西藏高寒峽谷堰塞湖水文應急監測思考

洛珠尼瑪 次旦多杰 小巴桑 白瑪旺堆

摘要：目前，西藏水文應急監測組織機構不健全，水文應急監測能力亟待提高。雅魯藏布江和金沙江出現堰塞湖可能性極大，需要建設具有較強能力的西藏水文應急監測隊伍。基于對監測工作實踐的思考，西藏水文應急監測應從加強工作組織機構、狠抓水文應急監測能力建設、大力培養相關技術人才、專門研制適應西藏的水文監測設備等方面著手，進一步提高西藏高寒峽谷堰塞湖水文應急監測能力。確保西藏水文能夠更加及時、準確、有效地進行水文應監測工作，從而為西藏地方政府提供可靠的決策依據。

關鍵詞：水文應急監測;堰塞湖;高寒峽谷;西藏

中圖法分類號：P338

文獻標志碼：A

雅魯藏布江和金沙江等高寒峽谷地帶堰塞湖頻發，由于堰塞體往往出現在深山峽谷，交通不便，盡管常規水文監測和水下地形測量等技術比較成熟，但由于人員難以或無法到達，只能依靠部隊直升飛機勉強冒險到達現場，即便如此，也會因環境惡劣難以順利開展監測。為此，專門研究特殊環境下能較精確測量堰塞體尺寸，形狀、構成，以及與庫區水面關系的技術迫在眉睫。筆者在2018年雅魯藏布江、金沙江兩次堰塞湖水文應急監測工作中積累了一定的經驗，并對今后類似堰塞湖如何進行水文應急監測進行了思考。以期為今后西藏高寒峽谷出現堰塞湖做水文應急監測工作時提供參考。

1水文應急監測工作現狀

堰塞湖水情信息全部由西藏自治區水文局統一收集、分析并提供服務。該局的水文勘測隊（局直屬科室）主要負責全區水文應急監測工作，各分局的業務科承擔各自所屬水文應急監測工作。該局負責提供水文應急監測設施設備及信息服務，建立水文應急監測專用倉庫，以及配備一定數量的測量設備（各分局沒有專用設備）。

2水文應急監測主要工作內容及常用設備

2.1主要工作內容

堰塞湖水文應急監測的主要工作內容包括：①入庫水量監測和分析計算;②庫區水位實時監測監控;③出庫水量的監測和分析計算;堰塞體尺寸、形狀、方量測量與分析等;④庫區水下地形測量及其庫容曲線推求等。

2.2常用水文應急監測設備

（1）水位監測設備。主要有雷達水位計、氣泡水位計和壓阻式水位計等。其中，壓阻式水位計方便安全、精度可靠，是首選設備;氣泡水位計不太適合在低氣壓的西藏使用;雷達水位計架設不方便.適宜性不強。

（2）堰塞體測量設備。主要有GNSS-RTK、全站儀和三維激光掃描儀等。其中，GNSS-RTK適用于人員到達方便、沒有強電磁干擾的區域;三維激光掃描儀具有定點架設、車載、無人機和船搭載等作業方式，其中，無人機搭載適用于人員不易或無法到達的區域;全站儀則適用于地形開闊、面積不大、通視條件良好的區域。

（3）庫區水下地形圖測繪儀器設備。主要有多波束測深儀、ADCP等。其中，多波束測深儀適用于大水深、大面積的區域;ADCP適用于面積不大，水深適中的區域，具有垂向波束的適應性更好。這兩種類型的設備均由船舶搭載，對于面積較大的堰塞湖，適宜使用機動船搭載測深設備進行觀測;對于面積適中、視線比較開闊的地方，也可使用無人船搭載測深設備進行觀測。

