NB∕T 10385-2020 水电工程生态流量实时监测系统技术规范(能源)

ICS27.140P59NB中华人民共和国能源行业标准PNB/T10385-2020水电工程生态流量实时监测系统技术规范TechnicalCodeforReal-TimeEcologicalFlowMonitoringSystemsofHydropowerProjects2020-10-23发布2021-02-01实施国家能源局发布I 中华人民共和国能源行业标准水电工程生态流量实时监测系统技术规范TechnicalCodeforReal-TimeEcologicalFlowMonitoringSystemsofHydropowerProjectsNB/T10385-2020主编部门：水电水利规划设计总院批准部门：国家能源局施行日期：2021年2月1日中国水利水电出版社2021北京II NB/T10385－2020国家能源局公告2020年第5号国家能源局批准《水电工程生态流量实时监测系统技术规范》等502项能源行业标准（附件1）、《SeriesParametersforHorizontalHydraulicHoist（Cylinder）》等35项能源行业标准英文版（附件2），现予以发布。附件：1.行业标准目录2.行业标准英文版目录国家能源局2020年10月23日附件1：行业标准目录序代替标准编号标准名称采标号批准日期实施日期号标准NB/T水电工程12020-10-232021-02-0110385-2020生态流量实时监测系统技术规范…I NB/T10385－2020前言根据《国家能源局关于下达2015年能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技[2015]283号）的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考国内先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本规范。本规范主要技术内容是：基本规定、系统设计、系统建设、系统运行管理和维护。本规范由国家能源局负责管理，由水电水利规划设计总院提出并负责日常管理，由能源行业水电规划水库环保标准化技术委员会负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请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）。本规范主编单位：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司水电水利规划设计总院本规范参编单位：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司中国长江三峡集团有限公司本规范主要起草人员：杨杰喻卫奇纵霄魏浪夏豪赵再兴唐忠波陈凡姜昊赵坤李秋水姜伟陈敏马卫忠王志光周家飞张倩张侃侃徐劲草郭艳娜陈豪付甫刚辛亚蒲本规范主要审查人员：万文功芮建良陈国柱陈帮富李精华刘跃峰金弈王兴太蒋红晏忠林李敏陆波张信秦鑫王战策李仕胜II NB/T10385－2020目次1总则.........................................................................................................................................12基本规定.................................................................................................................................23系统设计.................................................................................................................................33.1一般规定......................................................................................................................33.2基本资料......................................................................................................................33.3站网布设......................................................................................................................43.4监测技术方案..............................................................................................................53.5通信组网......................................................................................................................53.6电源及过电压保护与接地..........................................................................................63.7遥测站设备配置..........................................................................................................73.8中心站数据处理系统..................................................