鄭 燦

（河北省保定水文勘測研究中心，河北 保定 071000）

1 工程概況

淶水縣拒馬河大沙地?cái)嗝嫔嫌魏恿靼毒€自然生態(tài)緩沖帶建設(shè)項(xiàng)目位于淶水縣拒馬河北京與河北界橋大沙地?cái)嗝嫔嫌? km，1#濕地工程采取“水平潛流人工濕地+表面流人工濕地+水平潛流人工濕地”的布局形式；2#濕地工程采取“調(diào)蓄塘+水平潛流人工濕地+表面流人工濕地”的布局形式；3#濕地工程充分利用溝道階梯式的地勢變化，采取5 級(jí)“表面流人工濕地”的布局形式。項(xiàng)目位置，如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目位置

北京與河北界橋至北峪河流緩沖帶采用格賓石籠進(jìn)行防護(hù)；狼兒河村至北大河沿線各村莊入河口左岸采用格賓石籠進(jìn)行防護(hù)，右岸及都衙水文站處采用格賓石籠護(hù)墊進(jìn)行防護(hù)。工程建設(shè)的目的是保障拒馬河水質(zhì)，凈化周邊匯入的初期雨水和農(nóng)田退水，形成完備的生態(tài)緩沖帶，構(gòu)建良好的濕地生態(tài)環(huán)境。

2 水文站概況

都衙水文站始建于2008 年1 月，控制流域面積4 450 km2，為海河流域大清河水系拒馬河上的國家基本水文站，承擔(dān)著斷面上游洪水的觀測、報(bào)汛任務(wù)。拒馬河全長270 km，其中都衙以上主河道長180.5 km，河道縱坡為4.5‰，流域平均寬度為24.3 km。

都衙水文站主要監(jiān)測項(xiàng)目包括水位、流量、水溫、降水量、水質(zhì)等水文要素。都衙水文站位置，如圖2所示。

都衙水文站測驗(yàn)河段位于淶水縣都衙村，順直段長約200 m，為寬淺河槽，右岸為山石?；緮嗝嬉陨?0 m 處有石壩1 座。上游約80 m 處右岸有渠首工程1處，截流引水。

都衙水文站測驗(yàn)河段的河床由砂卵石組成，中水、低水沖淤變化不大，特大洪水時(shí)右岸有沖淤現(xiàn)象。都衙水文站主河道測驗(yàn)斷面設(shè)于2010 年6 月，基本斷面以下250 m 處向左彎曲，沖淤變化較大，主流偏于右岸。

3 水文分析計(jì)算

3.1 中高低水劃分

依據(jù)都衙水文站測站任務(wù)書流量分級(jí)，低水流量小于18 m3/s，中水、高水流量大于18 m3/s。低水時(shí)，根據(jù)測流槽建立水位流量關(guān)系單值化曲線實(shí)現(xiàn)在線推流。中水、高水時(shí)，流量大于18 m3/s、小于200 m3/s，采用纜道懸桿流速儀測驗(yàn)；流量大于200 m3/s、小于1 180 m3/s，采用纜道雷達(dá)波在線測流系統(tǒng)測驗(yàn)；流量大于1 180 m3/s、小于2 980 m3/s，采用雷達(dá)波測驗(yàn)，影像測速儀輔助；流量大于2 980 m3/s（洪水），采用電波流速儀施測或根據(jù)水位流量關(guān)系曲線推流。

3.2 沖刷分析計(jì)算

河道沖刷采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013）平順護(hù)岸的沖刷深度公式進(jìn)行計(jì)算。

泥沙起動(dòng)流速計(jì)算公式如下：

式中：Uc為泥沙起動(dòng)流速（m/s）；H0為沖刷處水深（m），取3.53 m；d50為床沙的中值粒徑（m），取0.02 m；γs，γ分別為泥沙與水的容重（kN/m3），其中水的容重為9.8 kN/m3、泥沙的容重為17.9 kN/m3。

近岸垂線平均流速計(jì)算公式如下：

式中：Ucp為近岸垂線平均流速（m/s）；U為行近流速（m/s），取2.82 m/s；η為水流流速不均勻系數(shù)，根據(jù)水流流向與岸坡夾角查表取值，詳見表1，取3.00。

表1 水流流向與岸坡夾角關(guān)系

局部沖刷深度計(jì)算公式如下：

式中：hs為局部沖刷深度（m）；n與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，n=1/4～1/6，取1/4；其余變量含義及取值同上。

上述公式中，床沙的中值粒徑、沖刷處深度和行近流速均為2012 年水文實(shí)測資料。通過式（1）—（3），計(jì)算得泥沙啟動(dòng)流速Uc為0.34 m/s、近岸垂線平均流速Ucp為4.23 m/s、局部沖刷深度hs為3.08 m。

4 影響評價(jià)

4.1 對河勢的影響分析

都衙水文站附近河道經(jīng)多年沖淤演變，河床形態(tài)已基本穩(wěn)定。項(xiàng)目建成后，河道行洪主流流向基本不會(huì)改變，但工程施工期間縮窄了附近河道主槽，對上下游河段河勢穩(wěn)定有一定影響。

