在節(jié)能減排和“雙碳”目標的指引下，我國水電行業(yè)發(fā)展進程提速，為地方經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用。但隨之而來是對環(huán)境的影響也日益加重，一些下泄生態(tài)流量不足而造成部分河段減水、脫水甚至干涸的現(xiàn)象給群眾的生產(chǎn)、生活以及河流的正常生態(tài)功能造成了嚴重的影響。

為保障河湖生態(tài)用水，推進水電綠色發(fā)展，2023年2月，國家能源局印發(fā)了《水電站大壩安全提升專項行動方案》，要求提升大壩安全監(jiān)測自動化和實用化水平，結(jié)合在線監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，積極推進監(jiān)測系統(tǒng)自動化改造。其中特別指出，加強北斗衛(wèi)星導航、遙感、人工智能等新技術(shù)在大壩安全領(lǐng)域的應(yīng)用，重點推進土石壩、高陡邊坡、滑坡體北斗高精度變形監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，加大對大壩安全技術(shù)裝備研發(fā)、試點和推廣應(yīng)用等工作的投入和支持力度，有效提升大壩安全總體水平。

痛點分析

1. 下泄流量工程措施和監(jiān)控措施不到位，導致部分河段出現(xiàn)河道減水或斷流。

2. 河段水環(huán)境容量降低影響水質(zhì)，使水生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞。

3. 河段水位降低和水面積減少容易導致河谷及河岸植被退化，對河段運輸、取水等產(chǎn)生不利影響。

解決方案

為此，才茂將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段與水電站大壩實際情況相結(jié)合，開發(fā)了專用于水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測管理系統(tǒng)，適用于各類水利大壩安全監(jiān)測的需求。

系統(tǒng)通過在水電站排水口部署雨量、水位、視頻圖像監(jiān)測等設(shè)備，在下游泄洪影響地段建設(shè)預(yù)警無線廣播、揚聲器等預(yù)警設(shè)施，利用傳輸設(shè)備將采集到的水位、流量即下泄流量的信息實時、準確地傳輸至管理平臺。平臺通過水位數(shù)據(jù)、閘門開度值(或泄放流量的鋼管口徑大小)及該電站大壩設(shè)計資料等數(shù)據(jù)計算出當前生態(tài)流量泄放值等數(shù)據(jù)，計算出下泄生態(tài)流量值。當水位/流量過低或滿足不了最低要求時，及時通過平臺預(yù)警，實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)督監(jiān)管的實時性，保障河流的正常生態(tài)功能。

監(jiān)測站點建設(shè)：

1. 河道斷面

對于引水式、混合式水電站監(jiān)測斷面應(yīng)布置在水庫大壩所在流域下游；

對于堤壩式水電站，監(jiān)測斷面應(yīng)設(shè)置在水庫大壩下游或發(fā)電廠房尾水下游。

2. 各泄水口

在電站各泄水口設(shè)立監(jiān)測點，實現(xiàn)流量的監(jiān)測和計量，同時監(jiān)測水電站水資源的整體下泄情況。采集的流量數(shù)據(jù)通過5G/4G/光纖等多種方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，在管理平臺實現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)測預(yù)警管理。

① 管道下泄式

監(jiān)測裝置：管道流量計

將流量計安裝在滿流管道上，對水電站的下泄管道進行流量計量監(jiān)測，通過感應(yīng)電壓與流速的正比關(guān)系，得到管道流量值。

② 渠道下泄式

監(jiān)測裝置：流量計、液位計

在斷面處安裝流量計和液位計，根據(jù)水位換算斷面過水面積，過水面積與流速積分換算出流量值。

③ 閘門開度下泄式

監(jiān)測裝置：水位計、閘位計

利用現(xiàn)有條件安裝水位計及閘位計，直接通過測量閘門前后水位，以及閘門開度值，換算下泄流量。

④ 其他渠道下泄式

對特殊渠道或水泥管的下泄流量計量監(jiān)測，從而計算出下泄流量數(shù)據(jù)。

生態(tài)泄流監(jiān)管平臺

生態(tài)泄流監(jiān)管平臺充分利用云、管、端的技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建水庫一張圖，實現(xiàn)中小水庫水位動態(tài)實時監(jiān)測、庫容變化智能分析、水庫放水/泄洪提前預(yù)警、水庫安全監(jiān)管，輔助水行政管理單位和水庫管理單位實現(xiàn)中小水庫安全度汛的管理職能和水庫安全“三個責任人”的履職要求，為水庫安全泄洪預(yù)警發(fā)布提供有力的信息化支撐。

方案價值

1、針對水電站、水庫、大壩等下泄流量工程遠程監(jiān)管，從而達到對河段水環(huán)境容量的控制，提高河流水質(zhì)，使水生態(tài)系統(tǒng)免遭受破壞。

2、通過可視化平臺進行展示與監(jiān)控，對異常情況進行實時預(yù)警、快速響應(yīng)，當異常事件發(fā)生時，能夠第一時間進行干預(yù)和處置，保障下游河流的生態(tài)用水。

方案可實現(xiàn)對下泄生態(tài)過程的實時控制與精細化管理，提高工作效率和生態(tài)環(huán)境。