馬繼賢

（安徽沃特水務(wù)科技有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

近年來，隨著河道中攔水、蓄水、提水等工程的興建，對測驗(yàn)河段水流特征、測站控制條件、測驗(yàn)設(shè)施設(shè)備、測驗(yàn)方案和整編方法等產(chǎn)生了影響。目前，關(guān)于此類工程的補(bǔ)救措施尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且補(bǔ)救措施落實(shí)后的效果不夠理想。水文測驗(yàn)觀測資料的準(zhǔn)確性十分重要。通過深入思考和學(xué)習(xí)借鑒類似情況的處理方法，通過定量和定性分析水庫工程建設(shè)對水文測驗(yàn)的相關(guān)影響，提出以新建遙測站和水文站降級等補(bǔ)救措施，為同類型工程的補(bǔ)救方案提供新的思路。

1 流域水文及工程概況

1.1 水文站概況

桐汭河畔的誓節(jié)水文站，是皖南地區(qū)500～1000km2的代表站、二類精度站。主要設(shè)施有管理房、浮子式水位計(jì)、水文纜道、遙測終端及RTU，觀測項(xiàng)目有降水、水位、流量、泥沙等，為防汛抗旱決策、水資源管理等提供水文信息服務(wù)。

1.2 水庫工程概況

鳳凰山水庫壩址位于桐水、汭水匯合口下游的富村塔，距離下游誓節(jié)水文站11.85km。是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、供水和生態(tài)環(huán)境改善，兼顧發(fā)電等綜合利用的大（2）型水庫。

2 水文測驗(yàn)影響分析

2.1 對測驗(yàn)環(huán)境的影響

鳳凰山水庫工程位于誓節(jié)水文站基本水尺斷面上游約11.85km 處。工程建成后，由于泄水建筑物的啟閉運(yùn)行，改變了河道水流的天然特性，對現(xiàn)狀水文站的水位、流量測驗(yàn)等都會產(chǎn)生一定不利影響，進(jìn)而影響誓節(jié)水文站整體測驗(yàn)工作環(huán)境。

2.2 對測驗(yàn)設(shè)施的影響

現(xiàn)有水文監(jiān)測設(shè)施包括水位自記井、遙測通訊設(shè)施、觀測道路等。鳳凰山水庫位于測流斷面上游，屬測站測流控制河段，施工中由于大型機(jī)械的基礎(chǔ)開挖，水流攜帶的泥沙會導(dǎo)致水位自記井進(jìn)水管產(chǎn)生淤積。

2.3 對測驗(yàn)方案的影響

2.3.1 對水位觀測的影響

工程建成后，水庫清水下泄，會進(jìn)一步增大下游的沖刷，使得現(xiàn)狀的水位井進(jìn)水管無法計(jì)量到低水水位。

由于上游水庫的調(diào)蓄作用，水文站無法記錄自然洪水的過程，水庫的洪水調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果顯示，水庫的削減作用十分明顯，在設(shè)計(jì)（p=1%）洪峰流量2470m3/s 的情況下，水庫調(diào)蓄的最大下泄流量為2104m3/s，從而削減了366m3/s 的洪峰，削峰能力達(dá)到了14.8%；而在校核（p=0.1%）洪峰流量3990m3/s 的情況下，水庫調(diào)蓄的最大下泄流量為2480m3/s，削峰能力為37.8%。當(dāng)洪水來臨時(shí)，觀測資料已明顯失真。

2.3.2 對流量觀測的影響

現(xiàn)狀流量測驗(yàn)中高水采用橋測法（走航ADCP、電波流速儀法）進(jìn)行測驗(yàn)，測驗(yàn)斷面位于基本水尺斷面上游G235 國道橋。低枯水用轉(zhuǎn)子式流速儀選臨時(shí)斷面涉水測流。

鳳凰山水庫壩址多年平均流量為11.4m3/s，鳳凰山水庫建設(shè)后，為避免在壩址下游出現(xiàn)斷流，工程應(yīng)下泄必要的生態(tài)環(huán)境用水。鳳凰山水庫豐水期（5—8月）按多年平均流量的30%，即3.42m3/s 下泄生態(tài)流量，其余時(shí)段按多年平均流量的10%，即1.14m3/s 下泄生態(tài)流量。

多年來誓節(jié)水文站實(shí)測的最小流量為0.19m3/s，下泄生態(tài)流量1.14m3/s，大于實(shí)測最小流量，滿足現(xiàn)狀測驗(yàn)設(shè)備精度要求，不影響流量的觀測值的大小，但河道上下游由于落差的改變，河流多年來形成的水文情勢及河段匯流特性參數(shù)也將發(fā)生一些改變，可能對已率定的水位流量關(guān)系有影響。

2.3.3 對水文資料整編的影響

誓節(jié)水文站水位等資料已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測，但由于工程的建設(shè)，對原先已經(jīng)掌握的水文要素變化規(guī)律產(chǎn)生了破壞，影響了各要素間的相對穩(wěn)定關(guān)系，若要恢復(fù)這種相對穩(wěn)定的關(guān)系，則需要在后期進(jìn)行大量的水文測驗(yàn)，重新修訂整編方案[1]，才能恢復(fù)相對穩(wěn)定的水文要素關(guān)系。

