望宝山水文站“一站一策”方案编制探析

杨 扬

(辽宁省盘山县农业水利事务服务中心，辽宁 盘锦 124000)

1 基本情况

1.1 测站位置

望宝山水文站属于辽河流域渤海岸水系大清河，测站位置位于辽宁省盖州市团甸镇贾屯村，E122°27＇37.0″、N40°25＇37.5″，设立于1959年1月1日，是大清河上唯一的水文站。集水面积1070 km2，，距河口距离30 km，距河源70.7km。是国家基本水文站，也是大清河干流的重要控制站及水量标志站，担负着为水资源管理调度，防汛抗旱，探索大清河上游水文水资源变化规律等方面的重任。

1.2 河段特点

测验河段顺直，长度约500m，水流自东向西而流过，左岸为砂卵石陡坡，右岸为陡岸护堤，U形断面，主河床由细沙和卵石组成，河段平均比降1.1‰；基本水尺断面设于站房边，站房位于基本水尺断面附近；基上约330m处有后洪大桥，对本站水位流量关系有一定影响。

1.3 断面情况

测验河段顺直长度约500m，下游有弯道。主河床由细沙和卵石组成，右岸是陡岸护堤，左岸为砂卵石陡坡。中、高水时河床有冲淤变化较大。河槽为U型河槽，无水流摆动及漫滩情况。测验断面共设有基本水尺断面兼流速仪测流断面及浮标中断面、流速仪测流“缆道”断面基上37m、比降上、下断面，测验断面宽250m。

测站河段河槽发生较大洪水时，涨冲落淤，年际变化表现为大水年份冲刷，小水年份淤积，流量>2000m3/s时冲刷加剧，冲淤变化主要在起点距60-200m范围内，历年断面最大冲刷深度10.83m，平均冲刷3.57m，断面水面宽变幅在190-229m之间。

基上、下(100m)处分别为浮标上、中、下断面；基上37m处为水文缆道测流断面，基上100m处为上比降断面，基下100m处为下比降断面，左、右岸堤防高程分别为9.34m、9.96m。

望宝山水文站不同年份实测大断面套绘见图1。2010年到2019年汛前河道处于冲刷状态。2012年8月的大水过后，河道最大冲刷深度2.50m，平均冲刷深度1.60m，2012年7月26日以前与2006年比较，冲淤基本处于平衡状态；2012年8月4日，大清河发生了4020m3/s的历史最大洪水，从8月3日断面图看出：经过7月30日洪水冲刷，最大冲刷深度1.87m，断面平均冲刷深度0.65m。综上所述，大清河望宝山段大水年份冲刷，小水年份淤积，长期看基本处于动平衡状态。望宝山水文站多年来断面有冲淤变化，形状有较大的变化，河槽宽度基本不变，平面上基本无横向的摆动，河道横断面形态基本稳定。

图1 望宝山水文站不同年份大断面套绘图

2012年汛后至2018年汛前未发生3000 m3/s以上洪水过程，近年来，望宝山水文站测验河段内已经停止采沙活动，也没有大的工程建设项目，对该站近五年的大断面进行套绘，可以看出，冲淤变化较小，冲淤基本平衡，断面基本稳定。

2018年汛期出现长期3000m3/s洪水过程，从2018年断面套绘图可以看出，8月26日前，断面起点距75-100m发生轻微淤积，最大淤积0.47m，起点距110-150m断面稳定，无大的冲淤变化，起点距160-180m发生冲刷，最大冲刷0.37m，起点距190-220m发生轻微淤积，最大淤积在0.48m，整个对面呈现轻微淤积变化。8月26日，全断面发生冲刷，起点距75-190m冲刷在1.0m以上，160-170m最大冲刷1.5m。断面见图2。

图2 望宝山站2012年大断面图

1.4 水沙特性

1.4.1 测站水沙特性

望宝山水文站洪水主要来自石门水库及西大清河以上干支流，洪峰呈矮胖形，历时较长，过程长达10-20日，时间发生在7月末-8月初。沙量主要来自石门水库及西大清河，多集中在7-8月。一般情况下水沙峰相对应，大沙多发生在干流流量最大时，较大沙峰历时较短，从起涨到落平一般只有2-3d或更短。该站洪水多来源于中上游山区，洪水涨落急剧，水沙峰相应，低水流量关系较差，中、高水呈单一曲线。大水年份1981、2012、2018年，由于断面冲刷，关系线为涨水和落水两条关系线，洪水过后，关系线趋于稳定。单断沙关系为45°线。该站多年年径流量、输沙量过程线见图3。

图3 望宝山水文站历年年径流量、年输沙量过程线

1.4.2 水沙特性分析

通过分析比对2000年以来径流量、含沙量变化趋势，结合径流量分布情况，分别选取2010年和2012年作为该站的丰水代表年、2018年和2019年作为平水代表年、2015和2017年作为枯水年。

表1 流量与含沙量天数统计表

依据对典型年分析结果，200m3/s流量基本控制的天数占全年的比例90%左右，符合该站以中低水为主的水沙特性，故100m3/s作为中水标准值具备一定的参考性。

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石门水库运用后，减少了下游沙量，近年来由于河道治理和下垫面的改变，含沙量逐年减少，近5年均值与多年均值相比，年平均输沙量减少80.7%，2000年以来1-3月、12月时段输沙量小于多年平均年输沙量的3.0%，且来沙时间主要集中在高洪期间。

