某水庫加固工程中的水文水資源特性芻議

王時清

（貴州省興義市水利局，貴州 興義 562400）

1 引言

該水庫位于運河上游，東經(jīng) 117°41′，北緯34°57′，總庫容 8404×104m3，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉、防洪為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。集水面積121km2，流域形狀呈海棠葉狀，流域地勢北高南低，干流長19.7km。該河為山溪性雨源河流，河道流量與降水量變化規(guī)律一致，枯季流量較小，洪水主要集中在汛期。流域內(nèi)洪水源短流急，呈陡漲陡落型。水庫流域內(nèi)均為淺山區(qū)，山頂部分多系裸露石灰?guī)r，山腳及山谷有部分風(fēng)化頁巖。水庫流域內(nèi)自1958～1974年先后建成?。?）型水庫1座，?。?）型水庫6座，小型水庫總控制面積為14.91km2，總興利庫容 214.4×104m3。

2 水文水資源特性

2.1 水文水資源

該水庫的徑流由大氣降水補給，徑流在時間上的變化特點與降水相似，但年際、年內(nèi)變化更大。據(jù)1961～2003年資料統(tǒng)計，水庫流域多年平均降水量為857.2mm，年際變化較大，最大年降水量為1261.8mm，最小年降水量469.6mm。降水年內(nèi)分配不均勻，降水主要集中在汛期（6～9月份），且又集中于7、8月或幾場暴雨，6～9月降水量占全年降水量的71.5%，形成春旱、夏澇、秋后又旱的局面。

2.2 流域內(nèi)水文測站分布

該水庫1960年6月設(shè)立水文站，觀測項目有水位、流量、降水、冰情、水溫、水質(zhì)和水文調(diào)查等，后于1986年撤銷，改為水文輔助站，繼續(xù)觀測降水，對水庫出水量進行調(diào)查。為更好地為水庫防汛、水資源調(diào)度和工程管理服務(wù)，計劃結(jié)合除險加固工程恢復(fù)水庫雨量站，上游設(shè)有北莊雨量站，根據(jù)水庫防汛需求計劃增設(shè)半湖、高家莊等處雨量站。

2.3 水文特征值

水庫多年平均庫內(nèi)水位122.64m，水庫歷年最高蓄水位128.10m（2003.9.3.），歷年最低蓄水位 114.90m（1977.7.9）。最大 24h降水量188.7mm（1971.8.8），最大3d降水量215.4mm（1971.6.28）。水庫建成后，到2003年共44年中有13次溢洪，其中1974年8月13日溢洪量最大，最大下泄流量為153m3/s。

3 基礎(chǔ)設(shè)施

3.1 雨量觀測設(shè)施。根據(jù)《降水量觀測規(guī)范》（SL21-2006）和水文站觀測項目，建6m×6m雨量觀測場1處。觀測場建鋼筋混凝土圍欄基礎(chǔ)，不銹鋼圍欄，圍欄高1.2m，由場內(nèi)至場外修建寬1m、總長10m的混凝土觀測路。上游雨量站建4m×6m觀測場，鋼筋混凝土圍欄基礎(chǔ)，不銹鋼圍欄，圍欄高1.2m，由場內(nèi)至場外修建寬1m、總長8m的混凝土觀測路。

3.2 水準(zhǔn)點。根據(jù)測驗河段地形情況，在水庫管理處院內(nèi)設(shè)置基本水準(zhǔn)點2個，在壩上水尺和渠道測流斷面附近設(shè)置校核水準(zhǔn)點2個，基本水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)在歷年最高水位以上。水準(zhǔn)點應(yīng)按照《水位觀測標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ138-90）埋設(shè)，在砌筑擋土墻之前必須把回填土夯實，并預(yù)制正方形保護蓋板。根據(jù)規(guī)范要求，需從國家水準(zhǔn)點引測本站水準(zhǔn)點高程，并測繪測驗設(shè)施平面地形圖。

