NBT 35091-2016 水电工程生态流量计算规范

中华人民共和国能源行业标准P施行日期：2017年5月1日29项、电力标准(DL)111项、石油标准(SY)167项，现予以2016年12月5日序号标准编号采标号批准日期实施日期水电工程生态流量计算规范制(修)订计划的通知》(国能科技(2012)326号)的要求，规寄送水电水利规划设计总院(地址：北京市西城区六铺炕北小街2号，邮编：100120)。中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司本规范主要起草人员：李亚农喻卫奇蒋红陈玉英吉小盼颜剑波郑克勋张德敏H刘盛赟朱银银张德见本规范主要审查人员：顾洪宾万文功王春云陈国柱倪朝辉牛天祥傅菁菁赵再兴V 1 2 34水生生态需水计算 4 4 4 55河流湿地需水计算 75.1一般规定 7 7 8 6.1一般规定 6.3计算与成果分析 7景观需水计算 8入海河口生态需水计算 8.1一般规定 NB/T35091—20169河道地下水补给需水计算 10生态流量综合分析 附录A水生生态需水计算方法 附录B河流湿地需水计算方法 附录C景观需水计算方法 附录D入海河口生态需水计算方法 附录E河道地下水补给需水计算方法 附录F生态流量计算方法 本规范用词说明 引用标准名录 1 2 34Calculationofaquaticecologicalflowneeds 44.1Generalrequi 4 4 55Calculationofriparianwetland 7 7 7 86Calculationofenvironmentalflowneeds 8Calculationofestuaryecologicalf 9Calculationofinstreamgroundwaterrechargeneed 20 AppendixCCalcul AppendixFCalculati Explanationofwording Listofnormativestanda Addition:Explanationofprovisions 1.0.1为规范水电工程生态流量1.0.3生态流量的确定应贯彻多目标协22.0.1生态流量ecologicalflow2.0.3水生生态基流aquaticecologicalbaseflow2.0.5水环境需水environmentalflowneeds2.0.6景观需水sceneryflowneeds维持水电工程下游河流水域景观基本功能所需的流量及2.0.7入海河口生态需水estuaryecologicalf3表性的要求。流量、流速、水位等水文资料应符合现行行业标准44水生生态需水计算4.1.2应根据水电工程对下游河段水生生态影响对象和范围的识4.1.3应根据河流形态、水文特征和水生生物重要生境4.1.4水生生态需水计算方法宜在本规范附录A中选水库(电站)运行调度方案。53当采用水文学法时，应收集长系列水文资料。地形资料，精度不宜低于1:1000;无河道地形或收集的河道地形4.2.6应收集与水电工程下游河段水生生态保护与修复相关的规4.3.1应综合考虑河流水文特征和水生生态保护目标要求，选择62应根据不同保护鱼类繁殖期需求，分别计算所需水文过4水生生态需水应为水生生态基流与鱼类繁殖期所需水文75.1.1应针对水电工程下游河段受工程影响的河流湿地保护目标5.1.4河流湿地需水计算方法宜在本规范附录B中选取，并应符5.2.1河流湿地需水计算应收集的5.2.3地形资料应主要包括河道地形资8范围内年降水量可满足河岸植被正常生长和繁育更新的需水要5.3.2当计算范围内河岸植被、相连湿地保护目标在繁育期对9河流水文过程有特殊需求时，应计算河流湿地繁育期需水量及2当河岸植被主要依赖地下水生存时，可根据资料收集情1相连湿地可分为河道内湿地、河道外湿地、尾闾湿地。5.3.5应在调查分析河流湿地生态用水现状与规划需求的基础2应根据河流湿地不同保护目标生长期需补给水量反推出坝(闸)址处的下泄流量，将各保护目标所需的坝址处下泄流量3应根据不同保护目标敏感期需求，分别计算所需水文过6水环境需水计算6.1.4应根据水功能区划或水环境功能区划确定代表断面的水质水库(电站)运行调度方案等资料。