水文應急監測技術方案及其應用分析

□孫建民 □王 展 □劉文瓊（黃委河南水文水資源局）

1 水文應急監測

1.1 水文應急監測工作概述

水文應急監測是指在出現涉水突發事件時，以水文為主體的有關機構第一時間對所涉及的水體及其變化等開展臨時、緊急的監測，及時取得水文基本資料信息。水文部門通過監測涉水突發事件中的水文要素，收集水文基本信息，為政府處置和決策指揮提供科學的技術支撐，這也是水文應急監測的基本工作目標。

水文應急監測內容一般包括：分洪、潰口，堰塞湖，冰壩，洪澇災害泥石流，筑壩合龍、測站遭遇水毀，以及未控河流異常洪水，突發事故水污染等自然或人為災害事件相關水文要素的監測。

1.2 水文應急監測工作的特點

涉水突發事件具有隨機性、突發性、破壞性強、社會影響大、監測環境復雜、監測危險性大等特點，因此，相對于日常的水文測驗，水文應急監測具有以下特點：

1.2.1 工作環境條件差

涉水突發事件最容易發生在偏遠荒僻、交通通訊等公共基礎設施薄弱的地方。這些地方一般河段控制條件較差，測驗斷面難以選擇或變化情況未知，不具備水文設站條件，水文基本設施幾乎為空白。因此，與日常的水文監測工作相比，水文應急監測的工作環境更為惡劣，測驗時機更難把握，水文數據資料的采集也特別困難。

1.2.2 測驗成果精度不易提高

水文應急監測工作是在特殊環境、特殊條件及特殊時間開展的特殊的水文測驗工作，缺乏配套的技術標準進行規范。同時，涉水突發事件處置中的水文應急監測，更重要的是通過對水文要素的變化趨勢、水文要素可能達到的量級等進行監測和預測，為政府對該災害事件的處置決策提供參考。因此，水文應急監測成果的精度要求一般要低于日常的水文測驗。

1.2.3 作業安全和環境安全保障性低

在日常水文測驗工作中，只要作業人員遵守操作規程，安全生產風險是可控的。而涉水突發事件處置中的水文應急監測工作，因工作環境惡劣，作業人員的安全受到嚴峻挑戰。

2 河道水文應急監測方案的編制

2.1 編制原則

河道水文應急監測主要針對測站遭遇水毀、潰口行洪、未控水系發生特大洪水等情況下的水位、流量等水文要素變化情勢的監測和預測。有關研究指出：當出現涉水突發事件等自然災害時，如果在12-24h內應急響應，可以使洪水損失減少1/5～1/3。因此，編制河道水文應急監測方案，就要根據該事件所在河道斷面的實況，考慮事件的嚴重程度，以及目前所具有的應急監測能力。

2.2 編制工作準備

編制水文應急監測方案前的準備工作包括基本資料收集和監測現場查勘。基本資料收集包括監測流域內地質、植被、水系等自然地理概況，流域內尤其是監測河段上下游水利工程基本情況，已有雨量站、水位站、水文站等各類水文測站站網分布，以及現有的水文監測資料、工程設計成果等。

2.3 方案編制的主要內容

2.3.1 概述

概要介紹突發事件的性質，發生的時間、地點、影響范圍和影響程度，開展水文應急監測的目的、意義等。同時，應明確監測對象及工作范圍，確定水文應急監測總的布局和主要內容等。

2.3.2 依據與原則

制定水文應急監測方案的依據通常包括現行的法律、法規，國家、行業現行技術標準。方案制定的原則應充分體現便捷性、安全性、可操作性和一致性。

制定水文應急監測方案，首先要考慮到“急”，即及時性、迫切性。因此，方案要在考慮安全和可操作性的基礎上突出“方便、快捷”，并盡可能考慮技術路線的一致性和整個搶險救災的統一協調指揮。

2.3.3 技術路線與質量控制

技術路線是制定水文應急監測方案的重點。其主要工作內容為：針對不同水文要素的特性，分別確定各水文要素采集的方法和手段，如選用的儀器與測驗技術方法，水文信息傳輸、處理與發布，工作進度與成果質量保障措施，以及與技術路線相配套的各水文要素采集、傳輸的操作規程與辦法等。

2.3.4 保障措施

水文應急監測工作是一種非常規的水文測驗工作，整個過程必須有強有力的保障措施，以保證水文應急監測任務的執行。保障措施涉及組織機構、工作體制、技術裝備、安全生產措施等。

3 河道水文應急監測方案的實施

3.1 斷面基礎設施設置

通過現場查勘，選擇確定測驗控制穩定良好的控制河段和控制斷面，簡易測量地形、大斷面、洪痕等，必要時對河床組成、含沙量、水質等進行取樣分析。

根據現場情況，快速設置臨時水尺斷面和臨時測流斷面，水尺斷面和測流斷面可重合，斷面應垂直于流向。斷面位置確定后，設立臨時斷面樁、斷面標志樁、臨時斷面零點樁，在斷面附近設置臨時水準點，確定基面高程。

3.2 水位觀測

采用直立式水尺或雷達式水位計觀測水位，在水邊設置臨時水尺（樁）。使用全站儀或其他儀器，從臨時水準點引測水尺零點高程，或自臨時水準點直接測量水面高程，即水位數據。

3.3 流量測驗

流速測算：一般測驗水面流速，要求使用應急測速設備，獲取均勻的水面流速或中泓流速，選取合適的水面流速系數，計算斷面平均流速。

面積測算：使用應急測深設備，快速獲取各垂線水深；使用應急定位（測距）設備，快速獲取各測深（測速）垂線起點距（坐標），進而計算出斷面面積。

流量測算：根據前面計算的斷面平均流速和斷面面積，計算斷面流量，也可以使用ADCP直接測量斷面流量。

3.4 其他相關信息的監測

河道涉水突發事件的應急監測，除了常規的水位、面積、流速、流量等水文要素監測，還應根據事件的現場情況以及可能的危害后果，開展潰口口門寬度、口門最大水深和最大流速、潰口發展速度、堤壩變形、下游淹沒范圍等的觀測測量工作。

3.5 水情信息傳輸

使用電臺、電話等應急通訊設備，把測算出的最大水深、最大流速、口門寬度、流量等水情信息報送至有關部門。也可根據現場測報需要，隨時查詢應急測報現場附近有關測站（斷面）的雨水情，一并及時上報。

4 結語

受自然災害頻發和人類活動對河流影響的加劇，涉水突發事件呈多發頻發趨勢，且造成災害的損失呈上升趨勢。各級政府在對涉水突發事件處置上要求科學決策、快速處置，盡量將災害損失，特別是人員傷亡降到最低程度，而科學決策、快速處置的前提則是快速獲得水文等決策信息。因此，水文應急監測將是常規水文監測無法替代的且愈發重要的事情，建立其技術體系，不僅靠經驗的積累，更應在先驗認識的前提下提出方案制訂和實施的思考。