水文站對(duì)水流特征的推求與分析

高 鵬

(新疆哈密水文勘測(cè)局，新疆 哈密 839000)

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水文站對(duì)水流特征的推求與分析

高 鵬

(新疆哈密水文勘測(cè)局，新疆 哈密 839000)

水文站是我國(guó)觀測(cè)以及搜集河流、湖泊等水體的水文、氣象資料的重要機(jī)構(gòu)，對(duì)它觀測(cè)和記錄到的數(shù)據(jù)進(jìn)行推求與分析，對(duì)于地方的水利建設(shè)、防汛抗旱等工作的開(kāi)展具有非常重要的意義。文章對(duì)水文站的工作進(jìn)行了闡述，并以榆樹(shù)溝水文站為例，比較詳細(xì)的分析了水文站對(duì)洪水水位、流量以及泥沙的推求工作，旨在為同行業(yè)提供一些經(jīng)驗(yàn)和借鑒，促進(jìn)我國(guó)水文觀測(cè)工作的健康發(fā)展。

水文站；水流特征；水位與泥沙；合理性分析

在我國(guó)區(qū)域建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，水文、氣象與地質(zhì)資料是非常重要的。水文站觀測(cè)的水文要素包括水位、流速、流向、波浪、含沙量、水溫、冰情、地下水、水質(zhì)等；氣象要素包括降水量、蒸發(fā)量、氣溫、濕度、氣壓和風(fēng)等。這些資料是非常寶貴和重要的，通過(guò)對(duì)這些資料的合理推求以及分析，我們就能夠得知區(qū)域水文情況，科學(xué)、精準(zhǔn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠幫助有關(guān)部門(mén)制定合理的決策，促進(jìn)地方發(fā)展。

1 水文站工作的重要性

水文站的主要觀測(cè)工作可以分為5大類(lèi)：水位、流量、泥沙、降水以及蒸發(fā)情況。這些觀測(cè)數(shù)據(jù)和資料對(duì)于我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。①為地方水利建設(shè)提供基礎(chǔ)服務(wù)，主要以中型水利水電工程以上建設(shè)設(shè)立專(zhuān)用水文站，收集整編了大量基礎(chǔ)水文資料，為水利工程的設(shè)計(jì)、立項(xiàng)、審批、建設(shè)提供了準(zhǔn)確可靠的水文依據(jù)。②為地方防汛減災(zāi)提供及時(shí)服務(wù)，為防汛抗旱減災(zāi)提供水文技術(shù)支撐。防汛減災(zāi)系統(tǒng)立足于防大汛、抗大旱、搶大險(xiǎn)、救大災(zāi)，落實(shí)好“關(guān)鍵在防、基礎(chǔ)在建、重點(diǎn)在管、核心在人”的十六字方針。各水文站準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠的水文情報(bào)預(yù)報(bào)為地方政府、防辦指揮決策、防洪搶險(xiǎn)提供了科學(xué)的依據(jù)，提供了及時(shí)的服務(wù)，充分發(fā)揮了水文情報(bào)預(yù)報(bào)在防汛工作中的耳目和參謀作用，為防汛減災(zāi)和保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全做出保障。③為地方水資源管理提供全面服務(wù)，積極做好水資源工作，為水資源管理和保護(hù)提供水文支撐。

2 水文站的主要工作分析

2.1 測(cè)驗(yàn)工作

汛前按照上級(jí)的要求，按時(shí)完成一年一度的汛前準(zhǔn)備工作，各種儀器設(shè)備及時(shí)維護(hù)好。每天8時(shí)準(zhǔn)時(shí)觀測(cè)，20時(shí)檢查校核一次，遇暴雨洪水時(shí)適當(dāng)增加檢查次數(shù)。值班人員每天8時(shí)左右進(jìn)行人工水位觀測(cè)與遙測(cè)記錄對(duì)照檢查，并登錄水情網(wǎng)查閱水情，有誤差且相對(duì)比較大的做好記錄，查找原因，進(jìn)行合理性分析；發(fā)現(xiàn)遙測(cè)儀器運(yùn)行不正常的及時(shí)進(jìn)行處理，要是有雨不能及時(shí)處理好的，馬上恢復(fù)自記雨量觀測(cè)，以確保資料記錄完整，質(zhì)量可靠，符合資料整編規(guī)范。