................................................93.9监测设施....................................................................................................................103.10设计成果..................................................................................................................114系统建设...............................................................................................................................124.1监测设施施工............................................................................................................124.2设备集成及安装调试................................................................................................124.3软件应用与管理........................................................................................................124.4验收............................................................................................................................125系统运行管理和维护...........................................................................................................145.1管理体系....................................................................................................................145.2设施与设备维护........................................................................................................145.3资料管理....................................................................................................................14附录A水轮机组发电流量计算公式....................................................................................16附录B闸门流量计算公式....................................................................................................17附录C生态流量监测数据存储代码....................................................................................18附录D水电工程生态流量实时监测系统设计报告目录....................................................19本规范用词说明......................................................................................................................21引用标准名录..........................................................................................................................22III NB/T10385－2020附：条文说明...........................................................................................................................23IV NB/T10385－2020Contents1GeneralProvisions...............................................................................................................12BasicRequirements..............................................................................................................23SystemDesign......................................................................................................................33.1GeneralRequirements...................................................................................................33.2BasicData.....................................................................................................................33.3LayoutofStationNetwork............................................................................................43.4TechnicalSchemeforMonitoring.................................................................................53.5CommunicationsNetwork.............................................................................................63.6PowerSupply,OvervoltageProtectionandEarthing....................................................73.7EquipmentConfigurationofTelemetryStations...........................................................73.8DataProcessingSystemoftheCentralStation.............................................................93.9MonitoringFacilities...................................................................................................113.10DesignResults...........................................................................................................114SystemConstruction.............................................................................................................124.1ConstructionofMonitoringFacilities.........................................................................124.2EquipmentIntegration,InstallationandTesting.........................................................124.3SoftwareApplicationandManagement......................................................................124.4Acceptance..................................................................................................................125SystemOperationsManagementandMaintenance..............................................................145.1ManagementSystem...................................................................................................145.2MaintenanceofFacilitiesandEquipments.................................................................145.3DataManagement.......................................................................................................14AppendixAFormulaforPowerGenerationTurbineDischarge...........................................16AppendixBFormulaforGateDischarge..............................................................................17AppendixCDataStorageCodesofEcologicalFlowMonitoring........................................18AppendixDContentsofaReportonDesignofReal-TimeEcologicalFlowMonitoringSystemofHydropowerProjects.......................................................................19ExplanationofWordinginThisCode......................................................................................21ListofQuotedStandards..........................................................................................................22Addition:ExplanationofProvisions........................................................................................23V NB/T10385－20201总则1.0.1为规范水电工程生态流量实时监测系统的内容、方法、标准和制度，统一技术要求，制定本规范。