水电站生态泄流设施改造技术导则2020版

水电站生态泄流设施改造技术导则1 范围本标准规定了水电站生态泄流设施改造目标和基本要求、最小下泄生态流量核定、生态泄流设施改造、生态泄流监控和运行管理。

本标准适用于福建省实施生态泄流设施建设与改造的水电站。

其他水利水电工程生态泄流设施的规划、设计及施工也可参照使用。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

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GB/T 28181 公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求HJ 212 污染物在线监控（监测）系统数据传输标准HJ/T 416 环境信息术语HJ 477 污染物在线自动监控（监测）数据采集传输仪技术要求SL 61 水文自动测报系统技术规范SL 247 水文资料整编规范SL 415 水文基础设施及技术装备管理规范SL 555 小型水电站现场效率试验规程SZY 206 水资源监测数据传输规约3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

3.1最小下泄生态流量 minimum ecological discharge flow为满足维持区域河道的基本生态功能和群众基本生活生产及其他用水需求，所需要的区域内水电站坝（闸）处下泄的最小流量。

3.2减脱水河道 dehydration channel水电站建设及运行引起坝（闸）下出现水量较自然条件下减少或脱流现象的河道。

3.3引水式水电站 diversion-type hydropower station用引水道来集中河段落差形成发电水头的水电站。

3.4坝式水电站 dam-type hydropower station用坝集中河段落差形成发电水头的水电站。

3.5混合式水电站 mixed-type hydropower station用坝和引水道共同集中河段落差形成发电水头的水电站。

3.6生态跌坎 ecological fall采用体型相对较大的天然块石（鹅卵石），按照合理结构沿河道横向堆积而形成跌水的壅水建筑物。

3.7生态堰坝 ecological barrage采用人工材料修建的，顶部长期过流的壅水建筑物。

3.8河道纵向深槽 longitudinal deep channel采取人工疏浚方式，沿河流流向，对自然河槽进行加深、加固和维护，保持河道主槽长期维持一定水深的工程状态。

4 生态泄流设施改造目标和基本要求4.1 目标4.1.1 保障水电站坝（闸）址下游群众基本生活生产和河道基本生态功能及其他需水要求。

4.1.2 解决因水电开发导致的河道减水脱流问题。

4.1.3 改善因水电站建设及运行引起的坝（闸）下游河道的水体流动性。

4.2 基本要求4.2.1 按照河道生态环境保护要求，结合减脱水河道的生态变化状况，核定河道最小下泄生态流量，明确泄流措施，为河流生态功能修复创造条件。

4.2.2 根据坝址处天然来水量和核定的最小下泄生态流量，遵循“因地制宜、安全可靠、技术合理、经济适用”的原则，根据水电站的不同开发方式和工程布置特点，经技术经济方案比较，选择生态泄流设施与泄放方案，明确运行调度方式。

4.2.3 生态泄流设施应具备能连续泄放最小下泄生态流量的能力。

5 最小下泄生态流量核定5.1 核定原则5.1.1 最小下泄生态流量核定应与已批复的河流规划、水土保持、水资源保护、航运、旅游、城市发展，环境保护等规划相协调；涉及国家和地方重点保护、珍稀濒危物种或开发区域等有特殊用水要求的河段，应通过专题论证确定。

5.1.2 应按照不同地区、不同河流特征、不同生态需求，统筹考虑流域气象、水文、生态环境影响和上下游的相关性等多方面因素，合理确定最小下泄生态流量的计算方法。

5.1.3 水电站所在的流域综合规划或水资源利用规划调整和水电站坝址上下游生态需求发生变化时，应重新核定其最小下泄生态流量。

5.2 核定方法5.2.1 核定最小下泄生态流量所采用的水文资料应符合一致性、可靠性和代表性要求。

应对生态流量计算结果进行合理性分析，以河流为单元进行上下游、多种用水需求、不同用水时段等统筹分析，并最终确定。

5.2.2 可采用多年平均流量法、最枯月平均流量法或日平均流量历时曲线法等进行计算核定。

多年平均流量法宜取坝址天然多年平均流量的10%计算；最枯月平均流量法宜按照频率P=90%最枯月平均流量计算；日平均流量历时曲线法宜采用以历史流量资料构建的逐日流量历时曲线中累计频率为P=95%日平均流量计算。

5.2.3 梯级水头衔接的坝式水电站，可采用日平均下泄水量作为最小下泄生态水量。

5.2.4 坝（闸）下游是感潮河段的水电站，涨潮时段水电站可不泄放生态流量，但退潮期应保证坝（闸）下游断面下泄流量不小于核定的最小下泄生态流量。

6 生态泄流设施改造6.1 总体要求6.1.1 生态泄流设施应布置在水电站坝（闸）址处或尽量靠近坝（闸）址的位置。

6.1.2 生态泄流设施的泄流能力应满足在水库正常运行可能最低水位时不小于核定的最小下泄生态流量。

6.1.3 结合工程实际条件，按照安全、可行、经济、实用的原则，宜采用以下生态泄流设施和运行方式：a) 通过正常发电下泄流量能满足最小下泄生态流量的坝式水电站，可不专门设置生态泄流设施，但应避免不利于机组稳定和安全的低出力长期运行状态；b) 具备改造条件的，可利用泄水、放水、引（输）水等建筑物改造为生态泄流设施； c) 现有建筑物不具备改造条件且通过运行调度手段也不能满足坝（闸）下游河道最小生态流量需求的，应新建生态泄流设施；d) 生态泄流设施出口控制阀应具备减压消能功能，技术经济可行的，可结合消能设施布置新建“消能电站”，通过“生态消能机组”长期正常发电下泄流量满足生态泄流需求。

