高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換在防汛調(diào)度中的應(yīng)用意義

楊曉亮 謝榮光曹雅昌 鐘歌

1.水利部海委海河下游管理局獨(dú)流減河進(jìn)洪閘管理處 天津 300380

2.水利部海委海河下游管理局西河閘管理處 天津 300380

1 背景

我國(guó)防汛形勢(shì)嚴(yán)峻，超強(qiáng)厄爾尼諾影響，拉尼娜現(xiàn)象頻發(fā)，各種不確定因素交織疊加，對(duì)防汛抗洪工作帶來極大挑戰(zhàn)和嚴(yán)峻考驗(yàn)。各地堤防、水庫(kù)連續(xù)超過警戒水位，國(guó)家防總把以人為本、生命至上的原則貫穿于防汛抗洪搶險(xiǎn)救災(zāi)全過程。海河下游地區(qū)防汛形勢(shì)愈來愈嚴(yán)峻。汛情判斷、防汛調(diào)度、領(lǐng)導(dǎo)決策都離不開水位數(shù)據(jù)的提供，同一高程系有利于科學(xué)調(diào)度及直觀水情變化。由于不同水文站間高程系的五花八門，建立高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)送水情時(shí)將各處高程統(tǒng)一到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)高程，本文以統(tǒng)一到1985國(guó)家高程基準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱：85高程基準(zhǔn)）為例，講述高程統(tǒng)一在防汛調(diào)度中的意義。

2 高程

地面點(diǎn)沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離稱為該點(diǎn)的絕對(duì)高程或海拔，簡(jiǎn)稱高程。我國(guó)以青島大港驗(yàn)潮站歷年觀測(cè)的資料計(jì)算黃海平均海水面，作為高程基準(zhǔn)面，采用的國(guó)家高程基準(zhǔn)主要為：1956年黃海高程系和85高程基準(zhǔn)。海河下游地區(qū)常用的高程系統(tǒng)為大沽高程和85高程。

3 基面

基面是水文上計(jì)算水位和高程的起始面，常用的基面有絕對(duì)基面、假定基面、測(cè)站基面和凍結(jié)基面。

3.1 絕對(duì)基面

絕對(duì)基面一般是以某一海濱地點(diǎn)平均海水面的高程定為零的水準(zhǔn)基面，我國(guó)水文系統(tǒng)，最好應(yīng)采用統(tǒng)一的絕對(duì)基面，也就是85高程基準(zhǔn)。

3.2 假定基面

假定基面是在水文測(cè)站附近沒有國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)的情況下，水文測(cè)站水準(zhǔn)點(diǎn)高程，暫時(shí)無法與全流域統(tǒng)一引據(jù)的絕對(duì)基面高程相連接，暫時(shí)假定一個(gè)水準(zhǔn)基面，作為本站水位及高程起算的基準(zhǔn)面。

3.3 測(cè)站基面

測(cè)站基面是假定基面的一種，一般將其確定在測(cè)站河床最低點(diǎn)以下0.5-1.0m的水平面上。

3.4 凍結(jié)基面

凍結(jié)基面是將第一次使用的基面凍結(jié)下來，作為水固定基面的一種基面，屬于水文測(cè)站專用的另一種假定基面。使用凍結(jié)基面可以保持測(cè)站水位資料的歷史連續(xù)性。

3.5 水文測(cè)站基面的采用

一個(gè)測(cè)站可能會(huì)有多種基面，有條件的測(cè)站應(yīng)首選絕對(duì)基面。測(cè)站一般是將第一次使用的基面（高程數(shù)據(jù)）固定下來，作為凍結(jié)基面，有條件時(shí)應(yīng)及時(shí)將凍結(jié)基面與現(xiàn)行的國(guó)家高程基面聯(lián)測(cè)。水位站已采用測(cè)站基面的可繼續(xù)沿用。為滿足防汛設(shè)防水位、水利工程控制水位、水利規(guī)劃等情況，在一定的精度要求范圍內(nèi)，將水位值換算至相同基面下使用，并進(jìn)行有關(guān)說明。