1.0.2本规范适用于水电工程生态流量实时监测系统的设计、建设、运行管理和维护。1.0.3生态流量实时监测应符合流域生态环境监测总体要求，遵循系统性、代表性、协调性原则。1.0.4水电工程生态流量实时监测系统，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。1 NB/T10385－20202基本规定2.0.1水电工程生态流量实时监测系统，应在充分收集环境现状和工程特性等资料的基础上，结合全过程环境管理需要，开展系统设计和建设，制定运行管理规程，实施运行管理和维护。2.0.2水电工程生态流量实时监测系统设计和建设应充分利用工程相关监测系统基础条件，并兼顾交通、通信、管护、安全等因素。上下游梯级的生态流量实时监测系统应相互协调、衔接。2.0.3水电工程生态流量实时监测系统布设应考虑枢纽建筑物及生态流量泄放设施布置、水库运行方式和环境敏感目标等因素，并满足安全可靠、技术可行、经济合理的要求。2.0.4水电工程生态流量实时监测系统应具备生态流量数据的实时自动采集、传输、存储、处理、展示和共享等基本功能。2 NB/T10385－20203系统设计3.1一般规定3.1.1系统设计应在功能需求分析的基础上，经过技术经济比较论证后，确定生态流量实时监测系统方案。3.1.2系统设计应根据生态流量监测要求，结合地形地质条件、工程开发方式、枢纽及生态流量泄放设施布置等开展。3.1.3生态流量实时监测系统设计任务应主要包括下列内容：1确定系统基本功能。2拟定站网布设方案。3拟定监测技术方案。4提出通信组网设计方案。5提出电源及电压保护与接地措施。6提出遥测站设备配置方案。7提出中心站数据处理系统方案。8提出监测设施建设方案。9提出系统运行管理和维护方案。10编制投资概算。3.2基本资料3.2.1系统设计应收集水电工程环境保护相关资料，主要包括环境影响评价文件、环境影响后评价文件、环境保护设计成果。3.2.2系统设计应收集水电工程特性资料，主要包括下列内容：1水库特征参数、调节性能资料。2枢纽特征参数、设计图件资料。3生态流量泄放设施特征参数、设计图件资料。3.2.3系统设计应收集水电工程运行资料，主要包括水库调度方案、代表年入库流量、出库流量、坝前和坝下水位，以及生态流量泄放设施运行数据。3 NB/T10385－20203.2.4系统设计应收集选定生态流量监测站点区域不小于1:2000的地形资料。3.2.5系统设计应收集工程区域代表性气象站的气温、湿度、日照、风速、风向等要素的特征资料。3.2.6系统设计应收集工程区域代表性水文站水位、流量、流速、洪水、冰情等特征资料，以及代表性断面水位流量关系曲线。3.2.7系统设计应收集工程区域内水文监测系统、涉水建筑物等相关资料。3.3站网布设3.3.1生态流量实时监测站网应由遥测站和中心站等组成。监测站网布设应充分利用已有的相关监测站网条件，可优先考虑与相关监测设施共享设备、数据与站房。3.3.2生态流量遥测站点布设原则应遵循控制性、代表性，并满足以下要求：1对于坝后式电站，应分别在生态流量泄放设施处、发电厂房尾水出口与泄洪建筑物出口下游河道汇合处布设遥测站点。2对于引水式及混合式电站，应分别在生态流量泄放设施处、生态流量泄放设施出口与泄洪建筑物出口下游河道汇合处、发电尾水出口下游河道处布设遥测站点。3电站下游有鱼类重要栖息地、水生生物保护区、重要湿地、重要取水口等环境敏感目标分布时，应在敏感目标处布设遥测站点。4遥测站点的布设应能反映电站下泄全部生态流量及过程，宜避免工程运行干扰。3.3.3遥测站站址应满足生态流量监测技术要求，便于系统通信组网、测站建设和运行管理，并避开可能发生塌方、滑坡、泥石流等突发性灾害的区域，以及强电磁场、强震动等干扰源。3.3.4中心站机房应选在电力供应稳定、网络通信可靠、交通条件便利、避雷接地良好的建筑物内，并远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的工厂、仓库和堆场等场所。站址周围应无强振源、强噪声源和强电磁场干扰。4 NB/T10385－20203.4监测技术方案3.4.1生态流量实时监测技术方案应根据监测站点条件及生态流量监测要求制定。3.4.2不同类型泄放设施的生态流量实时监测应符合下列规定：1对于发电机组下泄生态流量型式，可采用水轮机组发电流量计算公式换算为生态流量。水轮机组发电流量计算公式应符合本规范附录A的规定。2对于生态流量泄放管及生态流量泄放洞，可在泄放管或泄放洞末端设置流量计监测实时生态流量。3对于生态泄水闸，可采用闸门流量计算公式换算为生态流量。闸门流量计算公式应符合本规范附录B的规定。3.4.3下游影响河段及环境敏感目标的生态流量监测应满足下列要求：1对于电站下游有水文测站分布且区间无较大支流汇入的，可依托现有水文测站监测设施布设监测站点。2对于电站下游有鱼类重要栖息地、水生生物保护区或重要湿地分布的，应在鱼类重要栖息地、水生生物保护区或重要湿地的上边界处布设监测站点。3对于电站下游有重要取水口分布的，应在取水口上游侧布设监测站点。3.4.4河道生态流量监测，应根据河流特点及监测断面地形条件，选用水位流量关系法、流速仪法、声学时差法、声学多普勒法、雷达波法等方法。水位观测应符合现行国家标准《水位观测标准》GB/T50138的有关规定；流量测验应符合现行国家标准《河流流量测验规范》GB50179的有关规定。3.4.5生态流量监测频次宜每小时采集1次数据。