3西藏高寒區堰塞湖水文應急監測

一旦出現堰塞湖，要第一時間考慮如何監測和計算入庫水量、出庫流量并快速推求庫容曲線，以便開展庫水位和蓄水量預測預報及潰壩洪水演算等。西藏境內堰塞湖災害多發的河流一般上下游水文站點稀少，往往需要設立臨時水文站點。然而堰塞湖多發生在深山峽谷，人員難以到達，水文儀器設施設備在高寒地區適應性差。為此，需要研制性能穩定可靠、運輸架設方便、適應高寒地區的先進水文應急監測設備。

3.1水位流量監測

根據實際情況，庫區和上下游河流控制站采用不同的水位傳感器，通信可采用GPRS和北斗衛星雙備份。

（1）水位監測儀器設備。庫區水位傳感器以壓阻式水位計最佳。庫區水位漲（降）幅大，人員難以到達水邊，架設時儀器設備只能放在離水邊幾十米，甚至幾百米相對安全的較高地勢處，壓阻式水位計接線按實際需求長度連接的（連接線做成可對接的線段）方式適用性較強。如果上下游干流及其主要支流上已有水文站，應充分利用已有資料加強監測;若無則應設立臨時水文（位）站，其水位傳感器采用雷達水位計和壓阻式水位計較為適宜。

（2）流量監測設備。對于交通方便、容易找到交通橋、流速不太大的地方，可采用ADCP。在流速較大的地方，可采用手持或無人機搭載電波流速儀、雷達在線流量監測（配備橋上測深設備或無人機載測深設備）等。

3.2入出庫流量分析計算

堰塞湖上游控制水文站的流量與區間來水量合成為人庫徑流量。應根據庫容曲線，以入庫徑流量來推算和預測壩前水位變化情況，判斷預測湖水過流時間及流量過程，并通過堰塞湖下游控制水文站的流量減去壩體至下游站之間的區間來水量，推算出庫流量，還可通過水量平衡方程推算出庫流量。

3.3堰塞體測量工作

雅魯藏布江堰塞體出現位置處于深山峽谷，人員無法到達堰塞體現場，只能借用部隊直升飛機巡查現場。同時攜帶三維激光掃描儀測量壩體的尺寸、形狀，并根據直升機上拍攝現場視頻和照片目測、判斷壩體結構組成等。金沙江堰塞體可采用GNSS-RTK（人員能夠到達的地方）和免棱鏡全站儀（人員不易到達而距離不超過2 km及通視條件較好的地方）配合使用，也可運用無人機攜帶三維激光掃描儀或低空遙感等進行測量。

3.4水下地形測繪

水下地形測繪時，一般應運用船只攜帶多波束測深儀進行測量。類似雅魯藏布江堰塞湖，經常出現大塊山體滑坡墜入堰塞湖中，出現高達幾米甚至十幾米的涌浪，船只下湖作業時得不到安全保障，無法實測水下地形圖。相對雅魯藏布江堰塞湖，金沙江堰塞湖涌浪較小，安全隱患較低，可采用船只攜帶多波束測深儀進行水下地形測量。

3.5庫容曲線推求

對于能夠進行水下地形實測的堰塞湖，可比較準確地繪制出其庫容曲線;不然，只能借助高精度的DEM數字高程模型進行堰塞湖庫容曲線推算。

西藏高寒堰塞湖往往發生在情況復雜、環境特殊、基礎工作薄弱的河段。像雅魯藏布江、金沙江、瀾滄江、怒江等容易或可能出現堰塞湖的河段，預先用高精度的DEM數字高程模型進行庫容曲線推算。一旦出現堰塞湖，首先假設壩高并立即推求初步的庫容曲線，然后盡快測量堰塞體，可校核推算出更高精度的庫容曲線。

