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        安陽河口水文測站選址論證

        2016-11-08 12:35:16吳曉楷
        海河水利 2016年5期
        關(guān)鍵詞:衛(wèi)河安陽河口

        吳曉楷

        (漳衛(wèi)南運(yùn)河管理局水文處,山東德州253009)

        安陽河口水文測站選址論證

        吳曉楷

        (漳衛(wèi)南運(yùn)河管理局水文處,山東德州253009)

        為完善漳衛(wèi)南局水文站網(wǎng),根據(jù)漳衛(wèi)南運(yùn)河流域現(xiàn)狀和漳衛(wèi)南局水文有關(guān)規(guī)劃,基于漳衛(wèi)南局落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施方案的要求,提出安陽河口李大晁水文測站選址論證意見,為水文測站設(shè)立與建設(shè)提供了決策依據(jù)。

        漳衛(wèi)南運(yùn)河;水文站網(wǎng);水文測站;選址論證

        衛(wèi)河是海河流域漳衛(wèi)南運(yùn)河水系的重要支流,發(fā)源于河南省輝縣市,先后納左岸的大沙河、峪河、滄河、思德河、淇河、湯河、安陽河等10余條支流,于河北省館陶縣徐萬倉與漳河交匯。安陽河為衛(wèi)河豫北地區(qū)的主要支流,發(fā)源于林州市的黃花寺,于內(nèi)黃縣李大晁匯入衛(wèi)河,全長164 km,流域面積1 920 km2,在衛(wèi)河防洪和水資源管理中具有重要地位。

        1 流域概況

        1.1氣象水文

        安陽河地處太行山迎風(fēng)坡,暴雨頻次多、量級大,源短流急,洪水異常迅猛,可產(chǎn)生1 000m3/s以上的洪峰流量,洪水來源及特性使之成為漳衛(wèi)南運(yùn)河防洪安全的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

        1.2防洪能力

        根據(jù)《海河流域防洪規(guī)劃》,漳衛(wèi)南運(yùn)河設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,衛(wèi)河設(shè)計(jì)防洪能力為淇門—老觀嘴400m3/s、老觀嘴—浚內(nèi)溝口2 000m3/s、浚內(nèi)溝口—安陽河口2 000 m3/s、安陽河口—徐萬倉2 500 m3/s。其中,安陽河發(fā)生20年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí),小南海、彰武兩庫聯(lián)合運(yùn)用并經(jīng)崔家橋滯洪區(qū)自然滯蓄后,下游河道泄量不超過600m3/s。安陽河在高平出山后,折向東流經(jīng)孝民屯,于安陽市與京廣鐵路相交,又經(jīng)柴村、馮宿、豆公,于內(nèi)黃縣李大晁匯入衛(wèi)河。孝民屯以上洪水不出槽,孝民屯以下河槽逐漸變淺而窄,比降由陡變緩,兩岸始有堤防。安陽河至柴村附近泄量超過250m3/s時(shí),洪水則向北漫溢入崔家橋滯洪區(qū)。

        1.3區(qū)域地質(zhì)

        安陽河口位于河南省內(nèi)黃縣李大晁村,衛(wèi)河左岸樁號101+300處。根據(jù)《衛(wèi)河干流(淇門—徐萬倉)治理工程可行性研究報(bào)告》,其地質(zhì)情況如下:衛(wèi)河左岸樁號95+000—128+500,區(qū)域地震基本烈度Ⅶ度,主要土質(zhì)類型為粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)沙壤土及粉細(xì)砂。其中,粉質(zhì)壤土多分布于堤基下部,部分分布于堤基上部,較為連續(xù),是堤基土的主要類型;粉質(zhì)黏土多分布于堤基上部,不連續(xù);粉質(zhì)沙壤土分布較連續(xù);粉細(xì)砂以透鏡體形式分布于堤基中下部。

        2 設(shè)立水文測站的必要性和可行性分析

        2.1水文站網(wǎng)現(xiàn)狀

        衛(wèi)河干流合河至徐萬倉段有合河、汲縣、淇門、五陵、元村集水文站及龍王廟水位站。漳衛(wèi)南局管轄范圍內(nèi)左岸有湯河、安陽河兩大支流匯入,安陽河干流設(shè)有安陽水文站。衛(wèi)河流域水文站網(wǎng)布設(shè)狀況,如圖1所示。

