小型電站下游河道減脫水防治技術(shù)導(dǎo)則

中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)小型水電站下游河道減脫水TechnicalGuidelinesforcontrol2020-06-05發(fā)布2020-09-05實(shí)施中華人民共和國(guó)水利部發(fā)布等5項(xiàng)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的公告2020年第9號(hào)中華人民共和國(guó)水利部批準(zhǔn)《水工預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)規(guī)范》替代標(biāo)準(zhǔn)號(hào)發(fā)布日期實(shí)施日期1水工預(yù)應(yīng)力2導(dǎo)則34估技術(shù)導(dǎo)則5小型水電站下游河道減脫導(dǎo)則2020年6月5日本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：歐傳奇譚湘清鄭明珂葉敏敏址：北京市西城區(qū)白廣路二條2號(hào)；郵政編碼：100053;電子郵箱：bzh@),以供今后修訂 33防治目標(biāo)與要求 5 3.2范圍與目標(biāo) 54生態(tài)流量泄放 74.1一般規(guī)定 74.2泄放設(shè)施 74.3運(yùn)行調(diào)度 9 5.1一般規(guī)定 5.2生態(tài)跌坎 5.3生態(tài)堰壩 5.4生態(tài)閘壩 5.5階梯-深潭系統(tǒng) 5.6河道縱向深槽 6.1流量監(jiān)測(cè) 6.2運(yùn)行維護(hù) 附錄A流量泄放設(shè)施泄流能力計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)用詞說(shuō)明 24條文說(shuō)明 23水電站建設(shè)及運(yùn)行引起壩(閘)下游河道內(nèi)水量較天然條件2.0.2減脫水河段riverreachofwaterreductionanddehydra-2.0.3生態(tài)泄流孔(槽)ecologicaldrainagehole2.0.4生態(tài)泄流閥ecologicaldrainvalve設(shè)置在泄流孔、洞、管道上，并安裝閥門最小開(kāi)度限位裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度控制下泄流量不小于下2.0.5生態(tài)泄流閘ecologicaldraingate設(shè)置在泄流孔、洞、槽上，并安裝閘門最小開(kāi)度限位裝置，2.0.6生態(tài)虹吸管ecologicalsip理將壩(閘)上游側(cè)水體引流至壩(閘)下游側(cè)，泄流能力不小2.0.7生態(tài)機(jī)組ecologicalgeneratorunit以泄放生態(tài)流量為目的，裝設(shè)在壩身、兩岸或壩(閘)附2.0.8生態(tài)魚(yú)道ecologicalfishpassage42.0.11生態(tài)閘壩ecologicalmanagementgate54受影響的壩(閘)下游河道以及可能造成減脫水現(xiàn)象的5壩(閘)下游重要生態(tài)敏感區(qū)、生態(tài)保護(hù)目標(biāo)、河道需防治目標(biāo)與防治措施。防治目標(biāo)應(yīng)與保護(hù)對(duì)象和保護(hù)水平相61)跨流域引水的，應(yīng)以取水、引水壩(閘)作為起點(diǎn)，的第一級(jí)水電站取水、引水壩(閘)作為起點(diǎn)，確定3.2.2水電站壩(閘)下游河道減脫水防治目標(biāo)應(yīng)包括下列74生態(tài)流量泄放4.1.1水電站應(yīng)根據(jù)壩(閘)下游河道生態(tài)流量等需水量、上4.1.2除發(fā)電調(diào)度可滿足下游河道生態(tài)流量的壩后式及河床式4.1.3水電站應(yīng)考慮下游生態(tài)保護(hù)目標(biāo)和河道生態(tài)流量泄放等要求，編制有利于生態(tài)保護(hù)的運(yùn)行或調(diào)度方案，優(yōu)化運(yùn)行方式，4.2.1生態(tài)流量泄放設(shè)施包括生態(tài)泄流孔(槽)、生態(tài)泄流閥、1按水電站最低運(yùn)行水位復(fù)核，泄流能力不應(yīng)小于水電站壩(閘)下游河道生態(tài)流量。