2 测站定位及测验方案

2.1 测站定位

按照水文测站功能评价相关规定办法，综合考虑水灾害防御和水资源管理相关服务对象要求[1]，结合测站设站目的，对望宝山水文站测站功能评价赋分情况见表2。

表2 望宝山水文站功能评价赋分表

经以上评估分析，望宝山水文站功能定位基本为：水灾害防御服务、水资源管理服务为主，同时要兼顾水生态监测服务。鉴于该站为大清河下游干流的重要控制站，大清河下游重要的水量标志站，水灾害防御、水资源管理地位十分重要，且洪水主要发生在主汛期，同时考虑到中低水控制时间长，月内流量受上游水库调度影响变幅大，监测任务繁重，故将该站定位为全年驻测站。

2.2 测验任务新要求

根据上述新定位，该站要在确保有效施测的同时，结合先进设备应用条件，可进一步优化测验任务，减少驻测人员劳动强度。主要测验任务新要求为：水位观测应能完整控制水位变化过程，满足报汛和整编要求；流量应基本实现洪水过程控制、超标洪水预警，输中低水需满足水资源管理要求；泥沙测验任务应保证精度要求，输沙率测验应保证沙峰过程。

2.3 测验方案

根据测站新定位和测验任务新要求，结合测站常年流量和输沙量，充分考虑当前主流测报技术手段，分要素分时段确定测验方案如下：

2.3.1 水位及比降观测

测站现有雷达水位计观测范围在4.30-9.80m之间，不能满足全天候每6min水位观测，中高水满足全天候每6min水位观测，低水采用人工水尺日常观测；新增安装视频监控一套，随时观看河道情况；

2.3.2 流量测验

中低水：利用已安装缆道测流系统，作为基本测验方式，低枯水时采用流速仪涉水施测。

高水：缆道测流系统作为基本测验方式，传统浮标及电波流速仪作为备用测验方案。

2.3.3 单沙

在基本测流缆道断面上，使用瓶式采样器一点法取样。

2.3.4 输沙率

按照任务书在缆道上施测单沙，并进行处理分析。

2.3.5 降水

液态降水时段(5-10月)采用固态存储双翻斗雨量计观测。固态降水时段(11 月-次年4月)采用称重式雨雪量计观测。

2.3.6 视频监控

站院视频监控：重点对站房安防进行整体监控；断面视频监控：对断面及上下游水情进行全天候监控，以及雷达水位计等监测设备运行工况。

2.3.7 通信传输方案

水位文本数据以GPRS通信为主，远传至水文监控中心，本地同时存储；视频数据只在本地存储，水文测控中心通过专线方式，访问本地硬盘录像机，读取视频数据。望宝山水文站网络拓扑图见图4。

3 现状与存在问题

3.1 现状

3.1.1 设施设备情况

水位观测主要依托人工及雷达水位计观测，直立式水尺校核；流量测验低、中、高水主要依靠缆道、电波流速仪、浮标测验手段[3]；泥沙测验采用瓶式采样器在缆道上取样，过滤称重法处理，电子天平称重。降水观测使用自记雨量计、翻斗式雨量计及称重式雨雪量计。

水位数据由断面RTU传至服务器，测站通过访问WEB应用进行摘录；测站现有为联通普通100M网络专线。基本水尺断面建有高清摄像头2处，视频数据本地存储，水情中心通过专线，访问测站硬盘录像机，读取视频数据。

图4 望宝山水文站拓扑图

3.1.2 建设外部条件

该站位于辽宁省盖州市团甸镇，位于平原地带，交通便利；属地市政基础设施完备，已接入市网供电，供水接入盖州市供水集团管道，基本满足生产生活需要；附近移动、电信、联通等运营商信号全面覆盖，已接入互联网，基本满足各类通信数据传输要求。

3.2 存在问题

通过现状分析，结合测站新测验方案的需求，存在问题如下：

1)生产业务用房建于1997年，圈梁断裂，存在安全隐患。

2)雷达水位计观测平台不能满足中低水水位观测，不能满足全天候水位在线观测，需要挪移雷达水位计观测平台。

3)比降观测采用人工观测，需要在上、下比降增加自动观测和视频监控系统。

4)流量测验均为老式测验手段，应增加流量在线观测设施，以满足水文现代化要求。

4 建设目标与任务

4.1 建设目标

根据前述明确的测站定位和拟定的测验方案，确定望宝山站建设目标为：管理模式为全年驻测站；建设水位、流量、泥沙、降水、蒸发实现自动测报，输沙率从管理手段入手。

4.2 建设任务

通过问题分析，以问题为导向，确定测站建设任务如下：①站房圈梁改造：②办公软件、防火墙数据库的软件。③雷达水位计观测平台不能。满足中低水水位观测，不能满足全天候水位在线观测，需要挪移雷达水位计观测平台。(4)流量测验均为老式测验手段，应增加流量在线观测设施，以满足水文现代化要求。

5 结 语

近几年由于水文事业快速发展，水文监测在水旱灾害防御、服务社会等方面一直发挥着重要的技术支撑作用。为全面贯彻党的十九大精神，坚持执行节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力的十六字治水思路[4]，坚决贯彻“水利工程补短板、水利行业强监管”的总基调，同时现代水文监测体系作为全面推行河长制工作的一项重要基础，为使其更好的服务于河长制工作，现阶段应对自身提出更高要求。结合水利部水文司2019年开展的水文现代化建设规划编制内容及未来发展规划，开展水位站的“一站一策”方案编制工作。