漳河上游水文支撐能力建設(shè)的思考

魯冠華，任曉敏，劉 鵬

（水利部海河水利委員會漳河上游管理局，056006，邯鄲）

一、流域概況

漳河位于海河流域西南部，屬漳衛(wèi)河水系一級支流，跨晉、冀、豫三省。漳河自濁漳河南源源頭至漳、衛(wèi)河匯流處徐萬倉，全長460 km，岳城水庫壩址以上流域面積18 284 km2，其中山西面積占86.7%，河北占9.9%，河南占3.4%。漳河上游管理局直接管轄河段。漳河上游流域由于地跨三省交界，曾是全國水事矛盾最尖銳地區(qū)之一。為解決漳河水事糾紛，國務(wù)院以國發(fā)〔1989〕42號文件批復(fù)實(shí)施了漳河水量分配方案。作為水量分配方案的基礎(chǔ)，漳河上游水文監(jiān)測數(shù)據(jù)起到堅實(shí)的支撐作用，108 km范圍內(nèi)建有各類水文測站14處，站網(wǎng)密度在海河流域甚至全國范圍處于較高水平。

二、水文站網(wǎng)現(xiàn)狀分析

1.站網(wǎng)基本情況

漳河上游管理局自成立以來，先后建設(shè)了侯壁、麻田、芹泉、粟城4個國家基本水文站（簡稱基本站）和石城渠、紅旗渠渠首、紅旗渠河口、天橋渠、躍進(jìn)渠、白芟一道渠、白芟二道渠、白芟渠、大躍峰渠、小躍峰渠10個水資源監(jiān)測專用水文站（簡稱專用站）。水文監(jiān)測范圍基本覆蓋了流域進(jìn)出口及跨流域引調(diào)水工程。

2.站網(wǎng)基本功能

4個基本站的測站功能，一是分析水文特性規(guī)律，監(jiān)測水文長期變化，其中粟城站作為清漳河西源上唯一水文站，水文監(jiān)測資料尤其重要；二是防汛測報，為防汛決策部門提供技術(shù)依據(jù)；三是水資源管理，為水行政主管部門提供水量變化監(jiān)測過程。10個專用站的測站功能，主要是監(jiān)測灌區(qū)供水和跨流域引調(diào)水等重要引水口水量，為漳河上游水資源合理調(diào)度提供水文信息。

3.測站運(yùn)行分析

目前漳河上游管理局所屬14個水文站水文測驗(yàn)方式均采用駐站觀測。水位數(shù)據(jù)采集使用浮子式水位計自動觀測，人工觀讀水尺進(jìn)行校核；降水觀測采用翻斗式雨量計，非汛期采用雨量筒人工觀測；流量測驗(yàn)方面基本站均建設(shè)流速儀纜道，專用站建有水文測橋，測驗(yàn)方式采用傳統(tǒng)的流速儀測驗(yàn)。2008年建設(shè)的水文自動測報系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)水位和汛期降水的實(shí)時采集與傳輸，測站特性較好的站點(diǎn)可通過水位流量關(guān)系反推實(shí)時流量。

三、存在的短板和不足

1.水文基礎(chǔ)作用體現(xiàn)不足，重視程度不夠

一是各級領(lǐng)導(dǎo)干部對水文工作支撐作用的重要性認(rèn)識不足，尤其目前雙重管理體制下的基層水管單位領(lǐng)導(dǎo)，往往認(rèn)為水文僅僅是一項(xiàng)輔助性工作，需要時提供數(shù)據(jù)就足夠了，造成水文人員安排不能給予必要的保證。二是在規(guī)劃計劃方面缺乏長遠(yuǎn)考慮，通過水利部近年開展的全國水文測驗(yàn)質(zhì)量檢查發(fā)現(xiàn)，漳河上游局在水文現(xiàn)代化和測驗(yàn)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他流域機(jī)構(gòu)和省市，水文運(yùn)行體制創(chuàng)新和監(jiān)測方式改革推進(jìn)緩慢。三是水文監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)力度不夠，受限于落后的水文監(jiān)測設(shè)施和監(jiān)測人員不足等問題，水文監(jiān)測頻次不足、監(jiān)測精度較低，嚴(yán)重制約了水文工作服務(wù)和支撐領(lǐng)域拓展。

