基于小河流域代表站開展水文巡測方案的探討

李歡麗

（新疆伊犁水文勘測局，新疆 伊犁 835000）

1 水文測站的現(xiàn)狀

新疆伊犁水文測站有著站點多，分布廣，測站距離縣城偏遠(yuǎn)，生活條件較差，測站人員少，人員技術(shù)水平參差不齊，尤其是近幾年新老人員交替等情況。該水文測站信息化水平相對滯后，大部分測站已采用自記水位計記錄，人工進(jìn)行校核，但對新儀器、新設(shè)備的更新、維修的實踐及應(yīng)用較少。

因此，按照現(xiàn)有的傳統(tǒng)模式[1]已解決不了當(dāng)前的各種矛盾，為了適應(yīng)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，只有進(jìn)行水文測驗?zāi)Ｊ礁母?，才能逐漸改變伊犁水文存在的問題。水文測驗?zāi)Ｊ揭獜鸟v測轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝腥酥凳?，巡駐結(jié)合”的方式。以小河流域水文測站為例，現(xiàn)就如何進(jìn)行巡駐結(jié)合進(jìn)行探討。

2 水文測站開展巡駐結(jié)合的探討

2.1 測站基本水文特性

以天山南坡區(qū)域小河流域代表站為例，水文測驗?zāi)Ｊ綖轳v測站，現(xiàn)收集到連續(xù)50年的水文要素實測系列，通過水文要素實測系列表明，代表站所控制的流域補(bǔ)給來源主要為降水和積雪混合補(bǔ)給。

該站降水量的年內(nèi)分配比較均勻，從降水量的集中程度分析，年最大月降水量一般出現(xiàn)4 月～7 月，年最小月降水量多出現(xiàn)于1 月～2 月、8 月～9 月。降水量的年際變化比較穩(wěn)定，在每年的2 月底隨著氣溫的升高，冬季積雪逐漸融化，河流水量逐步增大，并隨氣溫的降低緩慢減小，直至9 月底河流水量趨于穩(wěn)定，期間發(fā)生暴雨時，水量有明顯的增加，9 月底至次年的2月底河流水量變化穩(wěn)定。統(tǒng)計歷年各年、月徑流量及時空分布情況，對該流域的年徑流量分配進(jìn)行分析，水量最主要集中在4 月～7 月，約占年水量的54.3%～60.4%，4 月～7 月中水量最大的兩個月為4 月～5 月，約占年水量的38%左右，枯水期9 月至次年的2 月水量逐漸減小，直至到2 月水量最小，約占年水量的3%～4%，徑流量總體變化為汛期大，非汛期小。

統(tǒng)計1956年～2015年計60年的洪水資料進(jìn)行洪水年內(nèi)分配分析，見表1。該河洪水一般發(fā)生在4 月～8 月，洪水類型為融雪型洪水和暴雨洪水，該站年最大洪峰流量多發(fā)生于春夏季4 月～8 月，并呈現(xiàn)逐月遞減趨勢。

表1 年最大洪峰流量發(fā)生時間統(tǒng)計表

2.2 流量測次及巡駐時機(jī)

小河流域代表站測驗河段較為順直，兩岸由粘土及卵石組成。河床由礫石組成、河槽呈U型，沖淤變化較大，近幾年受水庫調(diào)節(jié)，實測的水位流量關(guān)系點據(jù)呈狹窄的一條帶狀，見圖1，水位流量關(guān)系為單一線，而且水位流量關(guān)系曲線的變幅也大幅減小。

圖1 小河流域代表站歷年水位流量關(guān)系綜合圖

由圖2 可以得出以下結(jié)論：一是測驗斷面較不穩(wěn)定，沖淤變化較明顯，如開展全年巡測是不可行的。二是由于2015年后受水庫調(diào)節(jié)作用，各年水位流量關(guān)系年際變化較小，每一年都呈單一曲線。說明中、低水（9.30 m～10.25 m）水位流量關(guān)系的穩(wěn)定性較好。圖中流量點據(jù)呈一狹窄的帶狀，點據(jù)密集，無明顯的偏離，低水部分水位與流量關(guān)系點據(jù)非常密切，為單一的水位流量關(guān)系，因此為開展非汛期巡測，汛期駐測相結(jié)合提供了技術(shù)依據(jù)。

圖2 小河流域代表站歷年大斷面圖

2.3 精簡流量測次分析

根據(jù)該站來水情況及徑流年內(nèi)分配的情況來看，非汛期1 月～3 月、10 月～12 月份年徑流量所占全年年徑流量比例較小，因此該站精簡非汛期流量測次[2]是可行的。由圖3 可知，2016年～2019年1 月～3 月、10 月～12 月關(guān)系點據(jù)集中，無明顯的偏離，水位流量關(guān)系穩(wěn)定，可綜合定出一條線，對這條線進(jìn)行三線檢驗，三線檢驗按照《水文整編規(guī)范》均達(dá)到規(guī)范要求。表明非汛期水位流量關(guān)系非常穩(wěn)定并且該系列具有代表性、可靠性、一致性。因此，以非汛期水位流量實測點據(jù)為總樣本，在總樣本中隨機(jī)抽取10 個數(shù)據(jù)，抽十組，在十組中隨機(jī)挑選一組重新進(jìn)行定線整編，見圖4，并進(jìn)行三線檢驗，三線檢驗合格。

