南拒馬河生態(tài)調(diào)蓄補(bǔ)水工程對落寶灘站水文監(jiān)測影響分析評價(jià)

□鄭 燦

落寶灘水文站系海河流域大清河水系，為南拒馬河分流控制站，始建于1954 年6 月，位于河北省淶水縣石亭鎮(zhèn)落寶灘村（東經(jīng)115°43'，北緯39°34'），測站類別為基本站，測站級別為國家重要站。根據(jù)《關(guān)于南拒馬河生態(tài)調(diào)蓄補(bǔ)水工程可行性研究報(bào)告的批復(fù)》，在南拒馬河淶水縣石亭鎮(zhèn)實(shí)施南拒馬河生態(tài)調(diào)蓄補(bǔ)水工程，該項(xiàng)目主要包括對河道清理疏浚、滿金峪村橋增加防護(hù)措施和對保野公路橋加固等。南拒馬河生態(tài)調(diào)蓄補(bǔ)水工程在落寶灘水文測站平原河網(wǎng)區(qū)上下游各10km 河道管理范圍內(nèi)實(shí)施。為了減輕和消除工程實(shí)施對落寶灘水文站水文監(jiān)測工作的影響，對該工程影響水文監(jiān)測進(jìn)行評價(jià)，并提出補(bǔ)救措施及建議是有必要的。

1.工程概況

南拒馬河生態(tài)調(diào)蓄補(bǔ)水工程位于保定市淶水縣石亭鎮(zhèn)，涉及淶水縣石亭鎮(zhèn)滿金峪村、北莊村。工程范圍為南拒馬河鐵鎖崖至保野公路橋下游段（11+616～10+016），長度1.6 km。本項(xiàng)目主要采取鐵鎖崖至落寶灘橋段河道疏浚防護(hù)、滿金峪村橋防護(hù)、保野公路橋防護(hù)及保野公路橋下游護(hù)岸等工程措施，當(dāng)拒馬河小流量行洪時(shí)，南、北拒馬河均能實(shí)現(xiàn)過流行洪。經(jīng)實(shí)測，北拒馬河張坊橋河底高程為91.7 m（1985 年國家高程，下同），此次工程南拒馬河保野公路橋河底控制高程與張坊橋相同，設(shè)計(jì)底高程為91.7 m。

落寶灘水文站在南拒馬河生態(tài)調(diào)蓄補(bǔ)水工程施工范圍內(nèi)，位于鐵鎖崖下游保野公路橋左岸附近(10+214.6)。該工程涉及的落寶灘水文站測驗(yàn)斷面包括：比降上斷面、基本水尺斷面、電波流速儀測流斷面和比降下斷面。由于該工程施工，使測驗(yàn)斷面河底高程由94.0 m 降至91.7 m，河道斷面河底高程降低，河道斷面形態(tài)改變，河床坡度及水面比降均發(fā)生了變化，流速橫向分布與河道形勢等各項(xiàng)因素也產(chǎn)生了變化。河流水系與落寶灘水文站測站位置，如圖1 所示，南拒馬河（樁號10+214.6）橫斷面，如圖2 所示。

圖1 河流水系與落寶灘水文站測站位置

圖2 南拒馬河（樁號10+214.6）橫斷面

2.水文站簡介

落寶灘水文站基本監(jiān)測項(xiàng)目包括：基本水位、比降水位、流量、水溫、冰情、降水量、旱情、暴雨洪水調(diào)查、用水量調(diào)查、作物種植情況、地表水水質(zhì)、水污染監(jiān)測、監(jiān)測試驗(yàn)分析、巡測及屬站管理等。測驗(yàn)斷面位于落寶灘村南，河段大致順直，左岸為陡坡，右岸為漫灘。河槽呈寬淺矩形，遇特大洪水時(shí)，左岸漫溢。基本水尺斷面下游19 m 處有一座高架橋。河床由砂卵石組成，中低水沖淤變化不大，較穩(wěn)定；遇特大洪水時(shí)，主流易擺動(dòng)，左岸坍塌。