4 報(bào)汛

以進(jìn)洪閘水文站和楊柳青水文站為例，報(bào)汛水位采用各自水文測(cè)站基面（大沽64凍結(jié)），進(jìn)洪閘與西河閘工程運(yùn)用基面為85高程基準(zhǔn)，工程高程與水位高程采用的高程系不統(tǒng)一，報(bào)送的水位是水文站特有的水位，與基面有關(guān)，不統(tǒng)一到一個(gè)基面，高程沒有可比性，僅僅根據(jù)報(bào)汛水位無法準(zhǔn)確完成工程調(diào)度，喪失了水文在防汛調(diào)度中的角色意義。常常一條河道出現(xiàn)水位首低尾高的表面不合理情況出現(xiàn)，實(shí)則高程不統(tǒng)一的結(jié)果。目前記錄的水位嚴(yán)格來說對(duì)防汛調(diào)度并沒有實(shí)際意義，只有統(tǒng)一到同一個(gè)高程系才有可比性，而現(xiàn)在恰恰缺少這一重要環(huán)節(jié)。

5 高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

從現(xiàn)實(shí)角度出發(fā)，立足實(shí)際，將測(cè)站基面統(tǒng)一到85高程基準(zhǔn)是可行的也是十分必要的。建立高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換系統(tǒng)勢(shì)在必行。

5.1 可行性

大沽高程系與為85高程基準(zhǔn)之間可以換算或者測(cè)定。

以上公式計(jì)算為理論值，需考慮沉降值和測(cè)量誤差。

以進(jìn)洪閘水文站為例：某基準(zhǔn)點(diǎn)采用大沽凍結(jié)64高程系，該基準(zhǔn)點(diǎn)高程為A，不考慮沉降，認(rèn)為固定不變。每年由測(cè)繪部門自附近國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)至該基準(zhǔn)點(diǎn)，該基準(zhǔn)點(diǎn)高程為B（85高程基準(zhǔn)），該值為真值，兩個(gè)高程值之差C即為換算系數(shù)。

5.2 必要性

同一個(gè)基面上的高程才有可比性，由于水文站選用基面的特殊性，以及水文資料的連續(xù)性，水文站一般沿用剛設(shè)站時(shí)的基面，但作為水利的耳目和參謀，如果不能及時(shí)提供有效、準(zhǔn)確的水情信息，就無法為決策者提供數(shù)據(jù)支持，提供表面不合理的數(shù)據(jù)會(huì)影響決策，要求水文站在測(cè)驗(yàn)水情時(shí)，可以按照原基面觀測(cè)，通過轉(zhuǎn)建立高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將水位自動(dòng)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一高程系，為決策者提供合理有效的數(shù)據(jù)支撐[1]。

5.3 結(jié)構(gòu)與運(yùn)行

高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由水情自動(dòng)采集系統(tǒng)或水情信息報(bào)送系統(tǒng)和高程系統(tǒng)組成，將每年實(shí)測(cè)85高程真值錄入高程系統(tǒng)，通過水情數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。運(yùn)行方案一：水文站根據(jù)各自的基面報(bào)送相應(yīng)的水位信息，上級(jí)水文中心通過高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將收到的水位信息進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換成85高程基準(zhǔn)，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)顯示于水情信息系統(tǒng)，形成統(tǒng)一高程系的水情信息網(wǎng)；運(yùn)行方案二：水文站將采集的水位信息錄入高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換成85高程基準(zhǔn)，將轉(zhuǎn)換后的水位信息發(fā)送至上級(jí)水文中心，將收到的數(shù)據(jù)顯示于水情信息系統(tǒng)，形成統(tǒng)一高程系的水情信息網(wǎng)。高程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的建立，將會(huì)大大提高海河下游地區(qū)防汛調(diào)度的可見性，提高效率，為防汛調(diào)度提供更好的數(shù)據(jù)支持。

6 結(jié)語(yǔ)

高程統(tǒng)一勢(shì)在必行，雖然存在一定的困難，但在報(bào)汛時(shí)有必要統(tǒng)一一致，能夠更好地為工程服務(wù)，為科學(xué)調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持，統(tǒng)一高程系能夠直觀水頭變化，水體走勢(shì)，上下游水位關(guān)系，為防汛調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持，本文有不盡之處，尚需探討。