6.2.4污染源资料应主要包括计6.3.1应根据地区经济发展和环境保护相关规划、污染物总量控2计算范围内排放口相近的多个污染源可概化为一个污染6.3.2应将污染物总量控制指标7.1.1当水电工程影响下游河段景观保护目标时，应进行景观需7.1.3应根据工程对下游河段景观保护目标的影响程度，合7.1.4景观需水计算方法宜在本规范附录C中选取，并应符合本7.2.1景观需水计算应收集的基本资料包括相关规划和7.2.4根据不同计算方法的需要，景观需水计算应收集的其他资8.1.1应按照入海河口生态与环境功能管理目标要求，根据水电工程对入海河口生态影响程度和范围进行入海河口生态需水8.1.3应根据感潮河段和河口段特征以及敏感保护目标所在位站)运行调度方案等资料。2当采用数值模拟法时，应收集计算边界和代表断面的流8.3.2应根据各敏感保护目标需水反推出坝(闸)址处的下泄流9.1.1水电工程下游因电站建设出现减(脱)水河段时应进行河9.1.2河道地下水补给需水的计算范围应根据水电工程坝下河道的减(脱)水范围合理确定。计算时段宜涵盖枯水期和可9.3.2应根据各代表断面的补给需水量反推出坝(闸)址处所需9.3.3应取各代表断面所需的下泄流9.3.4河道地下水补给需水计算成果的合理性分析应符合下列1河道地下水补给需水应保证工程下游河段对应水生生态2河道地下水补给需水的计算成果应与计算范围内地下水考虑河道内各项需水的外包关系和河道外各项需水的叠加关NB/T35091—2016附录A水生生态需水计算方法A.1.1湿周法采用湿周作为评价水生生物栖息地质量的指标，通过建立湿周与流量之间的关系曲线进行评估。可根据湿周-流量关系曲线的转折点确定水生生态基流。A.1.2湿周法适用于河床形状稳定的、宽浅矩形和抛物线型断面A.1.3R2-CROSS法以河流平均水深、流速及湿周率等水力生境参数评估鱼类生境状况，可用于计算分析小型河流的水生生态基流。水力生境参数应按下列公式计算：A过水断面面积(m²);R-水力半径(m);.J水力坡度(m-¹);n-糙率，原则上根据实测资料率定。A.1.4河宽为0.3m～30.5m的非季节性小型河流水力生境参数可按表A.1.4的标准进行判别。平均水深(m)流速(m/s)注：湿周率指某一过水断面在某一流量时的湿周占多年平均流量对应的A.2.1生态水力学法以鱼类对河流水深、流速等水力生境参数及急流、缓流、浅滩、深潭等水力形态指标的要求评估河流生境状况，可用于计算分析各种类型河流的水生生态基流。水力生境参v₂——下游断面平均流速(m/s):H₁上游水位(m);H₂下游水位(m);a₂——下游动能修正系数；g重力加速度(m/s²);h——水头损失(m)。A.2.2水力生境参数的计算结果宜按表A.2.2的标准进行判别。多年平均流量小于150m³/s的河流可根据天然情况适当降低评估最低标准累计河段长段的百分比最大水深水面宽度过水断面面积水域水面面积不同流量情况下水面面积及占枯水期多年平均流量情况下水面面积的百分比概念界定急流急流段累计河段长度减少小于20%A.3.1生境分析法以鱼类繁殖对水深、流速、基质和覆盖物等指标的要求评估鱼类产卵生境状况，结合产卵场水力计算成果建立流量-加权可利用生境面积(AwuA)曲线，以曲线中的拐点对应的流量作为适宜流量，结合鱼类繁殖期的天然涨水过程，分析确定鱼类繁殖期所需的水文过程。A.3.2AwuA可按下式计算：Sh水深喜好度，取值范围0～1;Sv——流速喜好度，取值范围0～1;S基质喜好度，取值范围0～1;Sc河面覆盖喜好度，取值范围0～1。A.3.3应根据水生生态调查与评价结果，并在征询专家意见的基础上，分析确定目标物种生存繁殖所需的生境参数适宜范围。A.4.1蒙大拿法依据观测资料建立的河道流量和河流水生生物栖息地状况之间的经验关系，通过历史流量资料确定不同时段的水生生态需水，可采用水电工程坝(闸)址处多年平均流量的百分值作为指标评估工程下游河段的流量状况，评估标准见表A.4.1。该方法适用于北温带较大的常年性河流。推荐的流量占多年平均天然流量百分数(%)最佳范围好良好一般或较差差或最小极差NB/T35091—2016NB/T35091—2016附录B河流湿地需水计算方法B.1河岸植被需水经验公式法I单位面积用水量法B.1.1单位面积用水量法可用于计算河岸植被需水量，按下式1可参考当地植被定额、农作物灌水定额确定，必要时，可依据年降水量、年蒸发量、植被类型、植被盖度进行修正，无资料地区可参考条件相似地区确定。2若需参考农作物灌水定额，宜参考冬小麦灌水定额。3若需计算各月植被生态需水，则应确定各月的Npi。