DB35∕T 1915-2020 水电站生态泄流设施改造技术导则

ICS

27.140P

55DB35 DB35/T

1915—2020水电站生态泄流设施改造技术导则Technical

guidelines

on

discharge

hydropower

福建省市场监督管理局发

布DB35/T

1915—2020 前言

...............................................................................

III1

范围

..............................................................................

12

规范性引用文件

....................................................................

13

术语和定义

........................................................................

14

生态泄流设施改造目标和基本要求

....................................................

25

最小下泄生态流量核定

..............................................................

26

生态泄流设施改造

..................................................................

37

生态泄流监控

......................................................................

88

运行管理

.........................................................................

10参

考

文

献

.........................................................................

11DB35/T

1915—2020 本标准按照GB/T

1.1—2009给出的规则起草。本标准由福建省水利厅提出并归口。本标准起草单位：福建省水利水电勘测设计研究院。王象链、李铭芳、欧逸敏、陈玉权。IIDB35/T

1915—20201 范围造、生态泄流监控和运行管理。划、设计及施工也可参照使用。2 规范性引用文件凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。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

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

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坝（闸）处下泄的最小流量。3.2减脱水河道

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

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

hydropower

用坝集中河段落差形成发电水头的水电站。DB35/T

1915—20203.5混合式水电站 mixed-type

hydropower

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

fall3.7生态堰坝

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

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、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。DB35/T

1915—20205.2 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

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 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) 求的，应新建生态泄流设施；d) 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 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。QRQRA2

Ln24/3

2

k

..............................

(1)2gA2式中：H——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

/s）；A

Q

——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m

/s）；A

——管道断面面积，单位为平方米（m

）；g

——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s

）。3L

——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）；2

——局部水头损失系数；k

——泄流阀全开时的阻力系数；x

——出流系数，自由出流时取1；2

......................................

(2)g

——重力加速度，单位为米每平方秒（m/sg

——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s

）；A

——管道断面面积，单位为平方米（m

）；Q

——泄流阀全开时的过流流量，单位为立方米每秒（m

/s）。k

——泄流阀全开时的阻力系数；22H

——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；36.3.3 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Q

2gmLLcH

3/2

DB35/T

1915—2020...................................

(3)Q ——Q ——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m

/s）；g

——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s

）；32mL

——侧堰的流量系数；L

——顺渠道水流方向侧堰的孔口长度，单位为米（m）；

——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）。mL

（0.9~

0.95）m0.................................

(4)式中：mL

——侧堰的流量系数；m0——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。Q

——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m

/s）；Q

——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m

/s）；g

——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s

）；A

——管道断面面积，单位为平方米（m

）。Q

2gHcA

.....................................

(5)式中：32H

————管道泄流流量系数；2c

1L/D

ξ

...................................

(6)式中：——管道泄流流量系数；

——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）；

——局部水头损失系数。DB35/T

1915—20206.5 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。图3 坝体穿孔安装生态泄流管布置示意图6.5.4 在混凝土坝（或浆砌石坝）坝体钻设生态泄流孔，包括穿坝钻孔、孔内安装水管、出口安装水到生态泄流孔进口高程以下。6.5.5 坝体生态泄水管宜采用单一特性的圆形断面管道；泄水管应综合考虑工作压力、防腐防锈、安相同尺寸和布置高程。泄水管的孔口过流断面尺寸可按式（7）试算确定。R A2R A2Q2

Ln2

4/3

................................

(7)2gA2Q

——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（mQ

——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m

/s）；A

——管道断面面积，单位为平方米（m

）；g

——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s

）。H——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）；3L

——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）；2

——局部水头损失系数；x

——出流系数，自由出流时取1；2DB35/T

1915—20206.5.6 生态泄水管与坝体钻孔之间的缝隙应采用高压接缝灌浆等措施充填密实。生态泄水管采取多孔试算确定，管道出口应据实做好消能防冲工作。6.5.7 在坝体钻孔安装泄流管，或在坝肩山体内开挖隧洞安装泄流管的，应复核大坝的结构安全，论证施工对大坝的影响。6.5.8 生态虹吸管和人工抽水装置适用于坝体不宜穿孔且上游最低运行水位至坝顶高差较小的水电

4

虹吸管布置示意图如图

5

所示，孔口过流断面尺寸按式（8）试算确定。图4 混凝土坝虹吸管布置示意图

..........................

