水电站下泄生态流量监测系统

在节能减排和“双碳”目标的指引下，我国水电行业发展进程提速，为地方经济发展发挥了重要作用。但随之而来是对环境的影响也日益加重，一些下泄生态流量不足而造成部分河段减水、脱水甚至干涸的现象给群众的生产、生活以及河流的正常生态功能造成了严重的影响。

为保障河湖生态用水，推进水电绿色发展，2023年2月，国家能源局印发了《水电站大坝安全提升专项行动方案》，要求提升大坝安全监测自动化和实用化水平，结合在线监控系统建设，积极推进监测系统自动化改造。其中特别指出，加强北斗卫星导航、遥感、人工智能等新技术在大坝安全领域的应用，重点推进土石坝、高陡边坡、滑坡体北斗高精度变形监测系统建设，加大对大坝安全技术装备研发、试点和推广应用等工作的投入和支持力度，有效提升大坝安全总体水平。

痛点分析

1. 下泄流量工程措施和监控措施不到位，导致部分河段出现河道减水或断流。

2. 河段水环境容量降低影响水质，使水生态系统遭受破坏。

3. 河段水位降低和水面积减少容易导致河谷及河岸植被退化，对河段运输、取水等产生不利影响。

解决方案

为此，才茂将物联网、云计算、大数据等技术手段与水电站大坝实际情况相结合，开发了专用于水电站下泄生态流量监测管理系统，适用于各类水利大坝安全监测的需求。

系统通过在水电站排水口部署雨量、水位、视频图像监测等设备，在下游泄洪影响地段建设预警无线广播、扬声器等预警设施，利用传输设备将采集到的水位、流量即下泄流量的信息实时、准确地传输至管理平台。平台通过水位数据、闸门开度值(或泄放流量的钢管口径大小)及该电站大坝设计资料等数据计算出当前生态流量泄放值等数据，计算出下泄生态流量值。当水位/流量过低或满足不了最低要求时，及时通过平台预警，实现系统监督监管的实时性，保障河流的正常生态功能。

监测站点建设：

1. 河道断面

对于引水式、混合式水电站监测断面应布置在水库大坝所在流域下游；

对于堤坝式水电站，监测断面应设置在水库大坝下游或发电厂房尾水下游。

2. 各泄水口

在电站各泄水口设立监测点，实现流量的监测和计量，同时监测水电站水资源的整体下泄情况。采集的流量数据通过5G/4G/光纤等多种方式传输到数据中心，在管理平台实现统一的监测预警管理。

① 管道下泄式

监测装置：管道流量计

将流量计安装在满流管道上，对水电站的下泄管道进行流量计量监测，通过感应电压与流速的正比关系，得到管道流量值。

② 渠道下泄式

监测装置：流量计、液位计

在断面处安装流量计和液位计，根据水位换算断面过水面积，过水面积与流速积分换算出流量值。

③ 闸门开度下泄式

监测装置：水位计、闸位计

利用现有条件安装水位计及闸位计，直接通过测量闸门前后水位，以及闸门开度值，换算下泄流量。

④ 其他渠道下泄式

对特殊渠道或水泥管的下泄流量计量监测，从而计算出下泄流量数据。

生态泄流监管平台

生态泄流监管平台充分利用云、管、端的技术优势，构建水库一张图，实现中小水库水位动态实时监测、库容变化智能分析、水库放水/泄洪提前预警、水库安全监管，辅助水行政管理单位和水库管理单位实现中小水库安全度汛的管理职能和水库安全“三个责任人”的履职要求，为水库安全泄洪预警发布提供有力的信息化支撑。

方案价值

1、针对水电站、水库、大坝等下泄流量工程远程监管，从而达到对河段水环境容量的控制，提高河流水质，使水生态系统免遭受破坏。

2、通过可视化平台进行展示与监控，对异常情况进行实时预警、快速响应，当异常事件发生时，能够第一时间进行干预和处置，保障下游河流的生态用水。

方案可实现对下泄生态过程的实时控制与精细化管理，提高工作效率和生态

应用案例