圖3 小河流域代表站非汛期水位流量關(guān)系綜合圖

圖4 小河流域代表站隨機(jī)抽樣水位流量關(guān)系圖

根據(jù)重新定線的水位流量關(guān)系對非汛期進(jìn)行重新整編，一是所推求的月、年徑流流量與未進(jìn)行精簡前的年徑流量相對誤差在±3%以內(nèi)，二是該站非汛期月徑流量占年徑流量比非常小，由以上兩方面足以說明該站在非汛期流量可以進(jìn)行精簡，進(jìn)而水文測驗管理方式可以由全年駐測改為巡駐結(jié)合的方式進(jìn)行，即每月巡測兩次即能滿足該站的定線推流精度要求。

3 開展巡駐結(jié)合的具體措施

根據(jù)本站水文觀測各要素的分析，巡測[3]的內(nèi)容、技術(shù)要求以及存在的客觀實際，本站主要采取“有人值守，巡駐結(jié)合”的方式開展巡測工作。巡測[4]工作的內(nèi)容主要有水位、流量，其他項目由駐測人員觀測，具體內(nèi)容和保證措施方法如下：

3.1 人員保證措施

本站歷年有一名人員在測站駐守，能夠掌握基本的水文測驗、測報，為了提升測驗人員的測驗技術(shù)水平，我局在每年專門制定了培訓(xùn)方案，一年至少一次對人員集中進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)，使其無論在汛期還是非汛期都能夠測的準(zhǔn)、報的出。

3.2 水文測驗

測站水位采用自記水位計全年自記，水位傳輸有兩種方式，一種是短波電臺傳輸至測站終端機(jī)，由駐守測站人員管理，另一種方式是GPRS 短信傳輸。非汛期巡測人員在每一次巡測中主要檢查電瓶的電壓、儀器的工作參數(shù)等指標(biāo)，對儀器存在的問題和隱患及時進(jìn)行處理，保證儀器全年無故障運(yùn)行。流量主要由測站人員進(jìn)行測驗，非汛期采用巡測的方法進(jìn)行巡測，汛期仍然按照駐測進(jìn)行流量測驗。如在非汛期遇到突發(fā)性洪水，要及時趕往測站進(jìn)行現(xiàn)場實測。因該站還未建設(shè)自動氣象站，這些項目未實現(xiàn)自動監(jiān)測，因此，由駐守人員按觀測規(guī)范的時間和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人工觀測。測站站長要定時檢查氣象類觀測儀器的工作狀態(tài)和參數(shù)，及時解決存在的問題和安全隱患。在汛前和汛后由測站人員安排進(jìn)行大斷面、水尺零高的測量，并將測量和計算的成果分別保留在測站，供使用人員參考和查證，如水尺在使用過程中被損壞，或需要新增加水尺時，測站人員應(yīng)及時安排人員進(jìn)行水尺安裝和測量，在發(fā)生特大洪水時，測站應(yīng)在洪水過后組織實施水下斷面測量。水情報訊主要由駐守人員負(fù)責(zé)填制和報送日、旬、月或水情科要求的時段水情。

3.3 應(yīng)急措施

當(dāng)河流發(fā)生特殊水情或儀器設(shè)備出現(xiàn)故障時，應(yīng)采取行之有效的應(yīng)急預(yù)案處置突發(fā)事故，確保巡測資料質(zhì)量精度不受影響，具體的應(yīng)急措施如下：

（1）儀器設(shè)備[5]故障應(yīng)急措施。儀器設(shè)備主要為自動測報儀器和常規(guī)觀測和測量儀器，自動測報儀器目前主要為雷達(dá)水位計，而自記水位計記錄的資料質(zhì)量精度和工作狀態(tài)直接影響到巡測工作的開展，它是巡測工作的核心設(shè)備，因此，要保證儀器供電系統(tǒng)正常。無論采用太陽能、照明電、還是電瓶供電，都必須保證每站至少配置1 個備用電瓶，平時進(jìn)行充電保養(yǎng)，一旦由于外部供電電源出現(xiàn)故障，可及時進(jìn)行更換。其它如降水蒸發(fā)、流量測驗控制臺觀測儀器設(shè)備應(yīng)定期檢查和保養(yǎng)，流量測驗控制臺的易損配件應(yīng)有配件，定期進(jìn)行保養(yǎng)，如出現(xiàn)故障不能在短時間內(nèi)恢復(fù)工作的，應(yīng)采用傳統(tǒng)手搖或電動纜道的測流方法施測，直至儀器修復(fù)。

（2）特殊水情的應(yīng)急措施。當(dāng)個別河流發(fā)生特殊水情，應(yīng)盡快趕到測站搶測洪峰過程，如洪水過程陡漲陡落，無法及時施測，應(yīng)采用洪水調(diào)查的方法測量洪水比降，用比降-面積法以推求洪峰流量，有人值守站應(yīng)按洪水測量的方法盡量使用流速儀根據(jù)水勢漲落的急劇情況采用常測法或間測法施測洪水，如流速儀法測驗較為困難，可采用中泓浮標(biāo)法施測，并同時觀測水面比降，直至測站人員趕到進(jìn)行復(fù)核和補(bǔ)充測量工作。

4 結(jié)語

本文結(jié)合小河流域代表站胡水文特征和水文規(guī)律，在以歷年的水文資料為基礎(chǔ)，綜合考慮汛期與非汛期河流變化規(guī)律、測站人員、設(shè)備等因素進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明，該地區(qū)小河流域站由全年駐測轉(zhuǎn)變巡駐結(jié)合開展巡測方案是可行的，既保證水文資料質(zhì)量，又解決了其它站人員短缺的矛盾，同時為上下游興建水利工程等項目提供了重要技術(shù)及防洪規(guī)劃服務(wù)。