特殊情況下水文監(jiān)測(cè)應(yīng)急措施

 [摘要]本文以湖南省某地區(qū)水文站的實(shí)際情況為例，對(duì)該水文站在水文監(jiān)測(cè)過程中存在的問題展開分析，并結(jié)合過往的數(shù)據(jù)和資料分析在不影響測(cè)站精確度的條件下，通過優(yōu)化站測(cè)監(jiān)測(cè)方式來對(duì)水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)的相關(guān)措施進(jìn)行完善，期望同行有所參考和借鑒。

[關(guān)鍵詞]水文監(jiān)測(cè);應(yīng)急情況;措施;分析

水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作主要是對(duì)突發(fā)的極端氣候?qū)е碌乃�文�?zāi)害采取的系列應(yīng)急監(jiān)測(cè)措施。相關(guān)的監(jiān)測(cè)部門需要根據(jù)水文災(zāi)害的類型制定好有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，并提前做好監(jiān)測(cè)和預(yù)警工作，從而有效降低水文災(zāi)害對(duì)生產(chǎn)和生活的影響。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升和社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，現(xiàn)在的水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作已經(jīng)不再局限于對(duì)突發(fā)水患的監(jiān)測(cè)了，水文站還會(huì)根據(jù)區(qū)域水文變化特征開展一些應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作，然后再根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析當(dāng)?shù)氐乃�文變化情況，在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的對(duì)策，以此來更好地優(yōu)化流域水文數(shù)據(jù)，確保其精確性和時(shí)效性。

1湖南某水文站面臨的特殊情況分析

該水文站位于湖南省洞庭湖流域的中上游區(qū)域，主要承擔(dān)著洞庭湖流域水環(huán)境保護(hù)、下游的防汛和抗旱職責(zé)。該水文站最早建設(shè)于1970年，其水文斷面和洞庭湖的源頭距離為206公里，整體的集水面積超過5894平方公里。考慮到該水文站比較特殊的地理位置，非常容易受到洞庭湖支流和湖南省氣候產(chǎn)生的影響，據(jù)當(dāng)?shù)厮�文站測(cè)算，截至2007年年初，該水文站水文斷面向下游產(chǎn)生的遷移，遷移距離超過10公里，整體的集水面積也在不斷增加，逐漸成為當(dāng)?shù)刂匾�的水文站、中央�?bào)汛站和大河控制站的重要控制斷面。

該水文站斷面的基本構(gòu)成如下：水電站輸水洞、溢流壩、泄洪閘等構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)。水文站需要定期對(duì)該流域的水位、流量、河內(nèi)含沙量、水質(zhì)、蒸發(fā)量和降水量等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)并記錄。該水文站的水尺設(shè)置在壩體的分水墻上，其主要目的在于對(duì)水頭損耗進(jìn)行檢測(cè)。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快和洞庭湖生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，當(dāng)?shù)卣�府要求�?gòu)建洞庭湖水域生態(tài)保護(hù)區(qū)，期望通過構(gòu)建洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)區(qū)來有效改善洞庭湖流域內(nèi)水生植物和動(dòng)物的生存條件，對(duì)洞庭湖流域的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)上級(jí)部門的要求，在對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化的過程中，需要對(duì)該水文站的輸水洞進(jìn)口段、溢流壩以及泄洪閘等區(qū)域開展系列的清理工作，整體的工期為12個(gè)月。當(dāng)?shù)厮�文部門考慮到該水文站沒有安裝相應(yīng)的過河測(cè)驗(yàn)設(shè)施，如果依然采用原來的水文監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，會(huì)大幅削弱數(shù)據(jù)的精確性。同時(shí)，一旦湖南省流域進(jìn)入夏秋汛期，在施工工期重疊的影響下，會(huì)對(duì)整體的水文測(cè)報(bào)工作產(chǎn)生巨大的阻礙。

2湖南省流域的基本概況分析

2.1地理概況分析

以湖南地區(qū)為例，該區(qū)域位于長(zhǎng)江中游地區(qū)，整體面積約為22萬平方公里，整體地勢(shì)南面高，北面低。湖南東、西、南方均存在海拔高度超過750米的山脈，向北延伸為洞庭湖盆地，海拔整體較低，不超過50米，從高空觀看，呈現(xiàn)馬蹄形。正因如此，湘江、資水、沅、澧等流域的水資源全部匯集到洞庭湖區(qū)域，構(gòu)成了扇形的洞庭湖水系。洞庭湖水系西北和西南兩個(gè)方向分別是武陵山脈和雪峰山，這兩座山脈借勢(shì)成為資江和沅江的分水嶺。而位于湘江東側(cè)的連云山、武功山等山脈，則構(gòu)成了湘江和沅江的分水嶺。

