張忠科 于 鵬 宋慶健

(泰安市水文局，山東 泰安 271000)

近年來(lái)，為全面實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度，山東省始終把水利工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為一項(xiàng)重要工作來(lái)抓，切實(shí)把水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)工程作為水利投資建設(shè)的優(yōu)先領(lǐng)域。泰安市勝利水庫(kù)是市內(nèi)唯一一座沒(méi)有水文監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的中型水庫(kù)。目前，勝利水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程帶水文工程已列入“十三五”建設(shè)規(guī)劃，該工程將通過(guò)建設(shè)完備的水文自動(dòng)化監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)裝備，形成布局科學(xué)合理的水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，完成流域內(nèi)降水、水位、流量、水質(zhì)、水文調(diào)查等監(jiān)測(cè)任務(wù)，達(dá)到雨量、水位等水文信息自動(dòng)化，流量測(cè)驗(yàn)智能化目標(biāo)，為防汛抗旱、工程管理、水資源的配置與保護(hù)，提供可靠的技術(shù)支撐。

1 水庫(kù)概況

泰安市勝利水庫(kù)坐落于黃河流域大汶河一級(jí)支流漕河上游，位于泰安市高新區(qū)滿莊鎮(zhèn)南留、北留村東。勝利水庫(kù)是一座以高新開(kāi)發(fā)區(qū)工業(yè)用水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游開(kāi)發(fā)等綜合利用的中型水庫(kù)。設(shè)計(jì)洪水位為129.56m，相應(yīng)最大泄量為24m3/s，總庫(kù)容為5483萬(wàn)m3。

1.1 引水渠概況

勝利水庫(kù)是一座靠引水渠補(bǔ)充庫(kù)區(qū)蓄水的中型水庫(kù)。引水渠全長(zhǎng)53.873km，設(shè)計(jì)引水流量為15m3/s。引水渠道的水主要來(lái)自牟汶河、瀛汶河和石汶河3處引水樞紐工程的河水。首先引牟汶河的河水，當(dāng)引水流量達(dá)不到庫(kù)區(qū)蓄水要求時(shí)，再引蓄瀛汶河和石汶河的河水。

1.2 水庫(kù)大壩、溢洪道和放水洞概況

大壩分為主壩和副壩。主壩由南留主壩、北留主壩和北迎主壩組成，壩頂全部貫通為南北方向的交通道路。副壩由南留副壩和北迎副壩組成，其中南留副壩壩頂為東西方向的交通道路。

溢洪道位于北迎副壩西端60.00m處，是一條寬40.00m，長(zhǎng)約300.00m的沖溝，無(wú)消能防沖工程，自建庫(kù)以來(lái)從未溢洪。

放水洞共4座。其中，1號(hào)放水洞位于南留副壩處，4號(hào)放水洞位于北迎主壩處，兩處放水洞出口均與灌溉干渠連接，主要用于農(nóng)田灌溉。2號(hào)放水洞位于南留主壩處，3號(hào)放水洞位于北留主壩處，這兩處放水洞主要是供水管道，為高新開(kāi)發(fā)區(qū)企業(yè)供水。

2 水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

30多年來(lái)，勝利水庫(kù)流域內(nèi)一直未設(shè)立統(tǒng)一、規(guī)范的水文監(jiān)測(cè)工程設(shè)施設(shè)備，僅在庫(kù)區(qū)主壩前設(shè)有1處人工取水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)及水庫(kù)管理部門(mén)在2號(hào)、3號(hào)放水洞的供水管道上設(shè)置的水量表。

水文監(jiān)測(cè)工程需要解決如下問(wèn)題：

a.水庫(kù)的主壩處設(shè)有1處人工取樣水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目?jī)H局限于水庫(kù)水質(zhì)常規(guī)取樣監(jiān)測(cè)，年監(jiān)測(cè)頻次4次，為水庫(kù)蓄水、高新區(qū)企業(yè)供水提供水質(zhì)指標(biāo)依據(jù)。

b.水庫(kù)1號(hào)、4號(hào)放水洞出口渠道上設(shè)有1根人工觀測(cè)水尺，農(nóng)田灌溉放水時(shí)用于觀測(cè)水位；2號(hào)、3號(hào)供水管道壩下50.00m出口處建有供水計(jì)量、維護(hù)房，房間內(nèi)有混凝土消力池，庫(kù)水經(jīng)消力池后進(jìn)入管道，供企業(yè)用戶使用。供水水量流量表為管理部門(mén)的供水計(jì)量依據(jù)，多年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，供水總水量計(jì)量與高新區(qū)的企業(yè)用水水表比對(duì)誤差很大，一直未找到具體原因。

c.水庫(kù)沒(méi)有降雨觀測(cè)設(shè)備，需要降雨觀測(cè)資料時(shí)，只能借助周邊較近的雨量觀測(cè)資料作為參考。

d.水庫(kù)無(wú)水文蒸發(fā)觀測(cè)設(shè)施設(shè)備，不能觀測(cè)到水庫(kù)庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)的蒸發(fā)量。

e.水庫(kù)無(wú)引水渠流量監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備，無(wú)法計(jì)算引入庫(kù)區(qū)的水量及流速等。

f.水庫(kù)無(wú)動(dòng)態(tài)的水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備，不能為引水渠的河水和水庫(kù)的存量水提供水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)要求

