討賴河嘉峪關(guān)水文站測(cè)驗(yàn)方式變化淺析

楊　兵，張昌順，張百祖（甘肅省酒泉水文水資源勘測(cè)局，甘肅　酒泉　735100）

討賴河嘉峪關(guān)水文站測(cè)驗(yàn)方式變化淺析

楊兵，張昌順，張百祖
（甘肅省酒泉水文水資源勘測(cè)局，甘肅酒泉735100）

水利涉水工程影響河流自然流態(tài)，分析嘉峪關(guān)站各斷面的水量利用情況并簡(jiǎn)化測(cè)站測(cè)驗(yàn)工作；需實(shí)驗(yàn)分析泥沙測(cè)驗(yàn)精度及涉水工程的影響程度；加強(qiáng)上下游測(cè)站間的區(qū)間匯流調(diào)查分析，利用上游水位站的遠(yuǎn)傳信息的時(shí)效性充分發(fā)揮測(cè)站報(bào)汛的可靠性及有效程度。

討賴河；涉水工程；測(cè)站控制；改變方向

討賴河流域地處河西走廊中部，屬黑河水系一級(jí)支流。地理位置介于東經(jīng)97°22′46″～99°27′11″，北緯38° 24′16″～40°56′08″之間，涉及青海省祁連縣、甘肅省張掖市的肅南縣、高臺(tái)縣，酒泉市的肅州區(qū)、金塔縣以及嘉峪關(guān)市，流域總面積2.814×104km2。

討賴河發(fā)源于祁連山討賴南山東段，河源處有冰川380條，冰川面積136.67 km2，儲(chǔ)冰量43.039×108m3，冰川融水量0.7403×108m3，占河流多年平均徑流量的11.9%。上游山區(qū)地勢(shì)陡峻，水流湍急，河床為砂礫石，滲漏大，至冰溝出山后流向東北，是以降水、冰雪消融及地下水補(bǔ)給多補(bǔ)給型的內(nèi)陸河流。

一、水文站網(wǎng)監(jiān)測(cè)的變遷

甘肅水文局1948年在討賴河出山口冰溝設(shè)立冰溝水文站（集水面積6 883km2），收集1948-2001年54年連續(xù)系列資料。據(jù)實(shí)測(cè)資料，冰溝水文站多年平均流量20.2 m3/s，多年平均徑流量6.370×108m3，實(shí)測(cè)1952年7月28日最大洪峰流量1 120 m3/s。

受2001年修建水利工程的影響，冰溝水文站失去測(cè)站控制條件，故2002年下遷至嘉峪關(guān)火車站處設(shè)立嘉峪關(guān)水文站（集水面積7 095km2）觀測(cè)至今，嘉峪關(guān)水文站多年平均流量16.5 m3/s，多年平均徑流量5.203×108m3。

為充分發(fā)揮水文報(bào)汛任務(wù)，甘肅水文局2014年在討賴河上游鏡鐵山河段增加設(shè)立水位觀測(cè)站，經(jīng)調(diào)試校準(zhǔn)，2015年正式投入使用。

二、水文站網(wǎng)斷面控制

嘉峪關(guān)站測(cè)驗(yàn)控制河段受水利工程影響顯著，根據(jù)測(cè)站特性共設(shè)立7個(gè)水文測(cè)驗(yàn)斷面，包括3個(gè)渠道斷面、3個(gè)堰閘孔流斷面和1個(gè)溢流壩過水?dāng)嗝妗８鲾嗝嫘枋褂盟そㄖ锏南鄳?yīng)水力學(xué)公式推求斷面流量。

其中堰閘孔流斷面推流公式復(fù)雜，需要收集的計(jì)算參數(shù)多而且各參數(shù)變化頻繁，須隨時(shí)依據(jù)各參數(shù)變化情況加測(cè)收集各參數(shù)值，汛期時(shí)需要日夜長時(shí)間駐守在斷面處施測(cè)，最高日觀測(cè)段次65次，在現(xiàn)有水文站條件下，測(cè)站職工日常工作任務(wù)繁重、工作壓力大，嚴(yán)重制約了水文站的發(fā)展。

三、水利工程對(duì)水文要素的影響

嘉峪關(guān)水文站控制集水面積內(nèi)，討賴河自上而下沿程修建三道彎梯級(jí)電站、冰溝梯級(jí)電站，討賴河渠首南、北干渠引水樞紐等涉水水利工程。

