泾河张家山水文站测洪能力分析

曹胜军

（陕西省水文水资源勘测局 陕西 西安 710068）

1 测站特性

1.1 测站概况

张家山水文站为泾河下游干流控制站，系一类精度水文站，国家重要站，中央报汛站。1932年1月由民国陕西省水利局设立，1952年6月测验断面下迁3000m站名为张家山（二）站。站址位于陕西省泾阳县王桥镇岳家坡村赵家沟，东经105°36′，北纬34°38′，集水面积 43216km2，控制河长 397km，河流平均比降2.78‰，距河口里程58km。主要任务为收集泾河流域水文特征，掌握下游河段水量、沙量变化规律，为开发利用泾河流域水利资源提供科学依据，为泾河下游及黄河、三门峡库区防汛提供水文情报、预报，为泾惠渠灌溉管理服务。观测项目有水位、流量、含沙、水温、降水、蒸发、水质，土壤墒情，同时对泾惠渠非汛期含沙、水质等项目进行测验。下设3处墒情监测站、8处降水量站、4处雨情站。2010年有职工5人。

1.2 泾河水文特性

泾河为黄河流域十大水系之一，是黄河洪水泥沙主要来源地之一。泾河长455km，流域面积45421km2。泾河水系跨甘肃、宁夏、陕西三省（区），西至六盘山、东至子午岭、南接千阳岭、北至古长城。地形地貌大致可分为中低山、丘陵地形、黄土塬区和河川台地四种地貌形态，地势西部高，其余方向较低。各支流呈辐射状集中于政平及亭口附近，状若鸡爪。泾河水系为季节分明的中纬度大陆性气候，春旱少雨，夏秋季多东南风，雨量相对多而集中，多年平均降水量为489.7mm。泾河年均径流量13.91×108m3，年均含沙量为220g/m3。张家山水文站实测最高水位437.00m（1933年8月8日），实测最大流量9200m3/s（1933年8月8日），实测最小流量1.94m3/s（1977年4月15日），实测最大流速：5.47m/s（1966年 7月 27日），实测最大含沙量：1430kg/m3（1958年7月11日）。

1.3 洪水及洪峰频率

1.3.1 洪水组成

受西太平洋副热带高压移动的影响，在西太平洋、孟加拉湾暖湿水汽共同作用下，在副高峰区造成大暴雨，使泾河暴雨多集中在7月、8月两个月。泾河流域形若扇状。各主要支流处于六盘山以东的暴雨区内、暴雨移动路径与支流汇入走向一致，使泾河上游支流洪水频繁，量级高、遭遇机会多，是陕西省洪水易发区和洪峰流量高值区。

1.3.2 历史洪水

清道光21年（1841年），张家山站出现洪峰流量15800m3/s，为历史调查最大；1933年8月，泾河全流域出现了一次高强度降雨，支流马莲河、芮河、黑河猛涨，泾河发生了实测以来的最大一次洪水，张家山实测值为9200m3/s，约为50年一遇的洪水；1966年泾河上游突降暴雨，各支流普遍涨水，张家山站实测洪峰流量为7520m3/s，超过20年一遇洪水；1996年7月26～27日，泾河上游甘肃庆阳地区普降暴雨到大暴雨，中心雨区雨量高达160mm，张家山站分别为3180m3/s、3920m3/s，超过5年一遇洪水标准，由于洪水来势迅猛，涨落较快，造成泾阳河滩228名群众被洪水围困的险情。

1.3.2 洪水频率

根据历史调查洪水和1932年～2009年实测资料推算出泾河张家山站不同频率洪水见表1。

表1 泾河张家山水文站洪水流量频率表

2 测站现状分析

2.1 现有基础设施

2.1.1 测验断面情况

张家山水文站现测验河段较顺直，复式河槽，沙石、胶泥河床。两岸均为黄土崖，高约30m。基本断面上、下游各300m处，均有弯道。基本水尺断面兼流速仪测流断面及浮标中断面，上、下浮标断面间距200m，上、下比降断面间距280m。水位流量关系为单一线或绳套曲线。洪水测验流速仪易受柴草影响。基本断面上游3500处有泾惠渠张家山水库，基本断面以上1200m处有泾惠渠沉沙池。泾惠渠干渠最大引水量达50m3/s。泾惠渠张家山水库库容450万m3，最大泄洪可形成320m3/s的水峰，日最多形成水峰7个，变幅均在2m。泾惠渠沉沙池设计沉淀冲沙200kg/m3，最大调节泾河含沙形成沙峰350 kg/m3，日形成沙峰3个，变幅在100kg/m3以上。以上因素造成了张家山水文站水位流量变化频繁，水、沙峰层峦叠嶂。