4.2 對測驗(yàn)河段及測站控制的影響分析

淶水縣拒馬河大沙地?cái)嗝嫔嫌魏恿靼毒€自然生態(tài)緩沖帶建設(shè)項(xiàng)目位于都衙水文站上下游各20 km河道管理范圍內(nèi)，低水期工程施工將造成河道過水?dāng)嗝婵s窄，進(jìn)而對水文測驗(yàn)斷面產(chǎn)生嚴(yán)重影響；斷面控制和河道控制情況發(fā)生改變，使測驗(yàn)河段流速、河床坡度及水面比降均發(fā)生變化，流速橫向分布與斷面形態(tài)、河道形勢等各項(xiàng)因素也發(fā)生了變化[1]。中高水期，工程施工造成的影響較小。歷史資料和近年實(shí)測資料大部分均為低水期水位流量資料，為保證資料連續(xù)性需要調(diào)整基本測驗(yàn)斷面。

4.3 對水文設(shè)施設(shè)備的影響分析

淶水縣拒馬河大沙地?cái)嗝嫔嫌魏恿靼毒€自然生態(tài)緩沖帶建設(shè)項(xiàng)目建成后，中高水期水文監(jiān)測方式與設(shè)施設(shè)備幾乎不變，但低水期水流形態(tài)發(fā)生改變，現(xiàn)有水文測驗(yàn)設(shè)施設(shè)備無法滿足日常測驗(yàn)需求，因此需對都衙水文站測驗(yàn)斷面現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備進(jìn)行改善。

4.4 對水文測驗(yàn)的影響分析

中高水期，現(xiàn)有測報(bào)方案與應(yīng)急測報(bào)措施可滿足日常測報(bào)要求，但低水期因工程施工造成上游水域受到回水作用致使水位抬升，測驗(yàn)河段流速、河床坡度及水面比降均發(fā)生重大變化，導(dǎo)致水位觀測變得復(fù)雜[2]，需增加測次。因?qū)?yīng)的水位-流量關(guān)系變化顯著，需重新率定水位-流量關(guān)系進(jìn)而定線推流[3]。

4.5 對水文情報(bào)預(yù)報(bào)的影響分析

都衙水文站的報(bào)汛任務(wù)有峰頂流量、實(shí)測流量等，水情信息要在15 min 內(nèi)報(bào)出。中高水期峰頂流量根據(jù)實(shí)測峰頂水位在擬定的高水報(bào)汛曲線上推求，但低水期因水位-流量關(guān)系的變化會(huì)使原有報(bào)汛曲線受到影響。因此，本項(xiàng)目的實(shí)施將對都衙水文站的水文情報(bào)預(yù)報(bào)產(chǎn)生影響。

4.6 對水文數(shù)據(jù)資料的影響分析

通過以上分析可知，項(xiàng)目建設(shè)對都衙水文站流量、水位等監(jiān)測產(chǎn)生影響，導(dǎo)致都衙水文站測驗(yàn)斷面需要調(diào)整。測驗(yàn)斷面調(diào)整后，由于測驗(yàn)條件的變化，水文資料系列的連續(xù)性、一致性將受到一定影響[4]。為了分析水文資料的連續(xù)性和一致性，應(yīng)再次修訂都衙水文站測站任務(wù)書和洪水測報(bào)方案，加密各水文要素的測次，加大水位、流量以及各水文要素變化的資料整編工作量，使都衙水文站水文資料在站整編、審查、匯編等各階段的工作量增大[5]。

5 結(jié)論與建議

（1）淶水縣拒馬河大沙地?cái)嗝嫔嫌魏恿靼毒€自然生態(tài)緩沖帶建設(shè)項(xiàng)目位于都衙水文站水文監(jiān)測環(huán)境保護(hù)范圍內(nèi)，工程實(shí)施對都衙水文站測驗(yàn)河段、測驗(yàn)斷面、設(shè)備設(shè)施、水文測驗(yàn)、水文情報(bào)預(yù)報(bào)和水文數(shù)據(jù)資料等均產(chǎn)生影響。

（2）項(xiàng)目建設(shè)對水文站監(jiān)測環(huán)境和水文資料系列的影響較大，對水文要素的影響是全方位的，包括水位、流量等及其之間的相互關(guān)系。對水文規(guī)律產(chǎn)生的影響，需要通過修訂水文測驗(yàn)技術(shù)方案，增加水位、流量測次，修訂預(yù)報(bào)方案，加強(qiáng)水文資料整編等手段進(jìn)行補(bǔ)救。

（3）項(xiàng)目建設(shè)單位應(yīng)與水文部門保持聯(lián)系，落實(shí)因項(xiàng)目建設(shè)對水文站水文監(jiān)測造成影響的補(bǔ)救措施，妥善處理好項(xiàng)目建設(shè)與水文站水文測報(bào)工作的相互關(guān)系，確保水文測驗(yàn)工作的正常進(jìn)行。

（4）工程施工應(yīng)安排在非汛期，以確保都衙水文站測驗(yàn)安全。

（5）應(yīng)對工程施工期間的水文要素進(jìn)行監(jiān)測，完善水量調(diào)查資料，考證建設(shè)項(xiàng)目基本情況，查清其分布及變動(dòng)情況。在水文資料整編過程中，應(yīng)編制流量資料整編說明表，并對整編成果進(jìn)行全面合理性檢查，保證成果合理可靠[6]。加強(qiáng)對調(diào)查和收集資料的整編，對項(xiàng)目的水文調(diào)查資料和項(xiàng)目相關(guān)的水文整編資料應(yīng)納入整編資料中刊印。都衙水文站完成斷面整治后，應(yīng)對工程運(yùn)行后的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，若形成兩個(gè)系列應(yīng)建立兩個(gè)系列數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并進(jìn)行水文資料數(shù)據(jù)的一致性處理。