柏正林，錢(qián)莜暄

（1.安徽省滁州水文水資源局，安徽 滁州 239000；2.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000）

1 工程建設(shè)基本情況

1.1 工程建設(shè)概況

淮河干流航道是安徽省北部主要水運(yùn)通道，現(xiàn)狀部分航段標(biāo)準(zhǔn)低，通航能力不足，制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。航道整治建設(shè)工程起于淮河干流三河尖，止于蚌埠閘，長(zhǎng)221.6km。 治理工程分為3段，其中，三河尖～臨淮崗 （K0+000～K62+200）、 臨淮崗～正陽(yáng)關(guān)（K62+200～K92+200），現(xiàn)航道等級(jí)為Ⅴ級(jí)，分別按照Ⅲ級(jí)、Ⅱ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，正陽(yáng)關(guān)至蚌埠閘段（K92+200～K221+600），由現(xiàn)狀Ⅲ級(jí)航道建設(shè)為Ⅱ級(jí)航道。工程設(shè)計(jì)Ⅲ級(jí)航道水深3.2m，底寬單線30m，雙線為60m；Ⅱ級(jí)航道水深4.0m，底寬單線45m，雙線90m。此外，還配套建設(shè)服務(wù)區(qū)2處，錨地7處。

1.2 測(cè)站所在河段建設(shè)工程情況

魯臺(tái)子水文站監(jiān)測(cè)斷面位于整治航道K105+426，于正陽(yáng)關(guān)至蚌埠閘段，按照Ⅱ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。航道整治工程措施為切灘、 疏浚和錨地建設(shè)等 （圖1）。切灘、河底疏浚工程措施于魯臺(tái)子站監(jiān)測(cè)斷面上游2.1～2.9km河段范圍，兩岸切灘邊坡為1∶5，左、右岸切灘長(zhǎng)度分別為419，516m。 現(xiàn)狀左岸灘地高程12.00～12.70m，右岸灘地高程12.4～13.50m，分別切灘至河底高程12.34m； 現(xiàn)狀槽底高程9.3m， 疏浚整治后，底寬度90m，底高程12.34m。

圖1 魯臺(tái)子水文站所在河段航道治理工程示意圖

錨地工程建于斷面上游約3.5km處，臨航道左岸灘地建設(shè)?，F(xiàn)灘地高程12.1～13.50m，按照邊坡1∶3，開(kāi)挖至底高程12.34m。 錨地建設(shè)后，河段斷面面積增加22.3m2。

工程施工采用200～400m3/h絞吸式挖泥船和抓斗式挖泥船。水上土方開(kāi)挖采用反鏟挖掘機(jī)；水下開(kāi)挖采用抓斗式挖泥船。

2 水文監(jiān)測(cè)站基本情況

2.1 測(cè)站概況

魯臺(tái)子水文站設(shè)立于1920年6月，建于淮河干流中游，屬于國(guó)家重要水文站、中央報(bào)汛站、一類(lèi)精度站，擔(dān)負(fù)防汛抗旱、水污染防治及為閘壩運(yùn)行管理服務(wù)等重要任務(wù)。 淮河發(fā)源于河南、 湖北交界的桐柏山，向東流經(jīng)安徽、江蘇入洪澤湖，出湖后分入長(zhǎng)江和黃海，流域面積27萬(wàn)km2，全長(zhǎng)1000km。流域多年平均降水量875mm，降水量時(shí)空分布不均，產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)主要是切變和低渦，降雨歷時(shí)長(zhǎng)，降雨范圍廣。 洪水由暴雨產(chǎn)生，洪峰持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，洪水量大。

測(cè)站位于安徽省鳳臺(tái)縣魯臺(tái)子村， 集水面積88630km2，距淮河入河口294km，測(cè)驗(yàn)河段順直，水位22.00m以上漫灘，左岸灘地寬約80m，右岸灘地寬約550m，河道寬約1030m。 河床為沙壤土質(zhì)，稍有沖淤變化。 斷面上游12km處左岸有潁河匯入，18km處右岸有淠河匯入。

