對南莊站水文測驗的思考

馮俊杰

（忻州市水文水資源勘測分局山西忻州03400 0）

1 水文測驗的意義

水文測驗是指從站網布設到收集、整編水文資料的全部技術過程。狹義水文測驗是指測量水文要素所進行的全部作業。根據水文測驗資料，可以掌握各地的降水徑流和水質等水文情況，為防汛抗旱斗爭、防止水源污染提供情報；通過對水文測驗資料的分析，可以探索水文規律，為水利建設和其他國民經濟建設服務。

南莊水文站自1953年6月開始建站至今已有60余年的歷史，在這期間這些水文數據滿足了當地政府的建設和有關國民經濟部門應用的要求，為經濟的發展、社會的進步起到了積極的作用，現在在經濟社會快速發展的今天，更離不開水文測驗工作。

2 水文、流域及測驗河段概況

2.1 流域概況

南莊水文站位于山西省定襄縣河邊鎮南莊村東的滹沱河上，屬海河流域子牙河水系。該站于1953年6月1日由山西省人民政府水利局設立，為國家基本水文站，亦為山西省滹沱河出口干流控制站。南莊水文站以上集水面積為11936km2，主河道長250.7km，干流平均縱坡1/460，高差2411m。在南莊水文站以上，較大支流主要有陽武河、牧馬河和清水河，流域四周群山環繞，濟勝橋水文站至南莊水文站為山區河道，河床窄深，河道坡度逐漸變陡，河床組成由砂質河床逐漸變為卵礫石河床。

南莊站流域內水利工程眾多，其中：中型水庫7座，分別為孤山水庫、下茹越水庫、神山水庫、觀上水庫、米家寨水庫、雙乳山水庫、唐家灣水庫，在濟勝橋水文站下游有多處水電站，水庫控制流域面積為2084km2，總庫容為10674.2×104m3，建于1958～1978年之間。?。ㄒ唬┬退畮?9座，控制流域面積為1169.5km2，總庫容為524×104m3，建于1958～1980年之間。?。ǘ┬退畮?9座，控制流域面積為565.75km2，總庫容為1408×104m3，建于1958～1983年之間。三種類型水庫總控制流域面積達到3819.25km2，占南莊水文站控制流域面積的32%，對洪水有一定的影響，改變了洪水的天然狀態，起蓄洪、滯洪的作用。

2.2 測驗河段、測流設備、測流方法

南莊水文站處于深山峽谷之中，周圍高山聳立，插入云霄。水文測驗河段基本順直，順直段約500 m，基本水尺斷面上游320 m及基本水尺斷面下游280 m處有急彎，基本水尺斷面下游240 m處有急灘，水文測驗斷面為U型，河槽窄而深，水文測驗斷面寬約150 m。河道兩岸為石山梯田。河床由泥沙卵石組成，洪水時沖淤變化大，糙率在0.025～0.038之間?；舅邤嗝嫦掠渭s50 m處河道左岸為河南坪村水電站引水渠道的引水口，枯水期以及平水時攔河壘壩，以保持發電站的用水量，洪水時攔河壩被沖，給測量工作帶來很大困難。測驗河段常年有水，枯水期流量約4.50～11.3m3/s。

1953年6月建成浮標投放器，1967年建成雙主索在纜車上手搖的測流纜車，1998年改造成單主索電動載人測流纜車，至今一直使用。

測流方法主要有：1）涉水或纜車上采用流速儀法測流；2）使用浮標投放器時視洪水情況分別采用均勻浮標法、中弘浮標法測流；3）采用天然浮標測流；4）比降面積法測流。使用浮標法或比降面積法測流，計算流量時均需借用斷面。本站水面浮標流速系數采用0.86～0.88。

3 對水文測驗的影響因素

3.1 水利水電工程的影響

根據滹沱河南莊水文站多年資料反映，由于受上游水電站壩區攔蓄、電站開啟閘門和電站關閉閘門影響，滹沱河來水過程及其水文規律遭到破壞，主要是攔蓄了天然水流過程，削減滯后了洪峰、沙峰，使水文資料失去了連續性和代表性，對水文監測和水文情報產生了直接影響。

1）對水位、流量的影響。由于受電站開啟閘門和關閉閘門影響，南莊水文站測驗斷面的水位、流量無變化規律，日變幅較大，在現有的水文測驗設施設備的情況下，直接影響了水文測驗的精確性，同時使外業測驗、內業計算和資料分析整編等工作量大幅增加。

