水利工程建設(shè)對(duì)水文測(cè)驗(yàn)工作的影響及對(duì)策

郭 英

(河北省唐山水文勘測(cè)研究中心，河北 唐山 063000)

1 水文測(cè)驗(yàn)現(xiàn)狀

1.1 洪水期水位變幅和水位漲落率均有所減小

水位的變化需要每日對(duì)河道進(jìn)行測(cè)驗(yàn)6～30 min，通過(guò)計(jì)算得出相關(guān)的圖表，能夠直觀地了解水位變化的規(guī)律。將變化幅度最大的數(shù)值除以該次測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)度，最后得到水位漲落率，每次計(jì)算出的漲落率都需跟上一次相比較，了解其規(guī)律變化。通過(guò)對(duì)近年測(cè)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榇罅坷盟Y源以及不斷建設(shè)水利工程使滕州站洪水水位變化和水位漲落率逐年減小。唐山市的河流的上游建設(shè)了水庫(kù)，采取了削峰的措施，使河流的水位變幅和水位漲落率的變化巨大[1-2]。

1.2 水位記錄失真水位極值代表性差

因?yàn)楹拥郎嫌谓ㄔO(shè)了許多水利工程，水位站的測(cè)驗(yàn)斷面的水位降低，無(wú)法記錄水位數(shù)據(jù)或者記錄的水位數(shù)據(jù)不真實(shí)，不能代表該河道的水位變化。某水文站所處位置為荊河的橡膠壩周?chē)?，?dāng)河流所處汛期時(shí)，河流的洪峰流量非常小，所測(cè)的水文資料無(wú)法作為本月的水位最大值，而其他時(shí)期則有可能出現(xiàn)水位最高值，如橡膠壩上升或下落的時(shí)候。因此工作人員整理水位數(shù)據(jù)時(shí)，不能憑著自己的感覺(jué)將洪水期時(shí)測(cè)得的水位數(shù)據(jù)作為水位最高值，如實(shí)制作和填寫(xiě)水位要素摘錄表。

1.3 受工程頻繁調(diào)節(jié)影響

荊河上游建有水利工程，通過(guò)人工調(diào)節(jié)，使河道流量變化很大，一天之內(nèi)的水位差極大，測(cè)驗(yàn)工作無(wú)法準(zhǔn)確把握實(shí)際水流量，即使增加水文測(cè)驗(yàn)的次數(shù)，也不能掌控一天內(nèi)完整的流量變化情況。

1.4 受水利工程回水影響

水利工程建設(shè)在荊河的上游，使得下游的水流量變化極大，河流流態(tài)遭到了破壞，即使利用水文站測(cè)驗(yàn)斷面的下游，也無(wú)法保證數(shù)據(jù)不會(huì)失真，在不穩(wěn)定的流態(tài)和穩(wěn)定流態(tài)水流量測(cè)驗(yàn)的結(jié)果差距很大，得到的資料不具有代表性。

1.5 受水利工程調(diào)節(jié)和回水綜合影響

由于水利工程建設(shè)在荊河上游，整條河流的上游人工調(diào)節(jié)水流量，而下游有工程阻水，最終導(dǎo)致中游的水位和水流量一天之內(nèi)變化巨大，無(wú)規(guī)律可循。

1.6 受引水工程影響

因?yàn)樗こ涛挥谒恼镜纳嫌危瑢⑻烊缓铀?，?dǎo)致河流下游出現(xiàn)減水或者缺水的現(xiàn)象，造成水文站無(wú)法達(dá)到展開(kāi)水文測(cè)驗(yàn)的基本要求，只能新增其他的測(cè)驗(yàn)斷面，或者遷建水文站。

1.7 受城市景觀工程影響

隨著城市不斷地發(fā)展，越來(lái)越多的城市改造城市景觀，在河道上建設(shè)橡膠壩，使水文站無(wú)法達(dá)到展開(kāi)測(cè)驗(yàn)的基本要求，影響水文測(cè)驗(yàn)，或者使水文站測(cè)驗(yàn)斷面失去測(cè)驗(yàn)功能。

