水文应急监测技术方案及其应用分析

□孙建民 □王 展 □刘文琼（黄委河南水文水资源局）

1 水文应急监测

1.1 水文应急监测工作概述

水文应急监测是指在出现涉水突发事件时，以水文为主体的有关机构第一时间对所涉及的水体及其变化等开展临时、紧急的监测，及时取得水文基本资料信息。水文部门通过监测涉水突发事件中的水文要素，收集水文基本信息，为政府处置和决策指挥提供科学的技术支撑，这也是水文应急监测的基本工作目标。

水文应急监测内容一般包括：分洪、溃口，堰塞湖，冰坝，洪涝灾害泥石流，筑坝合龙、测站遭遇水毁，以及未控河流异常洪水，突发事故水污染等自然或人为灾害事件相关水文要素的监测。

1.2 水文应急监测工作的特点

涉水突发事件具有随机性、突发性、破坏性强、社会影响大、监测环境复杂、监测危险性大等特点，因此，相对于日常的水文测验，水文应急监测具有以下特点：

1.2.1 工作环境条件差

涉水突发事件最容易发生在偏远荒僻、交通通讯等公共基础设施薄弱的地方。这些地方一般河段控制条件较差，测验断面难以选择或变化情况未知，不具备水文设站条件，水文基本设施几乎为空白。因此，与日常的水文监测工作相比，水文应急监测的工作环境更为恶劣，测验时机更难把握，水文数据资料的采集也特别困难。

1.2.2 测验成果精度不易提高

水文应急监测工作是在特殊环境、特殊条件及特殊时间开展的特殊的水文测验工作，缺乏配套的技术标准进行规范。同时，涉水突发事件处置中的水文应急监测，更重要的是通过对水文要素的变化趋势、水文要素可能达到的量级等进行监测和预测，为政府对该灾害事件的处置决策提供参考。因此，水文应急监测成果的精度要求一般要低于日常的水文测验。

1.2.3 作业安全和环境安全保障性低

在日常水文测验工作中，只要作业人员遵守操作规程，安全生产风险是可控的。而涉水突发事件处置中的水文应急监测工作，因工作环境恶劣，作业人员的安全受到严峻挑战。

2 河道水文应急监测方案的编制

2.1 编制原则

河道水文应急监测主要针对测站遭遇水毁、溃口行洪、未控水系发生特大洪水等情况下的水位、流量等水文要素变化情势的监测和预测。有关研究指出：当出现涉水突发事件等自然灾害时，如果在12-24h内应急响应，可以使洪水损失减少1/5～1/3。因此，编制河道水文应急监测方案，就要根据该事件所在河道断面的实况，考虑事件的严重程度，以及目前所具有的应急监测能力。

2.2 编制工作准备

编制水文应急监测方案前的准备工作包括基本资料收集和监测现场查勘。基本资料收集包括监测流域内地质、植被、水系等自然地理概况，流域内尤其是监测河段上下游水利工程基本情况，已有雨量站、水位站、水文站等各类水文测站站网分布，以及现有的水文监测资料、工程设计成果等。

2.3 方案编制的主要内容

2.3.1 概述

概要介绍突发事件的性质，发生的时间、地点、影响范围和影响程度，开展水文应急监测的目的、意义等。同时，应明确监测对象及工作范围，确定水文应急监测总的布局和主要内容等。

2.3.2 依据与原则

制定水文应急监测方案的依据通常包括现行的法律、法规，国家、行业现行技术标准。方案制定的原则应充分体现便捷性、安全性、可操作性和一致性。

制定水文应急监测方案，首先要考虑到“急”，即及时性、迫切性。因此，方案要在考虑安全和可操作性的基础上突出“方便、快捷”，并尽可能考虑技术路线的一致性和整个抢险救灾的统一协调指挥。

2.3.3 技术路线与质量控制

技术路线是制定水文应急监测方案的重点。其主要工作内容为：针对不同水文要素的特性，分别确定各水文要素采集的方法和手段，如选用的仪器与测验技术方法，水文信息传输、处理与发布，工作进度与成果质量保障措施，以及与技术路线相配套的各水文要素采集、传输的操作规程与办法等。

2.3.4 保障措施

水文应急监测工作是一种非常规的水文测验工作，整个过程必须有强有力的保障措施，以保证水文应急监测任务的执行。保障措施涉及组织机构、工作体制、技术装备、安全生产措施等。

3 河道水文应急监测方案的实施

3.1 断面基础设施设置

通过现场查勘，选择确定测验控制稳定良好的控制河段和控制断面，简易测量地形、大断面、洪痕等，必要时对河床组成、含沙量、水质等进行取样分析。

根据现场情况，快速设置临时水尺断面和临时测流断面，水尺断面和测流断面可重合，断面应垂直于流向。断面位置确定后，设立临时断面桩、断面标志桩、临时断面零点桩，在断面附近设置临时水准点，确定基面高程。

3.2 水位观测

采用直立式水尺或雷达式水位计观测水位，在水边设置临时水尺（桩）。使用全站仪或其他仪器，从临时水准点引测水尺零点高程，或自临时水准点直接测量水面高程，即水位数据。

3.3 流量测验

流速测算：一般测验水面流速，要求使用应急测速设备，获取均匀的水面流速或中泓流速，选取合适的水面流速系数，计算断面平均流速。

面积测算：使用应急测深设备，快速获取各垂线水深；使用应急定位（测距）设备，快速获取各测深（测速）垂线起点距（坐标），进而计算出断面面积。

流量测算：根据前面计算的断面平均流速和断面面积，计算断面流量，也可以使用ADCP直接测量断面流量。

3.4 其他相关信息的监测

河道涉水突发事件的应急监测，除了常规的水位、面积、流速、流量等水文要素监测，还应根据事件的现场情况以及可能的危害后果，开展溃口口门宽度、口门最大水深和最大流速、溃口发展速度、堤坝变形、下游淹没范围等的观测测量工作。

3.5 水情信息传输

使用电台、电话等应急通讯设备，把测算出的最大水深、最大流速、口门宽度、流量等水情信息报送至有关部门。也可根据现场测报需要，随时查询应急测报现场附近有关测站（断面）的雨水情，一并及时上报。

4 结语

受自然灾害频发和人类活动对河流影响的加剧，涉水突发事件呈多发频发趋势，且造成灾害的损失呈上升趋势。各级政府在对涉水突发事件处置上要求科学决策、快速处置，尽量将灾害损失，特别是人员伤亡降到最低程度，而科学决策、快速处置的前提则是快速获得水文等决策信息。因此，水文应急监测将是常规水文监测无法替代的且愈发重要的事情，建立其技术体系，不仅靠经验的积累，更应在先验认识的前提下提出方案制订和实施的思考。