水文監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、含沙量、降水量、蒸發(fā)量、地下水位、地下水水溫、水質(zhì)、墑情等，受到工程建設(shè)影響的水文監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、泥沙、水質(zhì)等。實(shí)測(cè)歷年最大降水量1458.5mm（2003年），最高水位24.69m（2003年7月），最低水位14.68m（1953年6月），最大流量12700m3/s（1954年）。

2.2 現(xiàn)狀水文監(jiān)測(cè)方案

2.2.1 水位監(jiān)測(cè)

（1）該站水位監(jiān)測(cè)使用浮子式WFH-2型全程機(jī)械編碼遙測(cè)水位計(jì)，按照GB/T50138—2010《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》要求觀測(cè)，以能測(cè)得完整的水位變化過(guò)程，滿足日平均水位計(jì)算、推求流量、各項(xiàng)特征值統(tǒng)計(jì)、水文資料整編和水情拍報(bào)要求為原則［1］。 水位監(jiān)測(cè)以遙測(cè)為主，采用人工觀測(cè)校核。

（2）遙測(cè)水位計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，每日8：00，20：00各校核1次， 水位變化較大時(shí)適當(dāng)增加校測(cè)次數(shù)，出現(xiàn)故障時(shí)，采用人工觀測(cè)。

（3）人工觀測(cè)根據(jù)水位變化情況進(jìn)行，水位平穩(wěn)或變化緩慢時(shí)，每日8：00，20：00觀測(cè)；水位變化較大時(shí)（日變幅小于0.50m），按4段制觀測(cè)；洪水期或水位變化急劇時(shí)，每日按照8段制觀測(cè)，峰頂、峰谷、水位過(guò)程轉(zhuǎn)折處應(yīng)布置測(cè)次。

2.2.2 流量測(cè)驗(yàn)

流量測(cè)驗(yàn)按照水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行， 以滿足定線、準(zhǔn)確推求逐日流量和各項(xiàng)特征值為原則。該站常規(guī)流量測(cè)驗(yàn)以流速儀為主，ADCP施測(cè)為輔。 測(cè)驗(yàn)垂線采用河段設(shè)立輻射桿定位。 洪水期每次較大洪水過(guò)程，一般測(cè)流不少于5次，其中，漲水、落水段各測(cè)2次以上，峰頂附近測(cè)流1次。 平水期每2～3d測(cè)流1次，根據(jù)水位變化適時(shí)加測(cè)，滿足連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法推流整編要求［2］。

大洪水時(shí)，使用ADCP測(cè)流，測(cè)流前對(duì)ADCP進(jìn)行自檢，并記錄自檢結(jié)果。流量相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，進(jìn)行2個(gè)測(cè)回流量施測(cè)，取均值作為實(shí)測(cè)流量值；特殊水情宜完成1個(gè)測(cè)回流量施測(cè)，每半測(cè)回流量值與平均值的偏差不得大于5%，超出范圍進(jìn)行重測(cè)或改用流速儀法測(cè)流。

2.2.3 懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)

按照GB50159—92 《河流懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》，單樣含沙量測(cè)驗(yàn)，根據(jù)河段含沙量特性布置測(cè)次， 控制含沙量變化過(guò)程， 滿足推算逐日平均含沙量、輸沙率及特征值要求［2］。 單沙采用固定取樣垂線位置測(cè)取，采用過(guò)濾法處理；輸沙率測(cè)驗(yàn)根據(jù)流量、沙量變化情況布置測(cè)次， 滿足單斷沙關(guān)系曲線定線和驗(yàn)算要求，現(xiàn)狀每年施測(cè)輸沙率10次以上。

2.2.4 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

水質(zhì)監(jiān)測(cè)嚴(yán)格按照SL219—1998《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》的有關(guān)要求執(zhí)行。 每周三采集水樣1次， 分淮河斷面左、 中、 右三垂線于水面以下0.5m處或半深處（當(dāng)水深小于1m時(shí)）采集水樣。 每份水樣體積不少于2000mL， 有現(xiàn)場(chǎng)固定要求或增加臨時(shí)項(xiàng)目時(shí)， 按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 水質(zhì)分析項(xiàng)目有氨氮、高錳酸鉀指數(shù)、pH、溶解氧、色度等。 按照測(cè)站任務(wù)書(shū)要求密切監(jiān)視河段水質(zhì)變化情況，發(fā)生水質(zhì)污染事故，及時(shí)向上級(jí)及有關(guān)部門(mén)報(bào)告。