        2.2設(shè)立水文測站的必要性

        衛(wèi)河是一條跨省河流,兩岸涉及山西、河南、河北和山東四省,農(nóng)田灌溉發(fā)達(dá)且歷史悠久。根據(jù)水文資料統(tǒng)計(jì),2006—2010年元村集站平均天然年徑流量為7.63億m3,地表水供水量為5.88億m3,地表水開發(fā)利用程度達(dá)到77.1%。安陽河干流的安陽水文站位于河南省安陽市北關(guān)區(qū)安家莊,距離河口51 km,控制面積1 484km2。安陽水文站以下流域面積436 km2。根據(jù)歷年水文資料統(tǒng)計(jì),安陽水文站1954—1991年多年平均流量為10.1 m3/s,徑流量為3.2億m3;2006—2012年多年平均流量為4.56m3/s,徑流量為1.4億m3。目前,安陽水文站下游有郭盆閘、豆公閘、豆公新河閘等攔河閘,入衛(wèi)河口門沒有控制水文測站,難以滿足防汛調(diào)度和落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的需要。

        圖1 衛(wèi)河流域水文站網(wǎng)布設(shè)狀況

        2016年7月18—20日,衛(wèi)河流域出現(xiàn)強(qiáng)降雨過程,局部特大暴雨,安陽河出現(xiàn)了一次洪水過程。根據(jù)安陽水文站報(bào)汛資料,7月19日19時(shí)30分流量為21.4m3/s,20時(shí)陡漲為551m3/s,21時(shí)為960m3/s,23時(shí)30分出現(xiàn)洪峰流量為1 570m3/s。據(jù)有關(guān)報(bào)道,20日安陽河出現(xiàn)2 100m3/s洪峰流量,啟用了崔家橋滯洪區(qū)滯蓄消減洪水。漳衛(wèi)南局于7月21日趕赴安陽河入衛(wèi)河口上游的洹河橋,采用ADCP法施測安陽河入衛(wèi)河流量,21日16時(shí)5分實(shí)測流量為130.34m3/s,22日8時(shí)20分實(shí)測流量為140.30 m3/s。由此可見,以安陽水文站的水文信息資料分析安陽河入衛(wèi)河水量情況,存在很大差異。為滿足流域水資源調(diào)查評價(jià)、開發(fā)利用、合理配置需要和提高防洪安全保障能力,在安陽河入衛(wèi)河口門設(shè)置水文測站非常必要和迫切。

        2.3設(shè)立水文測站的可行性

        2009年11月,《漳衛(wèi)南局水文基礎(chǔ)設(shè)施“十二五”建設(shè)規(guī)劃》提出建設(shè)安陽河口水文自動(dòng)測報(bào)站,進(jìn)一步完善衛(wèi)河水文站網(wǎng)體系。2013年9月,《漳衛(wèi)南局水文站網(wǎng)規(guī)劃》將安陽河口水文測站建設(shè)列入規(guī)劃,對入衛(wèi)水文要素進(jìn)行監(jiān)測,滿足防洪減災(zāi)及水資源優(yōu)化配置的需要。2015年,漳衛(wèi)南局實(shí)施落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度項(xiàng)目,編制了《海委漳衛(wèi)南運(yùn)河管理局加快落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施方案》,提出水資源監(jiān)測監(jiān)控能力建設(shè)方案,安陽河口水文自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)建設(shè)列入實(shí)施計(jì)劃。依據(jù)《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》(SL34-2013)、《水資源水量監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》(SL365-2015),為提高衛(wèi)河防洪安全保障能力,滿足流域水資源調(diào)查評價(jià)、開發(fā)利用、合理配置、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水資源管理等方面的需要,在安陽河入衛(wèi)河口布設(shè)水文測站監(jiān)測安陽河口控制斷面的水量水質(zhì)信息、實(shí)現(xiàn)安陽河口來水量信息在線監(jiān)測是可行的。