3.3 水位觀測設(shè)施

3.3.1 水尺。根據(jù)水位觀測需要及斷面實際情況，設(shè)置直立式水尺14支，其中壩上水尺12支，渠道水尺2支。水尺靠樁采用直徑100mm的鋼管，每根長2.5m，鋼管深入基礎(chǔ)0.5m；水尺靠樁應(yīng)與水面垂直；同一組水尺應(yīng)設(shè)置在同一斷面線上，布設(shè)范圍應(yīng)高于測站歷年最高、低于測站歷年最低水位0.5m，相鄰兩支水尺的觀測范圍應(yīng)有0.2m以上的重合。

3.3.2 水位觀測道路及踏步。新建壩上觀測踏步40m，渠道觀測道路長60m，寬1.2m，厚10cm混凝土路面，素土夯實。

3.3.3 壩上自記水位臺。在壩上基本水尺斷面附近建設(shè)自記水位臺1座，井身上部設(shè)自記水位儀器觀測房約12m2，觀測儀器臺設(shè)在儀器房內(nèi)和井身相連，鋼板防盜門，百葉窗通風(fēng)，內(nèi)刷仿瓷涂料。井筒高18m，直徑為1.8m，采用鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，C25混凝土現(xiàn)澆，壁厚為0.4m；進水口φ0.3m，進水管長度32m，加活動鐵制攔污柵。觀測引橋?qū)?.5m，長29m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，1m高鋼制護欄；支柱2根，高度分別為3.5m和7m；支墩為0.5m×0.5m混凝土柱，太陽能電池板安放于觀測房頂。水位觀測采用浮子式自記水位計，配套遙測終端機。

3.3.4 渠道自記水位臺

柑桔紅蜘蛛在寧都縣1 a發(fā)生16代左右。造成柑桔紅蜘蛛高發(fā)的主要原因是溫度較高（旬平均氣溫不超過24℃）和空氣干燥（相對濕度60%～80%）。當(dāng)旬平均氣溫超過29℃時，可抑制柑桔紅蜘蛛的發(fā)生。當(dāng)冬季清理臍橙園滅蟲不力時，次年4月柑桔紅蜘蛛即可開始為害，盛發(fā)高峰一般在6月上、中旬。如果沒有及時壓下這次高峰，新梢葉片就會嚴重受害，造成落葉和落果，嚴重削弱樹勢，甚至造成樹木枯死。9—11月可再次出現(xiàn)為害高峰，為害葉片和果實，嚴重時可造成果實無法正常轉(zhuǎn)色。

自記水位臺1座，建在泄水渠測流斷面的右岸，井身上部建自記水位儀器操作室10m2，儀器臺設(shè)在儀器房內(nèi)井口上方，鋼板防盜門，百葉窗通風(fēng)，內(nèi)刷仿瓷涂料。井筒深度大于渠道深度0.5m，直徑為1m，采用鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，C25混凝土現(xiàn)澆，壁厚為0.25m，進水口φ0.3m，進水管長度2.2m，加活動鐵攔污柵。觀測室旁豎立水泥線桿，用于安放太陽能電池板。水位觀測采用浮子式自記水位計，配套遙測終端機。

3.4 流量測驗設(shè)施

溢洪道泄洪流量，用測流車施測。設(shè)計利用壩下游2km處現(xiàn)有交通橋，用測流車巡測溢洪道泄洪流量。設(shè)計在渠道自記水位臺附近建設(shè)測流橋1座，跨度6m，橋面寬1.0m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，1.0m高鋼制護欄，用于渠道流量測驗。

4 技術(shù)裝備

4.1 水位設(shè)備。壩上與渠道均采用浮子式水位計，安裝相應(yīng)無線傳輸設(shè)備，站房內(nèi)安裝前置機，擔(dān)負實時水位遙測數(shù)據(jù)的接收。