2.1.2 测站基础设施

张家山水文站现有1952年划拨2.87亩办公用地，0.44亩气象场用地；1983年建生产办公用房295.5m2。1973年修建观测窑40m2。1999年修建灶房30m2。另有泾河观测场地——泾河测验断面上下游总长800m，占地约160000m2。气象场距离泾河观测断面500m。

张家山水文站1976年以前使用单舟测船取沙测流，1976年建双主索齿轮升降缆车，1981年改为涡轮升降缆车。1992年改造为电动升降，配有“浙Ⅱ型绞车，2008年增添变频器改为计算机控制。测验河段缆道跨度220m，主索直径18.5mm，高度447.59m。另有1976年架设弹线式浮标投放器，跨度190m，，距河底高程20m。2008年12月修建超声波水位塔。2009年6月启用YDH-1型遥测终端机。

2.2 技术装备

随着社会的发展，国家对水文工作的不断重视，张家山水文站仪器设备不断得到更新。

张家山水文站目前配LS25-3、LS25-1型流速仪6架，有JA21002型电子天平一台。DSZ2型自动安平水准仪一台。DT-2型电子经纬仪一台。TZS-1型土壤水分测试仪一台。YDH-1型遥测终端机一台。以及 DEL5200型计算机一台、HPlaserjetP1008打印机一台。

张家山水文站作为一类站，执行全国统一规范对各项水文要素进行测验。同时利用计算机软件对流量进行计算，用南方片资料整编软件进行各水文要素资料整编。

2.3 测洪方案

2.3.1 一般洪水测洪方案

目前，张家山水文站的测洪方案为：缆车(吊箱)施测1500m3/s以下的洪水；大于1500m3/s的洪水用均匀浮标法或中泓浮标法施测流速，用电子经纬仪交会法定位浮标位置。流量500m3/s以下时一般在0.6m水深处施测，条件允许时适当布置多点法测流；流量500m3/s以上在0.2m水深处施测。

2.3.2 大洪水测洪方案

本站洪水如在7200m3/s（保证流量）以上时，保证水位控制完整，利用中泓天然浮标抢测洪峰，在水边取沙。

2.4 测洪能力分析

2.4.1 测洪标准分析

根据《水文基础设施建设及技术装备标准》张家山水文站的测洪标准应为50年一遇至100年一遇，或不低于当地和下游保护区防洪标准。张家山水文站50年一遇洪水为9510m3/s。

2.4.2 防洪标准分析

根据《水文基础设施建设及技术装备标准》，张家山水文站的防洪标准应高于100年一遇，或不低于近50年以来发生的最大洪水。张家山水文站50年一遇洪水为9510m3/s，近50年以来最大洪水为1966年7月27日实测最高水位434.33m，相应流量 7520m3/s，为历史实测最大流量。目前，测验设施均在440m高程以上，相应流量为12600m3/s，超过100年一遇洪水。

2.4.3 测洪能力分析

目前流速仪法可测流1500m3/s，仅相当2年一遇洪水，即使用浮标法，最大也只能施测6000m3/s，约为15年一遇洪水。超声波水位塔探头高度是436m,可探测泾河8300m3/s的洪水，相当于35年一遇洪水。斜坡水尺的顶端可观测最高水位444.97m，相应流量18700m3/s，超过1000年一遇洪水。

3 张家山水文站建设标准的拟定

按照SL276-2002《水文基础设施建设及技术装备标准》的规定，结合陕西省社会经济状况，以及张家山水文站在泾河及渭河下游防汛工作的重要作用。按照基本实现水位、雨量数据采集、传输、处理自动化，初步实现流量测验半自动化，建设标准化观测场地、观测道路，建设标准化生产、生活用房，配备必要的通讯、交通工具王晓斌等要求，基本满足社会发展对水文工作的需求。

4 张家山水文站建设的差距

通过以上分析可以看出，目前张家山水文站防洪标准较高，测洪能力却很低。目前测流设施主要建于1976年，使用时间超过30年，设施老化严重。观测房为窑洞，建于1973年，由于过去建设标准低，且目前使用超过35年，面貌陈旧，窑顶出现裂缝、漏水等问题。观测道路泥泞坎坷，工作极为不便。通过对照，发现主要有以下几点问题：

（1）测验保护区未在当地确权划界，站院土地使用证过期，影响测站稳定及自我保护。

（2）高水用浮标法测验，中低水用吊箱测流，低水采用人工涉水测流。吊箱测流设施经过三十多年的运行，设备存在较大安全隐患，不安全事故时有发生。气象观测场仅为6m×6m，不符合一类站的要求。