2應(yīng)布置在壩身或壩址附近，與主體工程布置相協(xié)調(diào)。布3泄流時(shí)對(duì)水電站設(shè)施及下游河道不造成危害，并應(yīng)對(duì)影4進(jìn)水口宜避開(kāi)高含沙量、回流區(qū)及漂浮物聚集區(qū)，其設(shè)84.2.2生態(tài)泄流孔(槽)包括無(wú)壓和有壓兩種型式，適用于泄首側(cè)向易于開(kāi)孔(槽)時(shí)，宜采用無(wú)壓生態(tài)泄流孔(槽);壩體4.2.3生態(tài)泄流孔(槽)應(yīng)符合下列規(guī)定：1無(wú)壓生態(tài)泄流孔(槽)底板高程不應(yīng)高于發(fā)電引水建筑2有壓生態(tài)泄流孔(槽)進(jìn)口底板高程不應(yīng)高于死水位，3設(shè)置多孔(槽)的，過(guò)流斷面宜具有相同尺寸和布置2應(yīng)選擇與作用水頭以及有壓生態(tài)泄流孔尺寸相匹配的9曲線(表),指導(dǎo)閘門運(yùn)行控制。1裝設(shè)在壩身、兩岸或壩(閘)附近。4.2.12生態(tài)魚(yú)道適用于有過(guò)魚(yú)要求且符合魚(yú)道建設(shè)條件的2下游出口應(yīng)在壩(閘)下游附近，回水可達(dá)壩址。1符合GB50201、SL2宜條狀排布，并在河道深槽處降低坎頂高程，縱向宜順?biāo)?.3.2生態(tài)堰壩應(yīng)結(jié)合壩型和壩體材料，按照GB/T50979、選擇有利于魚(yú)類洄游的斜坡，坡度宜在1:10～1:60之間，溢綜合分析確定，宜采用相同閘高等距布置，以及閘高較小的5.5階梯-深潭系統(tǒng)5.5.3階梯-深潭系統(tǒng)階梯高度可按構(gòu)成階梯的最大粒徑取值，不宜超過(guò)2m。當(dāng)階梯高度超過(guò)1m時(shí)，宜在階梯旁側(cè)開(kāi)辟有利5.5.4階梯-深潭系統(tǒng)的階梯單元長(zhǎng)度可按公式(5.5.4)計(jì)算：k——計(jì)算系數(shù)，可在1.0～2.0之間取值。每對(duì)深潭、淺灘可按河寬的3～10倍距離交替布置。河灣段深潭5.6.1河道縱向深槽宜用于河道主槽穩(wěn)定，枯水期來(lái)水少、河5.6.2河道縱向深槽的斷面形式宜采用近似拋物線型，深槽的5.6.3宜根據(jù)上游來(lái)水流量、豐枯期水量差異，分析深槽水深附錄A流量泄放設(shè)施泄流能力計(jì)算A.0.1矩形斷面的無(wú)壓生態(tài)泄流孔(槽)正堰泄流能力可按公式(A.0.1-1)～公式(A.0.1-3)計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖A.0.1所示。式中Q——下泄流量，m3/s;C——上游面坡度影響修正系數(shù)，可按SL319-2018中表A.3.1-2取值，當(dāng)上游面為鉛直面時(shí)取1.0;os——淹沒(méi)系數(shù)，視淹沒(méi)程度取值或經(jīng)試驗(yàn)確定，自由出流時(shí)取1.0,完全淹沒(méi)時(shí)取0;e———側(cè)收縮系數(shù)，可取ε=0.90～0.95,或按經(jīng)試驗(yàn)表A.3.1-1取值，或經(jīng)試驗(yàn)確定；w?——行進(jìn)流速，m/s;a-—行進(jìn)流速斷面河道水深，m;Bx——行進(jìn)流速斷面河道寬度，m。B/3B/3B/3BxA.0.2矩形斷面的無(wú)壓生態(tài)泄流孔(槽)側(cè)堰泄流能力可按公式(A.0.2-1)～公式(A.0.2-3)計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖A.0.2所示。