水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)方案及其應(yīng)用分析

□孫建民 □王 展 □劉文瓊（黃委河南水文水資源局）

1 水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)

1.1 水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作概述

水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)是指在出現(xiàn)涉水突發(fā)事件時(shí)，以水文為主體的有關(guān)機(jī)構(gòu)第一時(shí)間對(duì)所涉及的水體及其變化等開(kāi)展臨時(shí)、緊急的監(jiān)測(cè)，及時(shí)取得水文基本資料信息。水文部門(mén)通過(guò)監(jiān)測(cè)涉水突發(fā)事件中的水文要素，收集水文基本信息，為政府處置和決策指揮提供科學(xué)的技術(shù)支撐，這也是水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)的基本工作目標(biāo)。

水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)內(nèi)容一般包括：分洪、潰口，堰塞湖，冰壩，洪澇災(zāi)害泥石流，筑壩合龍、測(cè)站遭遇水毀，以及未控河流異常洪水，突發(fā)事故水污染等自然或人為災(zāi)害事件相關(guān)水文要素的監(jiān)測(cè)。

1.2 水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作的特點(diǎn)

涉水突發(fā)事件具有隨機(jī)性、突發(fā)性、破壞性強(qiáng)、社會(huì)影響大、監(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜、監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)性大等特點(diǎn)，因此，相對(duì)于日常的水文測(cè)驗(yàn)，水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)具有以下特點(diǎn)：

1.2.1 工作環(huán)境條件差

涉水突發(fā)事件最容易發(fā)生在偏遠(yuǎn)荒僻、交通通訊等公共基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的地方。這些地方一般河段控制條件較差，測(cè)驗(yàn)斷面難以選擇或變化情況未知，不具備水文設(shè)站條件，水文基本設(shè)施幾乎為空白。因此，與日常的水文監(jiān)測(cè)工作相比，水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)的工作環(huán)境更為惡劣，測(cè)驗(yàn)時(shí)機(jī)更難把握，水文數(shù)據(jù)資料的采集也特別困難。

1.2.2 測(cè)驗(yàn)成果精度不易提高

水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作是在特殊環(huán)境、特殊條件及特殊時(shí)間開(kāi)展的特殊的水文測(cè)驗(yàn)工作，缺乏配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。同時(shí)，涉水突發(fā)事件處置中的水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)，更重要的是通過(guò)對(duì)水文要素的變化趨勢(shì)、水文要素可能達(dá)到的量級(jí)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，為政府對(duì)該災(zāi)害事件的處置決策提供參考。因此，水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)成果的精度要求一般要低于日常的水文測(cè)驗(yàn)。

1.2.3 作業(yè)安全和環(huán)境安全保障性低

在日常水文測(cè)驗(yàn)工作中，只要作業(yè)人員遵守操作規(guī)程，安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)是可控的。而涉水突發(fā)事件處置中的水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作，因工作環(huán)境惡劣，作業(yè)人員的安全受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2 河道水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案的編制

2.1 編制原則

河道水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)主要針對(duì)測(cè)站遭遇水毀、潰口行洪、未控水系發(fā)生特大洪水等情況下的水位、流量等水文要素變化情勢(shì)的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)。有關(guān)研究指出：當(dāng)出現(xiàn)涉水突發(fā)事件等自然災(zāi)害時(shí)，如果在12-24h內(nèi)應(yīng)急響應(yīng)，可以使洪水損失減少1/5～1/3。因此，編制河道水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案，就要根據(jù)該事件所在河道斷面的實(shí)況，考慮事件的嚴(yán)重程度，以及目前所具有的應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力。

2.2 編制工作準(zhǔn)備

編制水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案前的準(zhǔn)備工作包括基本資料收集和監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)查勘。基本資料收集包括監(jiān)測(cè)流域內(nèi)地質(zhì)、植被、水系等自然地理概況，流域內(nèi)尤其是監(jiān)測(cè)河段上下游水利工程基本情況，已有雨量站、水位站、水文站等各類(lèi)水文測(cè)站站網(wǎng)分布，以及現(xiàn)有的水文監(jiān)測(cè)資料、工程設(shè)計(jì)成果等。

2.3 方案編制的主要內(nèi)容

2.3.1 概述

概要介紹突發(fā)事件的性質(zhì)，發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、影響范圍和影響程度，開(kāi)展水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)的目的、意義等。同時(shí)，應(yīng)明確監(jiān)測(cè)對(duì)象及工作范圍，確定水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)總的布局和主要內(nèi)容等。

2.3.2 依據(jù)與原則

制定水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案的依據(jù)通常包括現(xiàn)行的法律、法規(guī)，國(guó)家、行業(yè)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。方案制定的原則應(yīng)充分體現(xiàn)便捷性、安全性、可操作性和一致性。

