重慶某水文站測洪測流測沙方案研究

樊 維

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

引言

近年來，受我國特殊的氣候和地形條件影響，極端天氣事件增多，中小河流洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，成為我國洪澇災(zāi)害損失的主體，是制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定的重要因素之一［1－2］。中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目是中小河流防洪減災(zāi)體系建設(shè)重要的非工程措施［3］，是《總體規(guī)劃》的重要組成部分，是國家發(fā)改委重點安排、優(yōu)先實施的項目，旨在提高中小河流水文信息采集、傳輸和洪澇災(zāi)害預(yù)警預(yù)測能力，為中小河流治理、各級防洪決策指揮部門提供更加及時、準(zhǔn)確的水文信息支撐［4］。

水文站測洪、測流、測沙方案是水文站從事水文測驗工作的重要技術(shù)依據(jù)和工作程序，是做好測報工作的重要技術(shù)支撐和“工具”，是防洪預(yù)案的重要組成部分。本文就重慶地區(qū)某水文站進(jìn)行測紅測流測沙方案研究。

1.工程概況

1.1 測站河段基本情況

測驗河段順直長約200m，上下游均有彎道，彎道半徑較大，測驗河段選擇在彎道間順直河段上，兩岸規(guī)整，主河槽明顯，設(shè)站條件較好。左岸砌石護(hù)岸，岸上廠區(qū)，設(shè)鋼塔位置距岸邊較近;右岸粘土河槽，岸上種植地。下游150m為鎮(zhèn)公路橋，高水時會漫橋，枯水期水深較大，沖淤變化不大，水流集中。

該水文站所處場地較緩，范圍內(nèi)地形最大高差約3m，征地0.52畝，包括測驗用房120 m2，2層砌體結(jié)構(gòu)，長9.3m，寬6.6m，建筑高度10.3m，建筑耐久年限為二級 (15年)，建筑耐火等級為四級。屋面防水等級為四級，一層為絞車房、資料室，二層為辦公室。測驗河段基礎(chǔ)設(shè)施主要包括斷面樁、基線樁、斷面界碑、斷面標(biāo)志桿 (覘牌)、斷面保護(hù)標(biāo)志牌、水準(zhǔn)點、觀測道路、堡坎等。

1.2 水利工程

經(jīng)現(xiàn)場走訪調(diào)查及提供資料，測驗河段上下游均未設(shè)置堤防措施;基本水尺斷面下游有攔河堰一座。該站上游有水庫兩座，距離測驗河段較遠(yuǎn)，且為小 (一)型及以下水利工程，水庫有一定調(diào)蓄能力，對測驗河段影響較小。

2.水位級劃分

本站為新建水文站，水位流量資料缺乏。據(jù)2015年1月27日現(xiàn)場走訪，確定歷史最高洪痕位置，通過實際測量確定最低水位高程為291.77m，歷史最高洪水高程為298.36m。確定293.42m以下為低水位，293.42m～296.71m為中水位，296.71m以上為高水位;對應(yīng)293.42m以下為一般洪水，293.43m～296.71m為較大洪水，296.71m以上為特大洪水。

3.方案編制

3.1 測洪方案

一般洪水 (低于 293.42m)流量測驗:292.20m～293.42m采用水文纜道施測;292.20以下采用固定式ADCP施測。

較大洪水 (293.42m～296.71m)流量測驗:293.42m～296.71m采用水文纜道施測。

特大洪水 (高于 296.71m)流量測驗:296.71m～297.50m采用浮標(biāo)法施測;大于297.50m采用比降—面積法施測。

3.2 測流方案

測驗儀器:普通流速儀4部，流速測算儀1臺，走航ADCP1套，固定H－ADCP1套，使用美國RDI儀器公司生產(chǎn)的頻率為600KHz。

測流方案擬定:最高水位和最低水位變幅為6.59m，采用流速儀測流水位變幅為4.51m。將施測水位按0.20m分級，共分為23級，在平均水深圖上讀出各級水位平均水深，并擬定10分鐘不同漲落率分別計算出不同漲落率一次流量測驗允許時間。

3.3 測沙方案

測沙儀器:水文電動纜道、普通瓶式采樣器、取樣桶、盛水樣器、量杯、濾沙簍、濾紙、天平、烘箱等。

懸移質(zhì)輸沙測驗方案:垂線布設(shè)本站采用固定垂線法，即測沙垂線與測流垂線相同，可隨測流垂線固定。一年內(nèi)懸移質(zhì)輸沙率的測次主要分布在洪水期，每年測次應(yīng)控制全年含沙量變化的全過程。建站初期適當(dāng)增加測次，每次較大洪水測次不少于5次，一般洪水不少于2～3次，含沙量變化主要轉(zhuǎn)折處布設(shè)測次，每次洪水布設(shè)的輸沙率測次控制好每次洪水含沙量變化過程。每年不少于15次。懸移質(zhì)輸沙率測驗采用水文纜道，取樣時等速提放。儀器處于開啟狀態(tài)時不得在河底停留。儀器懸吊方式保證儀器進(jìn)水管嘴正對流向。儀器取樣容積與儀器水樣倉或盛樣容器的容積之比小于0.9，發(fā)現(xiàn)儀器灌滿，所取水樣應(yīng)作廢重取。懸移質(zhì)輸沙率測驗按水位級均勻布設(shè)測次。

懸移質(zhì)單沙測驗方案:垂線布設(shè)本站單沙垂線采用一線積深法。單樣含沙量的測次，應(yīng)主要布置在洪水期，平、枯水期只須適當(dāng)布置測次。一次洪水過程不得少于5次，水沙峰不一致或含沙量變化劇烈時，應(yīng)增加測次、控制好全年含沙量變化過程。河水清澈或枯水期連續(xù)三個月以上的時段輸沙量小于多年平均輸沙量的3.0%，可以停測 (目測)單樣含沙量和輸沙率，停測 (目測)期間的含沙量作零處理。取樣方法參照輸沙率測驗的垂線取樣方法。

4.結(jié)論

該水文站測沙方案是在沒有實測資料情況下進(jìn)行編制。通過現(xiàn)場對流域內(nèi)土壤植被狀況、下墊面狀況、地質(zhì)狀況、泥沙來源及測驗斷面河床組成、斷面沖於變化、水流擺動情況進(jìn)行實地踏勘，結(jié)合本站測驗設(shè)施設(shè)備的布設(shè)及《規(guī)范》要求，對本站測沙垂線進(jìn)行加密控制，達(dá)到測驗規(guī)范要求，確保推算不同時期的輸沙量及特征值。故本站懸移質(zhì)測驗方法、測沙垂線的布設(shè)較為合理，但還需要在實際測驗工作中進(jìn)行檢驗。

［1］吳吉東，李寧，溫玉婷等.自然災(zāi)害的影響及間接經(jīng)濟(jì)損失評估方法.地理科學(xué)進(jìn)展，2009(6):877－885.

［2］國家統(tǒng)計局，民政部.中國災(zāi)情報告 (1949－1995).北京:中國統(tǒng)計出版社，1995.

［3］原喜琴.中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)工程建設(shè)管理的思考［J］.河南水利與南水北調(diào).2010(01).

［4］長江.全國中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)工作會議在京召開［J］.人民長江.2011(17).