2 水利工程對(duì)水文測(cè)驗(yàn)的影響

2.1 對(duì)水系的徑流量帶來(lái)的影響

水利工程的建設(shè)使河道的流向、水流量、流速都發(fā)生改變，嚴(yán)重影響了河道流態(tài)。如果水利工程使河道的水流量減少，那么勢(shì)必會(huì)影響到水文站的蓄水工作，水庫(kù)的蓄水量沒(méi)有達(dá)到最低標(biāo)準(zhǔn)，使該區(qū)域出現(xiàn)旱災(zāi)的機(jī)率增大。因?yàn)樗こ虜r截了上游的許多水流量，導(dǎo)致下游的水流量減少，所以其流速也變得緩慢，這不僅影響了水文站的測(cè)驗(yàn)工作，也改變了河道的生態(tài)環(huán)境，影響生物的生長(zhǎng)。一些水利工程建設(shè)時(shí)必須要改變河流的流向，最終使水系消失，這嚴(yán)重影響水文站測(cè)驗(yàn)工作。不能展開(kāi)水文測(cè)驗(yàn)，也就無(wú)法獲得相關(guān)的水文資料，使水文站無(wú)法正常運(yùn)行，最終只能荒廢。

2.2 對(duì)水文站網(wǎng)產(chǎn)生的影響

修建水利工程帶來(lái)了許多的問(wèn)題，改變了河道的水流量，對(duì)水文站網(wǎng)的影響非常大。一是水利工程降低了天然水系的徑流量，使水文資料失真；二是水利工程的修建使水文測(cè)驗(yàn)在回水區(qū)無(wú)法正常開(kāi)展工作；三是因?yàn)樗こ桃话愣冀ㄔO(shè)多個(gè)水閘，導(dǎo)致水文測(cè)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)不具有代表性，因此需要多建設(shè)設(shè)置點(diǎn)。在城市不斷發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)水利工程的要求也越來(lái)越多了，大量的水壩隨之建設(shè)，阻礙了水文測(cè)驗(yàn)工作的開(kāi)展[3]。

3 減少水利工程對(duì)水文測(cè)驗(yàn)影響的具體方法

3.1 緩解水利工程對(duì)水文站水文測(cè)驗(yàn)影響的措施

水利工程單位應(yīng)該與水文站單位相互了解對(duì)方工程的信息，兩個(gè)單位互相了解工程的狀況，降低水利工程對(duì)水文站的影響，然后與水利工程單位相互商討出相應(yīng)的互利互惠的解決方案。水利工程單位可以采取改建，使水文站能夠正常工作，如果水利工程的規(guī)模需要進(jìn)一步的擴(kuò)大，那么需要將這個(gè)消息告知水文站，并且還要將工程擴(kuò)建的信息提供給水文站，使其能夠收集需要資料，讓水利工程單位和水文站單位不會(huì)發(fā)生沖突，能更好地為工程服務(wù)。

3.2 根據(jù)水利工程對(duì)水文站影響的大小選擇相應(yīng)優(yōu)化措施

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水利工程的建設(shè)和運(yùn)行無(wú)一不使河道的流量發(fā)生巨大的變化，與早年河流流量的差異大，因此水文站水文測(cè)驗(yàn)得出的結(jié)果都不準(zhǔn)確。如果想要解決這個(gè)問(wèn)題，雖然可以采取水文站遷移和改建的方案，但是這個(gè)措施所花費(fèi)的成本太大，在沒(méi)有足夠經(jīng)費(fèi)的情況下都不會(huì)采用該措施，而最佳的方案是找一個(gè)新的測(cè)驗(yàn)斷面或者采取枯水測(cè)驗(yàn)。如果設(shè)置一個(gè)新的測(cè)驗(yàn)斷面，需要收集本地的降雨量、蒸發(fā)量配套資料，分析該區(qū)域采用測(cè)驗(yàn)工作獲得的數(shù)據(jù)和資料的準(zhǔn)確性高的位置，在這個(gè)位置設(shè)置新的斷面，可解決水文資料失真的問(wèn)題，使水文站發(fā)揮原始的功能。或者采取增設(shè)枯水測(cè)驗(yàn)的方案，這較適用于不存在大量問(wèn)題的水文站的水文測(cè)驗(yàn)工作，為其他工程提供更精確的數(shù)據(jù)[4-5]。

