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小水电生态调度运行方案编制思路与要点

2025-01-03 87 上传者：管理员

摘要：生态调度运行是小水电站协调生活、生产、生态用水的实际需求，生态调度运行方案为小水电科学泄放生态流量提供有力依据。在对生态调度运行方案编制的目的、原则、要求进行归纳总结的基础上，重点围绕方案编制分类、特征水位线确定和生态调度运行方案进行了编制要点探析，分别选取径流式和有调节的典型小水电站的生态调度方案进行描述，并提出了需要调整生态调度运行方案的具体情况。

关键词：
小水电
生态流量泄放
生态调度运行方案
编制思路
编制要点
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水利部、国家发展改革委、生态环境部、国家能源局于2018年年底决定开展长江经济带小水电生态环境突出问题清理整改工作，生态流量泄放作为重点工作，能缓解小水电站厂坝间的减脱水程度[1]，对河流生态环境的保护和修复具有重要作用[2]。但生态流量作为保证河流生态服务功能的水资源，是维持或恢复江河湖库生态系统基本结构与功能所需的最小流量，与生活、生产用水之间存在供需矛盾，因此应重点保障枯水期及鱼类繁殖期等特殊时期下游基本生态用水需要，合理安排拦河设施的下泄水量和流量过程。通过合理的生态调度运行，可以一定限度缓解经济效益与生态效益之间的矛盾。推行小水电站生态调度运行是一项新工作，国际上也没有成熟经验，笔者结合我国小水电站实际情况，对小水电生态调度运行方案编制思路与要点进行探析。

1、生态调度运行方案的编制思路

1.1 编制目的

水利部和生态环境部于2019年8月联合发布了《关于加强长江经济带小水电站生态流量监管的通知》（水电〔2019〕241号），对推动小水电站开展生态调度运行做出了明确要求，提出按照“兴利服从防洪、区域服从流域、电调服从水调”的要求，以综合利用功能为主的小水电站，统筹供水、灌溉用水要求，开展生态调度运行。生态调度运行符合小水电需要协调生活、生产、生态用水的实际需求，其方案可为小水电科学泄放生态流量提供有力依据。

1.2 编制原则

小水电生态调度运行方案应在确定生态流量、生态流量泄放设施和监测设施的基础上进行编制，应遵循的原则主要包括：1）统筹兼顾流域防洪总体需求，按照“兴利服从防洪、区域服从流域、电调服从水调”的原则编制生态调度运行方案[3]。2）坚持安全第一，生态调度运行方案应充分考虑坝体安全。3）小水电站运行期生态流量调度应满足生态保护目标对流量（水量、水位）及其过程的需求，优先保证特殊生态保护对象的敏感生态流量。4）根据非径流式开发有调节性水电站的实际，优先满足城乡居民生活用水，在保障基本生态用水基础上，统筹考虑农业、工业用水需求和发电经济性等因素。有重要灌溉任务的，在灌溉期宜优先保障灌溉需要。5）生态流量泄放体现流量过程，防洪、抗旱、应急调度等特殊情况下可根据相关要求暂停泄放或按总量控制原则分时段泄放。6）水资源论证、取水许可、敏感生态需水等另有规定的遵照执行。

1.3 编制要求

从优先级上看，应首先服从防洪、抗旱、应急调度，充分考虑坝体安全；然后根据兴利情况，优先满足城乡居民生活用水，在保障基本生态用水基础上，统筹考虑农业、工业用水需求和发电经济性等因素；有重要灌溉任务的，在灌溉期宜优先保障灌溉需要。

从水量上看，对于单一发电的径流式水电站，当取水处的天然来水量小于或等于生态流量时，天然来水量应当全部泄放；当来水量小于生态流量与最小引水发电流量之和时，优先保障生态流量，必要时还应停止发电。对于有调节性能的小水电站，当水位高于生态放水最低水位线时，应泄放不小于核定值的生态流量。

从流量过程上看，对于无天然来水，或蓄水量不足以保证大坝安全、城乡居民生活用水的情况，水位低于生态放水最低水位线，或下游施工、泄放设施检修等特殊情况，可停止泄放生态流量；当情况恢复，则仍需要泄放生态流量。对于发电尾水位与下游水库（河道）水位紧密衔接的坝式（河床和坝后式）水电站在执行生态流量调度时，生态流量可用生态水量表征。下泄生态流量可按日计量，日下泄总量不少于规定值[4]。