泰安市勝利水庫(kù)作為以跨流域引、蓄水為主的中型水庫(kù)，沒(méi)有先進(jìn)的水文技術(shù)設(shè)施設(shè)備和現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)手段，從技術(shù)上就無(wú)法保障各項(xiàng)工作的順利實(shí)施，建設(shè)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程勢(shì)在必行。

充分運(yùn)用現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化及高科技水文監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備布局思路，綜合考慮勝利水庫(kù)對(duì)高新區(qū)企業(yè)供水及農(nóng)業(yè)灌溉需求，結(jié)合水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程站網(wǎng)規(guī)劃特點(diǎn)，對(duì)勝利水庫(kù)的水量、流速、蒸發(fā)、降雨、水位等監(jiān)測(cè)要素進(jìn)行綜合布局，滿足勝利水庫(kù)的防汛抗旱決策要求，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)的流域供水聯(lián)合調(diào)度、入庫(kù)水量水質(zhì)分析、洪水預(yù)報(bào)等技術(shù)要求。

4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體布局

4.1 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布局情況

根據(jù)勝利水庫(kù)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的布設(shè)，既要考慮勝利水庫(kù)原有設(shè)施功能情況及除險(xiǎn)加固后的工程改造情況，還要考慮水庫(kù)的旅游景觀要求，以及水庫(kù)整個(gè)流域、庫(kù)區(qū)范圍的水文觀測(cè)設(shè)施設(shè)備布設(shè)站點(diǎn)的規(guī)范要求，經(jīng)統(tǒng)籌考慮確定布設(shè)站點(diǎn)位置及數(shù)量。經(jīng)勘察論證在整個(gè)庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)共設(shè)8處水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)：引水渠水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、1號(hào)放水洞監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、2號(hào)供水管道監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、3號(hào)供水管道監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、4號(hào)放水洞監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、溢洪道監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、壩頂水位計(jì)房監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、庫(kù)區(qū)觀測(cè)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，見(jiàn)圖1。

圖1 水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布局情況

4.2 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容情況

8處水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)確定后，對(duì)各站點(diǎn)的建設(shè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行布設(shè)，布設(shè)原則為：所有監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的建設(shè)內(nèi)容既要符合水庫(kù)的引、蓄、供等特定功能要求，又要符合水庫(kù)的旅游景觀需求，還要滿足水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃規(guī)范要求；各站點(diǎn)的建設(shè)內(nèi)容在設(shè)計(jì)思路上要有所突破，不能墨守成規(guī)；各站點(diǎn)設(shè)施建設(shè)上要滿足水文監(jiān)測(cè)功能要求，并與水庫(kù)的的景觀旅游相結(jié)合，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)為古典型的站房設(shè)施，不僅能夠滿足水文監(jiān)測(cè)的功能需要，而且能成為風(fēng)景區(qū)靚麗的水文宣傳點(diǎn)；各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在設(shè)備選型上既要優(yōu)先考慮水庫(kù)的整體功能需求，還要滿足水文監(jiān)測(cè)設(shè)備的功能要求，選擇自動(dòng)化精度高、比較穩(wěn)定的遙測(cè)設(shè)備，以提高水文監(jiān)測(cè)的精度、效率和時(shí)效性。勝利水庫(kù)水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)具體項(xiàng)目?jī)?nèi)容布設(shè)見(jiàn)表1。

表1 勝利水庫(kù)水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容布設(shè)

4.2.1 引水渠道監(jiān)測(cè)功能要求

為精確地掌握渠道動(dòng)態(tài)引水的水質(zhì)和水量的數(shù)據(jù)，在入庫(kù)口引水渠道處新建監(jiān)測(cè)、景觀多功能房，監(jiān)測(cè)房?jī)?nèi)布設(shè)在線非接觸式雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)與在線遠(yuǎn)程自動(dòng)化水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)在線非接觸式雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)可以隨時(shí)查看引水渠上的瞬時(shí)流速，計(jì)算來(lái)水的瞬時(shí)流量和累積流量；通過(guò)在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以隨時(shí)查看水質(zhì)指標(biāo)的變化情況，了解指標(biāo)是否超標(biāo)；通過(guò)人工觀測(cè)水尺及自動(dòng)遙測(cè)水位監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行渠道水位比對(duì)；引水渠道旁新設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可查看渠道水勢(shì)實(shí)時(shí)圖像、觀察儀器設(shè)備的運(yùn)行及維護(hù)狀況。上述設(shè)施設(shè)備基本可以滿足對(duì)引水渠道水位、流速及來(lái)水水質(zhì)指標(biāo)變化狀況等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集。