3.3 引進(jìn)或研發(fā)先進(jìn)水文測(cè)驗(yàn)儀器和設(shè)備

水利工程還在不斷地建設(shè)，其數(shù)量和規(guī)模還在擴(kuò)大，因此水文站想要正常運(yùn)行愈發(fā)的困難。水利工程的引水、放水和蓄水都會(huì)影響測(cè)驗(yàn)斷面，其水流和水位的大幅度變化使測(cè)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)失真，無(wú)法具有代表性。不能再增設(shè)水文站的數(shù)量，也不能頻繁改變水文站網(wǎng)的位置，所以要想正常展開(kāi)水文測(cè)驗(yàn)工作，只能依靠先進(jìn)的水文測(cè)驗(yàn)設(shè)備，保證數(shù)據(jù)的精確性。

3.4 結(jié)合社會(huì)需求增加輔助斷面

水利工程運(yùn)行使河流水位變化明顯，有些水文站也沒(méi)有遷移，因此就需要采取還原計(jì)算，提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如水利工程的引水渠道很寬敞可以采取測(cè)驗(yàn)多個(gè)斷面的方法，寬敞的引水渠道實(shí)行測(cè)驗(yàn)工作可以測(cè)驗(yàn)出真實(shí)性高的數(shù)據(jù)。如果采取了還原計(jì)算需要設(shè)置固定的水文調(diào)查點(diǎn)，能夠得到準(zhǔn)確性高的數(shù)據(jù)和資料。水文輔助站和調(diào)查點(diǎn)都具有輔助水文測(cè)驗(yàn)工作的功能，保障水文測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，讓有效的數(shù)據(jù)服務(wù)于其他的工程。

3.5 探索新的測(cè)驗(yàn)方法提高水文監(jiān)測(cè)能力

3.5.1 走航式ADCP法

ADCP是聲學(xué)多普勒流速剖面儀，具有很穩(wěn)定的工作效率，對(duì)天然水流的影響非常小，可忽略不計(jì)，每個(gè)時(shí)間段進(jìn)行測(cè)流，而且測(cè)速范圍非常廣泛，安全性也高，適用于水利工程影響水流的情況，以及發(fā)生回水現(xiàn)象的情況下，采取走航式ADCP法能夠快速的獲得水文資料。

3.5.2 水工建筑物法測(cè)流

水利工程運(yùn)行使水文測(cè)驗(yàn)的結(jié)果出現(xiàn)異常，當(dāng)達(dá)到有關(guān)規(guī)定的要求進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)工作時(shí)，在測(cè)驗(yàn)工作中運(yùn)用水工建筑物法，獲得具有代表性的水文資料，這些資料具有一定的功能，能夠建立相關(guān)的模型以供參考。湖南省某水文站建設(shè)在市區(qū)內(nèi)，采用了水工建筑物法測(cè)流，能夠適應(yīng)水利工程帶來(lái)的環(huán)境變化，正常執(zhí)行水文測(cè)驗(yàn)工作，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