3 工程建設(shè)對(duì)水文監(jiān)測(cè)的影響分析

3.1 對(duì)水流特性影響分析

航道整治工程建設(shè)后， 測(cè)驗(yàn)河段水流特性發(fā)生變化。 本文采用荷蘭德?tīng)柗蛱厮ρ芯吭海―ELFT HYDRAULICS）開(kāi)發(fā)的DELFT3DFLOW模型軟件，計(jì)算工程建設(shè)前后水位、流速及流場(chǎng)的變化。計(jì)算區(qū)域自王家壩至蚌埠閘，計(jì)算節(jié)點(diǎn)采用王家壩、潤(rùn)河集、臨淮崗閘、正陽(yáng)關(guān)、鳳臺(tái)、渦河口、蚌埠閘上等，以高水（2003年）、平水（1973年）和低水（1994年）為計(jì)算水文條件。 根據(jù)模擬需要，用上游王家壩入流、下游蚌埠閘出流作為邊界條件，以史河、淠河、沙潁河、渦河支流作為旁側(cè)入?yún)R條件， 主要率定參數(shù)為河道糙率。 限于篇幅，模型建立、模型率定與驗(yàn)證過(guò)程略。

3.1.1 水位

模型計(jì)算結(jié)果表明，航道整治后水位降低，工程前后高、 中低水年份， 水位分別降低0.011，0.012，0.011m，如表1。

表1 魯臺(tái)子站不同水文條件工程前后水位變化情況

3.1.2 流速及流場(chǎng)

測(cè)流斷面流速分布發(fā)生變化如表2， 表3。 高水年， 平均流速增加0.010046m/s， 最大流速增加0.010199m/s；平水年，平均流速增加0.01016m/s，最大流速增加0.010794m/s； 低水年， 平均流速增加0.010314m/s；最大流速增加0.01005m/s。

表2 不同水文條件魯臺(tái)子站斷面平均流速變化

表3 不同水文條件魯臺(tái)子水文站斷面最大流速變化

此外，根據(jù)流場(chǎng)變化圖分析（圖略），由于航道斷面的變化，局部流速分布變化明顯，斷面流場(chǎng)發(fā)生變化。

3.2 對(duì)水文監(jiān)測(cè)影響分析

3.2.1 對(duì)水位流量監(jiān)測(cè)影響

由于工程建設(shè)改變水流特性， 使斷面流速大小及分布發(fā)生變化，原定的斷面測(cè)速（深）垂線需要重新布設(shè)， 原布設(shè)的測(cè)驗(yàn)垂線定位輻射桿需要拆除新建。 同時(shí)，水流關(guān)系特性的改變，使現(xiàn)有流量測(cè)驗(yàn)方案不能滿足要求［3］。

河段為沙壤土質(zhì)，工程施工中水流泥沙含量增加，造成水位井進(jìn)水口淤積，影響自記水位計(jì)正常運(yùn)行，使自記水位數(shù)據(jù)“失真”。 此外，河道疏浚、切灘擾動(dòng)水流，對(duì)水位井進(jìn)水口結(jié)構(gòu)安全也造成一定的影響。

3.2.2 對(duì)懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)影響

魯臺(tái)子站按照一類(lèi)精度要求進(jìn)行泥沙測(cè)驗(yàn)，輸沙率整編采用單斷沙關(guān)系法，單、斷沙關(guān)系線的比例系數(shù)為1.00，相關(guān)關(guān)系良好。 工程建設(shè)改變了水流特性，并使河道含沙量及其分布發(fā)生變化，既有單斷沙關(guān)系線也發(fā)生變化，需要調(diào)整垂線布置、測(cè)沙測(cè)次等測(cè)驗(yàn)方案，并重新分析率定單斷沙關(guān)系線。