水利工程的興建使河流的自然變化規(guī)律發(fā)生改變，水文站監(jiān)測(cè)斷面處來水量受上游水利工程截畜影響顯著，上下游水利工程的聯(lián)合調(diào)度等人為作用使河道內(nèi)水量變化呈現(xiàn)階梯狀變化，據(jù)實(shí)測(cè)水文資料分析，洪峰峰型由自然形態(tài)下的“尖瘦型”向“矮胖型”變化，削峰作用顯著。

針對(duì)討賴河河流特性，各水利工程在修建的過程中均修建了排沙設(shè)施，上述水利設(shè)施在發(fā)揮其功能的同時(shí)，嚴(yán)重改變了河道原有含沙量、輸沙率的變化過程及水文規(guī)律，甚至出現(xiàn)有悖于水文規(guī)律的人為沙峰，對(duì)測(cè)站的正常測(cè)驗(yàn)工作增加了難度。

各涉水工程的修建影響河道自然形態(tài)下水文要素的同時(shí)，但其產(chǎn)生的效益為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來巨大的貢獻(xiàn)，并且其削峰減洪的影響相應(yīng)的減輕了下游河道的防洪形勢(shì)，在河道防汛方面起到積極的作用。這也是各水利工程得到社會(huì)廣泛認(rèn)可的重要體現(xiàn)。

由于水利工程對(duì)討賴河的各項(xiàng)水文要素不同程度的影響，傳統(tǒng)的水文工作已部分失去了其施測(cè)的意義（比如防洪方面提供的水情信息的效果有時(shí)還不如上游電站提供的水情信息有效）。應(yīng)采取相應(yīng)的針對(duì)措施，上述各方面的影響，使水文站的工作

四、針對(duì)現(xiàn)狀采取的舉措

現(xiàn)有水文測(cè)驗(yàn)方法是針對(duì)嘉峪關(guān)水文站測(cè)驗(yàn)斷面比較合理的測(cè)驗(yàn)方法，如從資料使用要求出發(fā)，論證不同河流、不同站類、不同項(xiàng)目的“要求精度”及實(shí)際條件可能達(dá)到的精度，應(yīng)具體分析測(cè)驗(yàn)中各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差及其傳播的組成，優(yōu)選最為經(jīng)濟(jì)合理的工作方案并提出以下水文站現(xiàn)階段測(cè)站控制方面的解決辦法。

（一）加強(qiáng)與水利部門溝通交流

水利部門修建涉水工程時(shí)參照的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均以水文部門收集的實(shí)測(cè)資料為依據(jù)，水工涉水建筑的正常運(yùn)行及收益高低與河流的各水文要素密切相關(guān)，水利部門的長期高效的發(fā)展均離不開水文的支撐。

同樣，水文工作的長遠(yuǎn)發(fā)展亦需要水利部門的支持，嘉峪關(guān)水文站監(jiān)測(cè)斷面有3處為人工渠道斷面，可以根據(jù)水利部門所設(shè)渠道的作用及發(fā)揮功效的方面考慮，以此簡(jiǎn)化水文測(cè)驗(yàn)任務(wù)，比如嘉峪關(guān)（南干）渠道功效主要是向下游灌區(qū)輸水；嘉峪關(guān)（大草灘）渠道功效主要為企業(yè)輸送工業(yè)用水，而水利部門對(duì)每年的輸水任務(wù)都有詳盡的計(jì)劃（包括輸水時(shí)段及輸水量），可以通過溝通交流對(duì)測(cè)驗(yàn)工作進(jìn)行簡(jiǎn)化甚至委托水利部門對(duì)水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以簡(jiǎn)化水文測(cè)驗(yàn)工作。

（二）深入研究對(duì)水文要素的影響程度

涉水工程的修建及運(yùn)行影響河道的自然形態(tài)，有的涉水工程甚至使水文站的長系列資料呈現(xiàn)不連續(xù)的情況。嘉峪關(guān)水文站是國家級(jí)重要報(bào)汛站，也是一類精度控制站，測(cè)站控制集水面積上游所修建的各涉水工程對(duì)測(cè)站的斷面控制產(chǎn)生一定程度的影響，測(cè)驗(yàn)斷面受水利工程的影響，無法進(jìn)行斷面輸沙率測(cè)驗(yàn)，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)用單位含沙量換算斷面平均含沙量，并且水利工程截蓄水過程出現(xiàn)懸移質(zhì)含沙量沉降等影響，使單位含沙量的測(cè)驗(yàn)精度受到一定程度的影響。

