邢家社水文站设计方案研究

曹 杰

(山西省水文水资源勘测局，山西 太原 030001)

邢家社水文站设计方案研究

曹 杰

(山西省水文水资源勘测局，山西 太原 030001)

为进一步完善水文站网布设与功能、监测能力等方面的不足，对山西省水文监测系统的现状和存在的问题进行了分析。以大川河邢家社水文站为例，对其进行了水文站水文监测方案设计，工程建成后，将对减少大川河流域的洪涝灾害提供信息支撑。

水文监测；问题；监测设施

随着社会经济的不断发展，水文在防汛抗旱、水资源管理、水生态环境建设和经济社会发展中的作用越来越关键。水文监测系统在防洪抗旱减灾、水资源开发利用、水生态与环境保护、水工程规划与运行管理等方面具有不可替代的重要作用[1-3]。特别在山西省历年的防洪减灾中，水文监测发挥了耳目和尖兵的作用，准确、及时的雨水情信息和预测预报，为政府部门的科学决策和实时调度提供了依据。

随着经济和社会的高速发展，水文信息测验和传输方式的转变，传统的水文监测方式已不能适应水文发展的要求，依然存在着水文站网布设与功能不足、监测能力不强，水文服务能力低下、生产生活条件艰苦等问题，与经济社会发展对水文的要求不相适应[4-5]。因此只有加强水文基础设施建设，才能适应当前水文监测快速发展的需要。本文对山西省水文监测系统的现状和存在的问题进行了分析，以《山西省大江大河水文监测系统(2015—2017年)建设工程实施方案》中的大川河邢家社水文站为例，对大川河邢家社水文站的测站位置、测验断面选择、基础设施、观测设施、流量测验、降水观测场、水文监控等进行了方案设计。利用先进的信息采集、传输、处理手段，及时做出洪水优化调度方案，对保障人民群众生命财产安全，减少洪涝灾害损失具有十分重要的作用。

1 水文监测系统现状及存在的问题

到2016年底，山西省共设水文站71处，其中国家重要水文站16处，省级重要水文站20处，一般水文站32处，水保泥沙专用站3处。基本形成了全省主要河流的水文监测系统，在历年防汛抗旱、水利工程建设、水资源管理、水环境保护，特别是防治洪水灾害中，发挥了极其重要的作用，产生了巨大的经济效益和社会效益。目前，全省水文站网总体密度仍较低，现有水文站网在水资源管理、水工程运行管理、市界水资源等监测站仍存在不足；部分水文信息采集仍靠人工，水文监测自动化水平仍需提高，时效性有待进一步提高；服务领域比较狭窄，在服务国民经济建设、城市发展，以及农村水利、饮水安全、水土保持、水利工程运行管理等方面还不够深入。

大川河为山区河流，下游流经古交市区，汇入汾河，流域内梅洞沟雨量站降水量属于高值区，大川河上经常有洪水发生，但是水文监测未监控该河流，属于水文监测空白区域，很难为各级政府提供及时准确的监测预警预报信息，无法满足防洪对水文信息的需求。因此，大川河邢家社水文站的建设是十分必要的。邢家社水文站是《山西省大江大河水文监测系统(2015—2017年)建设工程实施方案》中新建4处水文站、水文设施工程中的一处，目前正在建设中。该实施方案还对30处现有水文站52套自记水位计更新和完善做了相关设计。

2 邢家社水文站建设内容及设计方案

大川河邢家社水文站属黄河流域汾河水系，位于山西省古交市邢家社乡邢家社村，控制流域面积209 km2，属于小河站。邢家社水文站占地约1300 m2，受地形限制，建筑面积为200 m2，为二层砖混结构，屋面采用人字顶。新建测验河段基础设施包括断面桩3个，基线标2个，水准点3个，测站标志1处，断面索；新建(上中下断面)直立水尺10支，水尺桩10支，新建雷达波自记水位计平台，配置桥测车及无线遥控雷达波数字测流系统一套等。

