疏勒河电站水环境生态流量监测系统分析

胡玉海

甘肃省疏勒河流域水资源局，甘肃 玉门 735211

近年来，水电站建设发展迅速，促进了地方经济和社会发展，随之也带来一系列生态环境问题。一些水电站因生态水下泄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下游沿岸居民生活取水、农业生产取水等基本需求。目前，生态环境保护和水资源高质量发展已经上升为国家战略，为了强化祁连山生态保护的屏障作用，国家明确要求对水库及水电站建设生产中引水河段必须泄放生态基流，保证河流所需要的自净扩散能力，保护完整的湿地生态系统和珍稀野生动植物资源，维护自然生态系统的平衡。不因流量及水流形态发生巨大变化，造成水体污染，破坏自然环境的原始状态，从而维持该地区生态系统和水资源的可持续利用。

由于电站位于玉门市省级自然保护区内，主要保护对象为湿地生态系统。为了避免水生态环境恶化，保证下游河道内水生生物的生存和水生态系统的平衡，根据水行政主管部门要求，水电站必须按照相关标准配套水电站引用水及下泄生态基流监控系统，并将监测数据实时传输至水利厅监控平台，接受实时监管。因此，为科学监测下泄生态流量，在疏勒河东沙河2#水电站尾水渠安装生态流量实时在线监测系统，对下泄水量实时监测，精准计量，同时，对监测数据进行统计分析，了解掌握监测系统的稳定性和水量下泄规律，为流域其他水电站生态环境及流量监测提供数据依据和技术支撑[1]。

一、监测技术原理

（一）监测断面设置

水电站流量监测断面选择上，可在电站尾水渠泄水口设立监测点，也可在水电站下游河道选择合适断面作为监测断面。对于河床式或坝后式水电站，监测断面应设置在发电厂房尾水和水库大坝下游；对于引水式水电站，监测断面应设置在发电厂房尾水下游，由于东沙河2#水电站位于疏勒河昌马旧总干渠上，通过引水渠发电生产，可在厂房尾水渠下游安装监测设备。

（二）监测内容

水电站下泄生态流量监测以水情自动监测为主，采用非接触型智能一体式超声波流量传感器监测下泄生态流量及引用水流量。主要监测参数为水位、流量（多通过水位——流量关系曲线计算得出），还可以集成雨量监测、水质监测、图像/视频监控、闸门监控等功能，为流域生态保护、水政管理、水文水资源监测等提供服务。在线监测设备主要由遥测终端机、超声波/雷达水位计、雨量筒、工业照相机等组成，在电站进水闸出水口和压力前池及厂房尾水渠下游水势较缓处采取一杆式安装监测监控设备，根据流量状态变化发布最小生态流量警戒报文，自动、定时拍照并将照片储存在调度中心监测系统。

（三）系统组成结构

疏勒河东沙河2#电站渠道引泄水流量监测系统，由现场传感器显示瞬间流量、累计流量、水位、流速。通过架设数字视频摄像头，实现对测点处流量的实时图像监测，通过现地光纤设置单独内网传输到生态水集控系统，进行数据及视频实时显示。并由生态水集控系统最终生成具有历史曲线、报表管理、日志管理的流量数据电子台账。现场监测点信息采集与传输设备完成信息的实时采集，并将数据以光纤网络传输到中央控制室，利用电站控制室内现有的调度系统网络传输到调度中心生态水集控系统，然后再通过光缆或者互联网传输到政府监管部门监管平台[2]。

二、监测数据分析

由于疏勒河流域年径流量分配不均，多年平均径流量为10.31亿m3/s。11月中旬至3月中旬4个月内属非灌溉引水期，除保障四〇四取水口用水量和昌马大坝前生态水补给外，昌马梯级电站暂不引水。春灌期4月份来水量占比较小，占年平均径流量5.1%，夏灌期5月、6月来水量占19.6%，洪水一般发生在每年的7至8月，最晚至9月份，期间来水量占年来水量的44.2%，秋冬灌溉期9、10、11月份来水量比例较大占疏勒河引水量的31.1%。生态流量系统投入运行以后，通过年内各月份下泄流量不同，实时采集引水渠和尾水渠的水位、流速、时流量、累计水量等水情信息，比对电站流量年内监测和日内监测数据。

图1 电站流量监测年内

图2 日内监测数据

通过对近一年东沙河2#水电站引水渠、尾水渠流量观测数据分析，从年内来看，引入水量经过水轮机生产发电之后，产生少量损耗并从尾水渠下泄，引水渠流量变化和尾水渠流量变化趋势呈现一致，从实时监测情况来看，引水渠监测流量和尾水渠监测流量说明监测设备准确可靠，能够准确计量水电站下泄流量。随着流量监测系统投入使用时间越来越长，监测的引泄水实时流量数据与东沙河2#电站实际值大致一样，说明东沙河2#电站引泄水流量监测系统能够满足上级对引泄水流量精确监测、监管的要求[3]。

三、研究结论

科学监测下泄生态流量，需要精准的监测系统和设备，在疏勒河东沙河2#水电站尾水渠安装的生态流量实时在线监测系统，对下泄水量能够实时监测精准计量，同时，还能对出现最小及超标流量进行报警，可以远程云台控制架设在引用水、前池、尾水流量视频监视设备，更加直观准确地显示引泄水流量动态图像，并且抓拍实时画面，存储记录，相互印证。东沙河2#电站引泄水流量监测系统能够满足上级对引泄水流量精确监测、监管的要求，监测系统和设备可靠精准，可以在流域其他水电站生态流量监测中应用。