水库工程对水文测验的影响和补救思路研究

马继贤

（安徽沃特水务科技有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

近年来，随着河道中拦水、蓄水、提水等工程的兴建，对测验河段水流特征、测站控制条件、测验设施设备、测验方案和整编方法等产生了影响。目前，关于此类工程的补救措施尚未有统一的标准，且补救措施落实后的效果不够理想。水文测验观测资料的准确性十分重要。通过深入思考和学习借鉴类似情况的处理方法，通过定量和定性分析水库工程建设对水文测验的相关影响，提出以新建遥测站和水文站降级等补救措施，为同类型工程的补救方案提供新的思路。

1 流域水文及工程概况

1.1 水文站概况

桐汭河畔的誓节水文站，是皖南地区500～1000km2的代表站、二类精度站。主要设施有管理房、浮子式水位计、水文缆道、遥测终端及RTU，观测项目有降水、水位、流量、泥沙等，为防汛抗旱决策、水资源管理等提供水文信息服务。

1.2 水库工程概况

凤凰山水库坝址位于桐水、汭水汇合口下游的富村塔，距离下游誓节水文站11.85km。是一座以防洪为主，结合灌溉、供水和生态环境改善，兼顾发电等综合利用的大（2）型水库。

2 水文测验影响分析

2.1 对测验环境的影响

凤凰山水库工程位于誓节水文站基本水尺断面上游约11.85km 处。工程建成后，由于泄水建筑物的启闭运行，改变了河道水流的天然特性，对现状水文站的水位、流量测验等都会产生一定不利影响，进而影响誓节水文站整体测验工作环境。

2.2 对测验设施的影响

现有水文监测设施包括水位自记井、遥测通讯设施、观测道路等。凤凰山水库位于测流断面上游，属测站测流控制河段，施工中由于大型机械的基础开挖，水流携带的泥沙会导致水位自记井进水管产生淤积。

2.3 对测验方案的影响

2.3.1 对水位观测的影响

工程建成后，水库清水下泄，会进一步增大下游的冲刷，使得现状的水位井进水管无法计量到低水水位。

由于上游水库的调蓄作用，水文站无法记录自然洪水的过程，水库的洪水调节计算结果显示，水库的削减作用十分明显，在设计（p=1%）洪峰流量2470m3/s 的情况下，水库调蓄的最大下泄流量为2104m3/s，从而削减了366m3/s 的洪峰，削峰能力达到了14.8%；而在校核（p=0.1%）洪峰流量3990m3/s 的情况下，水库调蓄的最大下泄流量为2480m3/s，削峰能力为37.8%。当洪水来临时，观测资料已明显失真。

2.3.2 对流量观测的影响

现状流量测验中高水采用桥测法（走航ADCP、电波流速仪法）进行测验，测验断面位于基本水尺断面上游G235 国道桥。低枯水用转子式流速仪选临时断面涉水测流。

凤凰山水库坝址多年平均流量为11.4m3/s，凤凰山水库建设后，为避免在坝址下游出现断流，工程应下泄必要的生态环境用水。凤凰山水库丰水期（5—8月）按多年平均流量的30%，即3.42m3/s 下泄生态流量，其余时段按多年平均流量的10%，即1.14m3/s 下泄生态流量。

多年来誓节水文站实测的最小流量为0.19m3/s，下泄生态流量1.14m3/s，大于实测最小流量，满足现状测验设备精度要求，不影响流量的观测值的大小，但河道上下游由于落差的改变，河流多年来形成的水文情势及河段汇流特性参数也将发生一些改变，可能对已率定的水位流量关系有影响。

2.3.3 对水文资料整编的影响

誓节水文站水位等资料已实现自动观测，但由于工程的建设，对原先已经掌握的水文要素变化规律产生了破坏，影响了各要素间的相对稳定关系，若要恢复这种相对稳定的关系，则需要在后期进行大量的水文测验，重新修订整编方案[1]，才能恢复相对稳定的水文要素关系。