湖南地區(qū)冬季氣候較為寒冷，春季易發(fā)寒潮，氣候多變，雨季相對(duì)集中，盛夏和初秋時(shí)期的氣候呈現(xiàn)高溫干旱的態(tài)勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，湖南省全省平均降水天數(shù)在140天到180天之間，少數(shù)區(qū)域超過200天。湖南省內(nèi)擁有諸多河流，屬于我國(guó)水系發(fā)達(dá)的省區(qū)之一，在湖南省境內(nèi)，主要的水系為“四水”，四水全部注入洞庭湖流域，近乎八成分布在湖南省境內(nèi)。

2.2水文特征分析

湖南省的水文觀測(cè)工作最早起源于20世紀(jì)初期，當(dāng)時(shí)的清政府在洞庭湖口一個(gè)叫做城陵磯的地方，設(shè)置了首個(gè)水文觀測(cè)站，主要觀測(cè)洞庭湖的水位。民國(guó)時(shí)期，開始對(duì)洞庭湖流域的水文情況展開測(cè)量。湖南長(zhǎng)沙最早在1909年對(duì)當(dāng)?shù)氐慕邓�量進(jìn)行觀測(cè)，并在1910年對(duì)水位進(jìn)行觀測(cè)，到了解放戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期開始進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)。新中國(guó)成立以后，湖南省全省的水文事業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，并獲得了大量寶貴的水文數(shù)據(jù)資料。以湖南省的降水來說，降水量作為湖南省水資源的核心來源之一，屬于水文監(jiān)測(cè)工作過程中需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)之一。湖南省全年降水量非常充沛，據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，湖南省全年平均降水量都超過1480毫米，但降水量從時(shí)空層面分析，非常不均勻。從時(shí)間層面分析，湖南省全面降水量最多的月份集中在每年的4月到7月，降水量超過500毫米，占據(jù)全年降水量的一半。湖南省境內(nèi)水系的汛期處于每年的4月到9月之間，汛期降水量平均為927毫米，變化程度不大。從空間層面分析可知，湖南省全區(qū)的降水量呈現(xiàn)山區(qū)降水量大于丘陵區(qū)域，丘陵區(qū)域降水量超過平原地區(qū)，東、西、南環(huán)山區(qū)域降水量較大，中部區(qū)域年水量較少的態(tài)勢(shì)。從數(shù)量層面分析可知，湖南省全省降水量數(shù)值可以分為4個(gè)高數(shù)值區(qū)域，1個(gè)次低數(shù)值區(qū)域和2個(gè)低數(shù)值區(qū)域。澧水上游、雪峰山、南嶺、湘東北山區(qū)等地年降雨量超過1600毫米，局部2000毫米以上，最高可達(dá)3089毫米，是全省山洪的高發(fā)區(qū)域。洞庭湖、衡、邵等地的年平均降雨量在1200毫米以下，邵陽儲(chǔ)甲亭1996年年均降雨量?jī)H有718.8毫米，因此，衡邵地區(qū)屬于常年干旱地帶。沅江中上游的山地、盆地屬于次低值區(qū)，年平均降雨量低于1400毫米，個(gè)別地區(qū)低于1200毫米。

3施工期間的水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)

3.1拆除前的準(zhǔn)備工作分析

結(jié)合上文可知，湖南省水系在4月份進(jìn)入到汛期，隨著降水量的不斷增加，考慮到相關(guān)清底工程和汛期產(chǎn)生的重疊，應(yīng)該在2月份到3月份就開始著手開展相應(yīng)的應(yīng)急準(zhǔn)備工作。該水文站屬于二類精度站，在整體的河道治理工程期間，測(cè)驗(yàn)段內(nèi)的水文難以進(jìn)行檢驗(yàn)。如果想要確保相關(guān)水文資料的精確性以及完整性，一定要對(duì)現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)技術(shù)和監(jiān)測(cè)方法加以完善，并制定好特殊情況下的檢測(cè)準(zhǔn)備方案。

