水文預(yù)報(bào)與水資源優(yōu)化
——以龍山水文站為例

吳云峰

（福建省漳州水文水資源勘測(cè)分中心龍山水文站，福建 漳州 363602）

0 引言

隨著水文預(yù)報(bào)技術(shù)的不斷進(jìn)步，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的水資源變化情況，及時(shí)制定具有針對(duì)性的防護(hù)措施，進(jìn)而有效防止旱災(zāi)、洪水等自然災(zāi)害對(duì)區(qū)域內(nèi)居民正常生活造成威脅和侵害。目前水利工程建設(shè)力度不斷加大的同時(shí)，也對(duì)水文預(yù)報(bào)及水資源優(yōu)化管理技術(shù)加大了重視力度，確保能夠最大限度地發(fā)揮水資源的作用。本文以龍山流域作為實(shí)例研究對(duì)象，對(duì)龍山水文站在洪水等自然災(zāi)害中所采取的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行分析。

1 龍山水文站特性分析

1.1 流域特性

本流域地處我國(guó)東南沿海，屬亞熱帶海洋性氣候，多年平均氣溫在21℃左右，氣候溫暖濕潤(rùn)，流域雨量充沛，年降水量在1 600～2 000 mm之間，降水量年內(nèi)分配不均，雨季主要集中在四到十月份，降水主要以鋒面雨和臺(tái)風(fēng)雨為主。暴雨中心處于西北部高海拔地區(qū)。四到六月是峰面雨的高發(fā)期，降水時(shí)間長(zhǎng)，總量大。流域年平均水面蒸發(fā)1 000～1 500 mm，多年陸面蒸發(fā)量700 mm左右。

1.2 流域和河道特征

集水面積484 km2，占薌江總集水面積的69.1%，河長(zhǎng)52 km，河道坡降6.8‰，薌江發(fā)源于搏平嶺山系南側(cè)，流域內(nèi)山高坡陡。森林覆蓋率高。植被良好，區(qū)內(nèi)主要為亞熱帶雨林及水稻田。河床純系沙質(zhì)，易于沖淤，又有人工大量取沙，導(dǎo)致河道主槽靠左岸嚴(yán)重下切。測(cè)驗(yàn)河段順直，但上下游有大彎道，兩岸系沙土質(zhì)，多樹林，視線差，近年來(lái)不斷加固加高，現(xiàn)左岸高程35.14 m，右岸高程34.82 m。河道上沙洲、漫灘常年存在，下游500 m處石砌拱橋一座，對(duì)中高水有一定的控制作用。本斷面處于順直河段中間，主流靠左，河道右側(cè)起點(diǎn)距110 m的位置有大面積漫灘，被開發(fā)種植果樹和甘蔗，一直在淤積抬高，從而加劇斷面高程變幅。主流部分有不經(jīng)常性沖淤現(xiàn)象，人類活動(dòng)頻繁，受撈沙影響，高程逐年下降，河床下切嚴(yán)重，最大達(dá)2 m以上。河道兩岸垃圾較多，水體污染嚴(yán)重，造成河道水草叢生，影響到流速測(cè)驗(yàn)。下游受黃坑電站回水影響中低水位—流量關(guān)系變化混亂[1]。

2 龍文水文測(cè)站洪水特性分析

2.1 降水特性

該地區(qū)洪水主要因降雨形成，本流域降雨量可達(dá)300～500 mm，并且臺(tái)風(fēng)雨的降水時(shí)間短、強(qiáng)度大，所以匯流時(shí)間較短。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，本站最大1小時(shí)雨量87.8 mm，最大3小時(shí)雨量146.9 mm，最大6小時(shí)雨量161.9 mm，最大12小時(shí)雨量178.4 mm，最大24小時(shí)雨量317 mm。再加上干流河道較陡，所以其洪水具有匯流時(shí)間短，峰高量大，匯流集中，突發(fā)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。另外西北部等高海拔山區(qū)也常有地形雨出現(xiàn)，由于地處迎鋒坡且高度有限，總量也較小。