2.1 测站、断面选择及水位观测设施方案

大川河邢家社水文站测验河段断面上下河道都比较顺直、稳定，水流集中，无分流、串沟、回水、死水等情况，两侧有堤坝，便于布设测验设施，符合水文规范测验条件。结合测验断面具体情况，按照测验规范要求分别在上中下断面新建水位观测设施包括直立水尺，新建雷达式水位计基础及支架。

(1)直立水尺。直立式水尺由水尺板、水尺桩和水尺桩基础等三部分组成，水尺桩采用12.6号槽钢，长3000 mm，槽钢深入基础1000 mm；采用800 mm×800 mm×2000 mm的混凝土桩基础；水尺桩设置应与水面垂直，并高于测站历年最高、低于测站历年最低水位0.5 m；同一组水尺应设置在同一断面线上，相邻两支水尺的观测范围应有0.2 m的重合；水尺板选用镀锌铁皮，水尺刻度由蓝、白两色夜光膜贴面组成。

(2)雷达式水位计平台。雷达式水位计台由仪器平台、悬臂、钢管支架及基础组成。水位计探头悬臂采用不锈钢材料，长度根据水流边界条件确定；钢管支架采用无缝钢管，高度根据水位变幅与安全防护需要确定，采用法兰盘与仪器平台、基础连接；基础为强度等级C30的钢筋混凝土灌注桩。仪器平台规格为钢板厚10 mm，尺寸1000 mm×700 mm;平台栏杆规格为高度900 mm，钢筋直径Φ10 mm；采用直径Φ32 mm，厚度3 mm，长度6.0 m悬臂；采用直径Φ325 mm、厚度8 mm、长度5.0 m钢管支架;地面以下强度等级C25、长20.5 m的钢筋混凝土灌注桩基础，地面以上强度等级C25、长2.5 m的混凝土柱。

2.2 基础设施方案

结合各自断面情况分别布设测验河段基础设施，包括断面桩、基线桩、断面标志、水准点、断面界桩、测站标志、断面起点距牌、观测道路、测验断面整治等。

(1)断面桩。基本水尺断面位于历年最高洪水位以上0.5～1.0 m。采用白色彩钢板加工成直径250 mm圆形钢管，贴上三圈反光膜，钢管内捆绑钢筋，钢管下穿钢筋，再灌入混凝土，做一圆盖，圆盖中心加工一圆锥型标志，将圆盖与钢管内混凝土凝固在一起，圆盖上贴上两片半圆红白反光膜。

(2)基线桩。基线垂直于基本水尺断面，需新设置2个。采用300 mm×300 mm×2200 mm的C20预制混凝土桩，桩中心标志位置为Φ14，长400 mm钢筋1根，其钢筋应高出混凝土桩顶面20 mm，钢筋顶面刻画出“十”字状。

(3)断面标志。在基本水尺断面、上下比降断面，每个断面设断面标志牌1个、断面标志杆2根。根据断面宽度、地形、视距、能见度等因素，确定断面标志牌、断面标志杆的尺寸及高度。

(4)水准点。设置基本水准点1个、校核水准点2个，均布置在历年最高洪水位以上，地形稳定、便于引测保护的地方。

(5)保护标志牌、保护界桩。保护标志牌设计为3块矩形牌，用宽50 mm扁钢做成500 mm×300 mm框架。方钢框架两面锚固500 mm×300 mm 镀锌铁皮，铁皮面板设计粘贴反光膜，蓝底白字。书写内容主要是依照国家法律所保护设施的项目的名称和设施建设时间、特征等。牌的侧面用成品紧固件固定在保护设施上。在保护测验河段的上下断面处和主索铁塔处，树立水文测验河段保护区界桩6块，牌高4 m，板牌的正面粘贴蓝底白字和白线框的建筑反光膜，其字体为黑体，字样为“水文测验河段保护区(上界)”和“水文测验河段保护区(下界)。立杆底部设置高出地面300 mm，长宽均为619 mm混凝土(C25)墩，水泥砂浆粉刷抹光后，醒目书写“水文保护标志，受法律保护”等红色字样。

