(作者單位:河南省駐馬店水文水資源勘測局 463000)
水文巡測指的是水文專業人員以巡回流動的方式定期或不定期對一個地區或流域內水文測站或斷面的水文要素進行的觀測作業。近年來,隨著我國水文測驗工作的深入開展以及水文站網的快速發展,水文巡測工作發揮了越來越重要的作用。
水文巡測雖然在我國起步較晚,但近年來發展較為迅速。目前我國各地相繼成立了基層水文巡測機構——縣級水文局或水文測報中心,把縣級水文局或水文測報中心作為巡測基地,人員集中在巡測基地進行統一管理,對基本水文站、水文巡測站和巡測斷面進行巡測。
水文巡測的優點主要體現在:集中人力、物力,使各種資源能得到充分的利用,提高了工作效率;把水文職工從偏遠的山區或荒郊野外解放出來,既穩定了職工隊伍,又增強了水文機構的活力,同時也為吸引一部分高學歷人才奠定了基礎。
從駐測到水文巡測這一轉變過程中,有些問題還需要加強研究,如巡測機構運轉情況、現有的水文測驗儀器設備能否滿足巡測要求等,還需要進一步深入探討。本文以河南省駐馬店水文水資源勘測局為例進行研究,分析存在的問題和對策,以便更好地開展水文巡測工作。
縣級水文局或水文測報中心一般是按照行政區劃把行政區域內的各個水文站整合到一起,成立水文局或水文測報中心,人員集中到巡測基地進行統一管理,根據水情及監測要求,需要巡測時,派出人員進行巡測作業。有些縣級水文局或水文測報中心也不是完全按照行政區域進行建設的,如河南省駐馬店水文水資源勘測局,2016 年至2018 年相繼成立了西平水文局、新蔡水文局、汝南水文局和駐馬店水文測報中心。其中西平、新蔡和汝南水文局以及擬成立的泌陽水文局分別是把一個縣域內的水文站整合到一起成立的;駐馬店水文測報中心則是由遂平縣的遂平水文站、駐馬店市驛城區的板橋水文站和駐馬店水文站整合到一起組成的;同樣擬成立的確山水文局,則是由正陽縣域內的王勿橋水文站及確山縣域內的薄山水文站和蘆莊水文站整合而成的。
我國的基層水文監測長期以來都是駐站固守,大部分儀器設備也都是按這種方式配置的。當水文工作由駐測向巡測轉變時,部分儀器設備并不能滿足工作需要,主要體現在水面蒸發量及流量巡測儀器設備的配備上。
(1)水面蒸發量儀器對巡測工作的影響
水面蒸發量是水文監測要素的組成部分,是探索水體的水面蒸發能力在不同地區和時間上的變化規律,以滿足在水文氣象預報、防災減災、水資源評價、水文模型確定、涉水工程規劃等方面的數據要求。
觀測水面蒸發量的儀器可分為蒸發皿、標準水面蒸發器和自記/遙測蒸發器三種類型。國家基本站通常采用標準水面蒸發器進行觀測。駐馬店水文水資源勘測局共有8 個水面蒸發站,均采用標準水面蒸發器。
水面蒸發量每日8 時觀測一次。水面日蒸發量值較小,一般在零到數個毫米,再加上觀測水面蒸發量時還要結合溢流量(或取水量)、降水量、加水量來計算,如果觀測時有風,造成水面起伏較大,水面蒸發量要測準有一定難度。如果采用自動觀測方式,其結果的可靠性更難以保證。因此,采用蒸發量儀器來進行自動觀測,還需要開展進一步的分析研究以提高工作效率和精度。如水面蒸發量采用人工觀測,工作人員每天都需要去巡測,工作量很大,也難以滿足水文巡測工作需求。例如,板橋水文站距駐馬店水文測報中心約50 公里,如進行人工巡測,工作任務較重,工作成效難以保證。
(2)流量儀器對巡測工作的影響
流量是水文測驗的主要工作之一,是反映水利資源和江河、湖泊、水庫等水體水量變化的基本資料,是防汛抗旱、水資源管理等工作重要的決策依據。
目前,水文站中大都建有水文纜道,流量測驗主要就是利用水文纜道運載平臺進行施測的。隨著我國對中小河流防洪的重視,中小河流設置了越來越多的無人值守又無測流纜道的水文巡測站。對沒有纜道的水文巡測站或巡測斷面進行流量巡測,必須要有合適的流量巡測儀器設備。目前,駐馬店水文水資源勘測局使用的流量巡測儀器主要有走航式ADCP、電波流速儀和橋測車(只配備在板橋水文站和白橋水文站),在遇較大洪水且有水草時,鉛魚偏距較大且易掛水草,造成測流困難,測驗精度不高,甚至出現無法使用的情況;而小水時,裸露的橋墩基座或坑洼不平的地形把水流分割成多股水流,造成測驗誤差大。此外,儀器設備還需要進行比測,率定相關系數。目前,電波流速儀受環境等因素影響,還未正式全面應用,流量巡測主要以走航式ADCP為主。走航式ADCP 的優點是體積小、便于攜帶、測流速度快、自動化程度高,適合開展巡測工作。
但走航式ADCP 在使用中也存在著諸多問題。ADCP 一旦損壞,需要到國外維修,且相關參數也需調整。另外,走航式ADCP 也并不適用于中小河流爆發山洪期間的巡測。
(1)水面蒸發量的自動觀測
為滿足巡測要求,減少工作量,水面蒸發量通常應采用自動化手段進行觀測。為進一步提高觀測精度和效率,應對當前已開發的水面蒸發量自動觀測儀器進行充分考察、論證,對性能可靠、觀測精度較高的儀器設備進行試驗,與人工進行比測驗證。另外國內應加大科研攻關力度,研制更先進、更適宜的水面蒸發量儀器設備。
(2)水面蒸發量的間接觀測
水面蒸發量既可以采用儀器設備進行觀測,也可以根據氣象水文要素計算而得。水面蒸發量是一種供水充分的蒸發,是目前研究較為透徹的一種蒸發現象。確定水面蒸發量的理論途徑有熱平衡途徑、空氣動力學途徑及混合途徑,與溫度、氣壓、濕度、風速、太陽輻射等因素有關,這些數據目前均可以自動觀測。
對當前已有的蒸發量計算公式進行篩選,選擇試用與本地氣象條件相類似情況下建立的公式,并在試用過程中結合參數對公式進行優化,以供區域內各站點使用。
雖然流速儀自動化程度不如聲學類儀器設備,但實用性更強。因此,除大力推廣應用聲學流速流量儀器設備外,還應重視轉子式流速儀測流儀器設備的進一步優化創新,以滿足在惡劣天氣及各種水情條件下流量巡測工作需求,特別是要在流速較高的情況下提高測流精度。此外,野外工作環境復雜,且基層水文巡測人員理論水平相對較弱,自動化流量巡測儀器設備操作應簡單方便,這樣到達巡測斷面后可立即投入使用;另外,如果出現小故障,工作人員可現場維修,以保證測量工作的正常進行■