2.2 水情觀測(cè)工作

在日常工作中，工作人員要認(rèn)真貫徹執(zhí)行市局和地方政府防汛會(huì)議精神，立足防大汛，抗大洪，全力以赴抓防汛測(cè)報(bào)，力求頂?shù)米　y(cè)得到、報(bào)得出、報(bào)得準(zhǔn)。全站職工在上崗前要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了水情拍報(bào)編碼、任務(wù)書(shū)和有關(guān)水文補(bǔ)充規(guī)范；汛期做到每天24h有人值班，對(duì)水情電話(huà)進(jìn)行記錄，做到在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)收集和處理完水情信息，及時(shí)做出洪水預(yù)報(bào)。熟悉掌握本站的拍報(bào)任務(wù)和辦法，遇到儀器出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)用人工發(fā)送更正報(bào)文；安排值班人員每天上午8點(diǎn)左右對(duì)本站所屬遙測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行遙測(cè)訊息核實(shí)，發(fā)現(xiàn)有異常情況或報(bào)文沒(méi)有發(fā)送的，查明原因后匯報(bào)水情科室主管領(lǐng)導(dǎo)，經(jīng)同意后馬上安排人員下站進(jìn)行維護(hù)，盡快的恢復(fù)遙測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，水文站還要及時(shí)、準(zhǔn)確的向上級(jí)或者地方防汛部門(mén)提供雨水信息。以便于為地方防汛部門(mén)和政府部門(mén)做出決策提供科學(xué)的依據(jù)。

3 榆樹(shù)溝站洪水水位、流量及泥沙推求的合理性分析

2007年7月11-19日，受西西伯利亞南下低渦氣流的影響，大范圍的暴雨覆蓋了哈密天山南北，其中榆樹(shù)溝流域7月17-19日連續(xù)發(fā)生兩場(chǎng)大洪水，榆樹(shù)溝水文站職工全力以赴圓滿(mǎn)的完成了測(cè)報(bào)任務(wù)，現(xiàn)將本次洪水雨情、水位、流量及泥沙的推求方法及合理性分析進(jìn)行說(shuō)明如下。

3.1 降雨情況簡(jiǎn)介

7月16日8:00-19日19:00降雨9次，降水量76.6mm，16日日降水量為16.3mm，17日日降水量為51.9mm，18日日降水量為0.4mm，19日日降水量為8.0mm。一次最大降水量為22.1mm，一次最急降水為16.5mm，歷時(shí)1:50時(shí)，降水強(qiáng)度為9.0mm/h。

3.2 基本水尺斷面水位

榆樹(shù)溝水文站自4月中旬一直使用自記水位計(jì)，7月16-19日16:18時(shí)水位記正常工作，19日16:40時(shí)由于洪水來(lái)勢(shì)迅猛,水位計(jì)滾輪急速轉(zhuǎn)動(dòng),使得水位計(jì)不能正常工作。20日0:00以后水位逐漸平穩(wěn),水位計(jì)工作開(kāi)始正常，19日16:18時(shí)后-20日0:00期間水位改為人工觀測(cè)期間人工觀測(cè)水位7次。觀測(cè)資料可靠。從繪制的榆樹(shù)溝站2007年7月17-19日逐時(shí)水位過(guò)程線(圖1)可看出,期間洪水漲落6次,最高水位6.18m,發(fā)生在19日16:42時(shí)。

圖1 榆樹(shù)溝站2007年7月17-19日逐時(shí)水位過(guò)程線

3.3 流量

測(cè)站工作人員7月16日5:00-19日24:00共實(shí)測(cè)流量17份，其中浮標(biāo)施測(cè)流量8份，流速儀施測(cè)流量9份，從圖1繪制的逐時(shí)水位過(guò)程線上流量分布測(cè)點(diǎn)可看出,流量測(cè)點(diǎn)分布較為合理。浮標(biāo)施測(cè)流量中61、62、63、64、65、66號(hào)測(cè)點(diǎn)借用60號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面，69號(hào)測(cè)點(diǎn)借用67號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面，70號(hào)測(cè)點(diǎn)借用71號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面。最大實(shí)測(cè)流量91.5m3/s(69號(hào)測(cè)點(diǎn)),發(fā)生在19日16:42時(shí)。