(6)测站标志。基本断面设测站标志碑1座，位于历年最高洪水位以上0.5～1.0 m，采用宽2000 mm×高1500 mm×厚100 mm的大理石板镶嵌入C25钢筋混凝土基座上，基座高750 mm，基座表面镶贴外墙砖。大理石正面上刻水文站简介及立碑单位等，石碑的背面镶刻水文站位置示意图等，石碑镶刻字体均为金黄色正楷字，流域图为白色，外加金黄色的矩形(圆形导角)线框，测站位置用红色三角形示意。

2.3 流量测验方案

通过实地查勘，流量测验断面右岸紧靠公路，公路一侧山坡较为陡峭，且为风化严重的二叠纪泥页岩夹灰岩层，架设缆道工程非常困难。测验断面左岸有树木，还有高压线，架设缆道困难亦很多，因此，利用缆道测流不是优选方案。通过比选，测流方案确定如下：低(枯)水涉水施测；中高水利用邢家社公路桥采用桥测车—流速仪法测流；高水以上采用无线遥控雷达波数字化测流系统测流。EXC75-1A水文桥测车配备测验仪器操作简单、灵活方便、自动化程度高、拆卸方便。YKCL-Ⅰ型无线遥控雷达波数字化测流系统设备采用美国 ACI 公司多普勒雷达波测速传感器、步进电机配置美国高性能专用微步距电脑控制芯片的高性能细分驱动器，采用计算机-PLC 两级控制模式。在直径 4.2 mm 的简易钢丝绳缆道上，利用无线遥控、配套定位和测流软件，在电脑上远程操作，以非接触方式测验、计算水面流速、断面流量。

2.4 其他设施方案

邢家社水文站为驻测站，新建办公生活用房建筑面积200 m2，为一层砖混结构，屋面采用人字顶。新建围墙、院面硬化、新建大门、架设220 V输电线路和供水管道等。新建观测房1间，面积29.6 m2。根据各测站自然地理环境和观测任务，按规范要求选择观测场地，确定观测场的规格为6 m×6 m、栅栏高1.2 m，材料选不锈钢护栏。栅栏基础砌筑宽240 mm×高500 mm的围墙，用陶质釉面外墙砖贴面，观测场内修建500 mm宽的混凝土观测道路，观测场内种植草皮。在河道断面和站院内各安装1个视频摄像头，采用ADSL信道传输视频信号，用户可通过互联网监控视频图像。

3 结 论

通过邢家社水文站的建设实施，填补了大川河水文监测空白，扩大了水文信息的采集范围，采用桥测车—流速仪法测流和无线遥控雷达波数字化测流系统等方法和技术，提高了水文信息采集、传输、处理的效率，提升了水文服务能力，为各级政府提供及时准确的监测预警预报信息，满足防洪对水文信息的需求，可以最大限度地减少洪水灾害造成的损失，极大地保障人民生命财产的安全。

[1] 滕丽娟．张家口市中小河流水文监测系统工程档案管理存在的问题及对策[J]．水资源开发与管理，2016(3)：82-84．

[2] 谢世尧．水文监测信息系统需求分析[J]．黑龙江水利，2016，2(3)：4-8．

[3] 赵昕，梅军亚，李厚永，等．水文监测创新在2016年长江洪水测报中的作用[J]．人民长江，2017，48(4)：8-12．

[4] 周敏，戈禹．江苏省中小河流水文监测系统工程项目建设的思考[J]．江苏水利，2016(3)：17-19．

[5] 柯东．九江市水文监测系统现状、存在的问题与对策[J]．江西水利科技，2008，34(3)：181-184．

Study on design scheme of Xingjiashe hydrologic station

CAO Jie

(ShanxiHydrologyandWaterResourcesSurveyBureau,Taiyuan030001,China)

In order to further improve the hydrologic network design, function and monitoring ability, the current situation and problems of Shanxi provincial hydrologic monitoring system were analyzed. Taking the Xingjiashe hydrologic station in the Dachuan River for example, the hydrologic monitoring scheme was designed. After completion of the project, it will provide the information support for reducing flood disaster in the Dachuan River basin.

hydrologic monitoring; problem; monitoring facilities; scheme design

曹 杰(1981-)，男，山西太原人，工程师，从事水文资料整编与水资源计算分析等工作。E-mail:1793586330@qq.com。

P336

A

2096-0506(2017)05-0044-03