《引水式電站生態化改造技術導則》（征求意見稿）

T/CAQIXXX—2022

ICS13.060

CCS編號

團體標準

T/CAQIxxx-xxxx

引水式電站生態化改造技術導則

TechnicalguidelinesforecologicalreconstructionofOverflowDam

SectionofDiversionPowerStation

（征求意見稿）

2022-xx-xx發布2022-xx-xx實施

中國質量檢驗協會發布

1

前??言

本標準按GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》的規則

起草。

請注意本標準的某些內容可能涉及專利，本標準的發布機構不承擔識別這些專利的責

任。

本標準由中國質量檢驗協會歸口。

本標準起草單位：中國水利水電科學研究院、青島中質脫鹽質量檢測有限公司。

本標準起草人：

本標準在執行過程中的意見或建議反饋至中國質量檢驗協會標準化辦公室。

本標準為首次發布。

T/CAQIXXX—2021

1總則

1.0.1為克服河道攔河建筑物處魚類洄游障礙、消除引水式電站生態影響，改善電站擋水建

筑物上下游間河流連通性，制定本標準。

1.0.2本技術導則主要適用于利用溢流壩段引水、溢流壩段上下游水頭差較小的引水式電站

生態化改造工程。

1.0.3引水式電站生態化改造工程實施除應符合本導則的規定外，尚應符合現行國家有關標

準的規定。

1.0.4電站生態化改造技術實施方案應遵循下列原則：

1符合國家及地方生態、環境建設的總體方針、政策。

2與批復的流域綜合規劃、防洪規劃、水能開發規劃等相協調。

3不影響原電站設計的安全等級。

4因地制宜，設計可行，防治結合，經濟節約。

1.0.5本標準主要引用下列標準：

《小型水力發電站設計規范》GB50071

《河流流量測驗規范》GB50179

《防洪標準》GB50201

《水文自動測報系統技術規范》SL61

《水環境監測規范》SL219

《溢洪道設計規范》SL253

《水工建筑物與堰槽測流規范》SL537

《水利水電站工程魚道設計導則》SL609

《水文監測數據通訊條約》SL651

《河湖生態修復與保護規劃導則》SL709

《小型水電站下游河道減脫水防治技術導則》SL/T796

《河湖生態系統保護與修復工程技術導則》SL/T800

《水電工程生態流量計算規范》NB/T35091-2016

《水電工程過魚設施設計規范》NB/T35054

4

T/CAQIXXX—2021

2術語

2.0.1引水式電站diversiontypehydropowerstation

利用明渠、隧洞、管道、渡槽等引水建筑物集中水頭的水電站。

2.0.2生態化改造ecologicalreconstruction

采取修復、改造等工程措施，促使受到水利工程影響的河湖恢復到較為自然的狀態，以

提高其生態完整性和可持續性。

2.0.3生態脅迫ecologicalstress

指來自人類對生態系統正常結構性和功能性干擾，這些干擾往往超出生態系統承受能力

范圍，導致生態系統發生不可逆的變化甚至退化或崩潰。

2.0.4魚坡fishslope

魚坡是為魚類洄游專門設計的一種魚道形式，是具有粗糙表面的緩坡，可以滿足魚類溯

河和游泳需求。

2.0.5溢流壩段overflowdam

為滿足生態流量泄放和魚類洄游需求，將魚坡結構整體嵌入堰壩中，構成的組合結構稱