2.2 洪水成因及傳播時(shí)間分析

洪水成因包括：4至6月的鋒面雨，主要受太平洋熱帶季風(fēng)和北方冷空氣在我省上空交匯而成的鋒面雨，總雨量占全年降雨量的三分之一，由于地理位置和地形條件，其降水強(qiáng)度不大，一般不會(huì)造成較大洪水；6至10月份太平洋強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或熱帶風(fēng)暴，當(dāng)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)在廣東省東部沿海等地區(qū)登陸后，繼續(xù)向北或東北方向移動(dòng)，會(huì)造成出現(xiàn)總量較大的鋒面雨，由于強(qiáng)度雖大但比較均勻，歷時(shí)比較長(zhǎng)，暴雨中心處于上游山區(qū)，因此所造成的洪水漲落比較平緩，洪峰水位不是很高，歷時(shí)長(zhǎng)，在汛期頻繁出現(xiàn)。

3 龍山水文站水文預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 主要測(cè)驗(yàn)設(shè)施

本站測(cè)驗(yàn)設(shè)施相對(duì)齊備，能保證各測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目順利完成。有足夠站房供專門使用，配備一部程控電話和水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，可隨時(shí)和外界進(jìn)行聯(lián)系，并備有一套備用電源。另有各專門設(shè)施如下：

地形測(cè)量設(shè)備：有水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀各一架。

水位觀測(cè)設(shè)施：水位自記井一座，最高、最低水位均能觀測(cè)到。

3.2 流量測(cè)驗(yàn)方法

測(cè)驗(yàn)流量全部采用纜道無(wú)偏角流速儀法，由于本斷面高程變幅大，測(cè)速垂線布設(shè)要根據(jù)具體水位而定，以能控制水深和流速的轉(zhuǎn)折為原則，測(cè)驗(yàn)以二點(diǎn)法為主，水深較淺時(shí)采用0.6水深法，中高水則采用0.2水深法，0.2水深的流速系數(shù)為0.868，系采用多年的資料分析計(jì)算所得，定期用多點(diǎn)法進(jìn)行校核。中高水，漲落率較大時(shí)，一般采用一點(diǎn)法（100 s或60 s）或雷達(dá)波施測(cè)流量，漲落率較小時(shí)，采用二點(diǎn)法或三點(diǎn)法（100 s）施測(cè)流量；低水時(shí)，一般采用二點(diǎn)法（100 s）測(cè)流或走航式ADCP測(cè)流[2]。本站流量測(cè)驗(yàn)為水文纜道/走航式ADCP或普通流速儀，大洪水采用水文纜道/纜道雷達(dá)波流速儀測(cè)流。

3.3 水情報(bào)汛

本站報(bào)汛內(nèi)容主要有：雨情電報(bào)、水情電報(bào)、水情預(yù)報(bào)電報(bào)。

雨情電報(bào)。本站在時(shí)段雨量達(dá)到10 mm，日雨量達(dá)到3 mm時(shí)，需拍發(fā)時(shí)段雨量電報(bào)用及日雨量電報(bào)，如1 h內(nèi)降雨量達(dá)到25 mm時(shí)需加拍暴雨加報(bào)。由于現(xiàn)在雨量采用JDZ—1型固態(tài)雨量計(jì)，裝有水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)向分局水情科傳遞雨情信息。

水情電報(bào)。遇有較大洪水出現(xiàn)或預(yù)計(jì)水位將超過(guò)警戒水位時(shí)應(yīng)加報(bào)起漲水位、流量和洪峰水位、流量。向平和水位站、船場(chǎng)水文站拍報(bào)洪峰水位時(shí)，本站應(yīng)拍報(bào)同時(shí)水位。若水位超過(guò)43.50 m時(shí)，應(yīng)一級(jí)加報(bào)，即漲水為2-2，退水為1-1；水位超過(guò)44.00 m時(shí)，二級(jí)加報(bào)，漲為8-8，退為4-4；水位超過(guò)45.00 m時(shí)，三級(jí)加報(bào)，漲為24-24，退為8-8。在洪水期間或特枯水期間，分局有另外要求時(shí)應(yīng)按要求加報(bào)水位。

4 龍山水文站各種非常時(shí)期技術(shù)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)

4.1 監(jiān)測(cè)準(zhǔn)備工作

汛前應(yīng)準(zhǔn)備5～8支臨時(shí)水尺。當(dāng)有臺(tái)風(fēng)登陸影響時(shí)應(yīng)及時(shí)校測(cè)水尺零高。當(dāng)預(yù)報(bào)本站可能出現(xiàn)危險(xiǎn)水位以上洪水時(shí)應(yīng)馬上做好各種物資準(zhǔn)備和人員分工。

