疏勒河電站水環境生態流量監測系統分析

胡玉海

甘肅省疏勒河流域水資源局，甘肅 玉門 735211

近年來，水電站建設發展迅速，促進了地方經濟和社會發展，隨之也帶來一系列生態環境問題。一些水電站因生態水下泄流量不足造成部分河段減水、脫水甚至干涸，一定程度上影響了河流的正常生態功能和下游沿岸居民生活取水、農業生產取水等基本需求。目前，生態環境保護和水資源高質量發展已經上升為國家戰略，為了強化祁連山生態保護的屏障作用，國家明確要求對水庫及水電站建設生產中引水河段必須泄放生態基流，保證河流所需要的自凈擴散能力，保護完整的濕地生態系統和珍稀野生動植物資源，維護自然生態系統的平衡。不因流量及水流形態發生巨大變化，造成水體污染，破壞自然環境的原始狀態，從而維持該地區生態系統和水資源的可持續利用。

由于電站位于玉門市省級自然保護區內，主要保護對象為濕地生態系統。為了避免水生態環境惡化，保證下游河道內水生生物的生存和水生態系統的平衡，根據水行政主管部門要求，水電站必須按照相關標準配套水電站引用水及下泄生態基流監控系統，并將監測數據實時傳輸至水利廳監控平臺，接受實時監管。因此，為科學監測下泄生態流量，在疏勒河東沙河2#水電站尾水渠安裝生態流量實時在線監測系統，對下泄水量實時監測，精準計量，同時，對監測數據進行統計分析，了解掌握監測系統的穩定性和水量下泄規律，為流域其他水電站生態環境及流量監測提供數據依據和技術支撐[1]。

一、監測技術原理

（一）監測斷面設置

水電站流量監測斷面選擇上，可在電站尾水渠泄水口設立監測點，也可在水電站下游河道選擇合適斷面作為監測斷面。對于河床式或壩后式水電站，監測斷面應設置在發電廠房尾水和水庫大壩下游；對于引水式水電站，監測斷面應設置在發電廠房尾水下游，由于東沙河2#水電站位于疏勒河昌馬舊總干渠上，通過引水渠發電生產，可在廠房尾水渠下游安裝監測設備。

（二）監測內容

水電站下泄生態流量監測以水情自動監測為主，采用非接觸型智能一體式超聲波流量傳感器監測下泄生態流量及引用水流量。主要監測參數為水位、流量（多通過水位——流量關系曲線計算得出），還可以集成雨量監測、水質監測、圖像/視頻監控、閘門監控等功能，為流域生態保護、水政管理、水文水資源監測等提供服務。在線監測設備主要由遙測終端機、超聲波/雷達水位計、雨量筒、工業照相機等組成，在電站進水閘出水口和壓力前池及廠房尾水渠下游水勢較緩處采取一桿式安裝監測監控設備，根據流量狀態變化發布最小生態流量警戒報文，自動、定時拍照并將照片儲存在調度中心監測系統。

（三）系統組成結構

疏勒河東沙河2#電站渠道引泄水流量監測系統，由現場傳感器顯示瞬間流量、累計流量、水位、流速。通過架設數字視頻攝像頭，實現對測點處流量的實時圖像監測，通過現地光纖設置單獨內網傳輸到生態水集控系統，進行數據及視頻實時顯示。并由生態水集控系統最終生成具有歷史曲線、報表管理、日志管理的流量數據電子臺賬。現場監測點信息采集與傳輸設備完成信息的實時采集，并將數據以光纖網絡傳輸到中央控制室，利用電站控制室內現有的調度系統網絡傳輸到調度中心生態水集控系統，然后再通過光纜或者互聯網傳輸到政府監管部門監管平臺[2]。

二、監測數據分析

由于疏勒河流域年徑流量分配不均，多年平均徑流量為10.31億m3/s。11月中旬至3月中旬4個月內屬非灌溉引水期，除保障四〇四取水口用水量和昌馬大壩前生態水補給外，昌馬梯級電站暫不引水。春灌期4月份來水量占比較小，占年平均徑流量5.1%，夏灌期5月、6月來水量占19.6%，洪水一般發生在每年的7至8月，最晚至9月份，期間來水量占年來水量的44.2%，秋冬灌溉期9、10、11月份來水量比例較大占疏勒河引水量的31.1%。生態流量系統投入運行以后，通過年內各月份下泄流量不同，實時采集引水渠和尾水渠的水位、流速、時流量、累計水量等水情信息，比對電站流量年內監測和日內監測數據。

圖1 電站流量監測年內

圖2 日內監測數據

通過對近一年東沙河2#水電站引水渠、尾水渠流量觀測數據分析，從年內來看，引入水量經過水輪機生產發電之后，產生少量損耗并從尾水渠下泄，引水渠流量變化和尾水渠流量變化趨勢呈現一致，從實時監測情況來看，引水渠監測流量和尾水渠監測流量說明監測設備準確可靠，能夠準確計量水電站下泄流量。隨著流量監測系統投入使用時間越來越長，監測的引泄水實時流量數據與東沙河2#電站實際值大致一樣，說明東沙河2#電站引泄水流量監測系統能夠滿足上級對引泄水流量精確監測、監管的要求[3]。

三、研究結論

科學監測下泄生態流量，需要精準的監測系統和設備，在疏勒河東沙河2#水電站尾水渠安裝的生態流量實時在線監測系統，對下泄水量能夠實時監測精準計量，同時，還能對出現最小及超標流量進行報警，可以遠程云臺控制架設在引用水、前池、尾水流量視頻監視設備，更加直觀準確地顯示引泄水流量動態圖像，并且抓拍實時畫面，存儲記錄，相互印證。東沙河2#電站引泄水流量監測系統能夠滿足上級對引泄水流量精確監測、監管的要求，監測系統和設備可靠精準，可以在流域其他水電站生態流量監測中應用。