3.2.3 對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)影響

工程建設(shè)進(jìn)行的河道開(kāi)挖、 水下圍堰等施工主要引起河道含沙量變化，不會(huì)引起水體化學(xué)變化。水下建筑物施工安排在枯水期進(jìn)行， 施工中采用相應(yīng)環(huán)境保護(hù)措施，施工結(jié)束后，及時(shí)清理臨時(shí)建筑物和河道行洪障礙物等， 工程建設(shè)及運(yùn)行不會(huì)對(duì)河段水質(zhì)造成較大影響。工程施工中使用大型機(jī)械，可能會(huì)造成局部河段油污污染，造成水質(zhì)變化。

4 水文監(jiān)測(cè)影響補(bǔ)救措施

4.1 水位觀測(cè)補(bǔ)救措施

調(diào)整斷面測(cè)流垂線布設(shè)， 拆除原測(cè)流定位輻射桿，按照新布設(shè)垂線重新建設(shè)［5］。

汛前、汛后對(duì)水位井進(jìn)水口清淤，每日檢查進(jìn)水口情況，發(fā)現(xiàn)淤積隨時(shí)清淤。密切關(guān)注水位計(jì)運(yùn)行情況，水位記錄及時(shí)與人工觀測(cè)值比較，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。 航道建設(shè)期間，對(duì)水位監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行調(diào)整，在現(xiàn)監(jiān)測(cè)方案基礎(chǔ)上，增加人工監(jiān)測(cè)水位頻次，由原來(lái)的人工每日8：00觀測(cè)1次， 增加到每日8：00，14：00，20：00 3次觀讀水位，在峰頂、峰谷、水位過(guò)程轉(zhuǎn)折處布置測(cè)次，水位變化急劇時(shí)，再加密觀測(cè)次數(shù)。 對(duì)井水口采取加固工程措施，保證水位井結(jié)構(gòu)安全。

4.2 流量測(cè)驗(yàn)影響補(bǔ)救措施

工程建設(shè)影響措施分為工程建設(shè)期間、 工程建設(shè)后。工程建設(shè)期間，采用在原測(cè)驗(yàn)方案基礎(chǔ)上增加流量測(cè)次的補(bǔ)救措施［5］。 汛期根據(jù)洪水過(guò)程，按照漲水3～4個(gè)測(cè)次，落水3～5個(gè)測(cè)次布置測(cè)次，每場(chǎng)洪水加測(cè)至7～9測(cè)次，滿足連時(shí)序法推流要求。 非汛期適當(dāng)增加測(cè)次，控制流量變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)，滿足連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法推流要求； 工程建設(shè)完成后， 除增加流量測(cè)次，滿足資料整編要求外，采取兩套測(cè)流方案，即采用常測(cè)法測(cè)流的同時(shí)，采用流速儀精測(cè)法進(jìn)行比測(cè)，積累足夠流量測(cè)次后，及時(shí)進(jìn)行資料分析，確定測(cè)速垂線及流量測(cè)次布置方案。

4.3 泥沙測(cè)驗(yàn)影響補(bǔ)救措施

工程建設(shè)期間，采取增加單沙測(cè)次措施，工程建設(shè)完成后，在增加單沙測(cè)驗(yàn)同時(shí)，增加斷沙測(cè)次，分析泥沙分布規(guī)律，制定單斷沙關(guān)系線。

4.3.1 泥沙測(cè)驗(yàn)測(cè)次相關(guān)規(guī)定

（1）懸移質(zhì)單沙。懸移質(zhì)泥沙單樣含沙量的測(cè)次分布，應(yīng)能控制含沙量的變化過(guò)程［4］，洪水期，每次較大洪水， 一類(lèi)站不應(yīng)少于8次， 二類(lèi)站不應(yīng)少于5次，三類(lèi)站不應(yīng)少于3次，洪峰重疊、水沙峰不一致或含沙量變化平緩時(shí)，適當(dāng)增加測(cè)次。在含沙量變化劇烈時(shí)，增加測(cè)次。 汛期平水期，每日取樣1次，非汛期含沙量變化平緩時(shí)，一類(lèi)站2～3d取樣1次，二、三類(lèi)站5～10d取樣1次。