3.5通信组网3.5.1通信组网应能保证系统安全、可靠、准确、及时传输监测数据，完成遥测站与中心站之间的信息传输。3.5.2通信组网设计内容应主要包括通信方式选择、信道测试、系统通信组网方案、工作体制与通信信道技术指标。3.5.3通信组网应满足下列要求：1应分析遥测站的通信环境条件，综合比较系统建设和运行的技术经济指5 NB/T10385－2020标，确定系统通信方式与组网方案。2遥测站应采用主、备信道传输监测数据。3数据传输信道应选择误码率低、信号强度高的通信方式。4通信组网可选择数字移动通信、卫星、超短波，以及Wi-Fi等通信方式，可采用单一或混合通信组网方式。3.5.4工作体制应满足下列要求：1工作体制应根据系统功能要求、通信方式与组网方案、管理维护能力，按照经济合理、便于维护的原则确定。2工作体制可选择自报式、应答式或混合式。3.5.5通信信道技术指标应符合下列规定：1应优先选择公共通信网和已建专用通信网等现有通信信道组网，在满足数据传输速率和可靠性的前提下选择通信方式，并设置备用信道。主要通信方式数据传输信道误码率应符合表3.5.5的规定：表3.5.5主要通信方式数据传输信道误码率信道数字移动通信卫星超短波误码率≤1×10-6≤1×10-6≤1×10-42应在监测站点进行主、备信道质量测试，遥测站与中心站信息传输成功率不应低于98%；对于超短波通信组网，电路余量应大于10dB。3.6电源及过电压保护与接地3.6.1系统电源设计应符合下列规定：1直流供电电压宜采用12V，电压变化范围和纹波电压应满足用电设备的要求，电压波动应控制在+20%～-15%。2交流供电应采用频率50Hz、电压220V的单相电源，电压波动应控制在±10%以内。3中心站应采用不间断电源供电方式，不间断电源及蓄电池的容量应根据设备用电情况和当地交流电源的可靠程度确定，应满足通信接收服务器正常运行不少于8h。4遥测站电源应采用太阳能光板对蓄电池浮充供电的方式。6 NB/T10385－20205蓄电池应采用免维护蓄电池，容量应满足连续45d无日照情况下的工作要求。3.6.2过电压保护和接地措施应符合下列规定：1各种设备的保护接地、工作接地、建筑物的防雷接地及工频交流供电设备的接地宜采用联合接地方式。2中心站和遥测站的接地电阻应分别不大于5Ω和10Ω。3遥测终端机通信接口应采取光电隔离措施，在馈线进入通信终端机之前宜加装避雷装置。4交流电源供电时，宜加装隔离变压器、浪涌吸收器、交流稳压器等设备。3.7遥测站设备配置3.7.1遥测站设备配置应主要包括传感器、遥测终端、通信设备和供电系统。3.7.2遥测站设备配置设计应从成本、使用寿命、类型等方面进行综合比较，选择满足相应技术要求的设备。必要时，应配置冗余备份。3.7.3遥测站设备配置应符合下列规定：1应根据系统遥测站网、通信、电源设计成果，确定测站主要设备的技术指标与数量。2设备应经过国家授权质检机构的认证。3传感器的输入、输出、通信接口应与遥测终端相匹配。4遥测站设备应能在站址环境条件下正常工作。当站址环境不满足温度范围-40℃～+85℃或相对湿度小于等于95％时，应采取辅助手段保证设备正常工作。3.7.4遥测终端机应符合下列规定：1遥测终端机功能应符合下列规定：1)应具有自动数据采集、存储、远程传输和电源管理功能，以及扩展传感器接口、通信接口、软件升级功能。2)应具有定时报送信息功能。3)应能现场或远程设置参数。4)应支持4mA～20mA、0V～5V、SDI-12、RS485/RS232、单总线等接口的传感器。7 NB/T10385－20205)应具有2个及以上通信接口，并支持多种无线通信信道。6)应能自检并发送遥测终端机工况信息。7)应具有人工置数并支持数据发送功能。8)应具有可固态存储1年以上监测数据的功能，固态存储数据支持中心召测功能。2遥测终端机技术指标应符合下列规定：1)工作电压宜采用直流12V。2)工作电流不大于100mA。3)静态值守电流自报式不大于3mA，应答式和混合式不大于15mA。4)年时钟误差小于2.5min。5)可靠性(MTBF)应不小于25000h。3.7.5传感器主要技术指标应符合下列规定：1水位传感器应符合下列规定：1)测量范围为0m~40m。2)分辨力小于等于1.0cm。3)当水位变幅小于等于10m时，最大允许误差为3cm；当水位变幅大于10m时，最大允许误差为水位变幅的0.3%。4)可靠性(MTBF)大于等于25000h。2流速传感器应符合下列规定：1)测量范围为0.01m/s~10m/s。2)分辨力小于等于1.0cm/s。3)最大允许误差为1%。4)可靠性(MTBF)大于等于25000h。3闸位传感器应符合下列规定：1)测量范围为0m~40m。2)分辨力小于等于1.0cm。3)当水位变幅小于等于10m时，最大允许误差为1.0cm；当水位变幅大于10m时，最大允许误差为水位变幅的0.1%。4)可靠性(MTBF)大于等于25000h。8 NB/T10385－20203.7.6通信终端应符合下列规定：1接口应满足通信功能技术要求。2工作电压宜采用直流12V。3可靠性(MTBF)应大于等于25000h。3.8中心站数据处理系统3.8.1中心站应配置通信设备、计算机、网络设备和供电系统。3.8.2中心站数据处理系统应根据生态流量实时监测系统要求设计，主要包括数据接收、存储、查询、告警等功能软件、系统软件，以及中心站系统硬件设备。3.8.3系统的数据接收、存储、查询、告警等功能应满足下列要求：1系统应能自动接收数据报文、校验解码。2系统应具有数据自动存储入库并进行备份的功能，生态流量监测数据存储代码应符合本规范附录C的规定。3数据查询结果宜采用图表方式呈现，可采用基于GIS的查询方式。4中心站通信设备自检异常、数据越限、测站工况异常信息告警，可采用短信、微信推送方式。5系统应预留信息交换接口。3.8.4中心站硬件设备配置应符合下列规定：1设备应满足数据处理系统功能要求。2计算机网络安全防护隔离措施应符合安全防护要求。3设备技术性能应满足下列要求：1)数据接收通信设备应根据监测站的通信方式确定。2)数据处理服务器宜采用高可靠的工业控制计算机或商用服务器。3)数据处理服务器的内存、硬盘容量、时钟频率、信息交换速度应满足在线存贮数据量和系统数据处理响应速度的要求。4)数据处理设备应具有备份。