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生态流量监测技术方案

河流生态系统健康与水利工程绿色运行深度绑定,生态流量作为流域水文情势与生态承载力的核心衡量指标,其精准监测已成为流域生态

河流生态系统健康与水利工程绿色运行深度绑定,生态流量作为流域水文情势与生态承载力的核心衡量指标,其精准监测已成为流域生态治理和水电工程监管的关键抓手。水文监测领域研究人员认为,一套科学的生态流量监测体系需达成水文数据精准采集、现场场景实时反馈、多端数据高效互通的目标,既能为水电站下泄流量管控提供数据支撑,也能为流域生态修复提供决策依据,实现工程与生态效益的平衡统一。

生态流量监测系统由五大核心模块构成且分工明确。水位流量监测模块可结合现场工况,选用接触式多普勒超声波流量计、非接触式雷达流量计,也可通过闸位水位换算法、堰槽法完成流量换算。图像视频模块会对下泄口或流量计安装区实时拍摄,画面依托 4G 网络传输至远端服务器实现远程调取。供电系统根据现场条件选用太阳能或市电供能,通信设备借助遥测终端机将传感器数据通过 GPRS 发送至云端,数据查看模块则支持用户通过云平台或手机浏览器获取数据,同时可同步至监管部门服务器。

不同通信条件需匹配差异化传输模式。光纤有线传输适用于有网络且站点间距近的区域,依托光纤或宽带即可实现稳定数据互通。GPRS/4G 无线通信多用于偏远且无法布线的场合,可同步传输监测数据与视频图像。北斗通信专门覆盖无网络信号区域,遥测终端机数据会转化为北斗短报文发送至接收机,再由接收机转发,可满足极端通信条件下的监测需求。

监测断面布设需遵循水电站型式的差异化原则。生态泄流监控需在电站泄水口设监测点,也可在坝址下游选河道断面装测流装置。水文专家指出,引水式与混合式水电站监测断面应布在厂房前水库大坝流域下游,堤坝式水电站断面需设于大坝下游或厂房尾水下游。若监测断面与尾水出口间有支流补水,断面需提前布在补水汇入口上游,保障数据反映实际下泄流量。

生态泄流测量有五类主流技术且各有适用场景。常规流速仪法需在断面装水位监测设施,通过流速仪测流并率定水位流量关系,再依水位推求流量。多普勒超声波测流法将流量计固定于水面或河底,测定渠道流速流量。实时雷达波测流系统按断面流速布设流速仪探头,实现水流表面流速实时监测。电磁流量计仅适用于满管泄流场景,可直接精准测流。堰槽法需建专用量水建筑物,借助上下游落差建立水位流量对应关系。

实际工程需按场景选适配设备方案。非接触雷达流量计适用于宽河道,依托速度面积法换算流量且具备防水防雷特性。接触式多普勒超声波流量计多用于渠道尾水,内置温度传感器可补偿声速,防腐蚀外壳能适应高泥沙水域。闸门放水且水流紊乱时,可采用闸位水位换算方案,通过闸位计与水位计结合水工规范计算流量。管道满管且水质干净的场景,可选用外夹式超声波流量计,配套终端机借助 GPRS 实现数据云端上传。

专业数据平台为监测数据管理提供支撑。研发团队搭建的平台可统一管控站点,既能查看实时数据,也可调取历史数据、生成报表曲线并支持导出。平台兼容多格式数据上传,也可对接上级监管平台,提升数据共享效率。监测技术的持续优化,将筑牢流域生态保护防线,为水资源可持续利用与生态良性循环提供长效保障。