3.2施工期間的應(yīng)急監(jiān)測(cè)對(duì)策分析

3.2.1做好斷面勘測(cè)工作

在施工期間進(jìn)行水文勘測(cè)的過程中，應(yīng)該選擇合適的勘測(cè)河段。一般情況下，可以選擇在上游和下游之間泥沙含量較少的河段，且距離水文站中心位置不宜過遠(yuǎn)。結(jié)合實(shí)際案例可知，在測(cè)驗(yàn)斷面下游700米的地方，擁有一座結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土材料的立柱，該立柱的橋體還沒有安裝，處于施工階段。在距離斷面1公里的地方，擁有一座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的吊橋。經(jīng)過水文站勘測(cè)工作人員的實(shí)地勘察可知，該立柱的兩岸跨度超過80米，橋面距離河床最深處距離為6米�；�本上可以滿足我國(guó)的《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》中測(cè)驗(yàn)河段的勘測(cè)數(shù)據(jù)，為了確保勘測(cè)數(shù)據(jù)的精確度，水文站選擇將立柱作為臨時(shí)斷面渡河的緊急措施。在確定好臨時(shí)斷面之后，水文站在進(jìn)行測(cè)量的過程中，需要對(duì)斷面測(cè)量數(shù)據(jù)、比測(cè)水位等數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，也要對(duì)相應(yīng)的測(cè)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)行改進(jìn)。

3.2.2針對(duì)水位以及水溫的觀測(cè)

在監(jiān)測(cè)過程中，水文站需要針對(duì)臨時(shí)斷面的水位進(jìn)行有效觀測(cè)。在具體的觀測(cè)過程中，相關(guān)的觀測(cè)人員可以在立柱邊設(shè)置水尺或者在橋面設(shè)置固定的觀測(cè)點(diǎn)，用懸吊錘進(jìn)行水位觀測(cè)。根據(jù)我國(guó)的《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定每天按時(shí)按期對(duì)水位進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)洞庭湖水系進(jìn)入汛期之后，可以根據(jù)每日的水位變化情況合理增加觀測(cè)次數(shù)，尤其是在水位急劇增長(zhǎng)或者回落的期間，要增加觀測(cè)次數(shù)。

在針對(duì)水溫進(jìn)行觀測(cè)的過程中，可以在臨時(shí)斷面處設(shè)置固定的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，用刻度誤差不超過0.1攝氏度的水溫計(jì)進(jìn)行固定懸繩測(cè)量。結(jié)合調(diào)查數(shù)據(jù)做好水溫變化情況登記工作，及時(shí)分析洞庭湖流域的水溫變化情況。

3.2.3針對(duì)流量的測(cè)驗(yàn)工作

水文站的工作人員可以在臨時(shí)斷面處采用多點(diǎn)法對(duì)區(qū)域的水流量進(jìn)行有效測(cè)驗(yàn)，及時(shí)記錄并上傳相關(guān)的流量數(shù)據(jù)資料，從而幫助水文站更加清晰地掌握該區(qū)域斷面處的流速和流量數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)分析不同水位下的水面流速。當(dāng)該區(qū)域?qū)儆诳菟�期時(shí)，可以在臨時(shí)斷面應(yīng)用流速儀進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。在相對(duì)水深數(shù)值不超過0.6米處，可以采用涉水流速監(jiān)測(cè)的方式，針對(duì)水深相對(duì)較深的區(qū)域，可以利用流速儀器合或者相應(yīng)的測(cè)速桿進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在汛期，可以利用雷達(dá)波測(cè)速儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2.4針對(duì)泥沙量的測(cè)驗(yàn)工作

水文站的工作人員在針對(duì)流域的泥沙含量進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照我國(guó)《河道懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》中的要求進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。如果遇到了本文中提及的施工情況，需要考慮到在施工期間，施工機(jī)械設(shè)備可能會(huì)對(duì)水體岸邊的泥沙產(chǎn)生擾動(dòng)，然后使泥沙進(jìn)入河流中，導(dǎo)致該流域泥沙含量在短期內(nèi)增加�；�于此，相關(guān)的測(cè)驗(yàn)人員可以在上游固定位置，即不受到施工干擾的區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)取樣，并在水文資料中進(jìn)行備注。如果存在斷面遷移的情況，可以采用懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。在施工前期，要進(jìn)行低水懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)。而中、高水輸沙率測(cè)驗(yàn)則要盡量避免受到施工的影響。同時(shí)，針對(duì)泥沙量進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的最佳時(shí)期在汛期，數(shù)據(jù)測(cè)驗(yàn)要超過十次以上。

3.2.5針對(duì)相關(guān)水文資料的整理

在應(yīng)急情況下一定要做好相關(guān)水文資料的整理工作。在針對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量的過程中，可以結(jié)合比測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行資料整理。將施工之前流域的水位替換為臨時(shí)斷面處水位進(jìn)行整理。在清底工程項(xiàng)目結(jié)束之后，要根據(jù)新建立的水文斷面進(jìn)行水文資料整理。針對(duì)施工時(shí)期的溢流壩等水頭，則按照原來的水位進(jìn)行計(jì)算，并做好相關(guān)的整理工作。在進(jìn)行推流計(jì)算的過程中，可以選擇連續(xù)實(shí)測(cè)流量過程線法。針對(duì)斷沙情況，則可以選擇實(shí)測(cè)單沙過程線法。在清底工程項(xiàng)目結(jié)束之后，可以采用臨時(shí)曲線法進(jìn)行推流。