4设备配置应符合下列规定：1)数据处理系统应进行可靠性设计，宜配置独立的数据库服务器和灾备数据库服务器，与其它信息系统联网时应配置隔离装置、防火墙等安全防护设备。9 NB/T10385－20202)数据接收应进行系统设计，确定数据接收设备，配置备份设备，配置UPS电源。3)计算机网络应进行逻辑结构设计，确定工作站、服务器、交换机、路由器等设备。4)应根据系统应用要求，确定打印机、投影仪、大屏显示、机房视频监视等外围设备。5)中心站设备工作环境条件应满足温度18℃～28℃和相对湿度40％～70%的要求。当不能满足此要求时，应采取辅助手段保证设备正常工作。3.8.5中心站软件配置应满足下列要求：1数据处理软件应包括系统软件和应用软件。2系统软件应满足系统功能需求，配置操作系统、数据库管理系统、基本办公软件、常用编程软件、防病毒与防非法访问软件等系统软件，确定系统软件的名称、版本与数量。3应用软件配置应包括测站管理、通信管理、数据接收处理、数据入库存储、实时监视告警、远程数据召测、远程参数设置、数据编辑查询、资料整编与报表、数据传输与交换、信息发布等软件功能模块。3.9监测设施3.9.1监测设施设计应提出系统监测设施技术指标和要求，拟定监测设施项目和规模。3.9.2监测设施工程内容应结合当地条件，在充分利用现有设施的基础上，满足设备正常运行和系统维护管理的需要。3.9.3遥测站宜采用一体化结构，监测设施应包括测站基础、安全围栏、交通便道、标识牌等项目。3.9.4有测井的遥测站应提出测井、仪器站房、栈桥、进水管等土建设施的基本要求。3.9.5遥测站抗风设计应依据当地气象条件，基本风压应按当地15年一遇l0min平均最大风速数值换算确定。3.9.6中心站机房应有防雷、防火、防静电功能。10 NB/T10385－20203.10设计成果3.10.1水电工程生态流量实时监测系统设计应提出系统设计报告及监测技术要求一览表、工程量清单、设备清单、数据储存代码表、投资概算表、系统总体布局图、系统平面布置图、典型断面设计图、数据传输拓扑结构图、管理体系图等成果。3.10.2水电工程生态流量实时监测系统设计报告目录宜符合本规范附录D的规定。11 NB/T10385－20204系统建设4.1监测设施施工4.1.1监测设施施工前应进行实地查勘，并制定施工组织方案。4.1.2监测设施施工应在进场施工准备工作完成后，组织专业施工队伍进行。4.1.3监测设施工程完工后应进行验收。4.2设备集成及安装调试4.2.1设备集成和安装应在监测设施和设备验收合格后进行。4.2.2设备集成后应开展相关测试及模拟运行。4.2.3设备检查应包括机械检查和电气性能检查，必要时进行测试和联机调试。4.2.4设备安装应按照设备使用手册或产品说明书规定的步骤进行，并做好设备的紧固和防水处理等工作，检查设备各项参数设置，测试设备运行情况，确保设备正常运行。4.2.5设备安装调试应记录安装调试过程，编制系统安装调试报告。4.3软件应用与管理4.3.1应用软件应遵循标准化、规范化原则，在软件设计、软件编码、通信规约和文档编制等方面符合相关规定。4.3.2软件应能实现设计方案提出的相应功能。4.3.3软件应采用面向对象的程序设计方法和容错设计技术，进行通用类的归纳、封装和接口调用。4.3.4软件应具备可靠性高、信息安全、操作方便、易维护和可扩展的特点。4.4验收4.4.1系统设备安装调试完成后应开展试运行，试运行时间不应少于3个月。4.4.2系统试运行结束后应由建设单位组织系统验收。4.4.3验收材料应包括系统设计报告、合同文件、系统安装调试报告、系统建设报告、系统试运行报告等文件。12 NB/T10385－20204.4.4系统验收应对系统功能和技术性能及其符合性作出评价，提出系统运行管理建议。13 NB/T10385－20205系统运行管理和维护5.1管理体系5.1.1系统运行管理和维护应制定规章制度和规程。5.1.2系统运行管理和维护应配备熟练专业技术人员。5.2设施与设备维护5.2.1监测设施与设备维护应符合下列规定：1值班人员应监视系统的工作状况，发现问题应尽快采取措施予以解决。2应安排专人看管遥测站。3应定期对监测系统进行巡检，对遥测站设施和设备的运行状态进行全面检查和测试，排除故障，更换存在问题的部件。4应开展河道监测断面复核，每个水文年不应少于1次。5应开展生态流量监测仪器设备校准，每个水文年不应少于1次。6日常维护应保持机房环境整洁，维护系统的工作环境。7应根据监测系统运行情况开展不定期检查。8应记录设施与设备运行和维护情况。5.2.2系统在正常维护下总体性能明显下降时，应对设备进行分类更换或者总体改造。5.3资料管理5.3.1资料管理应建立系统建设和运行管理档案，包括遥测站和中心站的基本情况、设备运行情况、设备设施维护维修记录、管护人员联系方式等内容。5.3.2系统运行管理和维护人员应每年对生态流量监测数据进行资料整编，编制系统运行年度报告。5.3.3系统运行管理和维护人员应按档案管理规定要求，对系统总体设计报告、系统安装调试报告、系统建设报告、系统试运行报告、验收文件、生态流量监测年度报告、河道监测断面复核记录、仪器设备校准记录、运行和维护情况记录，14 NB/T10385－2020以及相关合同、任务书、鉴定意见书等整理归档。15 NB/T10385－2020附录A水轮机组发电流量计算公式A.0.1水轮机组发电流量应按下式计算：（A.0.1）式中：——第i台水轮机组发电流量（m3/s）；N——单台发电机功率（kW）；——重力加速度；H——发电水头（m）；——发电效率系数。A.0.2对于通过生态小机组或基荷发电型式下泄的生态流量，应通过提取水轮发电机组实时出力数据及监测坝前实时水位，利用式（A.0.1）将其转换为实时生态流量数据。16 NB/T10385－2020附录B闸门流量计算公式B.0.1通过生态闸下放的生态流量应按下列公式进行计算：1底坎为宽顶堰的自由出流，当不大于0.65时应采用下列公式计算：（B.0.1-1）（B.0.1-2）式中：Q3i——第i孔闸门的泄流流量（m/s）；μ——流量系数；b——闸门宽度（m）；——闸门开度（m）；——重力加速度；——闸前水深（m）。2底坎为宽顶堰的淹没出流，应采用下式计算：（B.0.1-3）式中：——淹没系数。3底坎为曲线实用堰的闸孔出流，应采用下式计算：（B.0.1-4）式中：——堰顶水深（m）。