這些影響及誤差雖然存在，但各水文要素的影響程度缺乏有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論分析，應(yīng)開展水流規(guī)律的研究，要探索水位、閘門開高、泥沙等因素在斷面上、河段上的分布和水流、泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為測(cè)驗(yàn)部署、資料分析等提供依據(jù)。

（三）充分發(fā)揮上游水位站的輔助監(jiān)測(cè)職能

水文站另一重要的職能就是水情報(bào)汛工作，在水文全面發(fā)展的今天，部分水文要素資料系列的收集已經(jīng)達(dá)到各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)所需的要求，并且隨著國家對(duì)防汛重視程度的加大，水文報(bào)汛的重要性已得到各地方行政部門的認(rèn)可和重視，報(bào)汛工作已演變成為水文測(cè)站的主要職能。就針對(duì)嘉峪關(guān)水文站的實(shí)際情況而言，由于測(cè)站緊鄰嘉峪關(guān)市區(qū)，測(cè)站的地理位置靠近保護(hù)區(qū)，測(cè)站報(bào)汛為保護(hù)下游防護(hù)區(qū)的重要性受到影響。

討賴河上游鏡鐵山水位站測(cè)站控制良好，采用遠(yuǎn)傳式雷達(dá)水位計(jì)記錄并報(bào)送水位數(shù)據(jù)，在經(jīng)過調(diào)試校準(zhǔn)后應(yīng)該充分發(fā)揮水位站功效，通過接收遠(yuǎn)傳信號(hào)以通用的格式將水情信息向地方行政部門報(bào)送時(shí)效前置、數(shù)據(jù)有效可靠的河道汛情信息，為地方政府在防汛決策過程爭(zhēng)取有效時(shí)間和發(fā)揮尖兵的角色。

新儀器的投入使用對(duì)水文職工也帶來了新的任務(wù)和要求，需要加強(qiáng)新儀器正常應(yīng)用及保養(yǎng)維護(hù)工作，通過培訓(xùn)相關(guān)業(yè)務(wù)知識(shí)，熟練掌握新儀器設(shè)備的工作原理及工作狀態(tài)，為汛期報(bào)汛工作的順暢進(jìn)行提供技術(shù)支撐。

（四）加強(qiáng)區(qū)間匯流調(diào)查分析

為進(jìn)一步提高上游水位站的工作效能，研究考察測(cè)站區(qū)間溝道匯流影響，進(jìn)行討賴河鏡鐵山河段至嘉峪關(guān)水文站測(cè)驗(yàn)河段區(qū)間溝道匯流的調(diào)查分析，將上下游測(cè)站施測(cè)流量進(jìn)行對(duì)比分析，通過水文學(xué)原理分析率定區(qū)間匯流流量匯流系數(shù)，完善上游水位站的功效，在水文監(jiān)測(cè)工作中使其發(fā)揮更加重要的作用。

五、總結(jié)

通過分析嘉峪關(guān)水文站測(cè)驗(yàn)現(xiàn)狀及斷面涉水工程對(duì)水文要素的影響關(guān)系，利用新技術(shù)及方法減少水位、流量測(cè)驗(yàn)任務(wù)的同時(shí)，提出測(cè)驗(yàn)工作應(yīng)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究分析涉水工程對(duì)泥沙等水文因素的影響程度。掌握和應(yīng)用新技術(shù)使上游鏡鐵山水位站充分發(fā)揮其在防汛及實(shí)驗(yàn)研究等多方面的作用，為嘉峪關(guān)水文站今后的工作重心提出了建議，水文工作更好的服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過程當(dāng)中。

［1］繆韌.水文學(xué)原理［M］.北京：中國水利水電出版社，2007.

［2］陳文，李海林.甘肅水文改革發(fā)展初探［J］.甘肅水利，2011，（06）.

（編輯：劉國華）

TV544

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1673-9019（2016）16-0045-02

2016-06-06

楊兵（1971-），女，甘肅酒泉人，工程師，主要從事水文測(cè)驗(yàn)和水情報(bào)汛工作。