4.2.2 對(duì)1號(hào)、4號(hào)放水洞的監(jiān)測(cè)

在1號(hào)、4號(hào)放水洞的下游與灌溉干渠處各新建一座測(cè)流橋，渠道內(nèi)設(shè)人工觀測(cè)水尺與遙測(cè)水位計(jì)設(shè)備，在測(cè)流橋下布設(shè)非接觸式測(cè)速雷達(dá)，渠道邊新設(shè)視頻監(jiān)控設(shè)備。將人工測(cè)流與雷達(dá)測(cè)流系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)灌溉水量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量。

4.2.3 對(duì)2號(hào)、3號(hào)供水管道的監(jiān)測(cè)

在2號(hào)、3號(hào)供水管道的大壩下新建1處監(jiān)測(cè)、維護(hù)多功能景觀房，分別在管道上新設(shè)多普勒流量?jī)x及超聲波流量?jī)x，用于比對(duì)流量誤差；對(duì)所有用水戶的水表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)累加核對(duì)流量數(shù)據(jù)，找出變化規(guī)律。

4.2.4 對(duì)溢洪道的監(jiān)測(cè)

由于自建庫(kù)以來(lái)溢洪道就沒(méi)有溢洪過(guò)，經(jīng)過(guò)除險(xiǎn)加固工程后，在溢洪道上新設(shè)水尺，若有溢洪就用水位推算流量。新設(shè)視頻監(jiān)控設(shè)備用來(lái)監(jiān)控溢洪道的溢洪過(guò)程。

4.2.5 壩頂水位房設(shè)施、設(shè)備

壩頂是勝利水庫(kù)的主要景觀之一，因此要把水位監(jiān)測(cè)景觀房建設(shè)得漂亮、美觀、氣派，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙測(cè)水位和在線水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)功能。新設(shè)壩頂庫(kù)區(qū)觀測(cè)水尺及觀測(cè)道路，遙測(cè)水位計(jì)采用穩(wěn)定的浮子式水位計(jì)，在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)pH值、總氮、COD、總磷、氨氮等一系列指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，時(shí)刻監(jiān)控庫(kù)區(qū)的水質(zhì)變化情況，并通過(guò)人工取樣監(jiān)測(cè)進(jìn)行比對(duì)。

4.2.6 庫(kù)區(qū)觀測(cè)場(chǎng)

新設(shè)一體化遙測(cè)雨量計(jì)設(shè)備和常用的人工雨量觀測(cè)設(shè)備，保證雨量的正常連續(xù)監(jiān)測(cè)和比對(duì)誤差；蒸發(fā)監(jiān)測(cè)采用自動(dòng)遙測(cè)蒸發(fā)設(shè)備和E601人工觀測(cè)設(shè)備，可以比對(duì)蒸發(fā)的準(zhǔn)確率。

建設(shè)以上水文監(jiān)測(cè)工程項(xiàng)目，可以實(shí)時(shí)查看水庫(kù)的基本情況以及水位、流量、水勢(shì)變化情況，視頻監(jiān)控圖像可以和水文監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、水質(zhì)變化數(shù)據(jù)在一個(gè)顯示終端設(shè)備上顯示，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像與數(shù)據(jù)信息的共享。

4.3 工程建設(shè)項(xiàng)目的應(yīng)用

a.該水文監(jiān)測(cè)工程的建設(shè)，彌補(bǔ)了勝利水庫(kù)無(wú)水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的空白，從根本上解決了泰安市勝利水庫(kù)防汛抗旱資料不全的問(wèn)題。建成的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水文信息采集、傳輸、存儲(chǔ)的自動(dòng)化，不僅可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)雨情、水位、水量等信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)汛自動(dòng)化，還能準(zhǔn)確地計(jì)算分析出區(qū)域用水量，大大提高水文信息的時(shí)效性和利用率，為實(shí)現(xiàn)勝利水庫(kù)水文的全面優(yōu)質(zhì)服務(wù)提供技術(shù)保證。

b.通過(guò)水文水資源監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)了泰安市高新區(qū)工業(yè)供水格局的合理分配，精確計(jì)量用水量，為落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度，服務(wù)于泰安市水資源管理與配置，完善科學(xué)合理的灌溉制度提供依據(jù)。通過(guò)掌握水庫(kù)中的水量動(dòng)態(tài)變化情況，有利于解決水源的時(shí)空分布不均和高新開(kāi)發(fā)區(qū)眾多企業(yè)用水戶之間的矛盾，優(yōu)先解決了企業(yè)用戶的急需用水量。