Q=m?Le√2gH3(A.0.2-1)H=0.5(H?+H?)式中m?——側(cè)堰流量系數(shù)； H——堰上水頭，取堰首端和末端水頭的平均值；mo——正堰流量系數(shù)，可按A.0.1條取值；H?——堰首端水頭，m;A.0.3采用單一特性圓形斷面管道的有壓生態(tài)泄流孔，孔口泄流能力可按公式(A.0.3-1)～公式(A.0.3-4)簡(jiǎn)圖如圖A.0.3所示。R=D/4A=πD2/4計(jì)算，計(jì)算式中H--—孔口最小作用水頭，淹沒(méi)出流時(shí)為上下游水位差，自由出流時(shí)為上游水位與出口中心高程的差，m;Rr—-—水頭損失綜合系數(shù)；L——管道長(zhǎng)度，m;ξ——局部水頭損失系數(shù)，可按SL655—2014中第A.2.1條確定；x——出流系數(shù)，自由出流時(shí)取1.0,完全淹沒(méi)時(shí)取0;DLA.0.4生態(tài)泄流閥全開(kāi)泄流能力可按公式(A.0.4-1)～公式(A.0.4-3)計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖A.0.4所示。Q=√H/RT(A.0.4-1)DQQL2)～公式(A.0.1-3)計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖A.0.5所示。B上游水位(最低)上游水位(最低)(a)生態(tài)泄流閘-底部開(kāi)啟上游水位(最低)下游水位(淹沒(méi)出流)下游水位(自由出流)(b)生態(tài)泄流閘-閘頂開(kāi)啟圖A.0.5生態(tài)泄流閘泄流計(jì)算簡(jiǎn)圖A.0.6采用單一特性圓形管道的生態(tài)虹吸管泄流能力可按公式(A.0.6-1)～公式(A.0.6-4)計(jì)算，并按公式(A.0.6-5)復(fù)核，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖A.0.6所示。Q=√H/RrA?=πD2/4(A.0.6-4)式中i-——管道編號(hào)；j——局部水頭損失發(fā)生位置編號(hào)；n——靠近下游側(cè)最末一根管道的編號(hào)；Hs——最高位置、最低壓力點(diǎn)B與上游水庫(kù)水位的高程差；AB———上游水庫(kù)管道起始處點(diǎn)A與最高位置點(diǎn)B之間；ZB——最高位置點(diǎn)B的高程(1985國(guó)家高程基準(zhǔn))。ZA7C標(biāo)準(zhǔn)用詞必須應(yīng)宜允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)不宜可小型水電站下游河道減脫水防治技術(shù)導(dǎo)則1總則 273防治目標(biāo)與要求 4生態(tài)流量泄放 5輔助工程設(shè)施 426監(jiān)測(cè)與維護(hù) 431.0.1本條為標(biāo)準(zhǔn)編制的目的。小水電的歷史任務(wù)已逐步由解決農(nóng)村用電和幫助農(nóng)民脫貧向減少環(huán)境污染、改善能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)1.0.2本條規(guī)定了本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍。與大中型水電站相比，件下存在季節(jié)性減脫水。大中型水電站則多及技術(shù)措施?！胺乐谓Y(jié)合”是指優(yōu)先采取預(yù)防揮河段生態(tài)自然修復(fù)功能的作用。當(dāng)無(wú)法保障壩(閘)下游河道自然修復(fù)仍存在困難的，一方面，仍要積極采取調(diào)度等預(yù)防措施，盡量提高壩(閘)下游河道生態(tài)需水保障程度，同時(shí)考慮對(duì)3.1調(diào)查與分析5水電站壩(閘)下游生態(tài)保護(hù)目標(biāo)應(yīng)包括保護(hù)對(duì)象和保場(chǎng))等。3.2范圍與目標(biāo)健康產(chǎn)生有害影響。