（2）懸移質(zhì)輸沙率。一類(lèi)站歷年單斷沙關(guān)系線與歷年綜合關(guān)系線比較［5］，其變化在5%以?xún)?nèi)時(shí)，年測(cè)次不應(yīng)少于15次。 二類(lèi)、三類(lèi)站作同樣比較，其變化在5%以?xún)?nèi)時(shí)，年測(cè)次不應(yīng)少于10次。 其變化在2%以?xún)?nèi)時(shí)，年測(cè)次不應(yīng)少于6次，并均勻分布在含沙量變幅范圍。 單斷沙關(guān)系線隨水位級(jí)或時(shí)段不同分為兩條以上曲線時(shí)，每年懸移質(zhì)輸沙測(cè)次，一類(lèi)站不應(yīng)少于25次，二、三類(lèi)站不應(yīng)少于15次。

4.3.2 補(bǔ)救措施方案

采取增加單、斷沙測(cè)次措施方案，即除滿足上述測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求外，再增加測(cè)次［5］。 魯臺(tái)子站為一類(lèi)站，洪水期單沙測(cè)驗(yàn)按照每場(chǎng)洪水漲水段增加2～3個(gè)測(cè)次，落水段增加3～4個(gè)測(cè)次布置。 非汛期適當(dāng)增加測(cè)單沙測(cè)次，控制泥沙變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)，滿足泥沙整編要求；工程建設(shè)期間，增加斷沙測(cè)次5次以上，使輸沙率測(cè)次不少于15次。工程建設(shè)完成后，每年增加斷沙測(cè)次10次以上，使年輸沙測(cè)次不少于20次。積累足夠資料后進(jìn)行分析，重新率定單、斷沙關(guān)系線。

4.4 水質(zhì)監(jiān)測(cè)影響補(bǔ)救措施

施工中開(kāi)挖土方應(yīng)該堆放于河道范圍以外，及時(shí)清理施工、生活垃圾。 加強(qiáng)對(duì)施工設(shè)備的管理與維修保養(yǎng)， 杜絕泄露石油類(lèi)物質(zhì)及所運(yùn)送的建筑材料等，避免對(duì)水域造成污染，有關(guān)部門(mén)應(yīng)就施工中可能造成的水質(zhì)污染制定防治預(yù)案，并報(bào)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）淮河干流航道整治工程建設(shè)使魯臺(tái)子站水流沙特性發(fā)生變化，對(duì)水文監(jiān)測(cè)設(shè)施及水位、流量、泥沙、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等造成一定影響，應(yīng)根據(jù)相關(guān)法規(guī)要求采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。此外，工程建設(shè)使測(cè)站河槽及斷面控制特性改變，使匯流特性、參數(shù)發(fā)生改變，需對(duì)水文預(yù)報(bào)方案進(jìn)行修訂，保證水文預(yù)報(bào)精度，提高淮河流域防洪減災(zāi)能力。

（2）施工中應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)及水土保持工作，接受水行政主管部門(mén)的監(jiān)督。特別注意的是，工程施工采用的挖泥船等大型機(jī)械，一旦漏油造成水體污染，應(yīng)及時(shí)加測(cè)并上報(bào)有關(guān)部門(mén)。

（3）工程建設(shè)單位應(yīng)在項(xiàng)目開(kāi)工前將實(shí)施計(jì)劃（方案）書(shū)面通知水文部門(mén)，以便制定相應(yīng)水文監(jiān)測(cè)方案。 水文部門(mén)應(yīng)針對(duì)測(cè)站實(shí)際情況與測(cè)站任務(wù)書(shū)要求，及時(shí)組織技術(shù)力量，制定航道整治建設(shè)期和整治完成后的具體水文監(jiān)測(cè)方案， 減少工程建設(shè)對(duì)水文測(cè)報(bào)的影響。