6.2 利用泄水建筑物改造6.2.1 翻板闸挡水的坝式水电站，可通过小开度开启工作闸门泄放生态流量。

6.2.2 闸坝工程应避免小开度长期运行，可通过在工作闸门上安装门中门或设置舌瓣门泄放生态流量。

6.3 利用放水建筑物改造6.3.1 利用水库冲砂孔或放空孔改造成泄流孔。

下泄流量可通过调节阀门开度控制，控制阀宜布置在泄流孔末端易于控制和监控的部位。

6.3.2 生态泄流控制阀应选择与泄流孔（洞）相匹配的尺寸，最低水位、阀门全开时的泄流流量应不小于核定的最小下泄生态流量。

全开时阻力特性可按式（1）和式（2）试算确定。

2k 24/3220g 2A x A R Ln Q H ∑+++=ξξ (1)式中：H 0——孔口最小作用水头，自由出流时为上游水位与出口中心高程的差，单位为米（m）；Q ——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m 3/s）； L ——管道计算长度，单位为米（m）； n ——管道粗糙系数；R ——水力半径，单位为米（m）；A ——管道断面面积，单位为平方米（m 2）； ξ ——局部水头损失系数；k ξ——泄流阀全开时的阻力系数；x ——出流系数，自由出流时取1；g ——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s 2）。

2rr2k g 2KQ H A ξ......................................(2) 式中：k ξ——泄流阀全开时的阻力系数；g ——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s 2）；A ——管道断面面积，单位为平方米（m 2）；H r ——泄流阀全开时的作用水头，单位为米（m）； K ——大于1的系数，宜取K ≥1.1；Q r ——泄流阀全开时的过流流量，单位为立方米每秒（m 3/s）。

6.3.3 应根据生态泄流控制阀相连接的孔口阻力及泄流阀过流特性，计算出不同水位时满足生态流量泄放要求的阀门开度，绘制水位开度曲线（表），作为运行控制的依据。

6.3.4 枯水季节泄流阀应保持常开状态。

6.4 利用引（输）水建筑物改造6.4.1 渠道引水的水电站，可在近坝渠道的适当位置开口修建侧堰或埋设管道下泄生态流量；渠道运行水位变化较大的，宜在侧堰上安装简易的叠梁式闸板，通过调节侧堰的堰上水深来控制下泄流量。

6.4.2 隧洞引水的水电站，可利用原有的近坝施工支洞改造或新挖泄流洞下泄生态流量，并在泄流洞出口安装管道和控制阀，通过调节阀门开度控制下泄流量。

6.4.3 渠道引水的水电站侧堰泄流布置如图1所示。

当侧堰段渠道为棱柱体矩形断面，且渠内水流为缓流时，侧堰孔口过流断面尺寸按式（3）和式（4）试算确定。

图1 渠道侧堰泄流示意图2/3c L g 2HL m Q = (3)式中：Q ——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m 3/s）；g ——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s 2）；L m ——侧堰的流量系数；L c ——顺渠道水流方向侧堰的孔口长度，单位为米（m）；H ——侧堰的堰上水头，用堰首末端水头的平均值表示，单位为米（m）。

0L 95.0~9.0m m ）（= (4)式中：L m ——侧堰的流量系数；0m ——正堰的流量系数。

6.4.4 在渠道侧壁上埋设管道泄流的，管道纵向可水平布置，也可倾斜布置。

泄流管进口应避开泥沙含量高、容易聚集污物的回流区；泄流管宜采用圆形钢管。

水平有压布置的泄流管示意图如图2所示，管道的断面尺寸可按式（5）和式（6）试算确定。

图2 渠道侧壁埋管泄流示意图A H Q c g 2μ= (5)式中：Q ——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m 3/s）；g ——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s 2）； H ——自由出流时为不计行近流速水头的作用水头，淹没出流时为上下游水位差，单位为米（m）；c μ——管道泄流流量系数；A ——管道断面面积，单位为平方米（m 2）。

∑+=ξL/D λμ1c (6)式中：c μ——管道泄流流量系数；λ ——管道沿程水头损失系数；L ——管道计算长度，单位为米（m）； D ——管道内径，单位为米（m）； ξ ——局部水头损失系数。

6.5 新增泄流设施6.5.1 坝式水电站可在坝后式厂房机组进水控制阀前增设旁通管引生态流量至下游河道，并在旁通管上安装泄流控制阀，通过调节控制阀阀门开度控制下泄流量。

6.5.2 引水式和混合式水电站，可增设“越坝”泄流通道从水库取水泄放至大坝下游河道。

大坝为混凝土坝（或浆砌石坝）的，可采取在坝体钻孔或在坝肩山体内开挖隧洞安装生态泄流管，跨坝安装生态虹吸管或人工抽水装置方式；大坝为土坝（或土石坝）的，可采取跨坝安装生态虹吸管或人工抽水装置方式。

6.5.3 混凝土坝（或浆砌石坝）坝体钻孔安装生态泄流管的布置示意图如图3所示。

生态泄流孔的布置应根据大坝结构特点确定；其轴线可水平布置，也可倾斜布置。

进水口应避开泥沙含量高、容易聚集污物的回流区，孔口应位于在水库正常运行时可能出现的最低水位以下不小于1.5 m，且在水库淤积高程以上，出水口宜布置在枯水期大坝下游多年平均水位以上。