(8)

图5

土石坝虹吸管布置示意图

Q

Q

——水电站最小下泄生态流量，单位为立方米每秒（m

/s）；H——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）；3A

——管道断面面积，单位为平方米（m

）；gA

——管道断面面积，单位为平方米（m

）；g

——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s

）；L

——管道计算长度，单位为米（m）；i

——管道编号；n

——管道粗糙系数；R

——水力半径，单位为米（m）；2

——局部水头损失系数；j

——局部水头损失发生位置编号；2x

——

1；k

——靠近下游侧最末一根管道的编号。6.5.9

生态虹吸管的最大虹吸高度应不超过允许的最大真空度，应满足式（9）的要求。Li iLi inRi AiHB

A

4/3

2

2

BA

ξ

j2gAj

2

10.33-

ZB900

.........................

(9)A

——A

——管道断面面积，单位为平方米（m

）；g

——重力加速度，单位为米每平方秒（m/s

）；H

——上游水库管道最高位置

B

与上游水库水位的高程差；A

——上游水库管道起始位置编号；B

——上游水库管道最高位置编号；L

——管道计算长度，单位为米（m）；i ——管道编号；n

——管道粗糙系数；R

——水力半径，单位为米（m）；2

——局部水头损失系数；j

——局部水头损失发生位置编号；2Z

——最高位置点

B

的高程。6.5.10 接的材料。6.6 辅助工程措施6.6.1 当水电站的水库有供水或防汛抗旱调度要求，某些时段无法按要求泄放最小生态流量的，或在的基础上，可采取适当措施，对大坝下游影响河道进行辅助治理。6.6.2 河道的辅助治理应遵循安全第一，尊重自然，保护优先的原则，以恢复河流连通性及生境修复为重点。6.6.3 辅助工程设施建设应遵循安全可靠、因地制宜、技术合理、经济适用的原则，结构型式、施工向深槽等。DB35/T

1915—20207 生态泄流监控7.1 总体要求7.1.1 水电站生态泄流设施改造时，应同步建立生态流量监控系统，包括数据监控和视频监控。7.1.2 生态流量监控系统监控的是水电站坝（闸）下泄流量，应根据核定的最小下泄生态流量标准，关注并反馈电站泄放生态流量的满足情况。7.1.3 生态流量监控系统应确保下泄生态流量数据的真实性、完整性和连续性，为生态流量泄放调度管理和主管部门监督提供技术支持。7.2生态流量数据监控7.2.1生态流量监控系统包括流量监测设备和数据传输设备，现场流量监测设备应能实时监测、计算水电站坝（闸）下泄的总流量；数据传输设备应能直接将现场的流量监测数据传输到监控平台。7.2.2 对于有多个监控点（泄水口）的水电站，其内部应建立中控系统，并能够真实反映水电站的实际总泄放流量。7.2.3 生态流量数据采集仪应符合

HJ

477

的技术要求，监控设备本机应具备实时记录功能。7.2.4 生态流量监控系统应具备流量异常告警功能、数据分析功能、数据电子保存打印输出能力。流量监测设备应具备储存不短于

1

年数据的功能，并提供数据查询、导出功能。7.2.5 生态流量监控系统应采集与生态泄流有关的所有原始数据。计算下泄流量的公式、设置参数不

1

年以上，且可不用密码直接通过现场显示设备查询。7.2.6 生态流量监控数据传输标准应符合

HJ/T

416、SZY

或

的规定。数据通讯条件应符合HJ

的规定并能通过有线宽带或无线网络等进行传输。7.3 生态流量视频监控7.3.1 生态流量视频监控设备应包括可夜视摄像头和具有录像功能的前端视频服务器，并且可接入电信全球眼平台。7.3.2 应建立能反映水电站生态泄流现场情况的视频监控点，实时记录流量数据、视频和照片。监控插件直接在支持