从方式方法上看，编制的方案需要具备可操作性，应明确在不同水位或条件下发电、生态流量泄放的具体要求。坝式（河床和坝后式）水电站由于厂坝间无减脱水段，因此在执行生态调度时，可通过发电实现足额下泄生态流量。

2、方案编制要点

2.1 方案编制分类

编制生态调度运行方案的小水电应按照开发方式、配套蓄水工程的调节性能、综合利用功能进行分类。方案编制分类情况具体见图1。

图1 方案编制分类示意

2.1.1 按调节性能

配套蓄水工程的调节作用同样会影响对生态流量的调节，如径流式水电站的蓄水工程无调节性能，则生态流量按照某时刻上游来水量及优先级视情况泄放；对于有调节性能的水电站，需要将生态流量作为出库流量进行调蓄计算，计算累计所需预留的生态差额库容，水电站需要预留足够的生态差额库容后才能进行发电。因此，水电站的调节性能可按照径流式和有调节进行分类。

2.1.2 按综合利用功能

配套蓄水工程的综合利用功能明确了生态调度中的各类用水情况，编制生态调度运行方案需要在此基础上对各类用水的优先级进行排序。可根据配套蓄水工程的综合利用功能情况，按照单一发电功能和综合利用功能进行分类，其中具备综合利用功能的，分为生态用水、发电用水和其他综合利用功能用水均独立取水、综合利用功能用水与生态用水合一、综合利用功能用水与发电用水合一。

2.1.3 按开发方式

不同开发方式的小水电对下游减脱水段的影响不同，其开发方式也直接影响了生态流量下泄方式的选择。根据生态调度运行方案编制需要，电站的开发方式可按照坝式（坝后和河床式）和引水式（包含混合式）进行分类。坝式电站可通过发电实现生态流量下泄，不发电时由拦河设施上设置的生态流量泄放设施下泄生态流量（该情况也等同于综合利用功能分类中综合利用功能用水与生态用水合一的情况）。其中直接引用上级电站的发电尾水进行发电、未增加区间引水的电站，无生态流量泄放要求，不需要编制生态调度运行方案。

2.2 特征水位线确定

2.2.1 特征水位线的确定依据

生态调度运行方案的特征水位线包括生态放水最低水位线和发电限制水位线。特征水位线的确定是制定生态调度运行方案的前提。确定生态放水最低水位线时，应考虑拦水坝（闸）运行安全、城乡居民用水、灌溉用水需求；确定发电限制水位线时，应保证足量生态流量。特征水位线可按照方案编制的分类方法确定。

2.2.2 径流式水电站

径流式水电站的蓄水工程无调节性能，则生态流量按照某时刻上游来水量及优先级视情况泄放。其生态调度特征水位线理论上可按照以下方法确定。

1）单一发电。单一发电的径流式水电站生态调度特征水位线可依据《小水电清理整改“一站一策”工作方案》（以下简称《工作方案》）中计算生态流量泄放设施管径、开度时确定的孔（阀/闸）前水位确定。当实际生态流量泄放设施参数与《工作方案》不一致时，可按照实际泄放设施和现场采集数据，结合核定的生态流量泄放要求，反算足额泄放的最低水位线作为发电限制水位线。将泄放设施底高程作为生态放水最低水位线。

2）综合利用功能。具有综合利用功能的径流式水电站，应将保证生活用水或灌溉用水足量供应的最低水位作为生态放水最低水位线，取其和足额泄放生态流量的最低水位线的高者作为发电限制水位线。

径流式水电站蓄水工程无调节性能，为便于实际操作，也可不确定生态调度特征水位线。

2.2.3 有调节水电站

有调节水电站的生态调度运行方案特征水位线应经调蓄计算后确定。小水电站生态流量设计保证率原则上不应低于90%。根据水电站的综合利用情况，结合取用水计划或水库确定的供水人口、灌溉面积、灌溉主要作物等参数，参考《用（取）水定额》分析计算期内用水量，采用典型年法进行逆时序计算特征水位线。

1）单一发电。单一发电水电站的生态放水最低水位线一般为水库死水位。对于引水式水电站，应以死水位作为起调水位，通过对水库典型年的上游来水量、核定生态流量进行水量平衡计算，得到累计所需预留的生态差额库容。为确保生态流量保障程度，提高生态调度运行方案的可操作性，可将得到生态差额库容最大值对应的水位线作为发电限制水位线。对于坝后式水电站，由于生态用水和发电用水合一，因此可将水库死水位作为发电限制水位线。

