(福建、云南、四川、湖南、重庆、山西、辽宁等)的实际项目经验。)，公司根据现场供电和网络条件的不同，推出了五套完整的生态流量监测终端。

(1)完整的生态流量监测终端(DATA-9201-ⅰ)

现场:有市电，但没有4G网络。

(二)完整的生态流量监测终端(DATA-9201-II)

现场:有市电，4G网络。

(3)完整的生态流量监测终端(DATA-9201-III)

现场:有市电和光纤/宽带网络。

(四)完整的生态流量监测终端(DATA-9201-IV)

现场:无市电，无4G网络

(5)完成生态流量监测终端(DATA-9201-V)

适用场所:无市电和4G网络。