杭嘉湖巡測感潮影響河段測流實踐與探討

宋 寒,盧俊敏,陸偉

(嘉興市秀洲區(qū)水文站,浙江 嘉興 314001)

1 杭嘉湖地區(qū)區(qū)域概況

杭嘉湖地區(qū)西倚天目山脈與安徽省相鄰,南臨錢塘江杭州灣,北濱太湖與江蘇省接壤,東與上海市相連。有杭州、嘉興、湖州3個省轄市,被譽為魚米之鄉(xiāng)、絲綢之府,是我國經(jīng)濟社會最發(fā)達的地區(qū)之一。但杭嘉湖平原地勢較低,且受黃浦江潮水頂托,河道排水不暢,易遭受梅雨暴雨和臺風暴雨襲擊,造成較嚴重的洪澇災害,最為嚴重的有1954年、1999年的梅雨洪澇災害,防汛形勢十分嚴峻。從防洪調(diào)度、水資源管理、水利規(guī)劃和驗證工程效益的要求出發(fā),杭嘉湖水文巡測于2001年開始全面恢復,根據(jù)巡測線沿水系和省界包圍、個別地區(qū)由于交通、河道情況可酌情偏離省界的原則,沿太湖、江蘇和上海界,沿錢塘江、東苕溪口門,布置了入湖線、北排線、東排線、錢塘江線和東苕溪線5條水量控制線,并于2007年實現(xiàn)5條巡測線的全面閉合。杭嘉湖地區(qū)的水文巡測對太湖流域治理、水資源管理、防洪調(diào)度、水利規(guī)劃編制、驗證水利工程效益和行政區(qū)界交接斷面水質(zhì)考核都具有十分重要的意義。

2 北排線秀洲北段巡測現(xiàn)狀

北排線于2002年恢復巡測。北排線秀洲北段南起王江涇,北至雙塔,以斜路為基點站,王江涇、雙塔為單一流量站,布設巡測斷面8處,分別為洋橋港、大有橋港、塘家路橋、市涇港、上合路、史家路、永新橋、大壩。王江涇、雙塔,位于受潮汛影響的潮感區(qū)的末端區(qū)域,屬感潮影響河段。秀洲北段巡測段全年巡測次數(shù)不少于20次,基點站測流 2次/d(08∶00—09∶00,16∶00—17∶00), 巡測段測流時基點站必須同時測流,并建立基點站與巡測段流量的相關(guān)關(guān)系,根據(jù)基點站流量和基點站與巡測段流量相關(guān)關(guān)系推算巡測段流量。單一流量站測流次數(shù)及要求與基點站相同,單獨計算流量。巡測斷面位置見圖1。

在恢復杭嘉湖水文巡測的10 a實踐中,依照SL 195—97《水文巡測規(guī)范》及 《杭嘉湖地區(qū)水文巡測管理辦法》實施具體操作,在巡測過程中對巡測區(qū)水文特征、測站水文特性以及從點面結(jié)合探求在不同時期的水文情勢的差異和選擇好巡測路線與關(guān)鍵性流量測次等方面進行了分析和探討,并根據(jù)歷年基點站與巡測段流量關(guān)系曲線,尋找一定的規(guī)律,提出適用于平原河網(wǎng)感潮影響河段巡測流量測驗方案和測流時機。

圖1 秀洲區(qū)巡測站點分布示意圖

3 測流時機的分析和測流方案的優(yōu)化

3.1 提高測流速度,科學減少測流時間

北排線秀洲北段位于受潮汛影響的潮感區(qū)的末端區(qū)域,有潮水河的部分特性,河流流向變化較快,為了提高基點站與巡測段流量關(guān)系的精度,必須做到“測得快”,在保證測流精度的前提下,科學合理地減少測流時間。在巡測中使用旋杯式流速儀測流,預先固定測速垂線位置,并通過提高水位觀測、計算測量水深、測點位置放置以及收放流速儀的速度和準確性,縮短測流時間,提高測流效率。

