西藏高寒峽谷堰塞湖水文應急監(jiān)測思考

洛珠尼瑪 次旦多杰 小巴桑 白瑪旺堆

摘要：目前，西藏水文應急監(jiān)測組織機構不健全，水文應急監(jiān)測能力亟待提高。雅魯藏布江和金沙江出現(xiàn)堰塞湖可能性極大，需要建設具有較強能力的西藏水文應急監(jiān)測隊伍?；趯ΡO(jiān)測工作實踐的思考，西藏水文應急監(jiān)測應從加強工作組織機構、狠抓水文應急監(jiān)測能力建設、大力培養(yǎng)相關技術人才、專門研制適應西藏的水文監(jiān)測設備等方面著手，進一步提高西藏高寒峽谷堰塞湖水文應急監(jiān)測能力。確保西藏水文能夠更加及時、準確、有效地進行水文應監(jiān)測工作，從而為西藏地方政府提供可靠的決策依據(jù)。

關鍵詞：水文應急監(jiān)測;堰塞湖;高寒峽谷;西藏

中圖法分類號：P338

文獻標志碼：A

雅魯藏布江和金沙江等高寒峽谷地帶堰塞湖頻發(fā)，由于堰塞體往往出現(xiàn)在深山峽谷，交通不便，盡管常規(guī)水文監(jiān)測和水下地形測量等技術比較成熟，但由于人員難以或無法到達，只能依靠部隊直升飛機勉強冒險到達現(xiàn)場，即便如此，也會因環(huán)境惡劣難以順利開展監(jiān)測。為此，專門研究特殊環(huán)境下能較精確測量堰塞體尺寸，形狀、構成，以及與庫區(qū)水面關系的技術迫在眉睫。筆者在2018年雅魯藏布江、金沙江兩次堰塞湖水文應急監(jiān)測工作中積累了一定的經(jīng)驗，并對今后類似堰塞湖如何進行水文應急監(jiān)測進行了思考。以期為今后西藏高寒峽谷出現(xiàn)堰塞湖做水文應急監(jiān)測工作時提供參考。

1水文應急監(jiān)測工作現(xiàn)狀

堰塞湖水情信息全部由西藏自治區(qū)水文局統(tǒng)一收集、分析并提供服務。該局的水文勘測隊（局直屬科室）主要負責全區(qū)水文應急監(jiān)測工作，各分局的業(yè)務科承擔各自所屬水文應急監(jiān)測工作。該局負責提供水文應急監(jiān)測設施設備及信息服務，建立水文應急監(jiān)測專用倉庫，以及配備一定數(shù)量的測量設備（各分局沒有專用設備）。

2水文應急監(jiān)測主要工作內容及常用設備

2.1主要工作內容

堰塞湖水文應急監(jiān)測的主要工作內容包括：①入庫水量監(jiān)測和分析計算;②庫區(qū)水位實時監(jiān)測監(jiān)控;③出庫水量的監(jiān)測和分析計算;堰塞體尺寸、形狀、方量測量與分析等;④庫區(qū)水下地形測量及其庫容曲線推求等。

2.2常用水文應急監(jiān)測設備

（1）水位監(jiān)測設備。主要有雷達水位計、氣泡水位計和壓阻式水位計等。其中，壓阻式水位計方便安全、精度可靠，是首選設備;氣泡水位計不太適合在低氣壓的西藏使用;雷達水位計架設不方便.適宜性不強。

（2）堰塞體測量設備。主要有GNSS-RTK、全站儀和三維激光掃描儀等。其中，GNSS-RTK適用于人員到達方便、沒有強電磁干擾的區(qū)域;三維激光掃描儀具有定點架設、車載、無人機和船搭載等作業(yè)方式，其中，無人機搭載適用于人員不易或無法到達的區(qū)域;全站儀則適用于地形開闊、面積不大、通視條件良好的區(qū)域。

（3）庫區(qū)水下地形圖測繪儀器設備。主要有多波束測深儀、ADCP等。其中，多波束測深儀適用于大水深、大面積的區(qū)域;ADCP適用于面積不大，水深適中的區(qū)域，具有垂向波束的適應性更好。這兩種類型的設備均由船舶搭載，對于面積較大的堰塞湖，適宜使用機動船搭載測深設備進行觀測;對于面積適中、視線比較開闊的地方，也可使用無人船搭載測深設備進行觀測。