B.0.2对于通过生态闸下放的生态流量，可在生态闸设置闸门开度仪，通过实时监测闸门开度及闸前水位，利用式（B.0.1-1）～式（B.0.1-4）将其转换为实时生态流量数据。17 NB/T10385－2020附录C生态流量监测数据存储代码表C生态流量监测数据存储代码主键索引序号字段名标识符类型及长度有无空值计量单位序号1测站编码STCDC(8)N—12时间TMTIMEN—23发电出力GPN(8)—kW—4闸门开度GTHTN(4,2)—m—5水位ZN(6,2)—m—6流速VN(4,2)—m/s—7生态流量EQN(9,3)—m3/s—18 NB/T10385－2020附录D水电工程生态流量实时监测系统设计报告目录前言1概述2工程概况2.1流域概况2.2工程概况2.3工程运行调度2.4生态流量泄放设施2.5环境敏感目标3站网布设3.1布设范围3.2布设原则3.3布设方案4监测技术方案4.1总体方案4.2站点设计5通信组网5.1通信方式选择5.2工作体制选择5.3通信组网设计6电源及过电压保护与接地6.1系统电源6.2过电压保护与接地7设备配置7.1传感器7.2遥测站设备7.3中心站设备8中心站数据处理系统19 NB/T10385－20208.1数据处理8.2软件配置9监测设施9.1中心站9.2遥测站10系统建设11系统运行管理和维护12投资概算20 NB/T10385－2020本规范用词说明1为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：1)表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。2)表示严格，在正常情况均应这样做的：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。21 NB/T10385－2020引用标准名录《水位观测标准》GB/T50138《河流流量测验规范》GB5017922 中华人民共和国能源行业标准水电工程生态流量实时监测系统技术规范NB/T10385-2020条文说明 NB/T10385－2020制定说明《水电工程生态流量实时监测系统技术规范》NB/T10385-2020，经国家能源局2020年10月23日以第5号公告批准发布。本规范制定过程中，编制组进行了广泛调查和深入研究，总结了水电工程生态流量实时监测方面的实践经验，吸收了近年来水电工程生态流量实时监测所取得的科技成果，并向有关单位征求了意见。为便于广大设计、科研、学校等单位有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，《水电工程生态流量实时监测系统技术规范》编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与规范正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考。24 NB/T10385－2020目次1总则..........................................................................................................................262基本规定..................................................................................................................273系统设计..................................................................................................................283.1一般规定........................................................................................................283.2基本资料........................................................................................................283.3站网布设........................................................................................................283.4监测技术方案................................................................................................293.7遥测站设备配置............................................................................................294系统建设..................................................................................................................304.3软件应用与管理.............................................................................................3025 NB/T10385－20201总则1.0.1水电工程的开发建设对下游河流造成的水文情势影响日益显现，尤其是一些采取引水式开发的水电工程，由于未采取生态流量泄放设施，坝址下游长期出现断流情况，引起了生态环境管理部门及社会舆论的高度关注。生态环境部自2012年以来，相继发布了《关于进一步加强水电建设项目环境保护工作的通知》（环办[2012]4号）、《关于深化落实水电开发生态环境保护措施的通知》（环发[2014]65号文）等文件，明确要求“合理确定生态流量，认真落实生态流量泄放措施。”