B.1.3间接计算法根据河岸植被与地下水位的关系，通过计算潜水蒸发量来确定干旱区河岸植被需水量，按下式计算：式中：Ep植被类型i在地下水位某一埋深时的潜水蒸发量NB/T35091—2016k——植被系数，即在其他条件相同的情况下有植被地段的潜水蒸腾量除以无植被地段的潜水蒸发量所得1Epi可通过建立地渗仪观测系统，实测潜水蒸发量确定，也可采用类似区域相关研究成果确定的经验公式计算确定。2植被系数k可通过建立地渗仪观测系统，实测不同植被地段潜水蒸发量确定，也可采用类似区域相关研究成果确定的经验3若需计算各月植被生态需水，则应确定各月的EpioB.1.5潜水蒸发法基于植被生长与潜水位和水面蒸发量之间的关系，计算干旱区河岸植被需水量，按下列公式计算：Wh₁=E,Aηk/1000式中：E₁——△t时段潜水蒸发量(mm);Ah-地下水埋深h时的植被面积(m²);Eor——第t日水面蒸发量(mm);h地下水平均埋深(m);ho——潜水停止蒸发时的地下水埋深(极限埋深)(m);B.1.6计算参数应按下列要求确定：1植被系数k可通过实地试验方法确定，亦可采用类似区域相关研究成果确定的经验公式计算确定。2n₁可采用当地经验值或通过实测数据率定确定。NB/T35091—2016B.1.7彭曼公式法依据能量平衡原理，通过计算参考作物腾发量，推算河岸植被需水量，可用于各类型河流河岸植被需水计算，按下列公式计算：式中：N——第i种植被生态需水定额(mm);A;第i种植被的面积(m²);N△t时段生态需水定额，扣除有效降水量后为净需水定额(mm);Em参考作物腾发量(mm/d);-△t时段平均气温时饱和水汽压随温度的变化率Rn净辐射[MJ/(m²·d)];G土壤热通量[MJ/(m²·d)];U₂地面以上2m高处平均风速(m/s);ea——达到平均气温时的饱和水汽压(kPa);B.1.8生态需水系数k₁应根据植被生长状况、土壤供水条件等因素合理确定。草地生态需水系数为0.30～1.25,收割后的作物系苜蓿草场峰值峰值峰值峰值风速<4.7m/s风速>4.7m/s2干贮草在收获前7d～10d达到峰值。10月11月风速小于风速大于没有地面覆盖作物及杂草10月11月风速小于风速大于低10%～15%和5%～10%;当没有地面覆盖作物时，其生育中期的值分别降低平衡关系，确定相连湿地补给需水，适用于与河道有水力联系的河道外湿地和尾闾湿地。相连湿地补给需水量按下列公式计算：Wh₁2=10³×A₂(Ez-P)+W式中：Wh₂相连湿地补给需水量(m³);A相连湿地水面面积(km²);E,相连湿地区域多年平均蒸发量(mm);P-相连湿地区域多年平均降水量(mm);W相连湿地区土壤渗漏需水量(m³);O田间持水量或饱和持水量体积百分比，根据研究的土壤类型而定，一般取20%～30%;A沼泽湿地土壤面积(m²)。B.2.2宜选择与计算范围距离最近的气象站资料，统计多年平均蒸发量和多年平均降水量。B.2.3当湿地有其他支流汇入时，相连湿地补给水量为依据水量平衡法计算的补给需水量减去支流汇入水量。附录C景观需水计算方法C.1.1感官评价法通过分析不同流量条件下景观点代表图像的景观点代表图像编号美景度等级10分：优良值为小于或等于10分且大于6分；可接受值为小于或等于6分且大于3分；不可接受值为小于或等于3分。2将美景度分为3个等级：一等为小于或等于10分且大于6次分析法计算景观质量值，分析确定水域景观等级，根据景观质量评价标准判别水域景观质量。可根据区域景观特征调整指标和标准。景观质量值可按下列公式计算： 式中：M研究河段景观质量值；l第i-1与i代表断面之间的间距(m);C.2.2景观质量评价指标可按表C.2.2-1选择，可按表C.2.2·2取值。目标层(M)系统层(K)状态层(S)变量层(T)环境(K1)水环境(S11)水质(T111)水色(T112)生态环境(S12)动植物多样性(T121)河岸植被覆盖度(T122)美学(K2)水文特征(S21)水量(T211)水面宽(T212)流速(T213)水深(T214)滨水区域(S22)沿岸弯曲程度(T221)河岸稳定性(T222)滨河带植被带宽度(T223)续表C.2.2-1目标层(M)系统层(K)状态层(S)变量层(T)景观质量(M)功能(K3)文化品位(S31)空间感(T311)历史文化感(T312)休闲游憩(S32)安全性(T321)公众满意度(T322)备注评价等级不可接受优良水质(T111)水质Ⅲ类、IV类水质Ⅱ、I水质水色(T112)0.2m≤透明度可根据流量确定受干扰植被面积比河岸植被覆盖度无保护物种护物种国家级保护物种水量(T211)多年均流量多年均流量多年均流量水面宽(T212)流速(T213)流速较枯水期减枯水期河道天然情况下情况下条件等计算水