CN112001084A - 一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水电工程环境保护技术领域，且公开了一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法；本评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法包括S1、确定调查水域；S2、现场调查；S3、生态描述、对比；S4、生态水力模拟；S5、模拟结果分析；S6、结果验证；S7、综合评估，本发明可对下泄河段综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性进行模拟分析，综合水生动物和水生植物水生环境中一切活动所需水深深度，日常活动及生殖对水生环境流速的需求，将二者数据结合，得出最小下泄量，且可保证生态平衡，避免下泄量不足，造成生态环境不平衡，或者下泄量过多，造成水资源的浪费。
Description
技术领域
本发明属于水电工程环境保护技术领域，具体为一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法。
背景技术
随着国民经济发展对能源的需求，我国水电资源开发自上世纪90年代中期至今形成一个开发高潮，全国各条水系上在建及建成的水电站数以万计，同时关于水电建设破坏生态环境的论调也不时见诸报端，其中由于修建电站导致下游河道干涸，水环境恶化是水电建设的主要诟病之一，所谓“生态流量”就是为保障河流环境生态功能，维持水资源可持续开发利用，而不至于发生生态环境恶化所必须保证下游河道的最小流量。其主要作用是保证河流所需要的自净扩散能力，不因流量及水流形态发生巨大变化，造成水体污染；维持下游河道内水生生物的生存和水生态系统的固有平衡；保证下游沿岸居民生活取水、农业生产取水等基本需求。
目前，对于工程前期的生态流量计算和确定，以及工程建成后的生态流量下泄过程的动态监测，有关部门已出台相关规范或行业内已有相对合适的方法用于指导工程实践。但在工程运行后研究实施生态调度阶段，尚缺乏评估下泄生态流量效果的系统方法，可能导致评估方法不当，造成下泄量不准确，影响生态平衡的结果，对合理优化水利水电工程生态调度方案，科学实施生态调度有一定制约；因此，针对目前的状况，现需对其进行改进。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，有效的解决了对于工程前期的生态流量计算和确定，以及工程建成后的生态流量下泄过程的动态监测，有关部门已出台相关规范或行业内已有相对合适的方法用于指导工程实践。但在工程运行后研究实施生态调度阶段，尚缺乏评估下泄生态流量效果的系统方法，可能导致评估方法不当，造成下泄量不准确，影响生态平衡的结果，对合理优化水利水电工程生态调度方案，科学实施生态调度有一定制约的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，包括以下步骤：
S1、确定调查水域：选定调查水域，水域选定需要综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性；
S2、现场调查：对调查水域的水生动物以及植物的类型、分布、生活习性以及对水深、流速等水力要素偏好进行调查记录，对水生动物以及植物数量进行估算记录，对水生动物以及植物的状态进行图片记录；
S3、生态描述、对比：对步骤S2中调查的结果进行生态描述汇总，以及编撰表格；
S4、生态水力模拟：根据往年记录计算出平均流量A，以该流量A为基数的5%、10%、15%、20%进行生态水力模拟；
S5、模拟结果分析：根据步骤S4中生态水力模拟结果进行分析，综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性等情况分析得出最小下泄流量。
S6、结果验证：再次查看调查估算水域的水生动物以及植物数量，状态，与步骤S2中的图片进行对比；
S7、综合评估：综合步骤S1-S6中计算得出的最小下泄量以及水生动物以及植物数量，状态对比状况，确定最终下泄生态量。
优选的，所述步骤S1中，若确定调查水域涵盖较大转折点，即水面宽度变化较大、急缓流变动较大、转弯点或较大支流汇入点，需做分点式测量，即取急流段、转弯段、平缓段进行等距分点测量，急流段和转弯段的测量距离至少为平缓段的1/3-1/4。
优选的，所述步骤S2中，水生动物调查对象主要为水生生态系统食物链的最高层，即鱼类，选择优势鱼类，观察鱼类在水生环境中一切活动所需水深深度，一切活动包括游动、觅食、躲避以及生殖；鱼类日常活动及生殖对水生环境流速的需求；鱼类对水生环境多样性的要求，多样性包括深水、浅水、急流和缓流，记录深水、浅水、急流和缓流的分布以及具体数值；鱼类对整个水生环境水面宽度的需求；水生植物的调查对象主要为水生生态系统中存活的一切有益水生植物，调查有益水生植物生长所需水深；有益水生植物在不同水深处生长情况；有益水生植物在不同水深处的扎根情况。
优选的，所述步骤S4中，往年记录参考资料为选定调查水域往年5-10内枯水年年内流量，生态水力模拟采用HEC-RAS软件。
优选的，所述步骤S5中，模拟结果分析数据一般为：调查水域不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同水面宽度的的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同断面平均流速的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同湿周的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同过水断面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同水面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，生境多样性的状况。
优选的，所述步骤S6中，结果验证采用水文学法。