2.水文監(jiān)測技術(shù)手段落后，自動化程度低

10個專用站的流量測驗(yàn)仍采用手提鉛魚懸掛流速儀和手持測桿懸掛流速儀的方式，一是測驗(yàn)任務(wù)繁重，占用大量人力；二是測驗(yàn)速度慢，無法實(shí)現(xiàn)流量信息實(shí)時采集；三是測驗(yàn)危險系數(shù)較高，多數(shù)測站建在山區(qū)懸崖邊上，雨季測驗(yàn)安全防護(hù)責(zé)任較重。

4個基本站僅有侯壁站建有全自動流速儀測流纜道，其余3站為半自動纜道，流量小時水深較淺，鉛魚體積較大不能沒入水中，流量大時，河床縱比降較大，尤其是清漳河流域河床比降達(dá)到3.1‰，加上標(biāo)準(zhǔn)化的測驗(yàn)斷面糙率較小，造成水流速度過大，2017年7月27日粟城站實(shí)測流量為166m3/s，實(shí)測最大點(diǎn)流速卻達(dá)到6.04 m/s，測驗(yàn)流速儀旋槳被水流沖斷。也就是說流速儀纜道測流在流量較小時不能使用，在流量較大時使用不安全。然而，漳河上游流域的水情狀況卻常年處于小流量狀態(tài)，汛期洪水一出現(xiàn)則“來勢迅猛、暴漲暴落、洪量高度集中”。水文監(jiān)測手段不足，在線測流和現(xiàn)代化儀器設(shè)備應(yīng)用較少等問題突出。

3.水文管理體制機(jī)制不順，多層管理嚴(yán)重

漳河上游管理局水文測站目前管理模式由水文中心負(fù)責(zé)各水文站業(yè)務(wù)指導(dǎo)、測驗(yàn)人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)、巡測、測報系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、資料整編等業(yè)務(wù)管理工作。具體的水文測驗(yàn)工作由各河道處負(fù)責(zé)組織實(shí)施。

現(xiàn)有管理模式存在問題：一是專用站監(jiān)測人員多為企業(yè)職工，基本站每站僅有一名水文監(jiān)測人員，其他人員從事水文測驗(yàn)工作多為兼職，測驗(yàn)任務(wù)難以真正落實(shí)；二是各河道管理處既無水文專業(yè)技術(shù)人員，也無明確的水文機(jī)構(gòu)參與水文測驗(yàn)工作，督促檢查缺失；三是測站管理主體是各河道處，水文中心只負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)管理，水文規(guī)定執(zhí)行、標(biāo)準(zhǔn)貫徹、業(yè)務(wù)系統(tǒng)培訓(xùn)均需河道處和企業(yè)配合，推進(jìn)水文規(guī)范化管理效果不佳。

4.水文巡測應(yīng)急監(jiān)測較弱，支撐能力不足

漳河上游管理局現(xiàn)有的人員和裝備只能滿足一般情況下的測驗(yàn)需要，在水量調(diào)度頻繁或者汛期需搶測洪峰等特殊情況下難以滿足巡測和應(yīng)急監(jiān)測需要。

漳河上游管理局沒有相對穩(wěn)定的水文應(yīng)急監(jiān)測隊伍和專業(yè)技術(shù)裝備，人員和設(shè)備均靠臨時拼湊，相互之間缺乏應(yīng)急演練，工作配合默契程度差，影響應(yīng)急監(jiān)測工作的順利實(shí)施。相關(guān)專業(yè)人員大多在熟悉環(huán)境中工作，平時未接觸應(yīng)急方面的專業(yè)訓(xùn)練，應(yīng)急監(jiān)測能力不足、效率不高，難以支撐頻繁的巡測任務(wù)和突發(fā)水事件的快速應(yīng)對。