2.4 对设站功能的影响

凤凰山水库通过控制下泄流量具有发电功能，对誓节站来说影响了天然水文规律和过程；凤凰山水库由于农田灌溉和城镇供水的作用，减少了下游来水量；由于通过泄水建筑物下泄的水流不同于天然水流，改变了悬移质泥沙的测验代表性，对设站功能影响较大。

3 水文测验补救方案

水文监测补救措施可以采用工程措施或非工程措施。水文测验方式、监测频次以及测验设备的适用性等均需要做出相应的改变。

3.1 测验设施的补救方案

工程的运行会产生河道的冲刷规律，对河段糙率、河道行洪能力、主槽流速等造成一定的影响，对天然河流的流量观测造成了一定的干扰，在一定程度上改变坝址下游河段多年以来流量的变化和规律。为尽可能避免工程的影响，需调整流量监测方案，增加流量测验频次。对基本水尺断面水位自记井及进水管清淤约50m 长度，流量测验设备应符合水文测验规范的相应要求，同时应满足水文站测洪能力、防洪标准的要求。测验仪器主要有流速仪、ADCP、超声波多普勒流速仪等，选用时必须保证性能可靠、技术先进，易于维护、操作简便。

3.2 水位观测的补救方案

水库工程的建设会使上游下泄水含沙量较低，进一步增大下游的冲刷，使得现状的水位井进水管无法计量到低水水位。考虑到开挖加深自记井工程量较大，且实施有难度，故建议增加气泡式水位计监测低水水位[3]，并做好气泡式水位计与现状浮子计水位计监测方式的衔接。

3.3 流量观测的补救方案

誓节水文站为二类精度站，流量测验中高水以桥测法（走航式ADCP、电波流速仪法）进行测验。工程建成后，需要增加中、高水位的流量测验频次，分析率定河道糙率及水位流量关系的变化。

3.4 对测验环境的补救方案

由于工程的建设，水文站监测的水位流量等资料已不能反映天然径流的运动特征及时空变化规律，为实现地区水资源的合理开发利用和评价，需对凤凰山水库生态补水、城镇供水、农业灌溉引水渠首、发电设备增设在线监测设施，并新增信息传输设施传至誓节水文站，对其进行逐项还原，最终得到天然径流量，为地区水资源评价提供真实可靠的依据。

3.5 对设站功能的补救方案

由于凤凰山水库对设站功能的影响，地方水文部门应加强联系和沟通，可将誓节水文站降为防汛专用站，由驻测改为巡测，降级后，提交成果为逐日平均水位、洪水水位要素摘录表，高洪下实测流量成果。凤凰山水库自动测报系统可逐步代替原有的测站。

3.5.1 信息采集与通信

为了提高监测的准确性，雨量和水位观测分别采用翻斗式雨量计和气泡压力式水位计。这些设备能够自动采集、存储和传输雨量数据，并能够根据水文站和水位站的观测条件进行调整。

鉴于该流域的自然环境，采用GPRS/GSM 作为数字传输的方式，中心站租用专线并配置GSM 通信模块接收遥测站水情信息。

3.5.2 遥测站

为保证系统运行的稳定高效，遥测站采用测报控一体化结构设计，以远程终端为核心。中心站由数据接收处理系统、计算机网络和各类应用软件等组成。

4 结束语

减轻工程对水文测验影响的方法有很多，最终选择哪一种方法还是要依据具体的流域特征和地理位置来选择。针对水库工程，提出了水文站降等并在上游建立水库工程的自动遥测系统的方法来减轻影响，建议相关部门进一步加强对区域水文站网的规划和研究，提高规划和建设管理水平，对受到上游建设工程影响较大的水文站适当予以调整或积极推广运用新的测验方法，为解决受人为因素影响的测验问题提供科学的支撑■