高程統一轉換在防汛調度中的應用意義

楊曉亮 謝榮光曹雅昌 鐘歌

1.水利部海委海河下游管理局獨流減河進洪閘管理處 天津 300380

2.水利部海委海河下游管理局西河閘管理處 天津 300380

1 背景

我國防汛形勢嚴峻，超強厄爾尼諾影響，拉尼娜現象頻發，各種不確定因素交織疊加，對防汛抗洪工作帶來極大挑戰和嚴峻考驗。各地堤防、水庫連續超過警戒水位，國家防總把以人為本、生命至上的原則貫穿于防汛抗洪搶險救災全過程。海河下游地區防汛形勢愈來愈嚴峻。汛情判斷、防汛調度、領導決策都離不開水位數據的提供，同一高程系有利于科學調度及直觀水情變化。由于不同水文站間高程系的五花八門，建立高程統一轉換系統實現報送水情時將各處高程統一到一個標準高程，本文以統一到1985國家高程基準（以下簡稱：85高程基準）為例，講述高程統一在防汛調度中的意義。

2 高程

地面點沿鉛垂線到大地水準面的距離稱為該點的絕對高程或海拔，簡稱高程。我國以青島大港驗潮站歷年觀測的資料計算黃海平均海水面，作為高程基準面，采用的國家高程基準主要為：1956年黃海高程系和85高程基準。海河下游地區常用的高程系統為大沽高程和85高程。

3 基面

基面是水文上計算水位和高程的起始面，常用的基面有絕對基面、假定基面、測站基面和凍結基面。

3.1 絕對基面

絕對基面一般是以某一海濱地點平均海水面的高程定為零的水準基面，我國水文系統，最好應采用統一的絕對基面，也就是85高程基準。

3.2 假定基面

假定基面是在水文測站附近沒有國家水準點的情況下，水文測站水準點高程，暫時無法與全流域統一引據的絕對基面高程相連接，暫時假定一個水準基面，作為本站水位及高程起算的基準面。

3.3 測站基面

測站基面是假定基面的一種，一般將其確定在測站河床最低點以下0.5-1.0m的水平面上。

3.4 凍結基面

凍結基面是將第一次使用的基面凍結下來，作為水固定基面的一種基面，屬于水文測站專用的另一種假定基面。使用凍結基面可以保持測站水位資料的歷史連續性。

3.5 水文測站基面的采用

一個測站可能會有多種基面，有條件的測站應首選絕對基面。測站一般是將第一次使用的基面（高程數據）固定下來，作為凍結基面，有條件時應及時將凍結基面與現行的國家高程基面聯測。水位站已采用測站基面的可繼續沿用。為滿足防汛設防水位、水利工程控制水位、水利規劃等情況，在一定的精度要求范圍內，將水位值換算至相同基面下使用，并進行有關說明。

4 報汛

以進洪閘水文站和楊柳青水文站為例，報汛水位采用各自水文測站基面（大沽64凍結），進洪閘與西河閘工程運用基面為85高程基準，工程高程與水位高程采用的高程系不統一，報送的水位是水文站特有的水位，與基面有關，不統一到一個基面，高程沒有可比性，僅僅根據報汛水位無法準確完成工程調度，喪失了水文在防汛調度中的角色意義。常常一條河道出現水位首低尾高的表面不合理情況出現，實則高程不統一的結果。目前記錄的水位嚴格來說對防汛調度并沒有實際意義，只有統一到同一個高程系才有可比性，而現在恰恰缺少這一重要環節。

5 高程統一轉換系統

從現實角度出發，立足實際，將測站基面統一到85高程基準是可行的也是十分必要的。建立高程統一轉換系統勢在必行。

5.1 可行性

大沽高程系與為85高程基準之間可以換算或者測定。

以上公式計算為理論值，需考慮沉降值和測量誤差。

以進洪閘水文站為例：某基準點采用大沽凍結64高程系，該基準點高程為A，不考慮沉降，認為固定不變。每年由測繪部門自附近國家水準點引測至該基準點，該基準點高程為B（85高程基準），該值為真值，兩個高程值之差C即為換算系數。

5.2 必要性

同一個基面上的高程才有可比性，由于水文站選用基面的特殊性，以及水文資料的連續性，水文站一般沿用剛設站時的基面，但作為水利的耳目和參謀，如果不能及時提供有效、準確的水情信息，就無法為決策者提供數據支持，提供表面不合理的數據會影響決策，要求水文站在測驗水情時，可以按照原基面觀測，通過轉建立高程統一轉換系統將水位自動轉換成統一高程系，為決策者提供合理有效的數據支撐[1]。

5.3 結構與運行

高程統一轉換系統由水情自動采集系統或水情信息報送系統和高程系統組成，將每年實測85高程真值錄入高程系統，通過水情數據庫進行轉換。運行方案一：水文站根據各自的基面報送相應的水位信息，上級水文中心通過高程統一轉換系統，將收到的水位信息進行自動轉換成85高程基準，將轉換后的數據顯示于水情信息系統，形成統一高程系的水情信息網；運行方案二：水文站將采集的水位信息錄入高程統一轉換系統，轉換成85高程基準，將轉換后的水位信息發送至上級水文中心，將收到的數據顯示于水情信息系統，形成統一高程系的水情信息網。高程統一轉換系統的建立，將會大大提高海河下游地區防汛調度的可見性，提高效率，為防汛調度提供更好的數據支持。

6 結語

高程統一勢在必行，雖然存在一定的困難，但在報汛時有必要統一一致，能夠更好地為工程服務，為科學調度提供數據支持，統一高程系能夠直觀水頭變化，水體走勢，上下游水位關系，為防汛調度提供數據支持，本文有不盡之處，尚需探討。