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水电站下泄流量监控数据,如何保障生态基流?

   日期:2019-12-30    
核心提示:近年来,我国水电建设发展迅速,为促进地方经济和社会发展发挥了重要作用,但随之带来的生态问题也不容忽视。一些水电站因下泄生态流量不足造成部分河段减水、脱水甚至干涸,一定程度上影响了河流的正常生态功能和群众的生产、生活。

近年来,我国水电建设发展迅速,为促进地方经济和社会发展发挥了重要作用,但随之带来的生态问题也不容忽视。一些水电站因下泄生态流量不足造成部分河段减水、脱水甚至干涸,一定程度上影响了河流的正常生态功能和群众的生产、生活。

为保护河流生态环境,推动水资源科学、合理、有序开发和可持续利用,各地水利和环保部门相继出台措施对不满足生态流量下泄要求的水电站责令整改或挂牌督办。

“水电站下泄生态流量监测系统”是重要的长效监督、管理手段,为主管部门随时掌握各水电站的流量下泄情况、保障下游河流的生态用水需求发挥了重要作用。

从20世纪以来,人类对水资源进行了大规模的治理和开发,一大批水库、大坝、水电站陆续建造完成。我国的水利工程开发主要从20世纪50年代开始,目前拥有高度在15m以上的水坝超过2.2万座,约占世界总数的一半;全国农村的小水电站更是超过4.7万座。

在我国早期的水利工程建设中,优先考虑到的是经济效益和发电功能,却忽略了这些大坝、电站对于水生态环境的影响,尤其是一些农村的小水电站,布点密集,对周边河流和水域内的水量利用率严重超标,时常导致河流断流、河床裸露、水生生物大量灭 绝等生态问题。

针对这个问题,国外在40年代就提出了生态基流的概念。生态基流指为保证河流生态服务功能,用以维持或恢复河流生态系统基本结构与功能所需的最小流量。

以下是监测生态流量下泄的两种方案:

一种是DX-LSX-1多普勒超声波流量计是是利用声波在流体中传播的多普勒效应,通过测定流体中运动粒子散射声波的多普勒频移,即可得到流体的速度,结合内置压力式水位计,利用速度面积法,即可测量液体的流量。适合于明渠、河道及难以建造标准断面的流速流量测量以及于各种满管和非满管明渠流速流量测量。

所有功能集于一身的设计,同时测量平均流速、水深、水温.采用速度面积法测流,无水头损失,不需建设标准堰槽。采用超声波多普勒原理测流速流量,测量精度高,起始速度低。无机械转子结构,对水流状态无影响,测量更精准。自带温度传感器,可用于补偿水温对声速的影响。可测量瞬时流量和累积流量。采用频域多普勒分析算法,数据稳定可靠,实时性强。安装简单,不需辅助工程设施

测量的原理基于多普勒效应,探头斜向上发出一束超声波,超声波在流体中传播,流体中会含有气泡或者颗粒等杂质(可以认为流体中的杂质和水流的速度一致),当超声波接触到流体中的杂质时会使反射的超声波产生多普勒频移Δf, 多普勒频移Δf正比于流速。通过测量多普勒频移Δf即可测量出流体的流速。

另外一种方案就是使用DX-LLX-1C雷达流量计是一款雷达式测流产品可同时测量水位、流速、流量、累计流量,采用多普勒雷达测速原理,对水流的表面流速进行探测,利用内置的雷达水位计可以测量水深。通过测量水深和流速以及在设备内部设置的断面形态可以利用速度面积法计算出断面的流速。微波雷达不受温度梯度、压力、空气密度、风或其他气象环境条件的影响,维护方便使用简便。

雷达可以设置不同发射频率,在多点近距离探测时,可有效地避免相邻产品的雷达波束互扰影响。另外,监测系统或单位可根据探测获得的速度值(多点测量),加之河道断面几何形状信息等,对天然河流/城市河流、渠/涵/管道剖面水流量进行测定。以下是监测生态流量下泄一整套的方案。

水电站实际安装案例图

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