大交（续）水文站巡测可行性分析

薛俊英

（临汾市水文水资源勘测分局，山西 临汾 041000）

0 引言

随着水文事业信息化的发展，水文巡测作为传统驻站测验的创新模式，它打破了传统的以站为家的工作模式，改变了传统水文测验方式，建立“站队结合”新型管理模式，进行了水文自动测报系统的探索，整合了人力资源，提高了工作效率，是21世纪水文资料收集的主要手段和方法。水文巡测对加大站网密度，在条件艰苦的偏远地区布设站点，开展水文活动提供了有效的途径。大交（续）水文站位于临汾市续鲁峪河流域，现阶段已配备了自计雨量计、自计水位计以及无线雷达波在线测流系统等新型自动化水文仪器设备，本文根据水利部《水文巡测规范》（SL 195-2015）,对大交（续）水文站开展水文巡测的可行性进行分析。

1 测站基本情况

1.1 流域概况及测站位置

续鲁峪河又名西闫河，浍河的支流，汾河的二级支流，流域面积370 km2，河长50 km，平均纵坡15.3‰。发源于沁水县中村镇松峪村，流经沁水县、翼城县、绛县，于绛县大交镇大交村注入浍河。

大交（续）水文站位于续鲁峪河，站址为山西省绛县大交镇大交村，站房位于续鲁峪河右岸。控制断面以上流域面积347 km2，河长49 km，距河口1 km，平均纵坡15.3‰。大交（续）水文站流域地质环境复杂，产流地类主要包括灰岩森林山地、砂页岩森林山地、黄土丘陵阶地、砂页灌丛山地、耕种平地地5种。

1.2 测站水文特性

大交（续）水文站地处中纬度，属暖温带大陆性季风气候，流域内多年平均降水量301.6 mm。多年平均蒸发量1100 mm。流域内降水受地形的影响很大，平川少，山区多，7月～9月降雨量约占全年降雨量的60%左右，且多为暴雨。洪水主要由连续或短时强降雨诱发，且多为暴雨所致，多发生在7月～8月的主汛期。

大交（续）设站以来，实测最大洪峰流量167 m3/s，发生在2007年7月30日，相应最高洪水位556.94 m。多年平均径流量88.2万m3，多年平均输沙量11.9万t，最大断面平均含沙量142 kg/m3，多年平均降水量530 mm。

1.3 断面控制情况

河道测验河段顺直，两岸均为浆砌石护堤，河床由砂砾石、卵石组成，冲淤变化较大。该站设有基本水尺断面（兼流速仪测流断面、兼浮标上断面、兼比降中断面）；上比降断面；下比降断面（兼浮标中断面）；浮标下断面共4个断面，断面间距50 m。浮标上、下断面间距为100 m，上、下比降断面间距100 m。

2 测站功能定位

2.1 设站目的

大交（续）水文站始建于1983年1月，是按照区域原则规划的基本水文站，主要收集续鲁峪河流域降雨径流资料，研究流域产汇流规律，并为浍河水库提供防汛信息。观测项目主要有降水量、水位、流量、泥沙、水温、岸上气温、冰情、土壤墒情等，同时担负着雨情、河道水情、土壤墒情的报汛任务。

2.2 测站运行情况

大交（续）水文站自1983年建站以来，共收集了36年水文系列资料以及流域内4个基本雨量站雨量资料。流域内基本雨量站分别为中村、西闫、续鲁峪和大交。本次对大交（续）水文站自1983年～2018年的年径流系列资料及区域内4个雨量站的系列资料进行分析。

1990年以前降雨径流关系较好，基本呈现出径流量随降雨量的增大而增大；1990年以后，由于流域特性和人为因素的影响，大交（续）水文站降雨径流关系较差，不能为研究水文要素规律提供较好的数据支撑。且多年来河道大部分时间河干，洪水主要发生在汛期，非汛期基本呈河干状态。系列资料有8年全年河干，其中近三年来全年河干。

3 巡测条件分析

3.1 降水量巡测条件

大交（续）水文站建有自记雨量计和人工雨量器，可委托观测员进行全年日降水量的观测，每日8时观测（一段制）。汛期采用自记雨量计观测。降水量具备巡测条件。

3.2 水位巡测条件

大交（续）水文站配备有雷达自计水位计和水位视频监控系统，都可实现信息实时在线传输。两套设备相互配合使用，可完整的记录水位变化过程。水位观测具备巡测条件。

3.3 流量巡测条件

大交（续）水文站现有流量测验设施有浮标测流设施和无线雷达波测流系统。

水文站位于运城市大交镇大交村，交通通讯方便，距离襄汾中心巡测站40 km且有高速连接，开车50分钟可到达。距离曲沃县浍河水库水文站16 km，仅20分钟车程。大交（续）水文站汇流时间一般约为3 h，完全可以根据雨水情变化情况及时施测流量，满足《水文巡测规范》（SL 195-2015）中4.2.4条中“水位流量关系不呈单一线的测站，当距离巡测基地较近，具备交通、通信条件，能按水情变化及时施测流量”的条件要求。