优选的，所述步骤S7中，综合数据为：不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同水面宽度的的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同断面平均流速的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同湿周的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同过水断面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同水面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；水生动物和水生植物水生环境中一切活动所需水深深度，日常活动及生殖对水生环境流速的需求，对水生环境多样性的要求，对整个水生环境水面宽度的需求，将二者数据结合，综合取最小下泄生态量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过确定调查水域、现场调查、生态描述、对比、生态水力模拟、模拟结果分析、结果验证、综合评估等步骤，可对下泄河段综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性进行模拟分析，同时得出不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同水面宽度的的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同断面平均流速的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同湿周的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同过水断面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同水面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比，综合水生动物和水生植物水生环境中一切活动所需水深深度，日常活动及生殖对水生环境流速的需求，对水生环境多样性的要求，对整个水生环境水面宽度的需求，将二者数据结合，得出最小下泄量，且可保证生态平衡，避免下泄量不足，造成生态环境不平衡，或者下泄量过多，造成水资源的浪费。
在评估系统中，采用HEC-RAS软件进行生态水力模拟，结果验证采用水文学法保证了整个评估方法的科学性，且提高了评估的效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种方案：一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，包括以下步骤：
S1、确定调查水域：选定调查水域，水域选定需要综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性；
S2、现场调查：对调查水域的水生动物以及植物的类型、分布、生活习性以及对水深、流速等水力要素偏好进行调查记录，对水生动物以及植物数量进行估算记录，对水生动物以及植物的状态进行图片记录；
S3、生态描述、对比：对步骤S2中调查的结果进行生态描述汇总，以及编撰表格；
S4、生态水力模拟：根据往年记录计算出平均流量A，以该流量A为基数的5%、10%、15%、20%进行生态水力模拟；
S5、模拟结果分析：根据步骤S4中生态水力模拟结果进行分析，综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性等情况分析得出最小下泄流量。
S6、结果验证：再次查看调查估算水域的水生动物以及植物数量，状态，与步骤S2中的图片进行对比；
S7、综合评估：综合步骤S1-S6中计算得出的最小下泄量以及水生动物以及植物数量，状态对比状况，确定最终下泄生态量。
其中，在步骤S1中，若确定调查水域涵盖较大转折点，即水面宽度变化较大、急缓流变动较大、转弯点或较大支流汇入点，需做分点式测量，即取急流段、转弯段、平缓段进行等距分点测量，急流段和转弯段的测量距离至少为平缓段的1/3-1/4；在步骤S2中，水生动物调查对象主要为水生生态系统食物链的最高层，即鱼类，选择优势鱼类，观察鱼类在水生环境中一切活动所需水深深度，一切活动包括游动、觅食、躲避以及生殖；鱼类日常活动及生殖对水生环境流速的需求；鱼类对水生环境多样性的要求，多样性包括深水、浅水、急流和缓流，记录深水、浅水、急流和缓流的分布以及具体数值；鱼类对整个水生环境水面宽度的需求；水生植物的调查对象主要为水生生态系统中存活的一切有益水生植物，调查有益水生植物生长所需水深；有益水生植物在不同水深处生长情况；有益水生植物在不同水深处的扎根情况；在步骤S4中，往年记录参考资料为选定调查水域往年5-10内枯水年年内流量，生态水力模拟采用HEC-RAS软件；在步骤S5中，模拟结果分析数据一般为：调查水域不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同水面宽度的的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同断面平均流速的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同湿周的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同过水断面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同水面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，生境多样性的状况；在步骤S6中，结果验证采用水文学法；在步骤S7中，综合数据为：不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同水面宽度的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同断面平均流速的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同湿周的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同过水断面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同水面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；水生动物和水生植物水生环境中一切活动所需水深深度，日常活动及生殖对水生环境流速的需求，对水生环境多样性的要求，对整个水生环境水面宽度的需求，将二者数据结合，综合取最小下泄生态量。