四、支撐能力建設(shè)措施

1.深刻理解把握水文工作定位

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，水文工作的服務(wù)和支撐領(lǐng)域不斷拓展，基礎(chǔ)性和公益性性質(zhì)更加凸顯。面對新形勢新要求，加強(qiáng)水文自身能力建設(shè)刻不容緩。一要加強(qiáng)水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃計劃編制，按照水利部水文司關(guān)于編制水文現(xiàn)代化規(guī)劃有關(guān)要求，在認(rèn)真調(diào)研基礎(chǔ)上采取“請進(jìn)來，走出去”等方式，廣泛了解現(xiàn)代科技發(fā)展?fàn)顩r，充分吸納好的經(jīng)驗(yàn)成果，結(jié)合流域水文工作實(shí)際，研究制定現(xiàn)代化水文發(fā)展模式。二要高度重視水文隊伍建設(shè)，保持隊伍穩(wěn)定發(fā)展，提高隊伍專業(yè)素質(zhì)，加大對業(yè)務(wù)骨干在水文測驗(yàn)、資料整編、應(yīng)急監(jiān)測等專業(yè)方面的培訓(xùn)力度。三要全面規(guī)范完善水文行業(yè)管理，規(guī)范水文測站業(yè)務(wù)開展，認(rèn)真抓好水文基礎(chǔ)工作，切實(shí)加強(qiáng)水文標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，加快補(bǔ)齊水文工作短板。

2.積極開展新技術(shù)新設(shè)備應(yīng)用

漳河上游局專用站均建于標(biāo)準(zhǔn)矩形渠道上，麻田、芹泉、粟城3個基本站建設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)測驗(yàn)斷面，測站基礎(chǔ)條件較好，更應(yīng)該推廣應(yīng)用流量在線監(jiān)測，提高水文測驗(yàn)效率。

目前渠道流量在線監(jiān)測應(yīng)用較好的是聲學(xué)多普勒流量計，這種流量計有兩種：一是H-ADCP（水平式ADCP），安裝于一側(cè)岸邊死水位以上，優(yōu)勢是測驗(yàn)范圍較大，可測到斷面寬度60 m，缺點(diǎn)是僅適用于常年水深大于1 m且水位變幅不大的水流；另一種是V-ADCP（座底式ADCP），安裝于渠道底部，優(yōu)勢是適用于渠道水位變幅較大的水流，缺點(diǎn)是測驗(yàn)范圍較小，一般斷面寬度小于30 m。漳河上游管理局10個專用站最大斷面寬度僅為8 m，其余2～8 m不等，且受水量調(diào)度影響，水位、流量變幅較大。綜合比較，漳河上游局專用站適用于V-ADCP，且該儀器具有良好的密封性能，經(jīng)過高中低水系數(shù)率定后即可自動記錄瞬時流量，在唐山水務(wù)局和寧夏灌區(qū)輸水渠道應(yīng)用效果較好。維護(hù)人員通過定期檢測即可穩(wěn)定運(yùn)行，可以做到快速精準(zhǔn)測流，無須人工值守，做好日?？醋o(hù)即可。