4.2 雨量設(shè)備

4.2.1 普通雨量器。由承雨器、儲水筒、儲水器等組成，并配有專用量雨杯。安裝方法：將普通雨量器支架固定在觀測場地面上，器口距地面70cm，保證器口水平。

4.2.2 翻斗式雨量計。采用翻斗式雨量傳感器，分辨力為0.5mm。安裝方法：預(yù)制混凝土座為0.4m×0.4m×0.2m，用3根螺栓將翻斗式雨量傳感器固定在基座上，器口距地面70cm，保證器口水平。水文站采用有線傳輸，屬站采用數(shù)傳儀上傳至水文站控制中心和水庫中心；前置機負責(zé)接收數(shù)據(jù)并上傳數(shù)據(jù)至市水文局水情分中心。

需購置測流車用來運載測流儀器，完成溢洪道流量監(jiān)測，作為交通車管理上游雨量站及暴雨洪水災(zāi)情調(diào)查。

5 水文自動采集傳輸系統(tǒng)設(shè)計

5.1 系統(tǒng)組成。本系統(tǒng)由雨量自動采集傳輸子系統(tǒng)（共5處雨量）、水位采集傳輸子系統(tǒng)（有庫內(nèi)水位1處，渠道水位1處）、閘門開高子系統(tǒng)、自動測報控制中心子系統(tǒng)（水庫水文站與水庫管理部門共2處）4個子系統(tǒng)組成。設(shè)計目標(biāo)：能自動采集流域內(nèi)降水、庫內(nèi)水位、渠道水位、閘門開高等水文數(shù)據(jù)，提供流域雨情、水庫水情和工程運用情況，并自動聯(lián)機實現(xiàn)水文預(yù)報，進行水庫調(diào)洪演算，提供洪水優(yōu)化調(diào)度方案。

5.2 功能設(shè)計

5.2.1 測站。在測站數(shù)傳前置機的控制下，按《報汛任務(wù)書》規(guī)定段次，自動完成定時發(fā)報和在雨量、水位達到加報標(biāo)準(zhǔn)時，自動完成暴雨、洪水位加報任務(wù)；接受中心站的查詢、召測；測站實現(xiàn)主/備通信信道的自動切換；流量、泥沙等水情信息，能通過人工置數(shù)方式發(fā)報；具有現(xiàn)場、遠程下載固態(tài)存儲器數(shù)據(jù)的功能；具有遠程工作設(shè)定和工作參數(shù)修改的功能；具有良好的電源管理和通信管理功能，包括向分中心報告電源狀態(tài)信息。

5.2.2 技術(shù)要求

測站終端單元。測站終端單元包括帶有人工置數(shù)功能的數(shù)傳前置機、電源設(shè)備、有線或移動通信設(shè)備等，能完成水情信息提取和發(fā)送功能。環(huán)境條件：工作溫度-12～45℃，工作濕度≤95%（40℃）；可靠性指標(biāo)：在正常維護條件下，設(shè)備的MTBF≥25000h；遙測終端采用定時自報、加報和召測兼容的工作體制，對人工置數(shù)信息要有反饋確認的功能；遙測終端從數(shù)傳儀里提取雨量、水位數(shù)據(jù)，同時具有人工置數(shù)接口，實現(xiàn)人工鍵入信息的發(fā)送；遙測終端具有有線電話、移動電話、中高速數(shù)字電路的任意兩種信道相連的接口；通信設(shè)備的主要性能技術(shù)指標(biāo)要符合《水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范》(SL61-2003)的要求；發(fā)送的雨量數(shù)據(jù)中包含雨、陰、晴信息；發(fā)送的水位數(shù)據(jù)中包含落、漲、平信息；洪峰水位數(shù)據(jù)自動識別，有困難時可通過人工置數(shù)方式發(fā)送。

6 結(jié)束語

該水庫建于1960年。已運行40多年，經(jīng)過安全鑒定，被評為三類壩。現(xiàn)無完整的水文監(jiān)測系統(tǒng)，無法滿足水庫防汛和水資源調(diào)度的需要，為改變這一現(xiàn)狀，需恢復(fù)該水庫水文站，建設(shè)水文設(shè)施，為水庫的持續(xù)安全和下游的水資源合理調(diào)配打下堅實的基礎(chǔ)。

[1]羅淑香.水庫除險加固措施探討.尚志市三股流水庫管理站[J].民營科技，2010.02.20.