c.各水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程的建成，實(shí)現(xiàn)了管理人員在辦公室就可以看到網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控提供的各站點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像，不在辦公室時(shí)也可以在手機(jī)上查看各站點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像。通過(guò)查看各站點(diǎn)設(shè)施設(shè)備的實(shí)時(shí)圖像及儀器數(shù)據(jù)顯示情況，工作人員可以直觀地觀測(cè)儀器設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，也可以看到水勢(shì)的運(yùn)動(dòng)情況及周?chē)h(huán)境的變化情況。通過(guò)站點(diǎn)視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)圖像傳播減少了工作人員到各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的次數(shù)，大大減輕了工作量，還能夠有效防止設(shè)施設(shè)備的人為破壞。

5 工程建設(shè)的建議與展望

5.1 水文設(shè)施美化設(shè)計(jì)

勝利水庫(kù)已經(jīng)改建為天頤湖水利風(fēng)景區(qū)，按照“一核、一環(huán)、兩湖、多板塊”的規(guī)劃結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行規(guī)劃，通過(guò)景觀生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，形成以“山、城、湖、人”為規(guī)劃特色的城市新景觀、新氣象。在設(shè)計(jì)水文基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)應(yīng)融入建筑藝術(shù)語(yǔ)言，結(jié)合周邊自然、人文和生態(tài)，將水文建筑物更好地融于周?chē)h(huán)境，在不影響其水文監(jiān)測(cè)功能發(fā)揮的前提下，對(duì)其進(jìn)行建設(shè)和美化，體現(xiàn)出水工建筑物的科學(xué)、藝術(shù)和人文等特色，設(shè)計(jì)出別具一格的水文設(shè)施景觀，并配備現(xiàn)代化的水文遙測(cè)設(shè)備。通過(guò)招投標(biāo)確定出信用好、施工隊(duì)伍過(guò)硬的企業(yè)，把水文工程建設(shè)成為高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的示范工程，使其成為水文行業(yè)的亮點(diǎn)和標(biāo)桿。在人流較多的景區(qū)，水文景觀觀測(cè)設(shè)施工程的建設(shè)不僅能帶動(dòng)水庫(kù)的旅游發(fā)展，產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益，更是對(duì)水文行業(yè)的有力宣傳。

5.2 水文監(jiān)測(cè)工程建設(shè)展望

水文監(jiān)測(cè)體系的建設(shè)為水庫(kù)的管理工作提供了高效、快捷的決策服務(wù)依據(jù)，水文監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的建設(shè)與水庫(kù)的旅游開(kāi)發(fā)融合發(fā)展，增添了旅游景點(diǎn)，增加了旅游收益，開(kāi)創(chuàng)了泰安市水庫(kù)建設(shè)史的創(chuàng)新發(fā)展記錄，也可為全國(guó)同類(lèi)水庫(kù)的水文監(jiān)測(cè)工程建設(shè)提供借鑒。在以后的水庫(kù)旅游發(fā)展過(guò)程中要逐漸對(duì)群眾開(kāi)放水文監(jiān)測(cè)設(shè)備，讓公眾了解水文、參與到水文工作中，讓水文監(jiān)測(cè)服務(wù)在發(fā)揮防洪減災(zāi)等功能的同時(shí)，也能夠發(fā)揮宣教、景觀等作用。

勝利水庫(kù)的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)主要以水庫(kù)管理部門(mén)為主，水文管理部門(mén)主要以業(yè)務(wù)管理為主，兩部門(mén)齊抓共管。水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸、各站點(diǎn)視頻實(shí)時(shí)圖像實(shí)現(xiàn)“一機(jī)兩傳”，在線數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)剿畮?kù)管理部門(mén)和水文管理部門(mén)。

6 結(jié) 語(yǔ)

泰安市勝利水庫(kù)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程的站點(diǎn)布設(shè)及站點(diǎn)監(jiān)測(cè)內(nèi)容的建設(shè)，將補(bǔ)齊勝利水庫(kù)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的短板，為水庫(kù)的宏觀調(diào)控及微觀協(xié)調(diào)產(chǎn)生社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為高新開(kāi)發(fā)區(qū)的企業(yè)用水提供了質(zhì)和量的保障，為泰安市的招商引資打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為綜合治理勝利水庫(kù)上游水污染提供了數(shù)據(jù)支持，為防汛抗旱提供了決策資料，為全國(guó)同類(lèi)水庫(kù)的水文監(jiān)測(cè)工程提供了借鑒作用。工程項(xiàng)目建設(shè)完成后，在具體的實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中后續(xù)的維護(hù)工作和管理工作有待進(jìn)一步思考，應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的保護(hù)措施和保護(hù)條例，健全管理制度，依法維護(hù)水文監(jiān)測(cè)設(shè)施工程的正常運(yùn)行。