HTML

5

的浏览器（PC

端/移动端）中播放。7.3.3 视频监控设备应安装在能看清水电站各生态流量泄水口或生态机组发电尾水水位值的位置上，时间信息。7.3.4 生态流量监控视频图像传输标准应符合

GB/T

28181

的规定。7.4 生态流量监控系统的安装运行环境7.4.1 有条件的水电站，生态流量监控系统宜与水电站计算机监控系统结合，达到无人值班或少人值守的要求。7.4.2 生态流量监测设备布置在野外、没有外接电源的，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。7.4.3 生态流量监测设备工程施工及设备安装应尽量简单，易于维护，同时应有必要的防护和防雷措施，以防止监测设备损坏或者被盗。DB35/T

1915—20207.5 生态流量数据采集点7.5.1 在水电站各泄流口设立流量数据采集点，也可在靠近水电站坝（闸）下游选择河道断面作为监测断面，安装流量监测设备，采集水电站的总下泄流量数据。7.5.2 不同型式水电站应按照以下原则布置生态流量监测断面：a）引水式水电站的生态流量监测断面布置在水库大坝泄流口或靠近大坝下游的河道上；b）混合式水电站的生态流量监测断面布置在水库大坝泄流口或靠近大坝下游的河道上；c）坝式水电站的生态流量监测断面布置在水库大坝下游或发电厂房尾水下游。7.5.3 引水式或混合式水电站的大坝至发电厂房尾水出口之间若有支流或其他来源补水的，生态流量监测断面应布置在支流或其他来源补水汇入口的上游。7.6 生态流量测流方式7.6.1 在监测断面安装水位自动监测设施设备（水位自记井、水位计、电子水尺等），用常规流速仪法测流，率定该监控断面的水位流量关系，通过水位推求泄流量。7.6.2 在监测断面的水面、河底或水面以下某一位置布置定点式多普勒仪（ADCP），测定垂线或断面

ADCP

ADCP

推求监测断面的泄流量。7.6.3 根据监测断面的流速分布情况，布设一个或多个雷达流速仪探头，实时监测水流的表面流速，并通过流速仪或

ADCP

比测率定断面水面流速系数，推求监测断面的泄流量。7.6.4 在满流管道上安装电磁流量计法，通过感应电压与流速的正比关系，推算管道的泄流量。7.6.5 当泄流管道直径大于

0.25

m

进而推算管道的泄流量。7.6.6通过增设泄水堰等泄放生态流量的，应根据泄水堰的类型、堰口尺寸及上下游水位监测值、流态类型，结合综合流量系数推算泄流量。7.6.7 通过增设管道（或隧洞）泄放生态流量的，应根据泄水通道上下游水位监测值、流态类型，率定管道（或隧洞）水位流量关系，通过水位推算泄流量。7.6.8 通过开启闸门泄放生态流量的，应根据堰闸类型、闸门开度与上下游水位监测值、流态类型，结合率定的或经验流量系数推算泄流量。7.6.9 通过机组发电泄放生态流量的，应根据机组的发电功率、工作水头或实测水头等参数推算泄流量。7.6.10 采取人工抽水泄放生态流量的，应根据抽水站的效率、水泵净扬程及功率计算泄流量。7.6.11 量。7.6.12 生态流量测流方法与技术要求应符合

SL

415、SL

及

的规定，生态下泄流量监测数据整理与技术要求应符合

SL

的规定。8 运行管理8.1 最小下泄生态流量核定按照属地化管理原则，由属地政府的环保和水利部门共同核定；核定成果报上级环保和水利部门备案。8.2 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中，制定生态流量泄放管理规程。10DB35/T

1915—20208.3 水电站应按照“电调服从水调”的原则，制定以保障下游河道生态流量泄放和生态保护为目标的运行调度方案。引水式及混合式水电站在枯水期应合理控制上游水位，以保证生态泄流设施正常工作，提高下游河道