洱海地表水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

官邦錦 ，英小勇

（1.云南省水文水資源局大理分局，云南 大理 671000；2.水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所，江蘇 南京 210012）

0 引言

洱海是中國第 7 大高原淡水湖泊，屬國家重點(diǎn)保護(hù)的水域之一。洱海是大理市重要的飲水水源地，同時(shí)，在農(nóng)灌、發(fā)電、漁業(yè)、航運(yùn)、旅游及調(diào)節(jié)和維護(hù)水生物多樣性等方面都發(fā)揮著重要作用，是大理市生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著洱海區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，洱海周邊地區(qū)的工農(nóng)業(yè)面源及生活垃圾污染，一度對(duì)其構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，洱海保護(hù)治理一度成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。

為保證大理市的供水安全，解決好興利用水、水環(huán)境保護(hù)和防洪安全之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)洱海保護(hù)治理的可持續(xù)發(fā)展，大理水文分局在開展大量的水文監(jiān)測(cè)前期工作前提下，按照《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》，提出了 1 套洱海地表水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以下簡稱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。因此，有必要對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)依據(jù)、內(nèi)容、可行性、先進(jìn)性、合理性進(jìn)行分析，在綜合評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，作為今后改進(jìn)水文工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和立項(xiàng)決策的借鑒[1]。

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)概況

1.1 流域現(xiàn)狀

洱海位于云南省大理市境內(nèi)，屬瀾滄江流域黑惠江支流天然水域。流域面積 2565 km2，蓄水位1965.69 m 時(shí)，水域面積 248.55 km2，庫容為28.80 億 m3，湖岸線長 127.85 km。入湖河溪大小共 117 條，凈入湖水量 7.641 億 m3。西洱河是洱海惟一的天然出口河流，多年平均出湖水量 7.743 億 m3；1994 年建成引洱入賓隧洞，多年平均引水量 0.622 億 m3。

洱海流域?qū)僦衼啛釒髂霞撅L(fēng)氣候，年平均氣溫 15.1 ℃，年平均降水量 1102.9 mm，5～10 月降水量占全年的 85.6 %，年平均日照 2276.6 h，生物資源十分豐富，是云南生物多樣性分布比較典型的地區(qū)之一。目前，洱海水質(zhì)總體控制在 Ⅲ 類以內(nèi)，年內(nèi)枯水期水質(zhì)比豐水期好，箐口水質(zhì)較入湖口好。

洱海流域現(xiàn)有國家基本水文站 2 個(gè)、水位站 2 個(gè)、雨量站 12 個(gè)、蒸發(fā)站 2 個(gè)、水質(zhì)站 10 個(gè)。

1.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)

目前洱海流域水文站網(wǎng)布設(shè)不盡合理，功能不健全，監(jiān)測(cè)信息化程度低，致使洱海水資源量計(jì)算精度較差，難以科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn)水量調(diào)度和生態(tài)保護(hù)，為此提出洱海地表水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。建設(shè)目標(biāo)是通過水文站網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整，建設(shè)和利用現(xiàn)代通信技術(shù)手段、數(shù)據(jù)整理軟件，建成科學(xué)、先進(jìn)、高效、實(shí)用和功能齊全的水信息服務(wù)平臺(tái)，為地方實(shí)施洱海綜合治理保護(hù)提供水文信息、技術(shù)服務(wù)支撐，實(shí)現(xiàn)洱海水文測(cè)報(bào)現(xiàn)代化、水資源管理科學(xué)化。規(guī)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)放在對(duì) 3 個(gè)關(guān)系的處理上。

1.2.1 水文站網(wǎng)優(yōu)化與水量控制的關(guān)系

水文站網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整是為洱海水資源量的計(jì)算精度和時(shí)空分布規(guī)律服務(wù)的。水文站網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整重點(diǎn)放在產(chǎn)水高值區(qū)、蒸發(fā)站點(diǎn)空白區(qū)和水質(zhì)變化突出區(qū)的代表性上，分析的基礎(chǔ)是煉城、下關(guān)、大關(guān)邑3 個(gè)水文（位）站，蒼山中和寺等 10 個(gè)現(xiàn)有雨量站和水質(zhì)站資料，以及 2004～2007 年洱海區(qū)域 26 條河流、33 個(gè)水文斷面短期巡測(cè)資料。經(jīng)過分析，認(rèn)為高程在 2100 m 以上的高山雨量站嚴(yán)重不足，為此新增蒼山電視臺(tái)等 9 個(gè)雨量站，將雨量站網(wǎng)密度由213.75 km2/站提升到 122.14 km2/站；增加洱海西部的白石溪和東部的海東 2 個(gè)蒸發(fā)站，蒸發(fā)站網(wǎng)密度由 1282.5 km2/站提升到 641.3 km2/站；新增洱海 4 大水源區(qū)（彌苴河、蒼山 18 溪、鳳尾箐和海東箐、波羅江）上江尾、莫?dú)埾资?、陽溪、萬花溪、波羅江 6 個(gè)水文（位）站，以及洱海出流的海東、污水處理廠 2 個(gè)水文站，水文站網(wǎng)密度由 855 km2/站提升到 233 km2/站；新增 7 個(gè)入湖水質(zhì)站、2 個(gè)出湖水質(zhì)站和 3 個(gè)大氣降水監(jiān)測(cè)站；在波羅江、白石溪、彌苴河 3 條河流上增設(shè)泥沙監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，泥沙與水量同步監(jiān)測(cè)[2]。具體水文站網(wǎng)分布如圖 1 所示。