本站主河道測驗(yàn)斷面設(shè)于1974年6月，順直河段長約300 m?；舅邤嗝鎸?73 m，其中主河槽寬約160 m。

拒馬河發(fā)源于河北省淶源縣，流經(jīng)易縣、淶水縣、北京市房山區(qū)、張坊鎮(zhèn)等地，在淶水縣鐵鎖崖處分為南、北拒馬河。南拒馬河自鐵鎖崖出山后向南流至落寶灘，都衙至落寶灘區(qū)間有大麥崗溝、龍安溝匯入拒馬河。測站基本水尺斷面以上主河道長222.4 km，河道縱坡3.2‰。本站主要采用遠(yuǎn)傳自記水位計(jì)和直立式水尺來觀測水位；采用纜道流速儀法、浮標(biāo)法、聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）、電波流速儀法來測驗(yàn)流量。落寶灘水文站測驗(yàn)河段圖，見圖3。

圖3 落寶灘水文站測驗(yàn)河段（基本水尺斷面)

3.水文分析計(jì)算

3.1 歷史洪水資料

據(jù)史料記載，大清河系洪澇災(zāi)害頻繁，是海河流域歷史上洪水泛濫的主要河系。

3.1.1 1956 年洪水

1956 年，年降雨量達(dá)854.2 mm，汛期（6 月—8 月）降雨量為680.3 mm。8月上旬，淶水縣普降大雨，山洪暴發(fā)，各河道發(fā)生較大洪水，南拒馬河落寶灘洪峰流量達(dá)3200 m3/s，拒馬河沿岸9 個(gè)村莊被洪水包圍。

3.1.2 1963 年洪水

1963 年，是有水文記錄以來降雨量最多的一年。8 月3 日—9 日，連續(xù)降雨38 次，降雨量達(dá)600 mm～800 mm，8 月8 日、8 月13 日，南拒馬 河 落寶灘洪峰流量達(dá)3200 m3/s，各水庫、塘壩蓄滿并溢流。

3.2 設(shè)計(jì)洪峰流量

落寶灘水文站1954 年建站，現(xiàn)存自建站以來1954 年—2020 年的水文實(shí)測資料，由于2006 年—2011 年未過水，流量為0，因此，選用落寶灘水文站1954 年—2005 年 和2012 年—2020 年整編后的實(shí)測水文資料，按不連序系列計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率。采用P-Ⅲ型曲線適線調(diào)整，確定水文站的洪峰流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)，得到50 年、20 年及5 年一遇等不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪峰流量。綜上，通過對落寶灘洪峰流量成果進(jìn)行分析計(jì)算，得到南拒馬河20 年、50 年和100 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量分別為2181 m3/s、3562 m3/s 和4709 m3/s，成果見表1。

表1 設(shè)計(jì)洪峰流量成果

4.影響分析

4.1 對水文測驗(yàn)的影響分析

南拒馬河生態(tài)調(diào)蓄補(bǔ)水工程會(huì)造成測驗(yàn)斷面處河底高程降低，原有水尺不能滿足日常觀測要求。河道形狀發(fā)生較大改變，導(dǎo)致水流形態(tài)也發(fā)生改變，測流設(shè)備及測洪方案均不能滿足日常觀測要求，施工前后大斷面示意圖，如圖4 所示。

圖4 施工前后大斷面示意

綜上，依據(jù)《受工程影響水文測驗(yàn)方法導(dǎo)則》（SL 710-2015）第4.3 款“流量測驗(yàn)受工程影響評估辦法”的規(guī)定，工程實(shí)施對落寶灘水文測驗(yàn)影響較大。

4.2 對水位—流量關(guān)系影響分析

水位—流量關(guān)系是否穩(wěn)定，主要取決于影響流量的各水力因素穩(wěn)定性。結(jié)合落寶灘水文站整編后實(shí)測資料分析計(jì)算，繪制出施工前的水位—流量關(guān)系線見圖5，根據(jù)曼寧公式，建立施工后水位—流量關(guān)系曲線見圖6。

圖6 施工后水位—流量關(guān)系線

由圖5、圖6 可以看出，落寶灘水文站基本水尺斷面施工前后水位-流量關(guān)系線變化顯著，施工前后趨勢線的斜率、截距及相關(guān)系數(shù)都有較大差異。施工后，水位-流量關(guān)系線難以通過增加測次進(jìn)行定線推流。當(dāng)水位為97.53 m時(shí)，對應(yīng)現(xiàn)狀洪峰流量為1400 m3/s，對應(yīng)施工后的洪峰流量為1780 m3/s，流量變化顯著，變化率為27%。