深(T214)期减少50%以上枯水期河道天然情况下情况下沿岸弯曲程度只有小部分河段态，未经截弯取直度侵蚀，洪水时区域存在侵蚀河岸稳定，无明备注评价等级不可接受优良滨河带植被带宽度(T223)空间感(T311)感觉较差强烈历史文化感感觉较差强烈安全性(T321)不安全安全公众满意度不满意较满意满意目标层系统层(K)(权重)状态层(S)(权重)变量层(T)(权重)总权重景观质水环境(S11)水质(T111)水色(T112)动植物多样性(T121)河岸植被覆盖度美学水文特征水量(T211)水面宽(T212)流速(T213)水深(T214)沿岸弯曲程度(T221)河岸稳定性(T222)滨河带植被带宽度续表C.2.3目标层系统层(K)(权重)状态层(S)(权重)变量层(T)(权重)总权重景观质功能空间感(T311)历史文化感(T312)休闲游憩安全性(T321)公众满意度(T322)景观资源景观效应不可接受可接受优良优质一般NB/T35091—2016附录D入海河口生态需水计算方法统计分析法应基于实测流量和盐度数据，通过建立敏感保护目标潮汐半月周期平均超标时间与潮汐半月周期平均流量的相关曲线，分析确定满足敏感保护目标超标时间要求所需的流量。该方法适用于径流作用明显的河口。D.2.1数值模拟法应通过模拟潮汐过程中流入河口淡水量变化对敏感保护目标盐度超标时间的影响，分析确定满足敏感保护目标超标时间要求所需的流量。数值模拟法分为二维数值模拟方法和三维数值模拟方法。二维数值模拟方法适用于混合型河口，三维数值模拟法适用于各类型河口。D.2.2二维数值模拟应按下列公式计算：f=2wsinφNB/T35091—2016t——时间(s)u流速的横向分量(m/s);V-流速的纵向分量(m/s);X横向距离(m);p——水体压强(Pa);W-地球自转角速度(rad/s);φ——纬度(rad);S水体盐度(PSU)。D.2.3三维数值模拟应按下列公式计算：NB/T35091—2016NB/T35附录E河道地下水补给需水计算方法E.1补给型河流地下水补给需水计算方法E.1.1补给型河流地下水补给需水计算方法用于计算补给型河流代表断面处的地下水补给需水量，应按下式计算：式中：Q补给型河流某代表断面地下水补给需水量(m³/s);Q₂——代表断面水生生态基流水位以下的河床覆盖层内地下水径流量(m³/s);Q₃枯水期大坝至代表断面处的河道两岸山体地下水对河床的补给量(m³/s);Q通过渗控系统的坝基及绕坝渗漏量(m³/s)。Q₂=K₁A₄i式中：K₁——代表断面河床覆盖层渗透系数(m/s);Aa——代表断面水生生态基流水位以下的河床覆盖层地下水过水断面面积(m²);i代表断面上下游一定范围内的河流水力比降，宜取上下游各25m范围内的平均纵坡比。9₂右岸地下水向河床的枯水期单宽补给量(m²/s),计算方法同q₁;L——大坝至河床某代表断面的距离(m);K₂——岸坡岩土体渗透系数(m/s);h₂——河床水生生态基流水位至相对隔水层的高差(m);H₁——枯水期临江岸坡稳定水位(m);H₂——河床水生生态基流水位(m);l河床水边线至枯水期临江岸坡稳定水位线的距离E.2排泄型河流地下水补给需水计算方法E.2.1排泄型河流地下水补给需水计算方法用于计算排泄型河流代表断面处地下水补给需水，应按下式计算：式中：Q排泄型河流代表断面地下水补给需水量(m³/s);Q枯水期大坝至代表断面处的河床向河道两岸地下水低槽的反向补给量(m³/s)。g,枯水期河床向右岸地下水低槽的单宽反向补给量h₃枯水期岸坡地下水低槽稳定水位至相对隔水层的高差(m);H₃枯水期岸坡地下水低槽稳定水位(m);l₂河床水边线至枯水期岸坡地下水低槽之间的距离E.3.1补排型河流的地下水补给需水可按本规范E.3.2采用本规范E.1和E.2的方法计算补给型河流或排泄型河NB/T35091—2016Q.(t)=Max(Q,(t),Qn(t),Qjg(t),Q(t)+本规范用词说明1)表示很严格，非这样做不可的：2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符水电工程生态流量计算规范能源局2016年12月5日以第9号公告批准发布。 4水生生态需水计算 4.1一般规定 4.3计算与成果分析 5.1一般规定 5.3计算与成果分析 6水环境需水计算 6.1一般规定 6.3计算与成果分析 8入海河口生态需水计算 558.1一般规定 9河道地下水补给需水计算 579.3计算与成果分析 4水生生态需水计算1代表完全适合