由于69號(hào)測(cè)點(diǎn)采用中泓浮標(biāo)法施測(cè)，為驗(yàn)證流量計(jì)算的準(zhǔn)確性，用2種方法對(duì)其成果進(jìn)行分析：

1)分別借用67號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面、71號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面，借用67號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面計(jì)算流量為91.5m3/s，借用71號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面計(jì)算流量為92.2m3/s。

2)用面積比降法分別借用67號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面、71號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面進(jìn)行推算,由于比降水尺被沖毀，水面比降根據(jù)測(cè)站工作人員在7月21日、25日測(cè)得了上下比降斷面洪痕計(jì)算，水面比降為0.032，由于7月19日洪水為有實(shí)測(cè)資料以來(lái)最大流量，糙率只能根據(jù)本站歷年水位與糙率關(guān)系及7月17日61、62號(hào)測(cè)次實(shí)測(cè)糙率分析選用0.040。計(jì)算結(jié)果借用67號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面采用面積比降法計(jì)算流量為93.4m3/s，借用71號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面采用面積比降法計(jì)算流量為94.1m3/s。不同斷面不同方法推算榆樹(shù)溝站19日最大洪峰流量成果見(jiàn)表1。

表1 不同斷面不同方法推算榆樹(shù)溝站19日最大洪峰流量成果表

根據(jù)分析計(jì)算，認(rèn)為借用67號(hào)測(cè)點(diǎn)斷面計(jì)算流量91.5m3/s是比較合理的。

從水位-流量、面積、流速關(guān)系圖中看出，各測(cè)點(diǎn)趨勢(shì)是合理的，其中67、68號(hào)測(cè)點(diǎn)面積、流速點(diǎn)與其他測(cè)點(diǎn)比較趨勢(shì)不一致，斷面已經(jīng)逐漸發(fā)生變化，面積明顯變大，流速明顯變小，由于處于斷面變化不穩(wěn)定時(shí)期，兩者互補(bǔ)后，水位流量點(diǎn)仍然在①線。在19日16:42發(fā)生最大實(shí)測(cè)流量91.5m3/s后,斷面、流速發(fā)生明顯變化，水位流量關(guān)系曲線變化為②線。

3.4 泥沙

測(cè)站工作人員7月16日20:00-19日24:00共實(shí)測(cè)單沙13份，輸沙率5份。用全斷面混合法取輸沙率3份。其中26、27號(hào)測(cè)次取樣垂線為5條，分垂線稱(chēng)重，采用全斷面混合法計(jì)算；28號(hào)測(cè)次由于洪峰持續(xù)時(shí)間短只取了3條垂線水樣并現(xiàn)場(chǎng)混合在一起。進(jìn)行輸沙率計(jì)算。從逐時(shí)含沙量過(guò)程線可看出輸沙率測(cè)次分布是合理的，如圖2所示。

圖2 榆樹(shù)溝站2007年7月17-19日逐時(shí)含沙量過(guò)程線

根據(jù)以上分析認(rèn)為榆樹(shù)溝站2007年7月17-19日洪水過(guò)程中水位、流量、含沙量、輸沙率觀測(cè)、計(jì)算過(guò)程是合理的。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，水文站是我國(guó)對(duì)河流、湖泊水位觀察的重要機(jī)構(gòu)，它所觀察和記錄的數(shù)據(jù)對(duì)于地方的防洪、抗旱以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)都具有重要的作用。因此，我們要提升對(duì)水文站觀測(cè)工作的重視程度，采用科學(xué)的方式對(duì)洪水水位、流量以及泥沙進(jìn)行分析，促進(jìn)我國(guó)水文觀察工作的健康發(fā)展。

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1007-7596(2017)04-0046-02

2017-03-12

高鵬(1971-)，男，陜西咸陽(yáng)人，工程師，研究方向?yàn)樗目睖y(cè)。

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