4工作組織

西藏自治區水文局應組織成立水文應急監測隊，由各業務科室抽取年輕的技術力量組成。各分局相應成立水文應急監測分隊。一旦出現堰塞湖，所屬分局第一時間趕到現場，開展水文應急監測工作并加強現有站點的測報工作，在有條件的情況下開展壩體、水下地形圖測量等工作。自治區水文局立即開展庫容曲線的推算和人出庫水量的分析計算，收集、整理、分析堰塞湖所有數據，統一分析結果，從唯一出口向各級防汛部門和現場指揮部匯報，制定詳細的堰塞湖水文應急監測預測預報方案，立即傳送現場執行。同時，組建自治區一級的現場水文應急監測隊，立即趕赴現場，在指揮部建立臨時水情中心，接收、分析、展示堰塞湖湖區水、雨情，并向指揮部匯報水雨情實況和各種分析成果。洛珠尼瑪等西藏高寒峽谷堰塞湖水文應急監測思考

5有關建議

（1）壩體測量技術研究。從該次雅魯藏布江堰塞湖實際情況看，由于西藏堰塞湖或冰湖地處深山峽谷，現場人員難以或無法到達堰塞體，無法較準確地測量壩體，只能搭載直升機飛臨現場盤旋，在空中目測壩體尺寸、形狀等。為此，需要專門研制特殊設備，可自動測量壩體尺寸、形狀及其組成結構等，并由直升機投擲現場特征地點，實現相對準確地壩體測量。

（2）建設雅魯藏布江險段視頻監控系統。雅魯藏布江經常出現山體滑坡段和潛在滑坡危險的河段，需要建設衛星視頻監控系統，實時監測山體變化、滑坡、河道堵塞等情況。

（3）高性能無人機的應用。此次雅魯藏布江堰塞湖，人員能夠到達的地方距堰塞體有幾十千米;2009年出現的堰塞體距人員能夠安全到達的地點有幾百千米之遠。如果有能夠安全穩定靈活飛行幾百千米的無人機，搭載三維激光掃描儀、低空遙感設備、視頻影像設備等，就可較精確地測量堰塞體及其周圍的情況。

6結語

（1）西藏堰塞湖具有特殊性。出現堰塞湖的地方往往是深山峽谷，堰塞體現場人員難以實現壩體及周圍的測量;由于大塊山體垮塌掉人堰塞湖中，頻繁出現巨大的涌浪，對堰塞湖周圍的人員、建筑等構成極大威脅，尤其是水文監測人員的生命安全面臨極大的安全隱患。

（2）大力加強水文應急監測能力建設。西藏自治區水文水資源勘測局應急監測自動測報設備儲備太少，技術人員使用不熟練，主要依靠人工觀測水位。為此，建議大力推進水文應急監測自動測報系統建設及各類業務系統的應用。加強水文應急監測內業數據分析、人出庫水量的分析計算、庫容曲線的推算、潰壩洪水計算以及堰塞湖水位變化的預測預報等能力。

（3）進一步加強水文應急監測工作組織。加強自治區一級應急監測隊及各分局的水文應急監測分隊的建設，建立健全水文應急預案。

（4）大力培養相關技術人才。加強水文情報預報、堰塞湖庫容曲線推求、潰壩洪水分析、水情分析等技術的培訓，大力培養能夠熟練使用水文監測儀器設備及相關業務應用系統和地理信息系統的人才，以提高水文應急監測技術水平。

（5）研制適應高原氣候的先進水文儀器設備。在內地應用較好的水文儀器設備，在西藏高寒地區往往出現各種故障，運行不正常。針對內地堰塞湖和西藏堰塞湖的不同特征，需要因地制宜地研制水文儀器設備。對于擬在西藏使用的儀器設備，在內地必須進行模擬西藏高寒地區低溫、低壓、低濕等情況下的試驗研究。

參考文獻：

[1]王俊.王建群，余達征，現代水文監測技術[M].北京：中國水利水電出版社，2016.

[2]王俊.長江水文監測體系的創新實踐[J]人民長江，2015， 46（19）： 26-29，34.

[3]王俊.長江水文改革與發展思考[R].武漢：長江水利委員會水文局，2017.

[4]陳春華，程海云，肖志遠，長江水文信息化建設實踐與發展思考[J].人民長江，2015，46（3）：70-73.

[5]田凱.無人機低空遙感技術在水文應急演練中的應用[J].水利水電快報，2017，38（6）：32-35.