本標(biāo)準(zhǔn)減脫水河段特指水電站壩(閘)下游特征因開(kāi)發(fā)方式而異，如圖1所示。(a)引水式、混合式水電站減脫水河段示意圖(b)壩式水電站減脫水河段示意圖1跨流域引水的，被引水量無(wú)法回到原河道，減脫水防治《水利水電工程魚(yú)道設(shè)計(jì)導(dǎo)則》第6.1.2條、第6.2.4條、第4生態(tài)流量泄放確定后，可通過(guò)閘門行程控制器或在閘底板設(shè)置限位墩(水泥墩)等方式控制?？?、排沙孔、水庫(kù)放空孔、泄洪洞等)進(jìn)行改造，增設(shè)閘控系小于規(guī)定應(yīng)下泄的生態(tài)流量的情況比較普遍，河道存在天然減4重點(diǎn)考慮有壓進(jìn)水口的最小淹沒(méi)水深要求，對(duì)于圓形斷面的有壓管道，其進(jìn)口管底淹沒(méi)深度一般不小于1.5倍4.2.2無(wú)壓生態(tài)泄流孔(槽)和有壓生態(tài)泄流孔(槽)是按流無(wú)節(jié)制閥(閘),泄流能力取決于作用水頭(水庫(kù)水位),當(dāng)水庫(kù)5.1.1調(diào)節(jié)能力較小的、承載著防汛抗旱重任等具有綜合利用功能的、建設(shè)在河道底坡較陡的季節(jié)性河流上的水電站，河道生態(tài)流量一般難以保障，修建輔助工程5.2.1典型的生態(tài)跌坎如圖2所示。一般取用卵石、漂石或塊及全斷面大孔隙過(guò)流特性，頂部過(guò)流面不規(guī)則。在汛期來(lái)流較多時(shí)，跌坎整體處于淹沒(méi)狀態(tài)，增加泄流能力；在枯期來(lái)流較少圖2生態(tài)跌坎示意圖(天然)(60～200mm)、漂石(粒徑為200～800mm)或塊石(粒徑>150mm)的最大粒徑及運(yùn)輸、施工條件限制，一般都在2m關(guān)于生態(tài)跌坎形成的跌水落差，主要考慮過(guò)魚(yú)要求。SL35054—2015第3.3.4條指出，國(guó)外魚(yú)道池室間水位差在0.15~池室間水位差在0.02～0.3m,部分小于0.05m,主要過(guò)青魚(yú)、5.2.3中小河流河道比降一般在3%左右，按照生態(tài)跌坎坎高2m、遠(yuǎn)端控制斷面最小水深0.2m估算，跌坎間距約為600m。5.3.1典型的生態(tài)堰壩如圖3所示。生態(tài)堰壩多采用人工材料1限制生態(tài)堰壩高度(河床以上部分)可在新增水面域的除5m以上的平均值為2.4m,并分布在3m左右。表1的實(shí)際8o0o8圖3生態(tài)堰壩示意圖均河面寬為44.5m,河床以下基礎(chǔ)深度為2.5～8m,平均約為5.9m,河床以上高度均為1.5m,不超過(guò)3m。4015斷面寬度寬度(含基礎(chǔ))以上以下13623863白沙河28164昭君村386546166136673868386表1(續(xù))斷面寬度寬度(含基礎(chǔ))以上以下92816386止漂點(diǎn)弧型651434弧型441最小166372SL609—2013第6.2.3條規(guī)定，仿生態(tài)式魚(yú)道底坡主要過(guò)魚(yú)種類特性具體確定，宜為1:100～1:20之間；第6.3.3條規(guī)定，槽式魚(yú)道底坡宜為1:5～1:10之間。NB/T35054—2015第3.1.2條規(guī)定，魚(yú)道坡度宜在1:10～1:30之間；第4.3.3條規(guī)定，過(guò)魚(yú)通道應(yīng)盡可能平緩，坡降不宜大于1:20。如圖5所示，國(guó)外魚(yú)道坡度1:25～1:7.5之間，大多在1:20左右；國(guó)內(nèi)魚(yú)道坡度在1:100～1:10之間，大多在1:60～1:10之間，可結(jié)合保護(hù)對(duì)象確定。圖5國(guó)內(nèi)外部分魚(yú)道坡度一般在3%左右，按照生態(tài)堰壩壩高不超過(guò)3m、控制斷面最小攔河壩(閘)間距(區(qū)間河長(zhǎng))L河道底坡間距(區(qū)間河長(zhǎng))Ly圖6生態(tài)堰壩的高度及間距關(guān)系示意圖5.4.2如圖7所示