為魚坡式溢流壩段。

2.0.6魚類洄游migrationoffish

魚類由于環境的變化或生理的需要進行的定期、定向往返規律性的游動。

5

T/CAQIXXX—2021

3調查與評價

3.1一般規定

開展生態化改造工作前應通過資料收集、現場調研等方法分析項目區及周邊影響區的水

文水資源、水環境、水生態以及監測能力等方面的基礎情況，探明目標電站現有生態環境保

護措施類型及有效性。

3.2調查評價應收集資料：

1所在河流流域規劃、流域特性、行政區劃、水資源分區、生態紅線等相關規劃和管控

要求。

2水生生物分布、河岸帶或湖濱帶生物分布、重要水生生物生存現狀、重要水生生境狀

況等河流生物狀況。

3水文信息、泥沙測驗和計算、水資源狀況等水文水資源資料。

4河流水系概況、河流地貌特征、地貌單元、河床底質等河流地貌資料。

5關聯水庫的調節性能和運行調度方案。

6已采取的生態化改造措施及運行狀況。

7其他相關資料。

3.3應根據調查評價資料，分析確定引水式電站生態脅迫效應，如河道減脫水范圍、受到阻隔的

相關洄游魚類等。在生態影響分析基礎上，進一步確定生態化改造目標與措施，生態化改造目標

應與生態保護對象水平相適應。

6

T/CAQIXXX—2021

4引水式電站生態化改造目標與原則

4.1生態化改造目標

1應保障廠壩間河段居民用水和河道生態流量。

2應保障魚類能夠上溯或降河運動。

3應增設生態用水監測設施，實現下泄流量自動管理。

4.2引水式電站生態化改造原則

1協調發展原則：生態化改造工程應與水資源管理、水環境綜合治理相協調，服從流域

綜合規劃、水資源保護規劃，并與其他規劃銜接。

2生態完整性原則：指河流生態系統結構與功能的完整性，包括水文情勢、河湖地貌形

態、水體物理化學特征和生物組成，各生態要素交互作用，形成了完整的結構并具備一定的

生態功能。

3自然化原則：通過生態化改造措施，恢復受水利工程影響河段水文情勢、生物等生態

要素的自然特征。

7

T/CAQIXXX—2021

5引水式電站溢流壩段魚坡式生態化改造技術

5.1生態化改造技術要點

5.1.1引水式電站攔河閘壩進行生態化改造時，應保留攔河閘壩大部分，以繼續發揮擋水和

泄洪功能。只改造部分溢流壩段，用于下泄水流以保證生態流量，改造的溢流壩段按魚坡

結構設計。

5.1.2進行擋水建筑物生態化改造時將魚坡結構整體嵌入堰壩中，構成魚坡式溢流壩段組合

結構，滿足生態流量的要求，同時解決魚類洄游問題。

5.1.3新建引水式電站，在設計時應考慮生態流量泄放和魚類洄游問題，將魚坡式溢流壩段

結構作為初始設計選擇。

5.2溢流壩段魚坡式生態化改造流程

5.2.1基于生態保護目標核算生態流量。河道生態流量計算方法可參考SL/T796-2020中相

關規定。

5.2.2生態化改造壩段布設應保留攔河閘壩大部分，繼續發揮擋水和泄洪功能，壩頂高程和

改造寬度應根據所在河道生態流量和魚類游泳能力確定。

5.2.3為防止溢流壩泄水和廠房尾水將魚類誘離魚坡，需在尾水區設導魚柵等裝置，并在魚

坡進口設誘魚系統。

5.2.4改建后的魚坡式溢流壩體可設置必要的觀測設施，以滿足對流速、流量、水深、過魚

數量、種類、規格等觀測記錄的需要。

5.3魚坡結構布置

5.3.1魚坡應布置在流量較大的河岸一側，占據原有堰壩的部分位置。魚坡與原有堰壩間應

布設起隔離作用的導墻，或在魚坡與堰壩高差銜接處布置錐坡過渡，防止魚道內出現旋渦，

影響過魚效果。