4.2 低水、枯水期水位監(jiān)測(cè)

當(dāng)本站出現(xiàn)超過(guò)現(xiàn)有水位自記井觀測(cè)范圍的枯水時(shí)，應(yīng)及時(shí)向河心方向增設(shè)水尺，并增加觀測(cè)次數(shù)，以測(cè)得最低水位及其出現(xiàn)時(shí)間。

當(dāng)水位降低導(dǎo)致斷面分流，出現(xiàn)多條串溝，若串溝內(nèi)的流量占總流量的20%以上時(shí)應(yīng)在串溝內(nèi)設(shè)置臨時(shí)水尺。

4.3 高洪水位監(jiān)測(cè)

當(dāng)發(fā)生特大洪水導(dǎo)致本站水位自記井觀測(cè)設(shè)施被沖毀時(shí)，應(yīng)在斷面附近另選適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置水尺，并及時(shí)觀測(cè)記載其水位值，其零點(diǎn)高程可待水位退下后再進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)漏測(cè)洪峰水位時(shí)，應(yīng)在斷面附近找出兩個(gè)可靠洪痕并做好記號(hào)，及時(shí)用四等水準(zhǔn)測(cè)定其高程，取其平均值作為峰頂水位，并應(yīng)判斷出現(xiàn)的時(shí)間和在水位觀測(cè)記載簿的備注欄中說(shuō)明情況[3]。

5 暴雨、洪水、枯水調(diào)查工作優(yōu)化策略

5.1 前期準(zhǔn)備工作

首先各每個(gè)調(diào)查組成員應(yīng)對(duì)調(diào)查任務(wù)和要求，以及相關(guān)規(guī)定及調(diào)查方法了解和掌握，明確調(diào)查目的。其次需要對(duì)以下資料進(jìn)行收集：流域及調(diào)查河段的詳細(xì)地形圖和河道縱橫斷面圖等；沿河水準(zhǔn)點(diǎn)高程、位置的記載圖表；流域的水利規(guī)劃資料，水利工程設(shè)施情況，水文氣象圖集、手冊(cè)等資料；有關(guān)該河段的查勘報(bào)告、地方志，以及水利歷史文獻(xiàn)等。摘錄有關(guān)洪水、暴雨、干旱及流域地理特征的材料。并要注意從交通部門了解橋涵最大洪水資料；有關(guān)調(diào)查河段附近水文測(cè)站的考證圖表，歷年洪水位、洪峰流量、水位與流量關(guān)系曲線，比降、糙率以及上下游水文站洪水預(yù)報(bào)圖表等資料；調(diào)查地區(qū)的交通情況，以便選擇交通路線。

5.2 工作方法和步驟

首先洪水調(diào)查人員到達(dá)調(diào)查地區(qū)后，必須向當(dāng)?shù)攸h政部門匯報(bào)洪水調(diào)查工作的目的和意義，主動(dòng)向有關(guān)部門給予協(xié)助，并請(qǐng)其介紹有關(guān)情況。其次對(duì)調(diào)查地區(qū)的概況有了初步的了解后，應(yīng)進(jìn)行河道查勘，了解各段河道順直情況，河床、斷面、河灘情況，中間有無(wú)支流、分流等。進(jìn)一步了解河流洪水情況，河道變化情況，可以找到洪水痕跡的地點(diǎn)、標(biāo)志等，以作為選擇調(diào)查測(cè)量河段的根據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，最嚴(yán)格的水資源管理、生態(tài)文明建設(shè)和應(yīng)對(duì)氣候變化的影響等，給水文預(yù)報(bào)工作帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。因此應(yīng)對(duì)水文預(yù)報(bào)及水資源優(yōu)化加強(qiáng)重要管理，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)加大研發(fā)力度，充分利用信息化手段，使業(yè)務(wù)流程及服務(wù)模式不斷創(chuàng)新，使水文信息更加全面、準(zhǔn)確、高效，能夠有效防治旱災(zāi)、洪水等自然災(zāi)害，對(duì)通過(guò)水資源優(yōu)化調(diào)度管理，為生態(tài)文明建設(shè)、水環(huán)境修復(fù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供可靠的支撐和保障。