1.2.2 站點(diǎn)布設(shè)條件與監(jiān)測(cè)方式的關(guān)系

規(guī)劃建設(shè)站點(diǎn)地處點(diǎn)蒼山?jīng)_洪積扇前部和洱海湖積盆邊緣，地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，有 214 線、大麗路、大鳳路等交通公路網(wǎng)，區(qū)域網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋。蒼山 18 溪水文站點(diǎn)均布設(shè)在箐口和入湖口處，其他水文站站點(diǎn)也布設(shè)在交通便利的地方。承擔(dān)洱海水文監(jiān)測(cè)工作的大理水文分局已建成水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，具有相應(yīng)的人力和技術(shù)資源條件。規(guī)劃設(shè)計(jì)方案應(yīng)利用現(xiàn)有水文設(shè)施條件，合理布設(shè)站點(diǎn)，結(jié)合站點(diǎn)布設(shè)條件來制定水文監(jiān)測(cè)方式。對(duì)于集水面積在 5～10 km2，河寬小于 6 m 的白石溪、萬花溪站，流量、泥沙采用測(cè)橋施測(cè)；集水面積大于 10 km2的莫?dú)埾㈥栂?、污水處理廠、波羅江 4 個(gè)寬淺小河站[2]，流量采用懸桿纜道或走航式 ADCP 施測(cè)；引洱入賓人工渠道站采用固定式 ADCP 在線監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)方式采取水位、雨量遙測(cè)；流量采用巡測(cè)和在線監(jiān)測(cè)；泥沙、蒸發(fā)量采用駐測(cè)；水質(zhì)采取巡測(cè)方式進(jìn)行。

1.2.3 設(shè)備穩(wěn)定性與系統(tǒng)先進(jìn)性的關(guān)系

圖1 洱海地表水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水文站網(wǎng)分布圖

規(guī)劃監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由 10 個(gè)遙測(cè)水位斷面、19 個(gè)遙測(cè)雨量站、22 個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和 1 個(gè)遙測(cè)中心站組成。各遙測(cè)站通過 GSM 短信、有線電話網(wǎng)組成的通信信道，將自動(dòng)采集到的水位、雨量等信息，傳輸?shù)竭b測(cè)中心站，遙測(cè)中心站收集、整理各種信息后，通過水情信息平臺(tái)完成共享、分發(fā)、分布式處理、成果入庫，再通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用、管理、發(fā)布等功能。遙測(cè)設(shè)備的適用性和性能決定著水文資料收集的準(zhǔn)確性，在設(shè)備選型方面著重考慮了目前行業(yè)內(nèi)部廣泛推廣的 OTT RLS 雷達(dá)水位計(jì)、氣泡式水位計(jì)、多普勒流量儀和水面雷達(dá)測(cè)速儀，以及與南方水文整編軟件相兼容的 RTU、傳感器、太熱能電池組等遙測(cè)設(shè)備，以滿足洱海流域水資源管理與保護(hù)的需要，保證設(shè)備的穩(wěn)定性。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)滿足《國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程總體設(shè)計(jì)報(bào)告》要求，保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性、合理性，其目的是改變以往靠人工收集水文數(shù)據(jù)的落后狀況，擴(kuò)大水情測(cè)報(bào)范圍，提高洪水預(yù)警預(yù)報(bào)能力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急決策的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

2 規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

2.1 水文資料對(duì)站網(wǎng)布設(shè)的分析評(píng)價(jià)