3西藏高寒區(qū)堰塞湖水文應急監(jiān)測

一旦出現(xiàn)堰塞湖，要第一時間考慮如何監(jiān)測和計算入庫水量、出庫流量并快速推求庫容曲線，以便開展庫水位和蓄水量預測預報及潰壩洪水演算等。西藏境內堰塞湖災害多發(fā)的河流一般上下游水文站點稀少，往往需要設立臨時水文站點。然而堰塞湖多發(fā)生在深山峽谷，人員難以到達，水文儀器設施設備在高寒地區(qū)適應性差。為此，需要研制性能穩(wěn)定可靠、運輸架設方便、適應高寒地區(qū)的先進水文應急監(jiān)測設備。

3.1水位流量監(jiān)測

根據(jù)實際情況，庫區(qū)和上下游河流控制站采用不同的水位傳感器，通信可采用GPRS和北斗衛(wèi)星雙備份。

（1）水位監(jiān)測儀器設備。庫區(qū)水位傳感器以壓阻式水位計最佳。庫區(qū)水位漲（降）幅大，人員難以到達水邊，架設時儀器設備只能放在離水邊幾十米，甚至幾百米相對安全的較高地勢處，壓阻式水位計接線按實際需求長度連接的（連接線做成可對接的線段）方式適用性較強。如果上下游干流及其主要支流上已有水文站，應充分利用已有資料加強監(jiān)測;若無則應設立臨時水文（位）站，其水位傳感器采用雷達水位計和壓阻式水位計較為適宜。

（2）流量監(jiān)測設備。對于交通方便、容易找到交通橋、流速不太大的地方，可采用ADCP。在流速較大的地方，可采用手持或無人機搭載電波流速儀、雷達在線流量監(jiān)測（配備橋上測深設備或無人機載測深設備）等。

3.2入出庫流量分析計算

堰塞湖上游控制水文站的流量與區(qū)間來水量合成為人庫徑流量。應根據(jù)庫容曲線，以入庫徑流量來推算和預測壩前水位變化情況，判斷預測湖水過流時間及流量過程，并通過堰塞湖下游控制水文站的流量減去壩體至下游站之間的區(qū)間來水量，推算出庫流量，還可通過水量平衡方程推算出庫流量。

3.3堰塞體測量工作

雅魯藏布江堰塞體出現(xiàn)位置處于深山峽谷，人員無法到達堰塞體現(xiàn)場，只能借用部隊直升飛機巡查現(xiàn)場。同時攜帶三維激光掃描儀測量壩體的尺寸、形狀，并根據(jù)直升機上拍攝現(xiàn)場視頻和照片目測、判斷壩體結構組成等。金沙江堰塞體可采用GNSS-RTK（人員能夠到達的地方）和免棱鏡全站儀（人員不易到達而距離不超過2 km及通視條件較好的地方）配合使用，也可運用無人機攜帶三維激光掃描儀或低空遙感等進行測量。

3.4水下地形測繪

水下地形測繪時，一般應運用船只攜帶多波束測深儀進行測量。類似雅魯藏布江堰塞湖，經(jīng)常出現(xiàn)大塊山體滑坡墜入堰塞湖中，出現(xiàn)高達幾米甚至十幾米的涌浪，船只下湖作業(yè)時得不到安全保障，無法實測水下地形圖。相對雅魯藏布江堰塞湖，金沙江堰塞湖涌浪較小，安全隱患較低，可采用船只攜帶多波束測深儀進行水下地形測量。

3.5庫容曲線推求

對于能夠進行水下地形實測的堰塞湖，可比較準確地繪制出其庫容曲線;不然，只能借助高精度的DEM數(shù)字高程模型進行堰塞湖庫容曲線推算。

西藏高寒堰塞湖往往發(fā)生在情況復雜、環(huán)境特殊、基礎工作薄弱的河段。像雅魯藏布江、金沙江、瀾滄江、怒江等容易或可能出現(xiàn)堰塞湖的河段，預先用高精度的DEM數(shù)字高程模型進行庫容曲線推算。一旦出現(xiàn)堰塞湖，首先假設壩高并立即推求初步的庫容曲線，然后盡快測量堰塞體，可校核推算出更高精度的庫容曲線。

