重慶某水文站測(cè)洪測(cè)流測(cè)沙方案研究

樊 維

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

引言

近年來，受我國特殊的氣候和地形條件影響，極端天氣事件增多，中小河流洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，成為我國洪澇災(zāi)害損失的主體，是制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定的重要因素之一［1－2］。中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目是中小河流防洪減災(zāi)體系建設(shè)重要的非工程措施［3］，是《總體規(guī)劃》的重要組成部分，是國家發(fā)改委重點(diǎn)安排、優(yōu)先實(shí)施的項(xiàng)目，旨在提高中小河流水文信息采集、傳輸和洪澇災(zāi)害預(yù)警預(yù)測(cè)能力，為中小河流治理、各級(jí)防洪決策指揮部門提供更加及時(shí)、準(zhǔn)確的水文信息支撐［4］。

水文站測(cè)洪、測(cè)流、測(cè)沙方案是水文站從事水文測(cè)驗(yàn)工作的重要技術(shù)依據(jù)和工作程序，是做好測(cè)報(bào)工作的重要技術(shù)支撐和“工具”，是防洪預(yù)案的重要組成部分。本文就重慶地區(qū)某水文站進(jìn)行測(cè)紅測(cè)流測(cè)沙方案研究。

1.工程概況

1.1 測(cè)站河段基本情況

測(cè)驗(yàn)河段順直長約200m，上下游均有彎道，彎道半徑較大，測(cè)驗(yàn)河段選擇在彎道間順直河段上，兩岸規(guī)整，主河槽明顯，設(shè)站條件較好。左岸砌石護(hù)岸，岸上廠區(qū)，設(shè)鋼塔位置距岸邊較近;右岸粘土河槽，岸上種植地。下游150m為鎮(zhèn)公路橋，高水時(shí)會(huì)漫橋，枯水期水深較大，沖淤變化不大，水流集中。

該水文站所處場(chǎng)地較緩，范圍內(nèi)地形最大高差約3m，征地0.52畝，包括測(cè)驗(yàn)用房120 m2，2層砌體結(jié)構(gòu)，長9.3m，寬6.6m，建筑高度10.3m，建筑耐久年限為二級(jí) (15年)，建筑耐火等級(jí)為四級(jí)。屋面防水等級(jí)為四級(jí)，一層為絞車房、資料室，二層為辦公室。測(cè)驗(yàn)河段基礎(chǔ)設(shè)施主要包括斷面樁、基線樁、斷面界碑、斷面標(biāo)志桿 (覘牌)、斷面保護(hù)標(biāo)志牌、水準(zhǔn)點(diǎn)、觀測(cè)道路、堡坎等。

1.2 水利工程

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查及提供資料，測(cè)驗(yàn)河段上下游均未設(shè)置堤防措施;基本水尺斷面下游有攔河堰一座。該站上游有水庫兩座，距離測(cè)驗(yàn)河段較遠(yuǎn)，且為小 (一)型及以下水利工程，水庫有一定調(diào)蓄能力，對(duì)測(cè)驗(yàn)河段影響較小。

2.水位級(jí)劃分

本站為新建水文站，水位流量資料缺乏。據(jù)2015年1月27日現(xiàn)場(chǎng)走訪，確定歷史最高洪痕位置，通過實(shí)際測(cè)量確定最低水位高程為291.77m，歷史最高洪水高程為298.36m。確定293.42m以下為低水位，293.42m～296.71m為中水位，296.71m以上為高水位;對(duì)應(yīng)293.42m以下為一般洪水，293.43m～296.71m為較大洪水，296.71m以上為特大洪水。

3.方案編制

3.1 測(cè)洪方案

一般洪水 (低于 293.42m)流量測(cè)驗(yàn):292.20m～293.42m采用水文纜道施測(cè);292.20以下采用固定式ADCP施測(cè)。

較大洪水 (293.42m～296.71m)流量測(cè)驗(yàn):293.42m～296.71m采用水文纜道施測(cè)。

特大洪水 (高于 296.71m)流量測(cè)驗(yàn):296.71m～297.50m采用浮標(biāo)法施測(cè);大于297.50m采用比降—面積法施測(cè)。

