阿米娜·依米提

(哈密水文勘測局，新疆 哈密 839000)

近幾年新疆自治區(qū)水文事業(yè)取得了突飛猛進的發(fā)展，水文服務(wù)面越來越廣，水文也迎來了前所未有的發(fā)展機遇，水文自動化水平越來越高，全疆許多中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)日趨完善，原有的單一駐站水文測驗工作已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化水文勘測的發(fā)展。水文巡測成為適應(yīng)新環(huán)境的優(yōu)先手段和方式。隨著水位、降雨、流量等基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)的自動化觀測和存儲實現(xiàn)，能大大減輕基層水文工作者的壓力，是今后水文測驗方式改革的方向。本文以哈密地區(qū)的四道溝水文站為例，對水文巡測工作和方案編制進行幾點探討，以期為同行提供參考。

1 四道溝流域暴雨洪水特征

四道溝流域地處東天山末端，巴里坤山南坡，屬于暴雨和冰雪融水混合補給的河流。從發(fā)生洪水的出現(xiàn)時間上可分為兩大類：春洪和夏洪。該流域地處東天山南坡，而且高山區(qū)(海拔3 800 m以上區(qū)域)占的面積較小(流域總面積的6%)，故春季融雪洪水不大，一般發(fā)生在春季的4-5月，成一日一峰，基本都發(fā)生每日的午后，持續(xù)時間在一周左右；夏季常發(fā)生較大強度的暴雨洪水，危害較大。暴雨洪水有兩種類型：一種是局部性暴雨洪水，這類洪水的特點是：雨區(qū)范圍小、強度大、歷時短、匯流迅速，通常雨一停馬上形成洪水，洪水往往來勢兇猛、陡漲陡落，峰高量小，持續(xù)時間短，由于流域面積較小，暴雨洪水持續(xù)時間較短，一般一個洪水過程在2～3 h[1]。另一類是大范圍的暴雨洪水，這類洪水常伴有大的天氣過程，在夏季西風(fēng)環(huán)流大型天氣系統(tǒng)移動過境時，鋒區(qū)活躍在北緯40°附近，低壓槽或低渦系統(tǒng)深厚，移動速度較慢，且東部有阻塞高壓脊存在，并有低空的東風(fēng)急流輸送水汽，造成山區(qū)大范圍的降水，形成較大的洪水，此內(nèi)大洪水持續(xù)時間一般不超過一天。

河流由于四道溝水庫建設(shè)的需要，哈密水文勘測局在2000-2005年四道溝口開展了6 a水文監(jiān)測。收集了6 a的水文基礎(chǔ)資料，從水文觀測資料看，幾乎每年都發(fā)生1～3次因暴雨形成的洪水，為四道溝水庫的建設(shè)提供了技術(shù)支撐。通過對該區(qū)域進行多次洪水調(diào)查，最大洪水發(fā)生在2007年7月17日，最大洪峰流量160 m3/s。按調(diào)查量級及歷史災(zāi)害記載分析，四道溝流域的洪水排序為2007年、1998年、1961年、1993年。1961年以前歷史文獻及現(xiàn)編哈密地方志中，無四道溝流域大洪水的文字記載和災(zāi)害描述[2]。

2 四道溝水文中心站概況

2.1 測站及斷面地理位置

四道溝中心站辦生產(chǎn)業(yè)務(wù)用房位于哈密市建設(shè)東路7號，水文巡測斷面位于哈密市西北約80km(直線)的德外里都如克鄉(xiāng)二村，東天山巴里坤山南坡四道溝(河)溝出山口以上2 km(直線)處，地理坐標(biāo)東經(jīng)93°05′28.79″，北緯43°20′3.09″。四道溝中心站和四道溝巡測斷面于2016年初開始建設(shè)，年底完成了建設(shè)項目的完工驗收，2017年開始試運行，并于2021年底完成了竣工驗收。水文巡測斷面距離四道溝中心站(哈密水文勘測局)135 km、從中心站到達巡測斷面需3.0 h，途徑G30連霍高速、德外里都如克鄉(xiāng)的鄉(xiāng)村道路和經(jīng)常無車行走的山溝小路,路況差，該站在山溝小路不被暴雨沖毀時具有水文巡測的條件，測站周邊沒有移動信號。四道溝中心站位置見圖1。

圖1 四道溝中心站位置示意圖

2.2 測站測驗項目

四道溝中心站2017年開始對四道溝水文巡測斷面進行巡測，四道溝中心站巡測斷面測驗項目有：水位、雨量和流量，該站的主要功能是為下游四道溝水庫提供水文預(yù)警。

3 測站巡測方案分析

3.1 巡測路線

巡測路線從四道溝中心站(哈密水文勘測局)途徑G30連霍高速、德外里都如克鄉(xiāng)的鄉(xiāng)村道路和經(jīng)常無車行走的山溝小路,行程135 km，用時3.0 h就可到達巡測斷面。

3.2 流量測次的布置原則

根據(jù)四道溝河流的徑流特點和洪水特性，平水期：每年的9月至次年的4月中旬，可每月安排一次巡測，汛期在中心站每天關(guān)注水位的變化情況和天氣變化情況，隨時安排增加巡測次數(shù)。

3.3 計劃全年巡測次數(shù)

四道河溝巡測次數(shù)和時機應(yīng)根據(jù)河道水位的變化情況來定，由于河道安裝有自動監(jiān)測自動傳輸?shù)乃槐O(jiān)測儀器，汛期在中心站每天關(guān)注河道的水位變化情況，隨機增加巡測次數(shù)，汛期一般情況下，每月安排一次(包括對儀器的檢查和校正)，由于汛期暴雨的隨機性，隨時關(guān)注天氣預(yù)報，根據(jù)天氣預(yù)報隨時安排增加測次。9月至次年4月中旬，由于河道來水是漸變的，比較穩(wěn)定，可安排一月巡測一次。