        3 水文測站選址論證

        安陽河口水文測站布設(shè)的主要目的是滿足漳衛(wèi)南運(yùn)河流域防洪和水資源管理的需要,測驗(yàn)斷面選址應(yīng)符合《水位觀測標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50138-2010)、《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》(GB50179-1993)、《水資源水量監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》(SL365-2015)的相關(guān)要求。

        3.1測驗(yàn)斷面選址依據(jù)

        3.1.1水尺斷面布設(shè)要求

        河道水位站宜選擇在河道順直、河床穩(wěn)定和水流集中的河段?;舅邤嗝嬉嗽O(shè)在順直河段中間,并與流向垂直。

        3.1.2流量測驗(yàn)河段選擇

        (1)測驗(yàn)河段應(yīng)選在石梁、急灘、彎道、卡口和人工堰壩等易形成斷面控制的上游河段。其中,石梁、急灘、卡口的上游河段應(yīng)離開斷面控制的距離為河寬度的5倍,或選在河槽的底坡、斷面形狀、糙率等因素比較穩(wěn)定和易受河槽沿程阻力作用形成河槽控制的河段。河段內(nèi)無巨大塊石阻水,無巨大旋渦、亂流等現(xiàn)象。

        (2)當(dāng)斷面控制和河槽控制位置不同時(shí),應(yīng)選擇斷面控制的河段作為測驗(yàn)河段。在幾處具有相同控制特性的河段上,應(yīng)選擇水深較大的窄深河段作為測驗(yàn)河段。

        (3)測驗(yàn)河段宜順直、穩(wěn)定、水流集中,無分流岔流、斜流、回流、死水等現(xiàn)象。順直河段長度應(yīng)大于洪水時(shí)主河槽寬度的3倍。在平原區(qū)河流上,要求河段順直勻整,全河段應(yīng)有大體一致的河寬、水深和比降,單式河槽河床上宜無水草叢生。

        (4)當(dāng)測站采用流速儀法以外的其他測流方法時(shí),測驗(yàn)河段的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定:①比降面積法測流河段,其順直段應(yīng)滿足比降觀測精度所需的長度,兩岸斜坡等高線接近平行,水面橫比降甚小,縱比降均勻無明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn),并必須避開洲、灘、分汊河段和明顯的擴(kuò)散型河段。②量水建筑物測流法的測驗(yàn)河段,其順直河段長度應(yīng)大于行近河槽最大水面寬度的5倍。行近槽段內(nèi)應(yīng)水流平順,河槽斷面規(guī)則,斷面內(nèi)流速分布對稱均勻,河床和岸邊無亂石、土堆、水草等阻水物。當(dāng)天然河道達(dá)不到以上要求時(shí),必須進(jìn)行人工整治使其符合量水建筑物測流的水力條件,并應(yīng)避開陡峻、水流湍急的河段。

        3.2安陽河口測驗(yàn)斷面比選

        3.2.1安陽河口基本情況

        安陽河入衛(wèi)河口門位于河南省內(nèi)黃縣李大晁村、衛(wèi)河左岸樁號101+300處,上游約175m建有洹河橋,與010鄉(xiāng)道相通,與內(nèi)寶線相聯(lián),南距302省道5.16 km,北距S22南林高速公路4.72 km,交通便利。

        3.2.2測驗(yàn)斷面選址方案

        依據(jù)相關(guān)規(guī)范,考慮建設(shè)后的運(yùn)行管理,經(jīng)現(xiàn)場查勘,安陽河口測驗(yàn)斷面選址方案如下:

        (1)選址斷面1。洹河橋上游河道較順直,主槽寬約50m,順直長度約270m,以上有S形彎道。橋上游105~140m河段順直,左岸邊坡平緩,右岸邊坡稍陡,兩側(cè)樹木較少。選址斷面1布設(shè)于洹河橋上游約130m處右岸(東經(jīng)114°46′54′、北緯35°59′13′),附近通信信號強(qiáng)度良好,便于施工及設(shè)施設(shè)備安裝與維護(hù)。從洹河橋上查看斷面及左右岸情況,視線較好,便于日常安全巡查管理。選址斷面1實(shí)測斷面,如圖2所示。