3.2 根據(jù)雨量分布和水位的漲落情況,掌握測流時機

杭嘉湖地區(qū)屬亞熱帶季風氣候,氣候溫和濕潤,四季分明。年平均氣溫在15～18℃,多年平均降雨量為1 193.2 mm,年最大降雨量為1 798.1mm,年最小降雨量為766.6 mm。常年5—7月份為梅雨期,降水比較集中;8—9月份為臺風期,受太平洋副熱帶高壓控制,晴熱少雨,但常遭受臺風、暴雨襲擊。根據(jù)多年巡測實踐,分析得出在汛期測流過程中根據(jù)雨量的分布和水位的漲落情況,掌握測流時機。

按《杭嘉湖地區(qū)水文巡測管理辦法》要求,巡測段測流次數(shù)為20次/a左右。經(jīng)10 a水文巡測實踐分析認為,測次的分布應與水位級的分布結(jié)合起來,非汛期一般1次/月,汛期視情況適當增加測次,在洪水期間應根據(jù)水位變化情況及時加測,以能控制洪水變化過程為原則,遇較大洪水年份應適當增加測次。在具體測次安排上,結(jié)合雨量的分布和水位的漲落情況選擇測流時機。

3.3 在實施巡測過程中,根據(jù)潮汛情況控制正負流量

正負流量的定義:北排線水流流出浙江省境為正流量(順流),北排線水流流入浙江省境為負流量(逆流)。北排線秀洲北段東南部河流受潮汛影響大,水位漲落明顯,內(nèi)河水位大潮汛潮位差12 cm,小潮汛潮位差2～3 cm。為了巡測段和基點站流量關(guān)系統(tǒng)計均衡合理,根據(jù)水情變化,分析測流和巡測路線,及時調(diào)整巡測部署。如農(nóng)歷每月初一、十五出現(xiàn)大潮汛時,潮水會通過下游紅旗塘通道進入北段,此時下游水位上升對上游產(chǎn)生了頂托作用,產(chǎn)生正流量。斜路段高潮位時流量為正流量,低潮位時流量為負流量,為更好得出基點站與巡測段之間的水位流量關(guān)系曲線,在實施巡測時必須在高潮位搶測正流量,以此得出均衡合理的正負號排列情況。

3.4 合理設置基點站

北排線秀洲北段在巡測路線設定時,考慮到巡測距離、路程、交通、通訊方便,按水情變化及時施測流量等幾方面因素,設置合適基點站。秀洲北段布設巡測斷面8處。由于巡測歷時較長,故將基點站設置于巡測線測流路徑中段的斜路站,可減少誤差并提高基點站與巡測段流量關(guān)系曲線精度。經(jīng)數(shù)年的實踐表明,斜路站作為基點站具有較好的代表性,具有較高的精度,是合適的。

3.5 建立基點站與巡測段的流量相關(guān)關(guān)系

在對巡測段進行流量巡測時,其相應的基點站也同步進行流量測驗,用以建立基點站與巡測段的流量相關(guān)關(guān)系,做好巡測同步測流相應水文資料計算成果分析,以達到建立均衡合理的段站流量關(guān)系,確保水文巡測資料數(shù)據(jù)的精確度。巡測段流量根據(jù)基點站流量和基點站與巡測段流量相關(guān)關(guān)系推算求得。

由于秀洲北段位于受潮汛影響的感潮區(qū)的末端區(qū)域,河流流向變化較快,按清水河1次/d的測流標準難以保證精度,基點站斜路站測流次數(shù)確定為2次/d,王江涇站、雙塔站2個單一流量站測流次數(shù)也確定為2次/d,以保證流量測驗精度,提高水文巡測資料質(zhì)量。

3.6 加強代辦員培訓

由于基點站測流2次/d,節(jié)假日及刮風下雨都必須堅持按時完成測流任務。為更好地落實測站的日常運行和維護,嚴格按照《測站任務書》的要求,做到及時、準確提供基礎信息。為此必須加強所屬代辦員的業(yè)務培訓和素質(zhì)教育,加強代辦員的工作責任心,減少儀器故障率,保證資料的質(zhì)量。

4 結(jié) 語

北排線秀洲北段位于受潮汛影響的感潮區(qū)的末端區(qū)域,有潮水河的部分特性,河流流向變化較快,測流時機較難把握,基點站和巡測段關(guān)系難以確定。通過對10 a水文巡測實踐的分析,提出了可行的測流時機和測流方案,并在實踐中取得了較好的效果,提高了基點站與巡測段流量關(guān)系精度,為水文巡測工作提供了借鑒和參考。