水电站下泄生态流量的确定及措施分析

水电站下泄生态流量的确定及措施分析

作者：成芬王继勋

来源：《科学与财富》2017年第25期

摘要：在水电工程建设过程中，为减轻对下游河段生态环境的影响，需要采取保障下泄生态流量的措施。鉴于此，本文对如何确定水电站的下泄生态流量进行了研究，包括需要确定的内容及方式，然后对水电站的泄流措施进行了探讨，确保水电站的下泄生态流量满足生态环境需水量，从而为其他类似工程提供有益参考。

关键词：水电站；下泄生态流量；确定；措施

引言

为了响应当前低碳环保的社会发展口号，保护人们赖以生存的生态环境，优化发展水力发电、提倡使用清洁型能源已经成为我国目前能源发展的重要战略之一。在水电站整个开发建设过程中，重要的关注点就是对大坝（闸）的下泄生态流量进行设计，使其能够对下游河流生态环境进行补偿，同时也可以保护下游居民的居住环境等。因此，要规范水电站各个时期的管理工作，合理确定下泄生态流量，对水电资源进行科学利用。

1下泄生态流量定义

为了满足减水河段的生态环境需水，水电站运行过程中需要下泄一定的生态流量。在河道长年流动中，需要一定的水量来保护河流的生态系统，为河流中的生物提供必要的水量，一般把所必需的最小水量阈值称为最小生态需水量。而与之相对应的就是水电站需要下泄的最小水量，将其称为最小下泄水量。

2水电站下泄生态流量的确定

2.1确定内容

在对水电站下泄生态流量进行确定时，首先需要明确具体需要了解的参数。有关工作人员要根据对实测大断面资料及水文资料情况进行分析，选取坝址水尺断面作为研究断面，计算各水力参数，并得到生态环境需水的推荐值。其他还需要考虑的方面包括：维持水生生物生态系统稳定所需要的流量；维持河流水环境质量的最小稀释净化流量；调节气候所损耗的蒸散量；维持地下水位动态平衡所需要的补给水量等；航运、景观和水上娱乐环境需水量；工农业生产及生活需水量。

2.2减水段生态环境需水量推荐值

本文以水牛家水电站为例，该水电站的坝址水尺断面初步拟定9种下泄流量方案，其中一种方案是按照国家发改委、水利部在“全国水资源综合规划环境用水要求”中所推荐的流量值来制定的，流量值为1.32m3/s，是坝址断面平均流量的10%。还有一种方案是依据下游阴坪电站的下泄生态流量来确定的。

根据水牛坝址实测的各项数据及关系图，可以得出下泄方案中相应的水面宽、水深等变化趋势，如图1、图2及表1。

图1 水牛家坝址下泄流量——水面宽关系线

图2 水牛家坝址水面宽——下泄流量增量比曲线

表1 水牛家坝址下泄流量方案对比

由表1、图1、2可以看出，当坝址断面的下泄流量为1.32m3/s时，其对应的水面宽、平均水深分别为3.6m、0.22m。当将下泄流量提高到1.50m3/s时，水面宽曲线及增量比曲线出现明显的拐点，水面宽扩展为5.0m，水面宽增量比达到7.78；继续增加下泄流量，水面宽增量比逐渐下降，可以认为下泄1.50m3/s最为经济有效。据此，将1.50m3/s作为水牛家生态环境需水流量的初步推荐值。

3生态泄流措施方案

3.1下泄生态流量的孔口结构设计

要想保障大坝（闸）下游能够正常泄流，就需要加强放水口的设计要求与规格。因此，在设计放水孔结构时，要对放水孔的尺寸、放水形式、高程、位置以及下泄的生态流量等进行综合研究。此外，还需要了解水电站的使用年限，确保水电站在运行期间不会因为放水孔异常而对水电站的泄流造成影响。为了确保水电站下泄生态流量的正常放水，有关工作人员还需要对水质情况进行充分研究，确保放水孔不会因为水质问题而发生堵塞的情况。一般情况下，有些水电站在设计放水孔时，会采用预埋防水钢管的方式来提高放水孔的灵活性，同时，还会采用高标号抗冲耐磨钢筋混凝土进行衬砌，以此来确保防水结构在下泄款流量大、水流速度快的时候也能够安全运行。此外，在放水孔的设计建设中，还需要在混凝土建筑冷却后，对钢板衬砌进行接触灌浆，主要是为了使钢板衬砌与混凝土之间无缝隙连接。需要注意的是，在对放水孔进行设计时，还需要专门研究放水孔的应力，确保放水孔结构安全可靠且维修方便，以此来使放水孔能够长期高效运行。

3.2合理设置生态环境流量监控系统

保障水电站正常下泄生态流量的一项重要措施就是实施环境流量监控，在水电站泄流系统中安装下泄流量自动测报和远程传输装置，以此来及时准确掌握水电站的下泄生态流量数据，有利于环保部门及水电站对工程的生态流量泄放进行调度管理。同时，在下泄生态流量测报的基础上，还可以参考河道生态监测结果数据，对泄水调度进行合理优化，使其更符合河道生态环境需求。水电站的泄流监控管理还需要考虑拦河闸下游生态情况，对河道断面进行合理选择，通过设置水位自动测量站，来对河道水位进行实时测量。其中，水位自动测量站的建设项目包括：人工断面即钢筋混凝土人工堰、自记水位台、数字化自记水位计（有数据远程传送接口）、连接桥等。水位自动测量站需要和水电站的远程监控系统进行网络连接，时流量监测数据能够实时发送至电站远程集控中心。但水位自动测量站具有数据储存功能，能够长期备份流量监测原始数据，预防水电站监测数据的丢失，提高监测数据的安全性。

结束语

水电站的建设对被开发河流流域的生态环境将造成一些不利影响，因此，为维持流域生态系统的稳定性，保证流域内的生态需水要求及其周围居民的正常活动，必须选择合适的计算方法来确定生态需水量，从而确定出水电工程的下泄生态流量。目前生态需水量的计算方法有很多，有关工作人员一定要针对被开发河流流域的具体情况和相关要求来选择出最适合的计算方法，充分发挥泄流对生态环境的维护作用。

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