洱海流域站網(wǎng)規(guī)劃所依據(jù)的水文資料，下關(guān)水文站刊印有 62 年，煉城水文站有 56 年，大關(guān)邑水位站有 58 年，還有 10 個(gè)雨量站和 2 個(gè)氣象站水文資料，滿足 SL34-92《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》系列年限要求。入湖代表性河流的精簡也是通過 2004～2007年26 條主要入湖河流中 32 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面、2500 多次流量泥沙監(jiān)測(cè)資料分析得來的，規(guī)劃布設(shè)的站點(diǎn)從水文資料收集方面來看，具有一定的代表性和準(zhǔn)確性。

2.2 工程選址與合理性評(píng)價(jià) [3]

1）規(guī)劃雨量站中 63 % 的雨量站站址布設(shè)在蒼山一帶產(chǎn)水高值區(qū)、暴雨多發(fā)區(qū)和泥石流頻繁地帶，大部分處于大理市人口集中地帶，其中增加了16 % 的高山雨量站點(diǎn)（海拔高于 2600 m），這種布設(shè)能更好地掌握洱海流域降水量的時(shí)空分布特性，為研究流域內(nèi)山區(qū)小河的降雨徑流變化規(guī)律，開展蒼洱洪水預(yù)報(bào)和蒼山生態(tài)保護(hù)與治理工作提供準(zhǔn)確的水文數(shù)據(jù)。

2）從自然地理、水系、河流和流域特征分析，蒼山 18 溪各河流形態(tài)及下墊面條件基本相似，分別在溪流箐口和入湖口處布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面，未設(shè)站的河流，利用空間的內(nèi)插或資料的移用進(jìn)行分析計(jì)算，能有效分析區(qū)間人類活動(dòng)對(duì)水質(zhì)、水量的影響。一般河溪山箐口斷面較入湖口偏僻，生活及交通條件也比較艱苦，但箐口斷面能有效控制水量，人類活動(dòng)影響程度也比較低，方便水賬還原計(jì)算。出流控制斷面選擇在引洱入賓隧洞口和西洱河出口，站址條件較好，能采取遙測(cè)與巡測(cè)方式進(jìn)行觀測(cè)。

3）洱海湖面蒸發(fā)量以大理氣象站為代表站，采用煉城水文站蒸發(fā)資料進(jìn)行修正。規(guī)劃新增了洱海東部和西部 2 個(gè)蒸發(fā)站點(diǎn)，測(cè)得的蒸發(fā)量能代表多雨區(qū)和少雨區(qū)蒸發(fā)量，站址選擇具有一定的代表性。

2.3 工程建設(shè)規(guī)模評(píng)價(jià) [3]

根據(jù)總體規(guī)劃方案，新增加 9 個(gè)雨量站、3 個(gè)小河站、4 個(gè)輔助水文站、1 個(gè)水位站、12 個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)施設(shè)備，采取巡測(cè)、遙測(cè)與駐測(cè)方式，還利用現(xiàn)有水文中心站和水環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行資料收集，避免水文設(shè)施重復(fù)投資，盡快發(fā)揮建設(shè)的最大效益。通過配置雷達(dá)水位計(jì)、壓力式水位計(jì)、遙測(cè)終端、ADCP、手持式雷達(dá)測(cè)速槍等設(shè)備，節(jié)約了10 % 的土建工程投資，縮短了建設(shè)工期，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，贏得更多時(shí)間從事水文分析研究。規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容涵蓋測(cè)驗(yàn)河段、水位、流量、降水、蒸發(fā)、泥沙測(cè)驗(yàn)設(shè)施建設(shè)和儀器設(shè)備配置等。建設(shè)規(guī)模滿足 SL276-2002《水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》[4]，總投資 685.95 萬元，其中建筑工程費(fèi)占總投資的 14.60 %，設(shè)備購置及安裝費(fèi)占總投資的75.46 %，獨(dú)立費(fèi)用占總投資的 2.53 %，基本預(yù)備費(fèi)占總投資的 7.41 %，投資估算基本合理。

2.4 工程等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià) [3]

根據(jù)總體規(guī)劃，站址及流量測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)計(jì)滿足《水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)施意見》的要求，測(cè)驗(yàn)河段有堤防的白石溪、萬花溪、波羅江、污水處理廠等 4 個(gè)站，能施測(cè)到堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)水位的洪水，對(duì)于其他一般站能施測(cè)到 30 年一遇的洪水。

2.5 規(guī)劃設(shè)計(jì)先進(jìn)性評(píng)價(jià) [3]