3.4 單次測流必須時間統(tǒng)計

四道溝河流由于平時水量比較小，斷面寬度在30 m以內(nèi)，測一份流量需時在30 min左右(不包括行程)，但每次巡測，工作人員都要對儀器設(shè)備進行檢查，對前期最大洪峰用比降法進行實測，用時一般在4 h左右(不包括行程)。

表1 四道溝全年巡測次數(shù)分配表

3.5 巡測方法

四道溝中心站(哈密水文勘測局)工作人員隨時關(guān)注巡測斷面?zhèn)骰氐膶崟r水位和天氣預(yù)報，在需要的時機安排巡測人員、車輛及時前往巡測斷面進行實地勘測，測流、觀測水位并查看前期最高水位時的過水?dāng)嗝?，能夠進行比降法測流的應(yīng)對前期最高過水?dāng)嗝孢^流量進行補測；檢查安裝的水位計、雨量計、測速儀及配套的供電設(shè)備的運行情況，查看斷面水尺等設(shè)施的完好度，做好現(xiàn)場記錄。

3.6 巡測資源的配置

四道溝中心站現(xiàn)有辦公用房500 m2，配備有數(shù)據(jù)接受服務(wù)器，計算機，負責(zé)接收巡測斷面安裝的設(shè)備傳輸回來的實時數(shù)據(jù)，為工作人員實時掌握分析河道水流情況，為該站的預(yù)警發(fā)布、隨機安排巡測提供依據(jù)。巡測車一輛。

四道溝巡測斷面現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施主要是：水準(zhǔn)點3個、斷面標(biāo)志一套、水尺三組、上中下斷面標(biāo)志樁三組，鉛絲籠護岸100 m，自動采集自動傳輸水位(雨量)計基礎(chǔ)設(shè)施一套，測速儀安裝基礎(chǔ)設(shè)施一套；設(shè)備主要有：自動采集自動傳輸水位(雨量)計一套、測速儀一套。

四道溝年徑流量較小，不需要配備大型專用的測流設(shè)施，只需配備一套專用的流速儀、50～100 m的皮尺、一套水準(zhǔn)測量儀器、人員過河設(shè)備和少量的浮標(biāo)等巡測必備用品和一臺數(shù)據(jù)采集筆記本電腦。

人員配置：每次到野外巡測除駕駛員外，最少需2～3名專業(yè)技術(shù)人員開展野外巡測工作。

3.7 巡測資料整編

由于四道溝巡測斷面正式運行時間較短，自動監(jiān)測資料只能作為參考，通過每一次的巡測，對自動采集的水位、流速需要校正，進行自動采集水位、流速與人工觀測水位、流速的誤差分析，建立自動采集水位、流速與人工觀測水位、流速關(guān)系曲線；只有當(dāng)關(guān)系穩(wěn)定后才能采用自動采集數(shù)據(jù)發(fā)布預(yù)警。

年終對水文各要素按照水位巡測資料整編規(guī)范進行資料整編，精度按照巡測規(guī)范和本巡測站的主要功能是發(fā)布預(yù)警，滿足洪水發(fā)布要求精度即可。全年巡測資料在次年元月內(nèi)整編完成并存檔。

4 巡測效果評價

(1)四道河中心站只是巡測站，主要任務(wù)是為下游的防洪減災(zāi)和水庫預(yù)警服務(wù)，加之測速儀受環(huán)境影響較為敏感，三、四級以上的風(fēng)對該流速儀的測速影響非常大，目前承載測速儀的基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)進行改進加固。由于該斷面寬度在30 m左右,可結(jié)合實際將承載測速儀的支架改成龍門支架較為穩(wěn)定，雖不能完全消除風(fēng)對測速儀的影響，但可極大減小風(fēng)對測速儀的影響，提高測速儀的測速精度。同時由于河道比降大，來水量變化幅度較大，斷面變化劇烈，也會影響自動流速儀的監(jiān)測精度，可對河道兩岸進行加固整理，減小來水主流的改道，保證數(shù)據(jù)監(jiān)測準(zhǔn)確。

(2)水文站的主要功能是為下游防洪減災(zāi)、水庫預(yù)警服務(wù)，現(xiàn)階段由于測速儀受環(huán)境影響較為敏感，三、四級以上的風(fēng)對該測速儀的測速影響非常大，在試運行期間，流速跳躍較為明顯，目前用流速直接推算流量條件還不具備，為盡早確定該巡測斷面的水位流量關(guān)系線，后期應(yīng)盡快按照自治區(qū)水文局的要求分析確定50%、20%、5%、2%、1%等頻率設(shè)計洪峰流量(水位)，將河道不同設(shè)計保證率下的洪峰流量還原到現(xiàn)巡測斷面，精確計算不同保證率下洪峰流量對應(yīng)的巡測斷面水位，確定不同保證率下的警戒、保證流量和洪水預(yù)警發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

水文巡測是獲取水文資料的主要手段和方式,是水文測驗方式改革的方向。水文巡測工作的開展，有利于提高工作效率，促進四道河中心水文站水文監(jiān)測能力和管理工作水平。通過對四道河流域暴雨洪水特征進行調(diào)查分析，結(jié)合流域?qū)嶋H情況、水文站概況、現(xiàn)有職工情況及測驗整編精度等要求,對水文勘測方式進行合理規(guī)劃,分析出適合該地區(qū)的巡測方案。隨著水文巡測的開展，能有效地緩解基層水文行業(yè)工作壓力，提高工作效率，為區(qū)域防洪減災(zāi)提供基礎(chǔ)支撐。