        圖2 選址斷面1實(shí)測斷面

        (2)選址斷面2。洹河橋上游約270m處河道有S形彎道,彎道上游河道較為順直,順直長度約195m,主槽寬約45 m,符合斷面控制條件。距橋上游470~575m河段,左岸坡度較平緩,右岸坡度較陡,樹木較少。選址斷面2布設(shè)于洹河橋上游約525m處右岸(東經(jīng)114°46′41″、北緯35°59′20″),附近通信信號強(qiáng)度良好,便于施工及設(shè)施設(shè)備安裝與維護(hù)。從洹河橋上查看斷面及左右岸情況,因受河道彎道、兩岸高大樹木影響,視線阻隔,無法滿足日常的安全巡查管理。選址斷面2實(shí)測斷面,如圖3所示。

        圖3 選址斷面2實(shí)測斷面

        3.2.3測驗(yàn)斷面比選

        根據(jù)現(xiàn)場查勘取得的河段地形、水力條件,選址斷面1、斷面2所在河段河床穩(wěn)定、水流集中,無分流岔流影響。安陽河口以下衛(wèi)河河道較寬,設(shè)計(jì)行洪能力為2 500m3/s,選址斷面基本不受回流的影響,符合測驗(yàn)斷面選擇規(guī)范要求。其中,選址斷面2距離洹河橋較遠(yuǎn),設(shè)施設(shè)備安全運(yùn)行及日常巡查管理困難;選址斷面1在最大限度滿足測驗(yàn)斷面選取要求的基礎(chǔ)上距離洹河橋較近,可兼顧設(shè)備運(yùn)行和日常安全巡查管理需要。

        3.2.4結(jié)論

        安陽河口測驗(yàn)斷面布設(shè)于選址斷面1,斷面位于距離洹河橋上游105~140m的順直河段中間。該測驗(yàn)斷面上下游河段順直、河床穩(wěn)定、水流集中,無分流岔流影響,交通較為便利,便于設(shè)施設(shè)備建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)管理,符合《水位觀測標(biāo)準(zhǔn)》(GB/ T50138-2010)、《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》(GB50179-1993)要求。采用水位、流速自動(dòng)監(jiān)測方式,并通過斷面整治工程、技術(shù)等措施率定水位流量關(guān)系,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測是可行的。建議通過分期實(shí)施實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測,并達(dá)到測站的防洪標(biāo)準(zhǔn)和測洪標(biāo)準(zhǔn),按照水文站命名規(guī)則為李大晁水文站。

        4 建議

        (1)水文測站建設(shè)應(yīng)遵循水利部頒發(fā)的《水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》《水文自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》《水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》,推廣應(yīng)用新技術(shù)、新儀器、新設(shè)備,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高水文測報(bào)的工作效率。水資源水量監(jiān)測方法應(yīng)滿足《水資源水量監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》的技術(shù)要求。

        (2)積極應(yīng)用信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及遙測技術(shù),提高水文測報(bào)的精度和時(shí)效,保證水文信息采集、處理與傳輸?shù)陌踩浴⒖煽啃院蜁r(shí)效性。

        (3)規(guī)范和完善水位觀測基本設(shè)施布設(shè),建議選址斷面確定后在建設(shè)前期依據(jù)《水文測量規(guī)范》(SL58-2014)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行地形和大斷面測量。

        (4)經(jīng)調(diào)查和實(shí)際應(yīng)用,為提高測量精度,建議采用雷達(dá)水位計(jì)進(jìn)行水位自動(dòng)監(jiān)測。選用的自記水位計(jì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

        [1]《漳衛(wèi)南運(yùn)河志》編纂委員會(huì).漳衛(wèi)南運(yùn)河志[M].天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,2003.

        [2]GB/T50138-2010,水位觀測標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [3]GB50179-1993,河流流量測驗(yàn)規(guī)范[S].

        [4]SL365-2015,水資源水量監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則[S].

        [5]SL58-2014,水文測量規(guī)范[S].

        DOI:10.3969/j.issn.1004-7328.2016.05.015

        TV11;P336

        A

        1004-7328(2016)05-0041-03

        10.3969/j.issn.1004-7328.2016.05.014

        2016—08—25

        吳曉楷(1968—),女,高級工程師,主要從事水文站網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)管理及水文水資源調(diào)查評價(jià)和論證工作。

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