2）综合利用功能。有综合利用功能的水电站应以死水位作为起调水位，通过对水库典型年的上游来水量、用水情况进行水量平衡计算，得到需要预留的综合利用差额库容，经水位计算后取其外包线作为生态放水最低水位线。有控运计划的水库，可直接取防破坏线为生态放水最低水位线。对于综合利用功能用水均独立取水的水电站，在此基础上叠加核定生态流量进行水量平衡计算，得到累计所需预留的生态差额库容最大值对应的水位线作为发电限制水位线；对于综合利用功能用水取自拦河设施下游、与生态用水合一的，可将生态放水最低水位线作为发电限制水位线；对于综合利用功能用水利用发电尾水的、与发电用水合一的，可不设置发电限制水位线。

2.3 生态调度运行方案

2.3.1 生态调度运行要求

径流式水电站根据来水情况能否满足各类用水总量要求，按照各类用水的优先级关系定性确定生态调度运行的机组发电要求和生态流量泄放要求。有调节水电站根据分类不同，其生态调度运行特征水位线会出现发电限制水位线高于生态放水最低水位线、发电限制水位线与生态放水最低水位线一致、仅有生态放水最低水位线3种情况。这3种情况生态调度运行具体要求见表1。

表1 生态调度运行要求

生态调度运行方案需要在水电站分类、特征水位线确定（径流式水电站可不确定特征水位线）的基础上进行编制，根据小水电站的实际情况对不同工况下生态流量泄放要求和机组发电要求进行逐一规定。以下分别选取径流式和有调节的典型小水电站的生态调度方案进行描述。

2.3.2 径流式单一发电的坝后水电站

丰水期，机组可正常发电，且发电尾水可作为生态流量，当机组停运时，由生态流量泄放设施足额下泄生态流量。当来水量较小，应优先保障生态用水，期间生态流量可通过发电泄放，但其发电引水量应与生态流量泄放量一致。

枯水期，应优先保障生态用水，生态流量泄放设施应保持不小于核定的开度，按照“来多少放多少”下泄生态流量。若水位继续下降影响拦水设施坝体安全时，可关闭生态流量泄放设施停止下泄生态流量。期间生态流量可通过发电泄放，但其发电引水量应与生态流量泄放量一致。

2.3.3 有调节的综合利用功能均独立取水水电站

当坝前水位高于发电限制水位时，机组可正常发电，由生态流量泄放设施足额下泄生态流量。

当坝前水位高于生态放水最低水位线、低于发电限制水位线时，机组应停止发电优先保障生态用水，生态流量泄放设施应保持下泄不小于核定的生态流量。

当坝前水位低于生态放水最低水位线时，应关闭生态流量泄放设施，停止泄放生态流量，优先保障供水、灌溉用水。

3、生态调度运行方案调整

生态调度运行方案应符合电站实际情况，当以下资料发生改变时，应视改变情况对生态调度运行方案进行相应调整：1）水电站的开发方式发生改变；2）水电站配套蓄水工程进行除险加固，库容、水库特征水位、水位—库容曲线、调节性能等基础信息发生改变；3）水电站配套蓄水工程的集雨面积、来水和用水情况、综合利用情况及与发电引水系统关系等发生改变；4）水电站生态流量核定值、生态流量泄放和监测方式、设施设置位置等发生改变；5）生态调度运行特征水位线直接选用控运计划报告中调度水位线时，经批复的当年控运计划报告中涉及的调度水位线发生改变。

4、结束语

通过对小水电生态调度运行方案的编制目的、编制原则进行逐一梳理，从优先级、水量、流量过程、方式方法等方面归纳整理了生态调度运行方案的编制要求。主要按照配套蓄水工程的调节性能、综合利用功能、开发方式等对水电站进行分类，并依次探析不同类型水电站生态放水最低水位线和发电限制水位线的确定方法，分类描述了2种典型小水电站的生态调度运行方案，明确了生态调度运行方案需要进行调整的具体情况，为小水电生态流量调度运行方案的编制提供了一种途径。

参考文献:

[1]张扬,李婕,姜云鹏,等.小型水电站减脱水河段治理措施的探讨[J].水利水电工程设计,2016,35(3):37-39.

[2]李然,张珅.小水电清理整改核查要点及典型问题分析[J].水利技术监督,2023(10):14-16.

[3]浙江省水利厅.浙江省小水电站生态流量监督管理办法[EB/OL].[2021-10-19].

[4]曹毛如.小水电最低生态流量泄放策略分析研究[J].地下水,2021,43(6):310-313.

文章来源:余晶,章蕾.小水电生态调度运行方案编制思路与要点[J].人民黄河,2024,46(S2):157-159.