水庫工程對水文測驗的影響和補救思路研究

馬繼賢

（安徽沃特水務科技有限公司，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，對測驗河段水流特征、測站控制條件、測驗設施設備、測驗方案和整編方法等產生了影響。目前，關于此類工程的補救措施尚未有統一的標準，且補救措施落實后的效果不夠理想。水文測驗觀測資料的準確性十分重要。通過深入思考和學習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對水文測驗的相關影響，提出以新建遙測站和水文站降級等補救措施，為同類型工程的補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

桐汭河畔的誓節水文站，是皖南地區500～1000km2的代表站、二類精度站。主要設施有管理房、浮子式水位計、水文纜道、遙測終端及RTU，觀測項目有降水、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。

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，距離下游誓節水文站11.85km。是一座以防洪為主，結合灌溉、供水和生態環境改善，兼顧發電等綜合利用的大（2）型水庫。

2 水文測驗影響分析

2.1 對測驗環境的影響

鳳凰山水庫工程位于誓節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行，改變了河道水流的天然特性，對現狀水文站的水位、流量測驗等都會產生一定不利影響，進而影響誓節水文站整體測驗工作環境。

2.2 對測驗設施的影響

現有水文監測設施包括水位自記井、遙測通訊設施、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，施工中由于大型機械的基礎開挖，水流攜帶的泥沙會導致水位自記井進水管產生淤積。

2.3 對測驗方案的影響

2.3.1 對水位觀測的影響

工程建成后，水庫清水下泄，會進一步增大下游的沖刷，使得現狀的水位井進水管無法計量到低水水位。

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

2.3.2 對流量觀測的影響

現狀流量測驗中高水采用橋測法（走航ADCP、電波流速儀法）進行測驗，測驗斷面位于基本水尺斷面上游G235 國道橋。低枯水用轉子式流速儀選臨時斷面涉水測流。

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

多年來誓節水文站實測的最小流量為0.19m3/s，下泄生態流量1.14m3/s，大于實測最小流量，滿足現狀測驗設備精度要求，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也將發生一些改變，可能對已率定的水位流量關系有影響。

2.3.3 對水文資料整編的影響

誓節水文站水位等資料已實現自動觀測，但由于工程的建設，對原先已經掌握的水文要素變化規律產生了破壞，影響了各要素間的相對穩定關系，若要恢復這種相對穩定的關系，則需要在后期進行大量的水文測驗，重新修訂整編方案[1]，才能恢復相對穩定的水文要素關系。

2.4 對設站功能的影響

鳳凰山水庫通過控制下泄流量具有發電功能，對誓節站來說影響了天然水文規律和過程；鳳凰山水庫由于農田灌溉和城鎮供水的作用，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，改變了懸移質泥沙的測驗代表性，對設站功能影響較大。

3 水文測驗補救方案

水文監測補救措施可以采用工程措施或非工程措施。水文測驗方式、監測頻次以及測驗設備的適用性等均需要做出相應的改變。

3.1 測驗設施的補救方案

工程的運行會產生河道的沖刷規律，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律。為盡可能避免工程的影響，需調整流量監測方案，增加流量測驗頻次。對基本水尺斷面水位自記井及進水管清淤約50m 長度，流量測驗設備應符合水文測驗規范的相應要求，同時應滿足水文站測洪能力、防洪標準的要求。測驗儀器主要有流速儀、ADCP、超聲波多普勒流速儀等，選用時必須保證性能可靠、技術先進，易于維護、操作簡便。

3.2 水位觀測的補救方案

水庫工程的建設會使上游下泄水含沙量較低，進一步增大下游的沖刷，使得現狀的水位井進水管無法計量到低水水位。考慮到開挖加深自記井工程量較大，且實施有難度，故建議增加氣泡式水位計監測低水水位[3]，并做好氣泡式水位計與現狀浮子計水位計監測方式的銜接。

3.3 流量觀測的補救方案

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

3.4 對測驗環境的補救方案

由于工程的建設，水文站監測的水位流量等資料已不能反映天然徑流的運動特征及時空變化規律，為實現地區水資源的合理開發利用和評價，需對鳳凰山水庫生態補水、城鎮供水、農業灌溉引水渠首、發電設備增設在線監測設施，并新增信息傳輸設施傳至誓節水文站，對其進行逐項還原，最終得到天然徑流量，為地區水資源評價提供真實可靠的依據。

3.5 對設站功能的補救方案

由于鳳凰山水庫對設站功能的影響，地方水文部門應加強聯系和溝通，可將誓節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，高洪下實測流量成果。鳳凰山水庫自動測報系統可逐步代替原有的測站。

3.5.1 信息采集與通信

為了提高監測的準確性，雨量和水位觀測分別采用翻斗式雨量計和氣泡壓力式水位計。這些設備能夠自動采集、存儲和傳輸雨量數據，并能夠根據水文站和水位站的觀測條件進行調整。

鑒于該流域的自然環境，采用GPRS/GSM 作為數字傳輸的方式，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

為保證系統運行的穩定高效，遙測站采用測報控一體化結構設計，以遠程終端為核心。中心站由數據接收處理系統、計算機網絡和各類應用軟件等組成。

4 結束語

減輕工程對水文測驗影響的方法有很多，最終選擇哪一種方法還是要依據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遙測系統的方法來減輕影響，建議相關部門進一步加強對區域水文站網的規劃和研究，提高規劃和建設管理水平，對受到上游建設工程影響較大的水文站適當予以調整或積極推廣運用新的測驗方法，為解決受人為因素影響的測驗問題提供科學的支撐■