清水河流域水文預報與水資源優化管理技術探究

鄭 萌，張志雄

(河北省張家口水文勘測研究中心，河北 張家口 075000)

1 引言

水文災害會對區域經濟、居民安全造成較大的影響。為有效降低其造成的不良影響，在日常水資源管理中，應做好水文預報工作，并及時根據水文預報結果做出相應的調控[1]。因此，當前加強水文預報與水資源優化管理技術的研究具有積極的意義，能夠通過研究及時發現現階段相關技術應用存在的不足，為區域水資源優化管理提供幫助。

2 張家口清水河流域概況

張家口市清水河屬于永定河水系洋河的重要支流，流域全長109 km，流域內年降雨總量約為11.3×108m3，每年的7～8月份屬于降雨高發階段，也因此流域內較易遭受洪水災害侵襲，其中張家口市段清水河受災較為突出。為了有效降低水文災害對區域經濟發展帶來的不良影響，張家口市不斷加強水利工程建設，同時引入一些先進的水文預報技術，對流域內洪水災害形成有效防護。但具體來看，其中在水文預報、水文管理方面仍存在較多不足，很大程度上影響到管理的有效性，當前亟待針對這些不足和問題做出改進與完善。

3 存在的問題

現階段清水河流域的水資源管理，主要在3個方面表現出不足：所應用的水文預報技術仍顯得較為落后，預報準確性較低；上游地區存在較為嚴重的水土流失現象，流經張家口市時沉積較多泥沙，造成河道淤積；水資源開發利用缺乏統一規劃，存在地下水過度開采的不良現象。下面對這些不足之處作具體分析。

3.1 水文預報技術應用滯后

近年來，雖然張家口市水文站不斷加強技術更新，引進了一些較為先進的設備和技術，如：在個別站點引入水文遙測終端技術、GIS技術等，并投入了較多資金更新設備資源，但是卻缺乏對相關人員的有效培訓，使得這些人員在新技術應用上存在出較多問題，未能發揮出其高效水文信息監測的效果，影響到水文預報的準確性[2]。

3.2 河道泥沙治理不及時，造成河道抬升

張家口市清水河含沙量相對較大、流速較小，這是造成張家口市河道泥沙淤積的主要因素。結合現場實地勘察，發現清水河在張家口市上游區域存在較為嚴重的水土流失現象，且在之前的河段，河道坡度相對較大，水流速度較高，而在進入張家口市之后，由于河道地形較為平坦，水流速度降低，由此引起張家口市清水河沉積的泥沙量增加，河床逐漸抬高，不僅影響到相關水利工程的蓄水能力，而且造成河道堤壩防護壓力增大[3]。與此同時，流域內對河道泥沙的清理工作又顯得不足，未能及時將其中沉積的泥沙清理出來，尤其是在每年7～8月來臨之前，沒有進行專項整治和清理，進而影響到其實際的防洪能力。

3.3 水資源開發利用缺乏統一性

據對張家口市范圍內的地表水資源、地下水資源調查發現，當前可以開采應用的水資源總量約為21.5億 m3，其中可用地表水資源占據比例約為67%。在可用水資源總量基本保持一定的狀態下，為保證區域內水資源能夠得到最大化的開采利用，同時又不會對范圍內水資源環境造成破壞，應合理規劃地下水資源、地表水資源的開采量[4]。但是從當前張家口清水河流域內的水資源開發利用現狀來看，卻表現出地表水開發量不足、地下水開采量過多的不良現象，以致流域范圍內地下水水位出現逐年下降的趨勢，而在地表水方面由于缺乏有效地水資源治理，使得流域水資源的整體水質下降，影響到開發應用的有效性。