其次，可对现有的无线雷达波系统进行升级改造，实现远程遥控无线雷达波测流，满足满足《水文巡测规范》（SL 195-2015）中4.2.4条中“流量在线监测”的条件要求。

3.4 泥沙巡测条件

根据大交（续）水文站系列资料，非汛期河道常年河干，汛期主要是暴雨产生洪水，挟带泥沙，可根据上游雨量站的降水情况以及《河流悬移质泥沙测验规范》（GB/T 50159-2015）制定泥沙巡测方案，由巡测人员同时对流量和泥沙进行施测。满足《水文巡测规范》（SL195-2015）中4.2.5条中“距离巡测基地较近，交通、通信条件方便，能按沙情变化及时施测者”的悬移质输沙率巡测条件要求。

单沙测次的布设:洪水期每次在洪水上涨段取3次～5次，落水段取5次～7次，峰顶附近取2次～3次。洪峰重迭，水沙峰不一致或含沙量变化剧烈时，应增加测次。

取样方法:采用瓶式采样器取样，单沙取样位置水边一点。相对水深位置0.6。

3.5 土壤墒情巡测条件

土壤墒情每旬监测一次，可由巡测人员定期监测，或采用墒情自动采集设备。土壤墒情满足巡测条件。

4 巡测方案

4.1 测次及巡测时机

4.1.1 水位观测

当河道水面较宽满足自记水位计观测条件时，采用自记水位观测数据。如条件不能满足观测要求，采用视频监控远程观测，非汛期2段制，汛期6段制，洪水期加测记录完整水位变化过程。

4.1.2 流量测验

非汛期:流量较小且较为稳定，每旬巡测一次，人工涉水施测。河干停测。

汛期:平水期每周巡测一次，人工涉水施测。洪水期根据雨情信息，巡测人员可及时赶赴测验河段施测流量，测次布设控制流量变化的完整过程并抢测洪峰流量。

根据大交（续）水文站的洪水特性，在中高水测验方法的选择上，优先使用无线雷达波测流设备，第二是使用浮标（均匀法）测流，第三为中泓浮标或中泓浮标与流速仪联合，最后为比降面积法。

1）无线雷达波施测

无线雷达波断面参数要提前设置好，停泊点位为21.0 m，测流方向为起点距由小到大，测流垂线布设与中水时缆道测流垂线布设一致。计算整理时要绘制流速、面积分布图。

2）浮标施测（0.0水面测速）

用全站仪定起点距、根据水位及实测大断面推求各垂线水深，水面浮标测速。垂线布设见表1。

表1 大交（续）水文站测流垂线布设方案

3）中泓浮标法

洪水涨落急剧，一次测流起讫时间内，水位涨落超过平均水深的20%，用中泓浮标法，在中泓部位（起点距45 m～85 m）投放3个～5个浮标，浮标位置临近，运行正常，最长和最短运行历时只差不超过最短历时10%的浮标应有2个～3个。

4）浮标和流速仪法联合施测

洪水漫滩后，如主流部分流速较大、漂浮物较多用浮标法测流，漫滩部分流速较小用流速仪测流。

5）比降面积法

比降面积法的使用，首先观测上下比降水尺，计算比降，糙率选用0.030，计算洪峰流量，公式如下:

式中:Q为基本断面流量，m3/s；V为基本断面流速，m/s；A为基本断面面积，m2；S为河道断面比降；Zu为上比降断面水位，m；Zl为下比降断面水位，m；L为上、下比降断面距离，m；n为河道糙率；r为水力半径，m

4.2 巡测路线

从襄汾中心站经108国道，到曲沃县安泉村上陵侯高速至翼城县高速出口，经230省道到大交水文站。

4.3 巡测资源配置

1）交通工具、通讯、照明配置

配置皮卡车1辆，对讲机4部，移动应急照明灯2台、车载照明设备2套、强光手电5个、便携式头灯5个。

2）测验设备配置

手持雷达波测速仪1台；无线数字遥控雷达波测速仪1台；流速仪2架；全站仪1架；激光测距仪1台；临时水尺10个；笔记本电脑1台；

3）防护物品配置

雨衣、雨鞋、皮裤、救生衣5套。

4.4 资料整编

严格执行测验整编“四随”制度，在站整编成果必须符合现行有关规范、文件及补充规定。做到项目完整，图表齐全；考证清楚，定线合理；资料可靠，方法正确；说明完备，规格统一；数字准确，符号无误。资料质量在成果的数字方面达到:无系统性错误（连续数次、数日、数月或影响多项、多表的错误）；无特征值错误；大错错误率小于1/10000，一般错错误率小于1/1000。

整编成果包括:逐日平均水位表、实测流量成果表、实测大断面成果表、逐日平均流量表、洪水水文要素摘录表等。

5 结论

“巡测为主、驻测为辅、巡驻结合”是水文测站测验模式改革的发展方向，通过对大交（续）水文站所在地理位置、测站特性以及现阶段配备的自动化水文仪器设备进行分析，大交（续）水文站流量测验和泥沙测验条件满足水利部《水文巡测规范》的相关要求。通过制定合理的巡测方案，观测项目能满足资料整编要求。