規(guī)劃設(shè)計(jì)以“科學(xué)實(shí)用、高效可靠”為原則，采取常規(guī)監(jiān)測(cè)與現(xiàn)代水文科技相結(jié)合，以信息采集為基礎(chǔ)，水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)為核心，以洱海流域水資源綜合分析評(píng)價(jià)、水環(huán)境綜合整治為主線，進(jìn)行了系統(tǒng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)，滿足洱海流域水資源管理、水環(huán)境保護(hù)和水生態(tài)安全等方面的需要，無論從設(shè)備的先進(jìn)性還是從規(guī)劃思路方面都具有一定的前瞻性和先進(jìn)性。

2.6 工程運(yùn)行管理評(píng)價(jià)

水文事業(yè)是水利事業(yè)的重要組成部分，屬于社會(huì)公益性事業(yè)，其投資來源離不開地方政府的支持。規(guī)劃設(shè)計(jì)中已明確建設(shè)各方的權(quán)利和職責(zé)，明確了由大理州水利局牽頭，大理水文分局負(fù)責(zé)組建工程管理機(jī)構(gòu)，依照國家相關(guān)規(guī)范具體負(fù)責(zé)實(shí)施；項(xiàng)目建成后交由大理水文分局負(fù)責(zé)運(yùn)行管理。這種工程建設(shè)運(yùn)行管理模式，符合國家對(duì)水文事業(yè)經(jīng)費(fèi)的投資渠道，有利于多渠道籌集資金，行使水文部門職責(zé)和充分利用現(xiàn)有水文部門資源，達(dá)到水文資料共享與有償服務(wù)的最佳結(jié)合。

2.7 工程實(shí)施意見評(píng)價(jià)

規(guī)劃設(shè)計(jì)提出分 2 期 4 年實(shí)施，1 期建設(shè) 2 個(gè)出湖水文站、1 個(gè)入湖水文站、1 個(gè)中心站和 15 個(gè)雨量遙測(cè)站，配置應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備，1 期投資 465.38 萬元；2 期建設(shè) 4 個(gè)入湖水文站、1 個(gè)水位站，配置大理州水環(huán)境分中心監(jiān)測(cè)設(shè)備，2 期投資 220.57 萬元。1 期項(xiàng)目的實(shí)施，解決了洱海出湖水量不清、總量不準(zhǔn)的問題；2 期項(xiàng)目的實(shí)施，有利于研究洱海蓄變量、防洪與興利、生態(tài)保護(hù)等問題的解決，最終實(shí)現(xiàn)洱海“水量可調(diào)度、水質(zhì)可控制、生態(tài)可監(jiān)測(cè)、洪水資源化、生物多樣化、濕地持續(xù)化”的目標(biāo)。工程實(shí)施意見明確，提出的分期建設(shè)意見具有可操作性。

3 結(jié)語

通過從水文資料對(duì)站網(wǎng)布設(shè)的精度、工程選址的合理性、工程建設(shè)規(guī)模與等級(jí)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、工程運(yùn)行管理和實(shí)施意見等方面的綜合分析，論證了洱海地表水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案在設(shè)計(jì)上是合理的，技術(shù)上是可行的，投資估算也是符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，具有前瞻性和可操作性。

項(xiàng)目建設(shè)能為大理州委、州政府有效解決洱海水賬問題提供技術(shù)支撐，有利于實(shí)現(xiàn)洱海水資源優(yōu)化配置、統(tǒng)一管理和調(diào)度，最終達(dá)到洱海水資源、水環(huán)境與流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)，項(xiàng)目建設(shè)是非常有必要的，應(yīng)盡快分期組織 1 期項(xiàng)目的實(shí)施。

盡管規(guī)劃設(shè)計(jì)已充分考慮了陸面小水體蒸發(fā)站布設(shè)，但由于技術(shù)條件限制，尚未規(guī)劃洱海湖面蒸發(fā)場，還需進(jìn)一步開展這方面的專題研究工作。

通過蒼山 18 溪 4 條代表性河流 3～5 年完整水文資料的分析，其水文監(jiān)測(cè)斷面還可以精簡?？衫玫乇硭Y源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為支撐，開展蒼山 18 溪地表徑流與地下水關(guān)系、蒼山洱海水生態(tài)試驗(yàn)等方面的研究工作。

[1]中國水利經(jīng)濟(jì)研究會(huì).水利建設(shè)項(xiàng)目后評(píng)價(jià)理論與方法[M]. 北京：中國水利水電出版社，2004: 21-24.

[2]水利部水文司. SL34-92 水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則[S]. 北京：中國水利水電出版社，1992: 9-17.

[3]白思俊，王保強(qiáng). 項(xiàng)目評(píng)價(jià)與項(xiàng)目中評(píng)價(jià)[J]. 工業(yè)工程與管理，1999 (3): 3-5.

[4]水利部水文局. SL276-2002 水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國水利水電出版社，2002: 12-28.