5.3.2魚坡上游端應設置調節閘門，控制汛期洪水下泄，避免沖毀魚坡，也防止流量過大導

致流速超過洄游極限流速。

5.3.3魚坡下游應盡量向河道下游延伸，使魚類盡早探測到感應流速。

8

T/CAQIXXX—2021

圖4.3.3魚坡式溢流壩段平面布置圖

5.3.4魚坡斜面宜采用礫石等表面粗糙的自然材料鋪設，于礫石上間隔布置大礫石或礫石

檻，起消能和形成水池作用。

5.3.5為防止沖刷侵蝕，魚坡與河道銜接處宜鋪設礫石，其高度應超過最高水位，在礫石護

坡以上部位，可采用天然植物護岸、土工織物扁袋護岸等自然型岸坡防護結構。

5.3.6為防止礫石滑動或者被沖刷，魚坡下游與河床銜接處應布置消力池，長度由魚坡流速

和河床水深決定，一般取3-7m。

圖4.3.5魚坡坡面布置

5.3.7魚坡坡面結構應采用大礫石嵌入式緩坡、松散填石緩坡和嵌入式礫石檻緩坡三種類

型。

1.大礫石嵌入式緩坡。應用于縱坡降1:8~1:10的陡坡，大礫石尺寸0.6-1.2m，采用坐

漿法單層鋪設在魚坡碎石墊層上，墊層下部鋪設土工布。魚坡用鋼板樁、夯入式鋼梁、鋼軌

等橫向連續構建固定礫石。

2.松散填石緩坡。多層礫石沿魚坡鋪設，最上層間隔布置大礫石，礫石頂部高出平均

水位，全部魚坡填石厚度為最大礫石尺寸的兩倍以上。該布置形式可在河道枯水期時魚坡內

仍保持一定水深，同時鋪設的大礫石可以在魚坡流速過快時起到消能作用。

3.嵌入式礫石檻緩坡。礫石和大礫石構筑的礫石檻組合鋪設，礫石檻沿魚坡間隔布置，

形成階梯式緩坡，考慮到過魚效果，相鄰礫石檻間應保證水位差小于0.2m，在平面上，礫

石檻相互呈“人”字形緊密咬合，提高礫石檻穩定性的同時，增加過水前沿長度。在魚坡尾

9

T/CAQIXXX—2021

部，通過構筑體積更大的礫石檻與河床銜接。該布置形式要求河床坡度I＜1:15，適用于擋

水建筑物上下游水位差較小，或魚坡鋪設長度較長情況。

圖4.3.2魚坡式溢流壩段魚坡縱剖面結構

10

T/CAQIXXX—2021

6水力計算

6.1一般規定

進行水力計算時，應遵循水利水電工程過魚設施設計規范（NB/T35054-2015）和水力

水電工程魚道設計導則（SL609-2013）中仿自然過魚設施建造要求，生態化改造設施不宜

修建在高山峽谷區和人口稠密區。為確保不同季節過魚能力，魚坡進口與出口水深不宜小于

1m，下游底坡坡度一般為1:100~1:20，流速、水深根據不同過魚對象游泳速度、河流大小

和規模確定，平均流速可取0.4~0.6m/s，最大流速可取1.6~2.0m/s，魚坡內水深應不小于

0.3m。

6.2生態化改造設施水力計算

水力計算包括流量計算、嵌入礫石渠道的阻力系數計算和蠻石檻水力計算三部分。

6.2.1流量計算

魚坡流速vm采用明渠平均流速表示，計算公式如下：

1

v8grI

mhy

（1）

A

rhy

Lu

2

式中，A是過水斷面面積，m；Lu是濕周，m；I是坡度；rhy是水力半徑；λ是阻力系數。

渠底凹凸不平，穩態均勻流的阻力系數λ按下式計算

1k/r

2logshy（2）

14.84

(有效條件ks<0.45<rhy)

式中，ks是粗糙度當量直徑，可用礫石平均直徑ds表示；混合石材可用粒徑d90表示。

底部粗糙的渠道和礫石檻階梯式緩坡上臨界流阻力系數函數如下：

1k

3.2log[(0.4251.01I)]（3）

hm

(有效條件I=1:8～1:15，礫石平均直徑ds=0.6～1.2m)