2.4 對設(shè)站功能的影響

鳳凰山水庫通過控制下泄流量具有發(fā)電功能，對誓節(jié)站來說影響了天然水文規(guī)律和過程；鳳凰山水庫由于農(nóng)田灌溉和城鎮(zhèn)供水的作用，減少了下游來水量；由于通過泄水建筑物下泄的水流不同于天然水流，改變了懸移質(zhì)泥沙的測驗(yàn)代表性，對設(shè)站功能影響較大。

3 水文測驗(yàn)補(bǔ)救方案

水文監(jiān)測補(bǔ)救措施可以采用工程措施或非工程措施。水文測驗(yàn)方式、監(jiān)測頻次以及測驗(yàn)設(shè)備的適用性等均需要做出相應(yīng)的改變。

3.1 測驗(yàn)設(shè)施的補(bǔ)救方案

工程的運(yùn)行會產(chǎn)生河道的沖刷規(guī)律，對河段糙率、河道行洪能力、主槽流速等造成一定的影響，對天然河流的流量觀測造成了一定的干擾，在一定程度上改變壩址下游河段多年以來流量的變化和規(guī)律。為盡可能避免工程的影響，需調(diào)整流量監(jiān)測方案，增加流量測驗(yàn)頻次。對基本水尺斷面水位自記井及進(jìn)水管清淤約50m 長度，流量測驗(yàn)設(shè)備應(yīng)符合水文測驗(yàn)規(guī)范的相應(yīng)要求，同時(shí)應(yīng)滿足水文站測洪能力、防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求。測驗(yàn)儀器主要有流速儀、ADCP、超聲波多普勒流速儀等，選用時(shí)必須保證性能可靠、技術(shù)先進(jìn)，易于維護(hù)、操作簡便。

3.2 水位觀測的補(bǔ)救方案

水庫工程的建設(shè)會使上游下泄水含沙量較低，進(jìn)一步增大下游的沖刷，使得現(xiàn)狀的水位井進(jìn)水管無法計(jì)量到低水水位?？紤]到開挖加深自記井工程量較大，且實(shí)施有難度，故建議增加氣泡式水位計(jì)監(jiān)測低水水位[3]，并做好氣泡式水位計(jì)與現(xiàn)狀浮子計(jì)水位計(jì)監(jiān)測方式的銜接。

3.3 流量觀測的補(bǔ)救方案

誓節(jié)水文站為二類精度站，流量測驗(yàn)中高水以橋測法（走航式ADCP、電波流速儀法）進(jìn)行測驗(yàn)。工程建成后，需要增加中、高水位的流量測驗(yàn)頻次，分析率定河道糙率及水位流量關(guān)系的變化。

3.4 對測驗(yàn)環(huán)境的補(bǔ)救方案

由于工程的建設(shè)，水文站監(jiān)測的水位流量等資料已不能反映天然徑流的運(yùn)動(dòng)特征及時(shí)空變化規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)地區(qū)水資源的合理開發(fā)利用和評價(jià)，需對鳳凰山水庫生態(tài)補(bǔ)水、城鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)灌溉引水渠首、發(fā)電設(shè)備增設(shè)在線監(jiān)測設(shè)施，并新增信息傳輸設(shè)施傳至誓節(jié)水文站，對其進(jìn)行逐項(xiàng)還原，最終得到天然徑流量，為地區(qū)水資源評價(jià)提供真實(shí)可靠的依據(jù)。

3.5 對設(shè)站功能的補(bǔ)救方案

由于鳳凰山水庫對設(shè)站功能的影響，地方水文部門應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)系和溝通，可將誓節(jié)水文站降為防汛專用站，由駐測改為巡測，降級后，提交成果為逐日平均水位、洪水水位要素摘錄表，高洪下實(shí)測流量成果。鳳凰山水庫自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)可逐步代替原有的測站。

3.5.1 信息采集與通信

為了提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性，雨量和水位觀測分別采用翻斗式雨量計(jì)和氣泡壓力式水位計(jì)。這些設(shè)備能夠自動(dòng)采集、存儲和傳輸雨量數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)水文站和水位站的觀測條件進(jìn)行調(diào)整。

鑒于該流域的自然環(huán)境，采用GPRS/GSM 作為數(shù)字傳輸?shù)姆绞?，中心站租用專線并配置GSM 通信模塊接收遙測站水情信息。

3.5.2 遙測站

為保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定高效，遙測站采用測報(bào)控一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以遠(yuǎn)程終端為核心。中心站由數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和各類應(yīng)用軟件等組成。

4 結(jié)束語

減輕工程對水文測驗(yàn)影響的方法有很多，最終選擇哪一種方法還是要依據(jù)具體的流域特征和地理位置來選擇。針對水庫工程，提出了水文站降等并在上游建立水庫工程的自動(dòng)遙測系統(tǒng)的方法來減輕影響，建議相關(guān)部門進(jìn)一步加強(qiáng)對區(qū)域水文站網(wǎng)的規(guī)劃和研究，提高規(guī)劃和建設(shè)管理水平，對受到上游建設(shè)工程影響較大的水文站適當(dāng)予以調(diào)整或積極推廣運(yùn)用新的測驗(yàn)方法，為解決受人為因素影響的測驗(yàn)問題提供科學(xué)的支撐■