在步骤S1中，调查水域区安装DX-LLX-1C雷达流量计，对水位、流速、流量进行实时监测，且与外部设备对接，及时传输数据。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、确定调查水域：选定调查水域，水域选定需要综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性；
S2、现场调查：对调查水域的水生动物以及植物的类型、分布、生活习性以及对水深、流速等水力要素偏好进行调查记录，对水生动物以及植物数量进行估算记录，对水生动物以及植物的状态进行图片记录；
S3、生态描述、对比：对步骤S2中调查的结果进行生态描述汇总，以及编撰表格；
S4、生态水力模拟：根据往年记录计算出平均流量A，以该流量A为基数的5%、10%、15%、20%进行生态水力模拟；
S5、模拟结果分析：根据步骤S4中生态水力模拟结果进行分析，综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性等情况分析得出最小下泄流量；
S6、结果验证：再次查看调查估算水域的水生动物以及植物数量，状态，与步骤S2中的图片进行对比；
S7、综合评估：综合步骤S1-S6中计算得出的最小下泄量以及水生动物以及植物数量，状态对比状况，确定最终下泄生态量。
2.根据权利要求1所述的一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，其特征在于：所述步骤S1中，若确定调查水域涵盖较大转折点，即水面宽度变化较大、急缓流变动较大、转弯点或较大支流汇入点，需做分点式测量，即取急流段、转弯段、平缓段进行等距分点测量，急流段和转弯段的测量距离至少为平缓段的1/3-1/4。
3.根据权利要求1所述的一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，其特征在于：所述步骤S2中，水生动物调查对象主要为水生生态系统食物链的最高层，即鱼类，选择优势鱼类，观察鱼类在水生环境中一切活动所需水深深度，一切活动包括游动、觅食、躲避以及生殖；鱼类日常活动及生殖对水生环境流速的需求；鱼类对水生环境多样性的要求，多样性包括深水、浅水、急流和缓流，记录深水、浅水、急流和缓流的分布以及具体数值；鱼类对整个水生环境水面宽度的需求；水生植物的调查对象主要为水生生态系统中存活的一切有益水生植物，调查有益水生植物生长所需水深；有益水生植物在不同水深处生长情况；有益水生植物在不同水深处的扎根情况。
4.根据权利要求1所述的一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，其特征在于：所述步骤S4中，往年记录参考资料为选定调查水域往年5-10内枯水年年内流量，生态水力模拟采用HEC-RAS软件。
5.根据权利要求1所述的一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，其特征在于：所述步骤S5中，模拟结果分析数据一般为：调查水域不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同水面宽度的的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同断面平均流速的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同湿周的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同过水断面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，不同水面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；调查水域不同流量情况下，生境多样性的状况。
6.根据权利要求1所述的一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，其特征在于：所述步骤S6中，结果验证采用水文学法。
7.根据权利要求1所述的一种评估水利水电工程生态流量下泄效果的方法，其特征在于：所述步骤S7中，综合数据为：不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同水面宽度的的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同断面平均流速的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同湿周的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同过水断面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；不同水面面积的河段长度及占整个调查水域长度的百分比；水生动物和水生植物水生环境中一切活动所需水深深度，日常活动及生殖对水生环境流速的需求，对水生环境多样性的要求，对整个水生环境水面宽度的需求，将二者数据结合，综合取最小下泄生态量。
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