4 優化水資源管理技術的策略

基于當前張家口市清水河水資源管理的現狀，在水文預報、水資源管理工作上應充分認識到存在的不足，然后制定與之對應的優化策略，以提升水資源管理水平。

4.1 明確水資源管理原則

優化清水河流域水資源管理，主要應明確水資源管理效益最大化、統一規劃調度、可持續發展的原則，在堅持這3個方面原則的基礎上優化管理方案。首先，水資源優化管理應體現效益最大化原則。所謂效益最大化原則，主要指的是在對清水河流域水資源開發利用的過程中，應將多種開采應用方案做出對比，然后選出投資較少、獲取利益較高的開發利用方案，以促進區域經濟發展；其次，水資源優化管理應堅持統一規劃調度的原則。由于張家口市的工廠分布、經濟發展表現出較大的差異性，為滿足局部水資源開采應用所需，同時形成對局部區域地下水資源的保護，應加強對張家口市水資源的統一開發應用；最后，水資源優化管理應堅持出可持續性發展的原則[5]。為實現可持續性發展，主要應從以下2個方面著手：一是應加強水資源開采應用量的管控，尤其是針對企業的用水量管控，可采用分量計價的方式，讓企業自身加強對水資源用量的管控；二是應加強廢水、污水排放監管，嚴禁未達標的污水直接排放入河流，形成對流域水資源的有效保護。

4.2 應用GIS技術加強管理，提升預測有效性

GIS技術在水資源管理上具有一定的先進性，尤其是在空間數據的分析處理上優勢較為明顯。當前張家口市清水河流域水文站雖然引入了該項管理技術，但是由于相關工作人員技術能力不足、開發應用力度不足等因素影響，使得最終獲取到的數據信息僅停留在表面上，未能對之做深入分析，在水資源的預報和應用管理工作上發揮出的效果較差。基于此，當前應加強張家口市清水河流域GIS技術應用力度，其主要可從以下幾方面著手：其一，加強對相關技術人員的培訓工作，提升其對GIS技術的應用水平，提高水文預報、水資源管理綜合能力；其二，充分發揮GIS技術在數據獲取上的優勢，及時獲取流域內水文水資源的動態信息，為水資源管理提供基礎性數據，以便掌握區域范圍內水資源的變化情況；其三，加強各種水文預報方法的靈活應用，如：經驗相關法、成因分析法、數理統計法等，應基于GIS技術所獲取到的數據展開應用，提升水資源管理、水文預報的有效性[6]。

4.3 加強水文遙測終端技術應用，提升數據獲取可靠性

水文遙測終端技術主要指的是在待測水文區域點設置傳感器，然后利用無線通信技術將信息實時傳輸和反饋到接收裝置中，從而實現對相應水文監測點數據信息的實時獲取。通過對該項技術的應用，能夠及時發現水文信息的變化情況，在一定范圍內進行普遍應用，能夠構建出區域內水文信息動態檢測系統，對水文預報、水資源管理工作開展有較大的幫助。此外，還可將該項技術應用在流域內農業灌溉用水上面，實時監測農業灌溉用水的實際水量，然后對其采取科學的管控措施，有效降低農業用水的浪費。

4.4 設置感應預警裝置，及時清除淤泥

張家口市清水河流域內的河道、水利工程等應對沉積的淤泥清除引起重視，在河道、水利工程的合適位置處安設感應預警裝置，一旦底部區域沉積泥沙超過設定標高之后，便傳輸無線信號到監控接受系統，由水文站安排專門的工作人員到水文站做清淤處理。通過這種方式，能夠很大程度地避免虛假水位、虛假水量的不良情況發生，從而提升水文站水資源監測數據的真實性，為水資源管理提供可靠的處理方案[7]。

此外，還應在清水河流域的一些關鍵性位置安裝水質自動監測系統，如：工廠較為集中的區域、污水處理廠附近等，通過水質自動監測觀察流域內水資源受污狀況的變化情況，以便及時針對污染源做出管控。同時建立完善的懲罰機制，給予未達標排放污水的企業嚴厲懲處，從源頭上治理清水河的水質。

4.5 構建統一的水資源管理系統

加強信息化平臺的建設，在區域范圍內構建統一的水資源管理系統，實現數據信息的共享和高效應用。例如：在實際管理中，可以將區域內地下水位監測、氣象監測資料、降雨量監測等監測數據信息統一整合到水資源管理系統中，建立更加全面的數據分析平臺，為水文預報工作提供更為完善、準確的數據資料信息。