4個基本站在非汛期流量較小，其中麻田、芹泉、粟城站在2018年全年，逐日平均流量超過5.00 m3/s的時間均小于30 d，3站目前已經(jīng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化測流斷面，可考慮在目前斷面基礎(chǔ)上改造為復(fù)式斷面，增加小流量矩形或梯形測流槽，如此低水情況可按照專用站模式安裝ADCP在線測流系統(tǒng)。中水情況可利用現(xiàn)有流速儀測驗(yàn)纜道。高水情況由于流速過大建議考慮非接觸式在線測流，全國應(yīng)用較多的是雷達(dá)波在線測流系統(tǒng)，目前已有21個省約500個測站安裝。該系統(tǒng)采用雷達(dá)波施測垂線流速，同步采集相應(yīng)水位，部分面積法計算流量，可實(shí)現(xiàn)流量自動監(jiān)測。將無線遙控雷達(dá)波流速儀懸掛于簡易纜道上，沿纜道行走，停留在逐條垂線位置測量表面流速，測完所有垂線后，自動返回停泊點(diǎn)，由太陽能板為其充電。適應(yīng)大流速（大于0.5 m/s）、高含沙量、多漂浮物的河流，可在強(qiáng)降雨、雷電、夜間、無交流電環(huán)境中正常工作。侯壁水文站在2017年安裝了一套雷達(dá)波測流系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行，經(jīng)過兩年洪水期與傳統(tǒng)流速儀比測，率定出了流量測驗(yàn)系數(shù)，比測的系統(tǒng)誤差為0.97%，隨機(jī)不確定度為7.8%，誤差指標(biāo)滿足《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》（GB 50179—2015）的規(guī)定。以上三種測驗(yàn)方式，分別應(yīng)對出現(xiàn)的高、中、低水情況，再加上巡測和應(yīng)急監(jiān)測作為補(bǔ)充，可為漳河上游管理局建成一套完整的現(xiàn)代化水文監(jiān)測體系，進(jìn)一步提升水文水資源基礎(chǔ)支撐能力。

3.穩(wěn)步推進(jìn)水文測驗(yàn)方式改革

漳河上游局管轄區(qū)域地處三省交界，各水文站位置偏僻，山高路險，沿河水利工程繁多，水事關(guān)系復(fù)雜，實(shí)施水文測驗(yàn)工作量大，且目前的測驗(yàn)方式需大量人力，水文測站職工長期駐守偏遠(yuǎn)地區(qū)，交通生活極為不便。此外，實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度要求對水資源進(jìn)行定量化、科學(xué)化、精細(xì)化管理，需要建設(shè)完善的現(xiàn)代化水文監(jiān)測體系，進(jìn)行全方位的水文信息感知。因此，水文測驗(yàn)方式改革勢在必行?，F(xiàn)代化水文監(jiān)測體系建設(shè)完成后，漳河上游管理局水文測驗(yàn)方式完全可由傳統(tǒng)的駐站觀測逐步過渡為“有人看護(hù)、無人值守”的駐巡結(jié)合方式，也就是主汛期洪水到來時采用駐站觀測，應(yīng)急監(jiān)測作為補(bǔ)充；其他時間開展在線監(jiān)測，水文巡測作為補(bǔ)充。

4.加快巡測應(yīng)急監(jiān)測能力建設(shè)

海委大江大河水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)工程（二期）已完成可研報告編制，漳河上游管理局水文巡測基地設(shè)備購置已列入報告，應(yīng)急監(jiān)測領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)和應(yīng)急監(jiān)測隊已獲批復(fù)正在組建。依托現(xiàn)有的場所、人員和技術(shù)，通過水文巡測基地設(shè)備購置項(xiàng)目建設(shè)，配備先進(jìn)、實(shí)用、機(jī)動性強(qiáng)的監(jiān)測技術(shù)裝備，建立快速反應(yīng)、監(jiān)測高效、精準(zhǔn)施測的水文巡測和應(yīng)急監(jiān)測隊伍，提升水文巡測和應(yīng)急監(jiān)測能力，擴(kuò)大水文信息收集范圍和服務(wù)領(lǐng)域，為流域水旱災(zāi)害防御、水資源合理配置、水利工程安全運(yùn)行管理提供技術(shù)保障，促進(jìn)水文工作向廣度和深度發(fā)展，更好地服務(wù)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展。