式中，k是嵌入礫石粗糙度，k=(1/3～1/2)ds，ds是礫石平均直徑，m。

魚坡運行流量Q計算公式如下：

QvmA（4）

6.2.2嵌入礫石渠道的阻力系數計算

無論是嵌入大礫石的旁路水道還是魚坡，其總阻力系數tot應包含兩部分，即底部粗糙

表面的阻力系數o和嵌入大礫石阻力系數s。總阻力系數tot由下式計算：

11

T/CAQIXXX—2021

so(1o)

tot（5）

(1v)

v

式中，是容積比（等于大礫石浸沒體積∑Vs與總體積Vtot之比，即=∑Vs/Vtot，Vtot=A×L,

A為大礫石浸濕表面積，L為水道段長度）；o為面積比（等于大礫石面積與底總面積之比，

o

即=∑AO.S/AO.tot，AO.S為大礫石表面積，AO.tot為基底總面積，AO.tot=Lu×L，Lu為水道橫斷

面濕周長度，L為水道段長度）。

s4CwAs/AO.tot（6）

式中，Cw是形狀阻尼系數，Cw≈1.5；AS是大礫石浸濕面積；AS=ds×h*,ds是礫石直徑；h*

是水僅環繞礫石流動時的平均水深hm，或礫石完全浸沒時的礫石高度hs（圖4）。

圖5.2.2大礫石阻力系數計算

o

底部的阻力系數可由總橫斷面的水力半徑rhy大致確定。與大礫石的阻力系數相比，

底部的阻力系數很小。

6.2.3蠻石檻水力計算

生態化改造設施中蠻石檻的作用是形成魚類休息池和降低流速，通常將大蠻石布置在水

道中，水流從蠻石的間隙通過，通過水流流量Qm計算公式為：

23/2

Qmbs2gh（6）

3

b

式中：為溢流系數；為淹沒流稅減系數；s為蠻石間隙凈寬度之和；h為蠻石檻上

游水深。

12

T/CAQIXXX—2021

7生態化改造效果監測與設施維護

7.1項目管理

引水式電站生態化改造建設期結束后，需要額外安排項目管理期，在此期間，實施生態

管理，包括保育、養護、環保執法、監測和評估等。

7.2生態化改造效果監測

生態化改造效果監測應包含生態流量監測設施、過魚效果監測、傳輸系統、處理平臺和

發布系統。

7.2.1生態流量監測系統應符合下列規定

1檢測點位于生態流量泄放設施出口位置，或下游附近符合測流要求的河道斷面。

2監測設施應包括生態流量測驗設施、標志、場地、測船碼頭等設施。

3生態流量測量方法應符合GB50179、SL61、SL537的規定。

7.2.2過魚效果監測分為物理類監測和生物類監測，其中物理類監測參數包括魚道進口、出

口、隔板位置的水文信息及氣象信息；生物類監測參數包括過魚時間、數量、種類、個體

尺寸、洄游魚類行為、溯河洄游效率、洄游魚種、魚類資源量、洄游損傷率和死亡率和洄

游路線。

7.2.3傳輸系統應包括利用衛星、無線電和有限網絡等，用于實現數據的傳輸，應符合SL651

的規定

7.2.4處理平臺用于儲存、管理和分析收到的監測數據。

7.2.5發布系統用于監測數據的分發和上報，為決策提供科學依據。

7.3生態化改造設施維護

7.3.1引水式電站應將生態化改造設施生態流量泄放、過魚情況監測納入日常管理工作中。

7.3.2電站應如實記錄生態流量和過魚設施監測數據，并定期匯總發布。

7.3.3應根據維護需要合理安排人員數量、維護時間，保證各類改造設施順利運行。

13

T/CAQIXXX—2021

附錄A引水式電站生態化改造算例

一個擬用魚坡結構改建引水式電站閘壩項目，要求魚坡最低流量為Q=1.2m3/s，魚坡縱

坡降擬為1:25（I=0.04），坡體擬用糙率ks=0.12凹凸不平粗石建造，擬用ds=0.6m的大礫

石降低流速，按照平均軸距ax=bx=1.0m鋪設，對于長為10m的魚坡需要28塊大礫石。魚

坡橫斷面為梯形，如圖A1.1所示。

圖A1.1引水式電站閘壩改建魚坡算例

過水斷面面積A：

A2.60.420.421.36m2

濕周Lu：

2

Lu2.620.4124.39m

水力半徑rhy：

rhyA/Lu0.31m

橫斷面水面寬度：

bsp2.6220.44.20m

各大礫石浸濕表面：

2

As0.60.40.24m

長L=10m的魚坡，其容積比和表面積比分別為：

22

28dsh280.60.4

440.233

vLA101.36

28d2280.62

4s4

o0.18

LLu104.36

14

T/CAQIXXX—2021

A280.246.72m22

根據s及AO.tot104.3943.9m，大礫石阻力系數

As6.72

s4Cw41.50.92

Ao.tot43.9。

考慮底部粗糙阻力，阻力系數o為：

10.12/0.31

2log3.16

o14.84

o0.10

總阻力系數λtot為：

so(1o)0.920.10(10.18)

tot1.31

1v10.233

平均流速vm：

11

vm8grhyI89.810.310.040.86m/s

tot1.31

運行流量Q：

3

QvmA0.861.361.17m/s

對照設計要求Q=1.2m3/s，可基本滿足。

最大流速vmax出現在3塊大礫石成直線排列最狹窄間隙的橫斷面處，由

vv/(1A/A)

maxmstot得出vmax為1.83m/s。

vmax＜vperm=2.0m/s，vperm為最高允許流速，說明滿足設計要求。

15

T/CAQIXXX—2021

附錄B標準用詞說明

標準用詞在特殊情況下的等效表述要求嚴格程度

應有必要、要求、要、只有……才允許

要求

不應不允許、不許可、不要

宜推薦、建議

推薦

不宜不推薦、不建議

可允許、許可、準許

允許

不必不需要、不要求

16

T/CAQIXXX—2021

目次

前言...............................................................................................................................錯誤！未定義書簽。

目次.......................................................................................................................................................................2

1總則................................................................................................................................................................4

