1、 水利水電工程蓄水期生態流量泄放措施研究 摘要：生態基流是使水域生物及河岸帶處于健康狀態的最小流量，是維持河流形態和基本生態功能的保障。在水利水電工程的蓄水過程中，如不采取措施，往往會導致下游河段出現減脫水現象，繼而引發一系列的河流生態系統問題。因此，為保障河流生態系統的健康及可持續發展，水利水電工程在蓄水期要根據工程實際采取相應的措施保證下泄一定的生態流量。鑒于此，文章結合筆者多年工作經驗，對水利水電工程蓄水期生態流量泄放措施研究提出了一些建議，以供參考。關鍵詞：水利水電工程；蓄水期；生態流量；泄放措施研究引言水利水電工程蓄水期生態流量泄放措施應充分考慮工程特點和施工組織，采用最為簡便經濟的

2、泄放方式。當采用特殊生態補水措施時，應充分論證泄放方案的安全性和可靠性，在保證工程質量的前提下實施。1、功能劃分高度人工化城市河流生態水位和生態流量內涵是指，為保障城市河流各項生態功能正常發揮，必須同時滿足一定水深、流速、水質和水量條件。首先，生態基流避免斷流，實現了河流從河源、上游、中游到下游的縱向連通，從到洪泛區的橫向連通，以及從地表水到地下水的垂向連通，使生態基流的其他功能可以正常發揮作用。其次，河流的自然功能分為水文功能和地質功能，生態基流的自然功能中還應包含水文功能和地質功能。水文功能涵蓋范圍廣，在河面蒸發和河流兩岸植被蒸騰的作用下，河流中的水分不斷蒸發，化為水汽上升到高空，被氣流帶

3、到其他地區;與此同時，河流上方的空氣相對濕度較大，空氣中的水汽易于飽和、凝結，以降水形式重新回到河流;隨著水位變化，地表水與地下水相互轉化，在這一過程會產生生態環境效應。為突出生態基流在維持河流基本生態環境功能上的重要性，本文將產生的生態環境效應劃分到生態環境功能中，生態基流的水文功能僅包含水的輸送，即水在陸地表面的流動，以及與降水、土壤水和地下水之間的轉換過程，不包括其產生的生態環境效應。此外，生態基流在流動過程中搬運、輸送泥沙，防止淤積，維持河流的泄洪排沙能力以及水沙動態平衡。生態基流在輸水和輸沙過程中，會產生生態環境效應，如為水生動物提供遷移和洄游的通道，為物種提供棲息地;沿收集、運送有

4、機質和營養鹽，為河流兩岸的植被提供營養物質;分解廢物，凈化水質等。考慮到生態基流在維持河流基本生態環境功能上發揮的重要作用，將這些生態環境效應劃分為生態基流的生態環境功能。生態基流的社會功能不同于河流的社會功能。河流的社會功能是人類在開發利用河流時所賦予河流的功能，代表著人類對河流的索取。生態基流并不能為人類所利用，所以生態基流的會功能是在不影響生態基流自然功能和生態環境功能的基礎上，滿足人類部分需求的功能。生態基流保持河流的連續性和完整性，維持河流生態系統的健康，是近年的研究熱點。2、生態流量計算方法2.1水文法水文法是基于歷史徑流數據分析的方法。基本假設是為了保護河流生態系統，必須保證天然

5、的水文情勢。水文法中并不考慮物種或群落特定水平，提供同期流量的變化幅度和范圍，以維持生態過程與生物多樣性。2.2水力-棲息地法水力-棲息地法是基于流量變化，通過河流形態對生物群落起作用確定群落棲息地出現及持續的時間。水力-棲息地模擬包括：的物理或水力建模；模擬生物與物理環境之間的聯系。后者可能考慮不同的生境參數，如水深、流速、河床組成、幾何形狀、覆蓋度和水溫等。因此，可根據水流和的形態特征來確定生物群落棲息地數量。然后將物理模型和生物模型相結合，用來模擬棲息地質量-數量的指標如何隨徑流變化。盡管以往文獻中不同水力-棲息地模型的概念基本相同，但在具體計算中，模型（物理模型和生物模型）之存在差異。