4工作組織

西藏自治區(qū)水文局應組織成立水文應急監(jiān)測隊，由各業(yè)務科室抽取年輕的技術力量組成。各分局相應成立水文應急監(jiān)測分隊。一旦出現(xiàn)堰塞湖，所屬分局第一時間趕到現(xiàn)場，開展水文應急監(jiān)測工作并加強現(xiàn)有站點的測報工作，在有條件的情況下開展壩體、水下地形圖測量等工作。自治區(qū)水文局立即開展庫容曲線的推算和人出庫水量的分析計算，收集、整理、分析堰塞湖所有數(shù)據(jù)，統(tǒng)一分析結果，從唯一出口向各級防汛部門和現(xiàn)場指揮部匯報，制定詳細的堰塞湖水文應急監(jiān)測預測預報方案，立即傳送現(xiàn)場執(zhí)行。同時，組建自治區(qū)一級的現(xiàn)場水文應急監(jiān)測隊，立即趕赴現(xiàn)場，在指揮部建立臨時水情中心，接收、分析、展示堰塞湖湖區(qū)水、雨情，并向指揮部匯報水雨情實況和各種分析成果。洛珠尼瑪?shù)任鞑馗吆畭{谷堰塞湖水文應急監(jiān)測思考

5有關建議

（1）壩體測量技術研究。從該次雅魯藏布江堰塞湖實際情況看，由于西藏堰塞湖或冰湖地處深山峽谷，現(xiàn)場人員難以或無法到達堰塞體，無法較準確地測量壩體，只能搭載直升機飛臨現(xiàn)場盤旋，在空中目測壩體尺寸、形狀等。為此，需要專門研制特殊設備，可自動測量壩體尺寸、形狀及其組成結構等，并由直升機投擲現(xiàn)場特征地點，實現(xiàn)相對準確地壩體測量。

（2）建設雅魯藏布江險段視頻監(jiān)控系統(tǒng)。雅魯藏布江經(jīng)常出現(xiàn)山體滑坡段和潛在滑坡危險的河段，需要建設衛(wèi)星視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測山體變化、滑坡、河道堵塞等情況。

（3）高性能無人機的應用。此次雅魯藏布江堰塞湖，人員能夠到達的地方距堰塞體有幾十千米;2009年出現(xiàn)的堰塞體距人員能夠安全到達的地點有幾百千米之遠。如果有能夠安全穩(wěn)定靈活飛行幾百千米的無人機，搭載三維激光掃描儀、低空遙感設備、視頻影像設備等，就可較精確地測量堰塞體及其周圍的情況。

6結語

（1）西藏堰塞湖具有特殊性。出現(xiàn)堰塞湖的地方往往是深山峽谷，堰塞體現(xiàn)場人員難以實現(xiàn)壩體及周圍的測量;由于大塊山體垮塌掉人堰塞湖中，頻繁出現(xiàn)巨大的涌浪，對堰塞湖周圍的人員、建筑等構成極大威脅，尤其是水文監(jiān)測人員的生命安全面臨極大的安全隱患。

（2）大力加強水文應急監(jiān)測能力建設。西藏自治區(qū)水文水資源勘測局應急監(jiān)測自動測報設備儲備太少，技術人員使用不熟練，主要依靠人工觀測水位。為此，建議大力推進水文應急監(jiān)測自動測報系統(tǒng)建設及各類業(yè)務系統(tǒng)的應用。加強水文應急監(jiān)測內業(yè)數(shù)據(jù)分析、人出庫水量的分析計算、庫容曲線的推算、潰壩洪水計算以及堰塞湖水位變化的預測預報等能力。

（3）進一步加強水文應急監(jiān)測工作組織。加強自治區(qū)一級應急監(jiān)測隊及各分局的水文應急監(jiān)測分隊的建設，建立健全水文應急預案。

（4）大力培養(yǎng)相關技術人才。加強水文情報預報、堰塞湖庫容曲線推求、潰壩洪水分析、水情分析等技術的培訓，大力培養(yǎng)能夠熟練使用水文監(jiān)測儀器設備及相關業(yè)務應用系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的人才，以提高水文應急監(jiān)測技術水平。

（5）研制適應高原氣候的先進水文儀器設備。在內地應用較好的水文儀器設備，在西藏高寒地區(qū)往往出現(xiàn)各種故障，運行不正常。針對內地堰塞湖和西藏堰塞湖的不同特征，需要因地制宜地研制水文儀器設備。對于擬在西藏使用的儀器設備，在內地必須進行模擬西藏高寒地區(qū)低溫、低壓、低濕等情況下的試驗研究。

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