制定水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案，首先要考慮到“急”，即及時(shí)性、迫切性。因此，方案要在考慮安全和可操作性的基礎(chǔ)上突出“方便、快捷”，并盡可能考慮技術(shù)路線的一致性和整個(gè)搶險(xiǎn)救災(zāi)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。

2.3.3 技術(shù)路線與質(zhì)量控制

技術(shù)路線是制定水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案的重點(diǎn)。其主要工作內(nèi)容為：針對(duì)不同水文要素的特性，分別確定各水文要素采集的方法和手段，如選用的儀器與測(cè)驗(yàn)技術(shù)方法，水文信息傳輸、處理與發(fā)布，工作進(jìn)度與成果質(zhì)量保障措施，以及與技術(shù)路線相配套的各水文要素采集、傳輸?shù)牟僮饕?guī)程與辦法等。

2.3.4 保障措施

水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作是一種非常規(guī)的水文測(cè)驗(yàn)工作，整個(gè)過(guò)程必須有強(qiáng)有力的保障措施，以保證水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)任務(wù)的執(zhí)行。保障措施涉及組織機(jī)構(gòu)、工作體制、技術(shù)裝備、安全生產(chǎn)措施等。

3 河道水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案的實(shí)施

3.1 斷面基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查勘，選擇確定測(cè)驗(yàn)控制穩(wěn)定良好的控制河段和控制斷面，簡(jiǎn)易測(cè)量地形、大斷面、洪痕等，必要時(shí)對(duì)河床組成、含沙量、水質(zhì)等進(jìn)行取樣分析。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，快速設(shè)置臨時(shí)水尺斷面和臨時(shí)測(cè)流斷面，水尺斷面和測(cè)流斷面可重合，斷面應(yīng)垂直于流向。斷面位置確定后，設(shè)立臨時(shí)斷面樁、斷面標(biāo)志樁、臨時(shí)斷面零點(diǎn)樁，在斷面附近設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，確定基面高程。

3.2 水位觀測(cè)

采用直立式水尺或雷達(dá)式水位計(jì)觀測(cè)水位，在水邊設(shè)置臨時(shí)水尺（樁）。使用全站儀或其他儀器，從臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)水尺零點(diǎn)高程，或自臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)直接測(cè)量水面高程，即水位數(shù)據(jù)。

3.3 流量測(cè)驗(yàn)

流速測(cè)算：一般測(cè)驗(yàn)水面流速，要求使用應(yīng)急測(cè)速設(shè)備，獲取均勻的水面流速或中泓流速，選取合適的水面流速系數(shù)，計(jì)算斷面平均流速。

面積測(cè)算：使用應(yīng)急測(cè)深設(shè)備，快速獲取各垂線水深；使用應(yīng)急定位（測(cè)距）設(shè)備，快速獲取各測(cè)深（測(cè)速）垂線起點(diǎn)距（坐標(biāo)），進(jìn)而計(jì)算出斷面面積。

流量測(cè)算：根據(jù)前面計(jì)算的斷面平均流速和斷面面積，計(jì)算斷面流量，也可以使用ADCP直接測(cè)量斷面流量。

3.4 其他相關(guān)信息的監(jiān)測(cè)

河道涉水突發(fā)事件的應(yīng)急監(jiān)測(cè)，除了常規(guī)的水位、面積、流速、流量等水文要素監(jiān)測(cè)，還應(yīng)根據(jù)事件的現(xiàn)場(chǎng)情況以及可能的危害后果，開(kāi)展?jié)⒖诳陂T(mén)寬度、口門(mén)最大水深和最大流速、潰口發(fā)展速度、堤壩變形、下游淹沒(méi)范圍等的觀測(cè)測(cè)量工作。

3.5 水情信息傳輸

使用電臺(tái)、電話等應(yīng)急通訊設(shè)備，把測(cè)算出的最大水深、最大流速、口門(mén)寬度、流量等水情信息報(bào)送至有關(guān)部門(mén)。也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)報(bào)需要，隨時(shí)查詢應(yīng)急測(cè)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)附近有關(guān)測(cè)站（斷面）的雨水情，一并及時(shí)上報(bào)。

4 結(jié)語(yǔ)

受自然災(zāi)害頻發(fā)和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)河流影響的加劇，涉水突發(fā)事件呈多發(fā)頻發(fā)趨勢(shì)，且造成災(zāi)害的損失呈上升趨勢(shì)。各級(jí)政府在對(duì)涉水突發(fā)事件處置上要求科學(xué)決策、快速處置，盡量將災(zāi)害損失，特別是人員傷亡降到最低程度，而科學(xué)決策、快速處置的前提則是快速獲得水文等決策信息。因此，水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)將是常規(guī)水文監(jiān)測(cè)無(wú)法替代的且愈發(fā)重要的事情，建立其技術(shù)體系，不僅靠經(jīng)驗(yàn)的積累，更應(yīng)在先驗(yàn)認(rèn)識(shí)的前提下提出方案制訂和實(shí)施的思考。