6、2.3整體法整體法的目的是將人類和生態流量需求融合到縝密的評估框架中。該方法的理念是所有生物和非生物組成了需要管理的生態系統。整體法有時被稱為專家小組法，在研討中制定生態流量標準，由多學科專家小組（包括水文學、地貌學、水質和生態學各學科）審議特定河流的數據。2.4生態流量差距分析在歐盟水框架指令的一般背景下，“差距分析”在于確定每一水體現有狀態與實現環境目標需狀態的偏差。如果水文情勢變化可能妨礙實現環境保護目標，則應對當前流態與生態流之間的距進行評估，即“生態流量差距分析”。對于目前滿足生態流量（無生態流量差距）的地表水體，在措施計劃中應關注維持河流健康。對于某些河流，若已經確定當前流量和生態

7、流量之間差距，則應制定相應的措施計劃以恢復生態流量，并縮小差距。3、水利水電開發方式及其影響特點水能開發分為壩式、引水式和混合式等3種方式。壩式開發是利用筑壩集中河段落差的水能開發方式;引水式開發是修建引水建筑物集中河段落差的水能開發方式;混合式開發是利用壩和引水道共同集中河段落差的水能開發方式。水利水電常常根據廠房布置不同，又將壩式分為壩后式和河床式等形式;而混合式與引水式因建筑物特征相似、分界線不明晰，一般統歸為引水式。就蓄水發電影響而言，壩式發電水量直接回到下游，對下游減脫水防治有利;引水式發電引水使得下游廠壩間水量減少，對下游減脫水防治不利，兩種開發方式影響差異明顯，為此常常以開發方式

8、來區分電站下泄生態流量的要求。然而，這種對應開發方式的影響并不是絕對的。例如:(1)壩式水利水電，若壩后廠房布置不便需靠下游布置時，可能存在幾十米至數百米的廠壩間河段，與引水式相近，而與通常的壩式不同。(2)引水式電站，如引瀑布水發電的，電站廠房建設在瀑布下方附近，可能不存在明顯的廠壩間河段，此時與壩式相近，而與通常的引水式不同。(3)人工渠道取水、串聯引水、跨流域引水、地下水取水、多水源取水等一些特殊的開發布置方式，存在著壩式及引水式組合影響特征。顯然，嚴格意義上，水利水電對河流的影響及其生態流量泄放要求，不宜以開發方式定論，而應以具體的影響河段的特征來區別，否則容易誤導而引發混亂，需要引起

9、注意和重視。4、蓄水期常用生態流量泄放方案和泄放措施4.1導流洞導流的水利水電工程采用一次攔斷河床，導流洞導流的水利水電工程，根據不同的工程特點，蓄水期常用的生態流量的泄放方案如下：對于土石壩等不便于在壩身開孔壩型的水利水電工程，在導流洞封堵后可采用單獨設置生態供水洞或者通過改建導流洞，在導流洞封堵體上布置放水孔泄放生態流量。對于混凝土重力壩、拱壩等壩型的水利水電工程，在導流中后期一般會通過壩身開孔來滿足過流，故在蓄水期間一般通過導流底孔等導流設施泄放生態流量。4.2導流洞下閘期間生態流量泄放方式研究(1)常規生態補水措施：小井溝水利工程所需生態流量較小，在導流洞下閘封堵后，水位到達永久生態放

10、水洞可提供生態流量之前，通過導流洞底預埋的臨時生態放水管向下游提供生態流量，之后，對臨時生態流量放水管進行封堵。在導流洞上設置生態流量放水管是較為常規的做法，這種方法工程投資相對較省，能夠滿足泄生態流量的要求，但這種放水措施一般應用于下泄生態流量較小的工程，且會對導流洞封堵工作產生一定的干擾。(2)特殊生態補水措施:水利水電在導流洞下閘期間，結合工程特點，利用過水圍堰，對下游過水圍堰進行適當加高后，形成壩下、堰前生態蓄水池（可蓄水60萬m3），在導流洞下閘至永久底孔泄放生態流量前的約3h蓄水期間，利用下游圍堰預留的充水道作為泄水通道，將生態蓄水池存水下泄至，保證了下游的生態用水需要。4.3圖像