2015年4月，国务院正式发布《水污染防治行动计划》（国务院关于印发水污染防治行动计划的通知（国发[2015]17号）），提出“要科学确定生态流量”，“合理安排闸坝下泄水量和泄流时段，维持河湖基本生态用水需求，重点保障枯水期生态基流”。水电工程一般采取生态小机组、生态流量泄放管、生态流量泄放洞、生态泄水闸等生态流量泄放设施来减缓对水文情势的影响。虽然水电工程环评文件中都提出了生态流量泄放设施要求，但一些水电工程出于经济利益考虑，运行过程中往往“批而不建”或“建而不用”。水电工程实施下泄生态流量实时监测，对于落实环境保护“三同时”管理要求、掌握生态流量下泄规律、评估生态流量泄放设施效果等都具有重要意义。目前，水电工程生态流量实时监测方法多样、设备类型较多，对于生态流量监测方案制定、监测仪器设备选用、监测数据传输和存储、监测系统的建设和运行管理等未作出统一规定。因此，为规范我国水电工程生态流量实时监测系统的设计、建设、运行管理和维护等相关技术要求，提高生态流量实时监测水平，落实国家环境保护监管要求，编制水电工程生态流量实时监测系统技术规范是十分必要的。26 NB/T10385－20202基本规定2.0.2水电工程相关监测系统主要包括水情、水文、水质自动监测系统等，该类系统在通信组网、遥测站设备等方面与生态流量实时监测系统有相通之处，因此，在开展生态流量实时监测系统设计过程中需充分考虑水电工程已建的相关监测系统，避免重复浪费。对于流域梯级电站，流域梯级管理机构需统筹考虑生态流量实时监测系统的建设，上下游梯级应相互协调。2.0.3对生态流量有特殊需求的环境敏感目标通常包括珍稀特有鱼类及其他水生生物自然保护区、水产种质资源保护区、重要水生生物的自然产卵场、索饵场、越冬场、重要湿地、天然渔场、生产生活取水口等。27 NB/T10385－20203系统设计3.1一般规定3.1.2不同水电开发方式造成的水文情势影响有较大差异。如采取引水式或混合式开发方式的水电站，在坝址至发电厂房之间将形成永久减水河段。常见的生态流量泄放设施有生态机组、生态流量管、生态流量洞、生态泄水闸等，为评估生态流量泄放设施效果，针对不同的生态流量泄放设施类型，生态流量实时监测站点的布设要求也不一致。因此，工程开发方式及生态流量泄放设施类型是生态流量监测站点布设的重要依据。3.2基本资料3.2.1水电工程环境影响评价文件等相关成果中提出的生态流量监测要求，包括监测断面、监测方法、监测时段和频次，可以作为生态流量实时监测站网布设的依据和参考。3.3站网布设3.3.1生态流量监测站网布设需充分利用工程或流域已建、在建的水文、水情测报系统，生态环境质量监测系统等相关监测设施、设备及数据处理系统。3.3.2规定了遥测站点布设的总体要求。根据环境管理需求及水电工程生态流量泄放设施的特点，生态流量遥测站点需包括生态流量泄放设施本身及坝址下游减脱水影响河段。当电站下游有重要环境敏感目标分布时，还需在环境敏感目标处布设遥测站点。对生态流量泄放设施进行实时监测，目的是掌握生态流量泄放设施的实际运行情况，评估生态流量泄放设施运行的稳定性。对下游减脱水影响河段进行实时监测，目的是掌握下游河段代表性断面生态流量实际变化情况及过程，评估生态流量泄放设施运行的有效性。对下游环境敏感目标进行实时监测，目的是获取环境敏感目标处的流量、水位等水文要素实时变化情况，验证环评阶段生态流量计算结果是否可靠，并为优化水库生态调度提供科学依据。28 NB/T10385－20203.4监测技术方案3.4.1规定了生态流量监测技术方案制定的依据。监测站点条件包括地形地质条件、工程布置条件、生态流量泄放设施布置条件等；生态流量监测要求包括掌握生态流量下泄过程、验证环评预测结果、评估生态流量泄放设施效果等。3.4.2规定了生态流量泄放设施的具体监测要求。生态流量泄放设施类型包括生态机组、生态流量管、生态流量洞、生态泄水闸等型式。采取生态机组下放生态流量型式的，可以通过提取发电机组实时出力及监测坝前实时水位，通过水轮机组发电流量公式换算为实时生态流量；此外，也可以在发电尾水渠处设置流量计实时监测下泄流量。考虑到前一种方式相对简便，并且不受发电尾水冲刷影响，故针对采用生态机组下泄生态流量的，本规范建议采取前一种监测方法。生态流量泄放管、生态流量泄放洞断面形状规则，无论是有压或无压状态，均可安装流量计监测实时生态流量。对于生态泄水闸型式，不能直接对下放生态流量进行监测，可以通过实时监测闸门开度及闸前水位转换为下泄生态流量。3.4.3规定了下游影响河段遥测站点布设要求。如果坝址下游影响河段已有水文监测站分布、且区间无较大支流汇入的，可充分利用现有水文监测站的监测设施开展生态流量实时监测。较大支流指全年均稳定来水的非季节性冲沟。另外，坝址下游有重要环境敏感目标分布时，在环境敏感目标处也需布设遥测站点。3.4.4规定了下游影响河段生态流量实时监测方法。河道生态流量实时监测一般按照现行国家标准《河道流量测验规范》GB50179-2015的有关规定进行。河道生态流量实时监测方法包括水流流量关系法及流速面积法两大类。水位流量关系法需率先测定监测断面的水位流量关系，通过实时观测河道水位将其转换为实时生态流量。水位流量关系法使用的监测仪器主要是水位计。水位计有接触式和非接触式两种，需要结合监测断面的具体条件合理选择。流速面积法主要是通过监测断面实时流速及断面面积，求得实时生态流量。流速面积法主要有流速仪法、声学多普勒法、声学时差法、雷达波法等几种，需结合监测断面地形条件和河流特征选择适用的生态流量实时监测方法。3.7遥测站设备配置3.7.4遥测终端机支持的无线通信信道包括GPRS/CDMA、卫星、3G/4G/5G、Wi-Fi、29 NB/T10385－2020GSM、VHF、NB-IOT等。4系统建设4.3软件应用与管理4.3.1国家颁布了《计算机软件文档编制规范》GB/T8567-2006、《交互式电子技术手册第2部分：用户界面与功能要求》GB/T24463.2-2009、《系统与软件工程系统与软件质量要求和评价(SQuaRE)第2部分：计划与管理》GB/T25000.2-2018，对软件开发过程和管理过程编制的主要文档及其编制的内容、格式进行了规定。水利部颁布了《水文监测数据通信规约》SL651-2014，对水文监测系统中智能传感器和遥测终端的接口及数据通信协议、测站与中心站之间的通信协议进行了规定。30