（3）挂靠外单位电力线路，电压不稳、线路老化，给测验工作带来极大不便。

（4）河道观测用房年久失修。

（5）无水塔、水井，饮水依靠当地村庄自来水，管道老化，有漏水现象，由于无明确用水意向，水费偏高，有停水现象。

（6）地处偏僻，不通公交，无交通工具。出外工作、购物极为不便。

（7）目前无配套文体活动室、供水供暖设施、洗澡设施等。

（8）测站人员较少。

5 张家山水文站测洪能力改进的措施

5.1 河道测验设施

在上、中、下三个断面分别设立斜坡三组。并分别修建观测道路。

选用吊箱吊仪缆道。对主索塔架、地锚、主索、副索、缆道房、拉偏索、标志索、防雷设施等进行重新建设。

由于张家山水文站站院距离河道有500m，所以在河道应重新修建观测房并修建围墙，同时对供水、供电设施进行设立。修筑通向公路的道路200m。

重新修建浮标投放器，架设过河索，设立支架、锚碇、投放器，配备动力、照明设施，新建浮标房。

更新配备相应的泥沙采样器。

配备自记水位、断面监控系统、铅鱼、对讲机、全站仪、电波流速仪。

5.2 气象场

张家山水文站雨量、蒸发为常年观测项目，需建设12m×12m气象观测场。

（1）生产生活用房及生活、办公设施。张家山水文站目前有站房15间，需进行粉刷整修，配电线路重新布设。围墙、大门、道路均需维修。更换职工宿舍桌椅床凳，更换办公室桌椅，配备办公用品。根据当地情况，当前发展社会公交的可能性不大，所以应给该站配备交通工具。

（2）电力、取暖。向当地电力部门申请立户，拥有自己的用电权，需修建配电线路，配20kW变压器；建设却暖设施；对生活用水管道进行改造，明确自来水使用权。修建洗澡设施，解决职工生活难问题。

（3）下属雨量站、墒情站设施。张家山水文站目前下属雨量站8处，其中雨情站4处，墒情监测站3处。对其中4处雨情站建设4m×4m雨量观测场，配备遥测系统4套。对三原墒情站增设雨量观测项目。

（4）明确观测场地，办理土地使用证。张家山水文站观测场地跨泾河两岸分属泾阳县和礼泉县，对泾河观测河段范围的进行确立，加强对测验区的保护。另外应重新对土地使用证进行办理，明确水文站站址范围。

5.3 人员配备及培训

张家山水文站是国家一类水文站，观测项目齐全，根据工作任务人员应稳定在8人以上。目前人员相对较少，人员素质相对较低，应逐步进行充实，建立竞争机制，加大向基层政策倾斜力度，吸引学水文的学生来基层工作。同时加大对原有职工的培训。

5.4 新技术、新设备的应用

对于电波流速仪、全站仪等先进仪器进行使用，对超声波水位计进行改造使其发挥较好作用，给河道架设摄像头，随时监测河段变化情况，从而降低工作强度。通过对累积资料的分析简化测流次数，简化取沙方法，从而适应水文现代化的需要。

5.5 其他

张家山水文站是陕西省最早开展现代水文测验的测站。有人提出将张家山水文站迁移到生活便利的地方，由于目前还不具备条件，因此在原地进行改造，使张家山水文站焕发青春发挥其应有的作用是当务之急。

6 结语

当前在做好测、报、整基础工作的同时，要提高水文现代化水平，走“大水文”发展之路。参与水资源管理，服务地方经济社会发展，是水文测站发展壮大之源。通过对泾河张家山水文站的测站特性、洪水特征的研究，将目前测验设施、测洪状况和SL276-2002《水文基础设施建设及技术装备标准》进行对照，对张家山水文站测洪能力进行了分析，对测站建设提出了建议。在建设中使张家山水文站通过配备先进设施设备，实现水文要素收集、计算、处理、传输、存储现代化，满足社会可持续发展、水资源管理的需求，更好地为国家建设提供优质服务。从而使张家山水文站在城市防洪、水保生态、水环境监测、水资源管理方面有所突破，充分发挥水文工作在经济社会发展的基础支撑作用和防汛抗旱的“参谋”、“哨兵”作用。陕西水利

[1]SL276-2002.《水文基础设施建设及技术装备标准》.中华人民共和国水利部.2002.7.15.

[2]《张家山水文站测洪方案》.陕西省西安水文水资源勘测局.2010.5.