3.2.6針對(duì)特殊情況的應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作分析

結(jié)合該水文站過往的測(cè)算數(shù)據(jù)和資料分析，相關(guān)的測(cè)驗(yàn)人員可以應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)方法來分析建站至今的最大洪峰流量，然后計(jì)算出處于不同頻次下的各級(jí)洪峰流量。根據(jù)實(shí)際測(cè)量可知，該水文站觀測(cè)到的最大洪水發(fā)生在1998年8月22日，該日的洪峰流量超過了3033立方米每秒，根據(jù)頻率統(tǒng)計(jì)估計(jì)為百年一遇的洪水，為特大洪水。測(cè)算人員將臨時(shí)斷面作為觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行估算，根據(jù)原來的河道比降數(shù)值和流速分析，如果現(xiàn)在出現(xiàn)該流量的洪峰，會(huì)直接淹沒立柱，淹沒周圍農(nóng)田和公路。除此之外，水文站分析判斷，如果在上游發(fā)生洪水或者連續(xù)暴雨，要根據(jù)過往的降水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)洪水位進(jìn)行判斷，在必要時(shí)要將數(shù)據(jù)報(bào)送上級(jí)部門，做好預(yù)防工作。經(jīng)過測(cè)算，如果發(fā)現(xiàn)洪水位和橋梁高度相似，此時(shí)要采取應(yīng)急測(cè)量方法。為了確保觀測(cè)人員的生命安全，可以采用簡(jiǎn)化以及概況測(cè)量方法進(jìn)行水位監(jiān)測(cè)，并及時(shí)啟動(dòng)特大洪水應(yīng)急預(yù)案。特大洪水的應(yīng)急措施，可以從臨時(shí)段的岸邊起點(diǎn)至上游，以100米作為浮標(biāo)上段，進(jìn)行漂浮物的測(cè)量。在橋面不安全的情況下，可以選擇在臨時(shí)段下游200米處的簡(jiǎn)易吊橋作為過江斷面，利用中泓水面的浮標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量。

4制定方案和實(shí)戰(zhàn)演練

結(jié)合洞庭湖某水文站的測(cè)驗(yàn)困難分析可知，在進(jìn)行各項(xiàng)水文數(shù)據(jù)觀測(cè)的過程中，一定要做好實(shí)地勘察工作，并根據(jù)實(shí)地勘察的結(jié)果制定相應(yīng)的解決方案以及對(duì)策。根據(jù)過往的水文數(shù)據(jù)和測(cè)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)制定相應(yīng)的測(cè)驗(yàn)方案，以此來確保水文數(shù)據(jù)的精確性和完整性。在清底工程項(xiàng)目施工的過程中，可以開展實(shí)地測(cè)驗(yàn)工作，針對(duì)測(cè)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題要及時(shí)進(jìn)行完善，在開展應(yīng)急監(jiān)測(cè)的過程中，要盡量降低測(cè)驗(yàn)的復(fù)雜性，盡量采用簡(jiǎn)化的測(cè)驗(yàn)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)還要做好精確度檢驗(yàn)和評(píng)析工作。在應(yīng)急演練的過程中，主要的演練內(nèi)容包括河段勘察、設(shè)立水尺、斷面測(cè)量、水位比測(cè)以及其他內(nèi)業(yè)資料的分析和處理工作等等。

5結(jié)束語

綜上所述，在水文測(cè)驗(yàn)技術(shù)工作中，高質(zhì)量的水文測(cè)驗(yàn)不僅可以幫助水文站獲取水文數(shù)據(jù)。同時(shí)，考慮到不同流域的水文條件不同，在實(shí)際的水文測(cè)驗(yàn)過程中可能會(huì)遇到各種各樣的問題�；�于此，一定要充分做好應(yīng)急測(cè)驗(yàn)工作，現(xiàn)階段的應(yīng)急測(cè)驗(yàn)工作不僅可以對(duì)一些大型自然洪澇災(zāi)害進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，同時(shí)也可以針對(duì)一些特殊情況進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。對(duì)水文站的測(cè)驗(yàn)人員來說，無論面對(duì)任何情況，都要確保水文資料的及時(shí)、有效以及準(zhǔn)確。除此之外，水文站也要不斷完善自身的測(cè)驗(yàn)技術(shù)和方法，面對(duì)測(cè)驗(yàn)環(huán)境變化的情況要做好應(yīng)變工作，確保水文資料的完整和翔實(shí)，更好地為社會(huì)發(fā)展和民生經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供必要的服務(wù)。