3.5.3 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)法

在線(xiàn)監(jiān)測(cè)法適用于水位流量關(guān)系復(fù)雜，差異大，無(wú)法掌控水文流量的規(guī)律，不能快速得到測(cè)流結(jié)果的情況。水利工程運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)水位的變化，無(wú)法滿(mǎn)足展開(kāi)傳統(tǒng)的水文測(cè)驗(yàn)工作的基本要求，或者測(cè)驗(yàn)無(wú)法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和資料，但運(yùn)用了非接觸式洪水流量測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，即可一天之內(nèi)快速測(cè)量得到所有時(shí)間段的結(jié)果，提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 水文測(cè)驗(yàn)需要采取的措施

4.1 加強(qiáng)水文工作管理

要提升水利工程的管理人員和施工人員對(duì)水文測(cè)驗(yàn)的重視程度，才能在實(shí)際工作中保證正常執(zhí)行水文工作。雖然水利工程的各項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成熟了，也為人民帶來(lái)了許多的便利，間接促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是還是會(huì)對(duì)水文站帶來(lái)許多不利的影響，而相關(guān)部門(mén)并沒(méi)有采取針對(duì)性的措施解決，使水利工程運(yùn)行中存在許多危險(xiǎn)，而且也破壞了河道的生態(tài)環(huán)境，打破生態(tài)平衡。所以，必須要提高對(duì)水文工作的重視程度，制定完整的水文工作計(jì)劃，并嚴(yán)格按照有關(guān)法律法規(guī)執(zhí)行水文工作。

4.2 對(duì)水文站網(wǎng)進(jìn)行合理的調(diào)整

水文站的管理人員要有專(zhuān)業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備，也要具有全局意識(shí)，合理規(guī)劃建設(shè)水文站網(wǎng)，不斷地完善水文站網(wǎng)系統(tǒng)，保障水文站網(wǎng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，具有高效率和質(zhì)量。同時(shí)也要檢驗(yàn)每份水文資料的真實(shí)性，提升水文站的準(zhǔn)確率，減少失誤。

4.3 善于使用輔助手段來(lái)解決水文問(wèn)題

隨著科技高速發(fā)展，越來(lái)越多的領(lǐng)域與科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，水文站也需要將科學(xué)技術(shù)融入到相關(guān)的政策中，利用輔助手段解決水文問(wèn)題。先進(jìn)的水文測(cè)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備，能夠提升水文測(cè)驗(yàn)的速度，快速得到水文資料，也能提高水文數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少發(fā)生數(shù)據(jù)失真的現(xiàn)象，讓這些數(shù)據(jù)更好地服務(wù)其他工程。同時(shí)還能夠備份和保存水文資料，防止水文資料丟失或受到侵害，提升水文站的效率，使水文站能夠發(fā)揮更大的效益。

4.4 不斷增強(qiáng)水利工程施工人員的素養(yǎng)和技能

雖然水利工程建設(shè)時(shí)對(duì)周邊的水文站產(chǎn)生的影響是不可避免的，如果建設(shè)水利工程的施工人員具有豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和精湛的技術(shù)，具有環(huán)保意識(shí)，實(shí)際施工時(shí)就能夠大幅度降低水利工程對(duì)水文站的影響。所以，要定期對(duì)水利工程施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，提升他們的技術(shù)技能，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，減少對(duì)水文站的影響。

5 結(jié) 論

水利工程大量的建設(shè)、提升規(guī)模，為國(guó)家和人民群眾帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益，但是使水文站水文測(cè)驗(yàn)的結(jié)果出現(xiàn)異常，使測(cè)驗(yàn)結(jié)果失真，使水利工程運(yùn)行存在隱患，影響河道生物的生存，打破生態(tài)平衡。水利工程能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是對(duì)水文站水文測(cè)驗(yàn)工作帶來(lái)許多困難。因此水文部門(mén)需要合理地規(guī)劃水文測(cè)驗(yàn)工作，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，提升水文測(cè)驗(yàn)的效率和水文資料的真實(shí)性，降低水利工程建設(shè)對(duì)水文測(cè)驗(yàn)的影響，使水利工程和水文站能夠互利互惠。