山区测站水文特性及监测方式的分析与研究

□王 浩

河北省既有广阔的华北平原地区，又有西部太行山脉依托，形成了复杂的水文地貌。由于山区、平原水文情况差异较大，山区测站环境复杂，开发程度较低，增加了水文测验的难度。目前全省共有135 个基本水文监测站点，其中近一半站点设立在偏远山区，山区测站大多位于在河道、水库附近，受水文、地质、气候等因素影响，监测难度大，对水文数据的时效性和准确性提出了更高的要求。因此，分析研究山区测站水文特性与监测方式极为重要。山区站主要分为水库站和山区河道站，水库站依山而建地势险峻，因水工建筑物可控，流量较为平均，但丰水年降雨量增大，水库站泄流方式单一，水位需时刻保持在防洪库容线以下，避免溃坝风险；山区河道站依山涧河道修建，主要监测自上而下大的过水断面流量，但水的重力势能过大，流速湍急，汛期易突发洪涝灾害，需及时测报出水文数据。下面就山区水库站与河道站的水文特性和监测方式分别进行分析。

1.山区水库站

我省山区站中有20 个水库站，水库站在地理位置上有着十分重要的承上启下的作用，既要接纳上游来水，又要结合库容曲线开闸放水，对于工业、农业甚至民生国防都有着重要的战略意义。

以邢台市朱庄水库水文站为例，该站所监测水库是邢台地区最大的水库，控制流域面积1220km2。朱庄水库上游为山区河道站，汛期入库量较大，下游过流断面为其闸下河道，分为南北干渠，宽度200m，通过闸门和放水洞控制保证库容线齐平。朱庄水库水文站对水库及附近地区的流量、蒸发、泥沙、蓄水量等水文要素进行24h 不间断监测。朱庄水库站作为典型的山区水库站，水文因素主要受到水库蓄水量影响，非汛期时多用公式法推流以实现水库蓄水放水平衡。

朱庄水库溢洪坝闸门全开流量公式：

式中：

ε—为侧收缩系数，0.95；

m—为流量系数，0.46；

g—为重力加速度，9.8m/s2；

n—为闸门孔数，6 孔；

b—为单孔净宽，14m；

H—为堰上水头，H=H水位—243m。

在已有水工建筑物的基础上使用公式法推流，由于闸门控制，数据的准确性得以提高。同时在日常巡测中，拿流速仪实测数据与水工建筑物推流数据进行比测，注重其时效性和准确性。汛期时加测流量，24h 人员在站上驻测防汛，保障及时测报出第一手的水文资料。

综上结合朱庄水文站的特点，可知山区水库站作为典型的山区测站，通常紧邻水工建筑物而建，具有地势险峻、蓄水量巨大的特点，依靠水工建筑物来控制流量，因此利用公式法，已知库区水位、闸门开度和放水洞开放孔数等水利要素的情况下可实现对出库流量的推算。推流数据具有时效性、准确性。同时还需要进行人工流速仪测流，通过校测、比测及时完善公式系数，统计河流变化规律，并多普及新型ADCP、无人水文缆车等新型监测设备的使用，更要注意对水工建筑物即坝体、闸门以及河道的养护，山区水库站在做好安全生产工作的同时第一时间为下游提供出准确可靠的水文数据。

2.山区河道站

山区河道站一般建设在水库的上游或下游，测站旁有较大的山涧河流，监测断面为一个或者多个，测站上游来水自山顶而下水势较大，下游多是城镇、村庄，监测任务重，汛期难度大。

以路罗川坡底水文站为例，该站位于朱庄水库的上游，为路罗川汇入朱庄水库的监测站，而路罗川又是5 条支流汇流之处水位暴涨暴落，汛期时易发生大的水情，坡底站下游紧邻城计头乡，乡镇依河而建，坡底水文站的流量监测和洪水预警工作显得尤为重要。

图1 河北省坡底水文站河流附近形势及位置图

如图1 所示，坡底水文站位于路罗川下游，上游5 条支流汇流入路罗，流域形状为扇面状，河网密度大，不易控制，水位流量紊乱，大部分测次只能借用临时断面。采用连实测流量过程线法整编。

综上结合坡底水文站的特点，可知山区河道站通常地处枢纽位置，具有承上启下的作用。上游来水流量大，下游又缺乏足够的缓冲地带和水工建筑物的控制，具有流速急，流量大的特点，易发生山洪、泥石流等自然灾害，流量不易控制。所以对河道断面的除险加固尤为重要：建设标准化监测断面、安装自动化电子水尺、完善视频监测系统。还需增强与临近监测站点的联系，及时预报来水过水。日常巡测时多绘制水位流量关系曲线，并检查重点断面及设施的维护工作。低洪时通过水文缆车进行桥测，高洪时可利用水位流量关系进行推流，及时发报数据，发挥山区测站的枢纽作用。

3.结论

通过对山区2 个具有代表性的测站朱庄水库水文站和坡底水文站进行归纳分析，得出山区站受水文地形条件约束，具有降雨急流量大的特点。监测任务重，测验难度大，在防汛监测和运行维护方面有一定难度。同时分别对山区水库站和河道站进行分析，可知水库站建于承担蓄水的水库、闸所附近，蓄水量巨大，利用水工建筑物来控制流量，由水工建筑物的参数与河道流量关系曲线制定出合理的推流公式，日常工作中还需与人工测量进行比测提高准确性，并需做好水工建筑物与监测设备的维护工作。河道站处于山区枢纽位置，流速急流量大，河道不易控制。日常通过标准化断面进行测量，低洪时可用水文缆车桥测，高洪根据自动化水尺进行水位流量关系线推流。研究山区测站特点和工作要点对防汛工作尤为重要，合理利用好已有资源，制定出一套切实有效的水文监测方案。为防汛和日常监测提供有效的技术支撑。