3.2 測(cè)流方案

測(cè)驗(yàn)儀器:普通流速儀4部，流速測(cè)算儀1臺(tái)，走航ADCP1套，固定H－ADCP1套，使用美國RDI儀器公司生產(chǎn)的頻率為600KHz。

測(cè)流方案擬定:最高水位和最低水位變幅為6.59m，采用流速儀測(cè)流水位變幅為4.51m。將施測(cè)水位按0.20m分級(jí)，共分為23級(jí)，在平均水深圖上讀出各級(jí)水位平均水深，并擬定10分鐘不同漲落率分別計(jì)算出不同漲落率一次流量測(cè)驗(yàn)允許時(shí)間。

3.3 測(cè)沙方案

測(cè)沙儀器:水文電動(dòng)纜道、普通瓶式采樣器、取樣桶、盛水樣器、量杯、濾沙簍、濾紙、天平、烘箱等。

懸移質(zhì)輸沙測(cè)驗(yàn)方案:垂線布設(shè)本站采用固定垂線法，即測(cè)沙垂線與測(cè)流垂線相同，可隨測(cè)流垂線固定。一年內(nèi)懸移質(zhì)輸沙率的測(cè)次主要分布在洪水期，每年測(cè)次應(yīng)控制全年含沙量變化的全過程。建站初期適當(dāng)增加測(cè)次，每次較大洪水測(cè)次不少于5次，一般洪水不少于2～3次，含沙量變化主要轉(zhuǎn)折處布設(shè)測(cè)次，每次洪水布設(shè)的輸沙率測(cè)次控制好每次洪水含沙量變化過程。每年不少于15次。懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)采用水文纜道，取樣時(shí)等速提放。儀器處于開啟狀態(tài)時(shí)不得在河底停留。儀器懸吊方式保證儀器進(jìn)水管嘴正對(duì)流向。儀器取樣容積與儀器水樣倉或盛樣容器的容積之比小于0.9，發(fā)現(xiàn)儀器灌滿，所取水樣應(yīng)作廢重取。懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)按水位級(jí)均勻布設(shè)測(cè)次。

懸移質(zhì)單沙測(cè)驗(yàn)方案:垂線布設(shè)本站單沙垂線采用一線積深法。單樣含沙量的測(cè)次，應(yīng)主要布置在洪水期，平、枯水期只須適當(dāng)布置測(cè)次。一次洪水過程不得少于5次，水沙峰不一致或含沙量變化劇烈時(shí)，應(yīng)增加測(cè)次、控制好全年含沙量變化過程。河水清澈或枯水期連續(xù)三個(gè)月以上的時(shí)段輸沙量小于多年平均輸沙量的3.0%，可以停測(cè) (目測(cè))單樣含沙量和輸沙率，停測(cè) (目測(cè))期間的含沙量作零處理。取樣方法參照輸沙率測(cè)驗(yàn)的垂線取樣方法。

4.結(jié)論

該水文站測(cè)沙方案是在沒有實(shí)測(cè)資料情況下進(jìn)行編制。通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)流域內(nèi)土壤植被狀況、下墊面狀況、地質(zhì)狀況、泥沙來源及測(cè)驗(yàn)斷面河床組成、斷面沖於變化、水流擺動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)地踏勘，結(jié)合本站測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備的布設(shè)及《規(guī)范》要求，對(duì)本站測(cè)沙垂線進(jìn)行加密控制，達(dá)到測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求，確保推算不同時(shí)期的輸沙量及特征值。故本站懸移質(zhì)測(cè)驗(yàn)方法、測(cè)沙垂線的布設(shè)較為合理，但還需要在實(shí)際測(cè)驗(yàn)工作中進(jìn)行檢驗(yàn)。

［1］吳吉東，李寧，溫玉婷等.自然災(zāi)害的影響及間接經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估方法.地理科學(xué)進(jìn)展，2009(6):877－885.

［2］國家統(tǒng)計(jì)局，民政部.中國災(zāi)情報(bào)告 (1949－1995).北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社，1995.

［3］原喜琴.中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程建設(shè)管理的思考［J］.河南水利與南水北調(diào).2010(01).

［4］長江.全國中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)工作會(huì)議在京召開［J］.人民長江.2011(17).