2術語..................................................................................................................................................................5

3調查與評價....................................................................................................................................................6

3.1一般規定...............................................................................................................................................6

3.2調查評價應收集資料：...................................................................................................................6

3.3應根據調查評價資料，分析確定引水式電站生態脅迫效應，如河道減脫水范圍、受

到阻隔的相關洄游魚類等。在生態影響分析基礎上，進一步確定生態化改造目標與措施，生

態化改造目標應與生態保護對象水平相適應。........................................................................................6

4引水式電站生態化改造目標與要求......................................................................................................7

4.1生態化改造目標與要求...............................................................................................................7

5引水式電站溢流壩段魚坡式生態化改造技術...................................................................................8

5.1生態化改造技術要點....................................................................................................................8

5.2溢流壩段魚坡式生態化改造流程............................................................................................8

5.3魚坡結構布置..................................................................................................................................8

6水力計算.......................................................................................................................................................11

6.1一般規定........................................................................................................................................11

6.2生態化改造設施水力計算........................................................................................................11

7生態化改造效果監測與設施維護........................................................................................................13

7.1項目管理........................................................................................................................................13

7.2生態化改造效果監測.................................................................................................................13

7.3生態化改造設施維護.................................................................................................................13

附錄A引水式電站生態化改造算例...............................................................................................14

附錄B標準用詞說明...........................................................................................................................16

T/CAQIXXX—2021

1總則

1.0.1為克服河道攔河建筑物處魚類洄游障礙、消除引水式電站生態影響，改善電站擋水建

筑物上下游間河流連通性，制定本標準。

1.0.2本技術導則主要適用于利用溢流壩段引水、溢流壩段上下游水頭差較小的引水式電站

生態化改造工程。

1.0.3引水式電站生態化改造工程實施除應符合本導則的規定外，尚應符合現行國家有關標

準的規定。

1.0.4電站生態化改造技術實施方案應遵循下列原則：

1符合國家及地方生態、環境建設的總體方針、政策。

2與批復的流域綜合規劃、防洪規劃、水能開發規劃等相協調。

3不影響原電站設計的安全等級。

4因地制宜，設計可行，防治結合，經濟節約。

1.0.5