11、識別技術在小水電生態流量監管中的應用使用圖像識別技術進行小水電生態流量泄放監管，通過人工對生態流量的視頻監控畫面進行標記，在標記生態泄放合格或不合格的照片庫中利用圖像識別技術自動提取泄放口特征，實現計算機自動判斷生態流量泄放是否達標，達到提升監管效率解放人力投入的目的。采用圖像智能識別技術的小水電生態流量監管平臺已于2020年6月1日起在某市水利局正式投入運行，實現了水利水電生態流量的日常監管，大大提升了效率。生態流量監管支持圖形識別，自動根據視頻和圖像判斷是否有正常泄放生態流量的功能，支持非正常狀態下報警，支持不同場景的自學習功能;包含生態流量報警、報警審核、報警處理、報警數據統計等功能。對

12、于泄放過程有明顯水花的泄放口識別率在90%以上。小水電生態泄放識別分為學習階段和系統使用階段2部分。(1)在學習階段通過收集小水利水電攝像頭24h的照片(從早到晚)以及手機生態流量監測的拍照照片(包含可能的角度和時間)。每個電站收集20100張照片，形成識別模型訓練資料庫，通過深度學習照片后，發布識別服務。(2)在系統使用階段，對小水利水電攝像頭24h的照片以及手機生態流量監測的拍照照片進行實時識別，通過應用平臺展示報警結果，人工通過報警結果進行確定審核。如果審核當中發現機器識別有誤，將該圖片提交糾錯，再次通過深度學習訓練然后發布識別服務。反復糾錯收斂后，錯誤將越來越少。(3)由于識別是基于圖

13、像，所以在攝像頭識別方面應盡可能減少攝像頭的角度較大變化以及像頭設備的更換導致圖片像素和圖片中下泄位置角度變化。在手機拍照識別方面應盡量選擇幾個固定點位拍照以及不要頻繁更換拍照手機。如出現識別錯誤，可進行人工核準對系統預判的結果進行糾正，系統將自動進行學習。4.4初期蓄水期和運行期生態流量泄放設施大壩建立了一個生態河流污水系統，將河流下游右側的生態流量風機釋放到下游容器中，釋放生態流量，并通過污水泄漏釋放生態流量。排水管道的管道中心高度為297.1.0m，下通道直徑為1.0m，內徑為30cm，中心線為550.0m，入口位于排水開放入口通道內，生態流量閥閥位于進口壁外側向下，沿出口側布置，直至出

14、口在供應口側面板上停止并連接到河床。為了控制釋放的生態流量，在一個生態流量閥中設置了兩個流量節流閥和一個流量磁化閥。通風空間位于進水口檢修孔右側，長度8.0米，寬度3.6米，基準高度293.5米，高度323.85米，高度323.85米，與工作區工作空間齊平，并設有風扇運轉位置樓梯。操作面板中的控制和操作設計為遠程控制閥門。為防止操作區泄漏或孔內泛濫，可在操作區設置兩臺排氣泵，錯開布置，一次作業，一次儲備，從而損壞閥門。泵的流量直接引導到漏鋼管電磁流量控制控制裝置的下部管路中。為了不影響發電，必須確保及時排放水而不造成河流中斷。在水的初始階段，河流因短水量累積，必須開通生態管道，以排出生態電流，

15、298.00死角的下水道排水速度為0.145 m3/s，正常水位為319.00m時的排氣速度為0.145 m3/s。溪流的高度為294m，溪流的高度為279m，大壩的溪流高度為283m，大壩與溪流之間的河道長度。結束語綜上所述，得出以下結論;(1)水利水電生態流量泄放要求不宜以開發方式定論，而應以具體影響河段的特征來區別。(2)生態流量核定應以取水口至回歸尾水斷面(或有效支流匯入口)間全斷面保障為核心目標。(3)生態流量核定斷面為影響河段最靠下游側的斷面，非壩址所在斷面。參考文獻1王向予,陳能平,郭勇,葛小博,易春菊,張文毅,曹運修.一種混凝土壩蓄水期臨時下放生態流量的裝置p.cn209836952u,2019-12-24.2蔡卓森,戴凌全,劉海波,戴會超,湯正陽,王煜.兼顧下游生態流量的溪洛渡-向家壩梯級水庫蓄水期聯合優化調度研究j.長江科學院院報,2020,37(09):31-38.3王向予,陳能平,郭勇,葛小博,易春菊,張文毅,曹運修.一種混凝土壩蓄水期臨時下放生態流量的方法與裝置p.cn109853490a,2019-06-07.4王乃賀.基于生態流量長江梯級水庫生態調度研究d.華北水利水電大學,2019.5邢志勇.抽水蓄能電站下泄生態流量的確定及泄放設施設計j.水