2）對含沙量、輸沙率的影響。受壩區攔蓄影響，6月至9月上游河道來沙部分被截，10月至次年5月無規律排水沖沙，使得河道天然含沙量、輸沙率的變化過程遭到破壞，洪峰沙量過程不相應，輸沙量的測驗次數明顯增加。另外，由于上游來沙中的大部分粗泥沙沉積于壩內，無法開展泥沙顆粒分析工作，資料的代表性，連續性失真，直接影響了水文情報、水文監測、水文預報資料。

3）對水文情報預報的影響。受上游電站調蓄影響，使得原有的洪水預報方案精度降低，預見性變差，主要表現在上下游水文站不同量級洪水的水位、洪峰、洪量、沙量變化過程無規律。

4）對水文測驗、資料的影響。水文站測驗（包括低枯水測驗）因受到水利、水電工程的影響而難度增大，特別是因為發電造成水位頻繁變化，水流狀態復雜化，流量測驗時機難以把握，流量測驗次數明顯增加甚至無法控制完整的流量過程。

5）受水電工程回水影響。水電工程建設在水文站測驗斷面下游，受工程回水影響，河道水流流態發生變化，低水水位與流量關系點非常散亂，沒有穩定的關系。

6）受下游攔河壩的影響。在本站基本水尺斷面下游約100 m處有一亂石攔河壩，在洪水未把石壩沖開或沖毀之前，由于壩的攔水作用，使得上比降水尺斷面、基本水尺斷面、下比降水尺斷面三個斷面處的水面幾乎是成一水平面，從而影響了比降水尺的觀測，使得糙率分析工作無法開展。

7）受跨流域引水影響?？缌饔蛞こ痰男藿ǜ淖兞颂烊缓恿鞯乃孔兓幝?，造成水文資料失真和水帳不清。

3.2 河道植物的影響

河道植物是指生長在河流水體中、邊灘、沙洲及其兩岸（或堤防）上的植物。本站每年4月至9月是河道植物的生長旺盛期，其對水文測驗的影響，主要表現在以下幾方面：1）水草隨波擺動干擾及纏繞在流速儀儀器的旋杯或槳葉上，使流速儀無法正常工作，水文測驗難以完成。2）河道植物是河流生態系統的重要組成部分，通常指植物本身對水流的阻礙作用，使得水體的流速非常慢，甚至不滿足流速儀額定流速工作范圍的條件，從而影響流量的測驗精度。3）河道植物不僅影響了水流運行的速度，同時它也抬高了河道水位，導致同水位下的流量點偏左，從而改變了原有河道正常水位流量關系形態。4）在降水發生時，由于受河道植物枝葉的影響，明顯降低其對地面沖擊力的力度，進而減輕水土流失，同時由于植物莖干對河道泥沙的阻礙作用，使得部分泥沙沉積于河床，從而抬高了河床以及減少了河道水體的含沙量。5）斷面兩岸灘地農作物的種植，一般種植的有馬鈴薯、紅薯、花生、豆角等低稈植物和玉米高稈植物。在洪水初始漫灘時，一些高稈作物不容易倒伏，這樣不但改變了測速垂線起點距位置的準確放置，而且有時甚至難以實施流量的測驗，從而降低了流量的測驗精度。另外，由于不同種作物混種，使得灘地糙率系數發生很大變化，糙率分析工作量加大。

4 建議

（1）加強測驗頻次。增加水位、流量、含沙量觀測次數，提高單次測驗精度，以控制完整的水沙變化過程，改變資料整編方法，滿足資料整編和水文預報要求。

（2）改進測驗方法。一是采用先進的測驗設備，解決低流速及水草纏繞等測驗難的問題，二是因地制宜采用水工建筑物推算流量。

（3）改進測驗方式。在經濟社會大發展的今天，穩定和完善水文站網的同時，利用先進的技術和采用先進的測驗設備，積極探索站隊結合之路，發展水文巡測。

（4）加強職工專業知識素質教育，提供專業實踐培訓平臺，營造和諧、舒適的工作環境，強化水文資料整編與測驗工作相結合、日常測驗與日常分析研究相結合的原則，努力提高職工整體素質。

（5）水文部門要根據相關法律、法規、政策積極主動向各級政府的計劃部門、工程建設單位的主管部門及相關審批部門建議，重視工程對水文的影響，加強對水利工程的管理，嚴格審批制度。

（6）積極做好水文條例的宣傳工作，嚴禁在水文測驗斷面耕種農作物以及挖溝、采砂。