4.3 對水文情報(bào)預(yù)報(bào)的影響分析

落寶灘水文站的報(bào)汛任務(wù)包括峰頂流量、實(shí)測流量等，水情信息要在15 min內(nèi)報(bào)出。峰頂流量是根據(jù)實(shí)測峰頂水位在擬定的報(bào)汛曲線（水位—流量關(guān)系曲線）上推求得到，再擬報(bào)、發(fā)報(bào)。通過前文分析，施工前后報(bào)汛曲線變化較大，且考慮到水位觀測失真的影響，由水位推算的其他水文要素也會(huì)出現(xiàn)問題，因此，工程實(shí)施對水文情報(bào)預(yù)報(bào)影響較大。

4.4 對水文數(shù)據(jù)資料的影響分析

工程施工后，落寶灘水文站測驗(yàn)斷面作出調(diào)整，改變了測驗(yàn)條件，水文資料系列的連續(xù)性、一致性將受到一定影響。

5.補(bǔ)救措施

一是工程會(huì)造成測驗(yàn)斷面河底高程降低，現(xiàn)有水尺不能滿足日常觀測要求，應(yīng)在基本水尺斷面處、測流測驗(yàn)斷面處、上比降斷面處和下比降斷面處分別新增水尺8 根，以達(dá)到測驗(yàn)要求。

二是工程建設(shè)前，水文部門應(yīng)編制工程施工期內(nèi)的水文測驗(yàn)技術(shù)方案，建設(shè)期內(nèi)應(yīng)對新設(shè)臨時(shí)監(jiān)測斷面增加測驗(yàn)頻次。工程實(shí)施后，應(yīng)修訂落寶灘水文站的測站任務(wù)書和洪水測報(bào)方案。為了確保水文資料的連續(xù)性和一致性，應(yīng)加密各水文要素的測量次數(shù)，并加強(qiáng)水位、流量以及各水文要素的資料整編工作。工程建成后，原有的水位流量關(guān)系也會(huì)受到影響，應(yīng)重新收集資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，重新率定水位-流量關(guān)系曲線，并對河道基本水尺斷面和測流斷面進(jìn)行重新測量。

三是工程建設(shè)前，水文部門應(yīng)編制工程施工期內(nèi)的水情預(yù)報(bào)方案，建設(shè)期內(nèi)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，隨時(shí)修訂預(yù)報(bào)方案。工程運(yùn)行后，落寶灘水文站應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，重新制定水情預(yù)報(bào)方案。

四是施工期應(yīng)考慮安排在非汛期，以確保落寶灘水文站測驗(yàn)安全。施工期，建設(shè)、施工單位要注重施工安全，密切關(guān)注雨情、水情變化，如出現(xiàn)安全事故或安全隱患，應(yīng)及時(shí)告知落寶灘水文站，以便落寶灘水文站采取安全應(yīng)急措施。

五是根據(jù)落寶灘水文站的水文測驗(yàn)任務(wù)，應(yīng)對落寶灘水文站監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)斷面改建。改建范圍為落寶灘水文站基本水尺斷面（10+164）以上111 m 至基本水尺斷面以下9 m，總長度共120 m。

6.結(jié)論與建議

一是南拒馬河生態(tài)調(diào)蓄補(bǔ)水工程在落寶灘水文站水文監(jiān)測環(huán)境保護(hù)范圍內(nèi)，工程實(shí)施對落寶灘水文站測驗(yàn)河段及測站控制、水文測驗(yàn)、水文情報(bào)預(yù)報(bào)、水文數(shù)據(jù)資料等方面均產(chǎn)生了不同程度的影響。

二是工程建設(shè)對水文站監(jiān)測環(huán)境和水文資料系列的影響較大，對水文要素的影響廣泛，包括水位、流量等水文要素及其相互關(guān)系。通過采取工程及非工程的補(bǔ)救措施，能夠有效減輕工程建設(shè)對落寶灘水文站的影響，基本能夠保證水文測報(bào)工作的正常開展。

三是施工期，建設(shè)單位應(yīng)與水文部門應(yīng)加強(qiáng)溝通、協(xié)調(diào)，提供施工階段方案及工程施工進(jìn)度，以使落寶灘水文站做好相應(yīng)的安全防護(hù)工作。落寶灘水文站應(yīng)及時(shí)向建設(shè)單位和施工單位提供本站水情信息，確保工程安全度汛。施工單位應(yīng)盡快做出施工期的具體部署，落實(shí)施工現(xiàn)場設(shè)置情況和工程后期的具體部署情況等，合理組織施工和生產(chǎn)，減少對周圍環(huán)境的破壞和影響?！?/p>