山區測站水文特性及監測方式的分析與研究

□王 浩

河北省既有廣闊的華北平原地區，又有西部太行山脈依托，形成了復雜的水文地貌。由于山區、平原水文情況差異較大，山區測站環境復雜，開發程度較低，增加了水文測驗的難度。目前全省共有135 個基本水文監測站點，其中近一半站點設立在偏遠山區，山區測站大多位于在河道、水庫附近，受水文、地質、氣候等因素影響，監測難度大，對水文數據的時效性和準確性提出了更高的要求。因此，分析研究山區測站水文特性與監測方式極為重要。山區站主要分為水庫站和山區河道站，水庫站依山而建地勢險峻，因水工建筑物可控，流量較為平均，但豐水年降雨量增大，水庫站泄流方式單一，水位需時刻保持在防洪庫容線以下，避免潰壩風險；山區河道站依山澗河道修建，主要監測自上而下大的過水斷面流量，但水的重力勢能過大，流速湍急，汛期易突發洪澇災害，需及時測報出水文數據。下面就山區水庫站與河道站的水文特性和監測方式分別進行分析。

1.山區水庫站

我省山區站中有20 個水庫站，水庫站在地理位置上有著十分重要的承上啟下的作用，既要接納上游來水，又要結合庫容曲線開閘放水，對于工業、農業甚至民生國防都有著重要的戰略意義。

以邢臺市朱莊水庫水文站為例，該站所監測水庫是邢臺地區最大的水庫，控制流域面積1220km2。朱莊水庫上游為山區河道站，汛期入庫量較大，下游過流斷面為其閘下河道，分為南北干渠，寬度200m，通過閘門和放水洞控制保證庫容線齊平。朱莊水庫水文站對水庫及附近地區的流量、蒸發、泥沙、蓄水量等水文要素進行24h 不間斷監測。朱莊水庫站作為典型的山區水庫站，水文因素主要受到水庫蓄水量影響，非汛期時多用公式法推流以實現水庫蓄水放水平衡。

朱莊水庫溢洪壩閘門全開流量公式：

式中：

ε—為側收縮系數，0.95；

m—為流量系數，0.46；

g—為重力加速度，9.8m/s2；

n—為閘門孔數，6 孔；

b—為單孔凈寬，14m；

H—為堰上水頭，H=H水位—243m。

在已有水工建筑物的基礎上使用公式法推流，由于閘門控制，數據的準確性得以提高。同時在日常巡測中，拿流速儀實測數據與水工建筑物推流數據進行比測，注重其時效性和準確性。汛期時加測流量，24h 人員在站上駐測防汛，保障及時測報出第一手的水文資料。

綜上結合朱莊水文站的特點，可知山區水庫站作為典型的山區測站，通常緊鄰水工建筑物而建，具有地勢險峻、蓄水量巨大的特點，依靠水工建筑物來控制流量，因此利用公式法，已知庫區水位、閘門開度和放水洞開放孔數等水利要素的情況下可實現對出庫流量的推算。推流數據具有時效性、準確性。同時還需要進行人工流速儀測流，通過校測、比測及時完善公式系數，統計河流變化規律，并多普及新型ADCP、無人水文纜車等新型監測設備的使用，更要注意對水工建筑物即壩體、閘門以及河道的養護，山區水庫站在做好安全生產工作的同時第一時間為下游提供出準確可靠的水文數據。

2.山區河道站

山區河道站一般建設在水庫的上游或下游，測站旁有較大的山澗河流，監測斷面為一個或者多個，測站上游來水自山頂而下水勢較大，下游多是城鎮、村莊，監測任務重，汛期難度大。

以路羅川坡底水文站為例，該站位于朱莊水庫的上游，為路羅川匯入朱莊水庫的監測站，而路羅川又是5 條支流匯流之處水位暴漲暴落，汛期時易發生大的水情，坡底站下游緊鄰城計頭鄉，鄉鎮依河而建，坡底水文站的流量監測和洪水預警工作顯得尤為重要。

圖1 河北省坡底水文站河流附近形勢及位置圖

如圖1 所示，坡底水文站位于路羅川下游，上游5 條支流匯流入路羅，流域形狀為扇面狀，河網密度大，不易控制，水位流量紊亂，大部分測次只能借用臨時斷面。采用連實測流量過程線法整編。

綜上結合坡底水文站的特點，可知山區河道站通常地處樞紐位置，具有承上啟下的作用。上游來水流量大，下游又缺乏足夠的緩沖地帶和水工建筑物的控制，具有流速急，流量大的特點，易發生山洪、泥石流等自然災害，流量不易控制。所以對河道斷面的除險加固尤為重要：建設標準化監測斷面、安裝自動化電子水尺、完善視頻監測系統。還需增強與臨近監測站點的聯系，及時預報來水過水。日常巡測時多繪制水位流量關系曲線，并檢查重點斷面及設施的維護工作。低洪時通過水文纜車進行橋測，高洪時可利用水位流量關系進行推流，及時發報數據，發揮山區測站的樞紐作用。

3.結論

通過對山區2 個具有代表性的測站朱莊水庫水文站和坡底水文站進行歸納分析，得出山區站受水文地形條件約束，具有降雨急流量大的特點。監測任務重，測驗難度大，在防汛監測和運行維護方面有一定難度。同時分別對山區水庫站和河道站進行分析，可知水庫站建于承擔蓄水的水庫、閘所附近，蓄水量巨大，利用水工建筑物來控制流量，由水工建筑物的參數與河道流量關系曲線制定出合理的推流公式，日常工作中還需與人工測量進行比測提高準確性，并需做好水工建筑物與監測設備的維護工作。河道站處于山區樞紐位置，流速急流量大，河道不易控制。日常通過標準化斷面進行測量，低洪時可用水文纜車橋測，高洪根據自動化水尺進行水位流量關系線推流。研究山區測站特點和工作要點對防汛工作尤為重要，合理利用好已有資源，制定出一套切實有效的水文監測方案。為防汛和日常監測提供有效的技術支撐。