安勘队水文巡测方案的优化

2011-06-01徐勒铭孙放鸣

长江工程职业技术学院学报 2011年3期

田峰，徐勒铭，孙放鸣

（长江中游水文水资源勘测局，武汉 430012）

1 基本概况

1．1 问题的提出

长江中游水文水资源勘测局安乡水文水资源勘测队（以下简称安勘队）组建于1990年5月，队部基地设在湖南省安乡县城关镇滨湖路8号，距县城约3km。由于安勘队建在县城的郊区，一方面给水文职工的工作与生活带来了许多困难，另一方面受安乡化工厂生产的影响，周围的生态环境遭到破坏，水文职工身心健康受到了损害。安勘队所属巡测的松滋河东、中、西3条河流已修建了公路桥，对改变大湖口、自治局、官垸站的巡测方式创造了条件；官垸水文站已修建了水文缆道，改变了测验方式。安勘队水文巡测方式的优化，为改变全体水文职工及家属的生存环境，改善职工的工作条件，提高生活质量，提高水文测报能力与经济效益创造了条件。

1．2 测站分布

安勘队所辖测站分布在西洞庭湖水系，行政区域跨湖南常德、益阳二市五县，有安乡、石龟山、大湖口、自治局（二）、官垸5个二类精度的水文泥沙站与汇口（二）1个三类精度的水文站，葫芦坝、濠口、董家垱3个水文巡测断面，还有瓦窑河、三不管、小望角、蒿子港、白蚌口5个水位站。各测站的水文测验项目见表1。

1．3 测验方式

安勘队建队初期，就采用了巡测与驻测相结合的方式开展对所属测站的水文测验工作。即安乡、石龟山、官垸三站实行驻测，大湖口、自治局（二）、汇口（二）三站和葫芦坝、濠口、董家垱三个巡测断面采用水文测船实行流量、含沙量的巡测。在汛期以水文测船为主；在枯季，则以巡测车为交通工具，租用小渡船或人工涉水进行水文测验。

2 优化巡测方案的必要性

安勘队建队以来，在人力资源和仪器设备配置等多方面实现了精简和优化，取得了一定的经济效益。目前由于受安乡化工厂生产的影响，安勘队队部基地的大气环境受到破坏，职工的生产与生活环境也受到破坏，直接影响到职工与家属的身心健康；同时受水文巡测手段、测验方法的局限，一定程度上制约了安勘队水文巡测的发展。如果仍以传统的水文船测进行巡测，燃料消耗很大，增加巡测成本，巡测效益很难显现。进一步优化水文巡测方案，改变水文巡测的方式方法，提高水文巡测经济效益，改善职工生活环境，减轻职工劳动强度，已成为安勘队全体职工的最大心愿。

3 水文巡测方案优化的可行性

3．1 交通条件日趋便利

建队初期，从基地到达石龟山、大湖口、官垸等站均因隔水不能直达，只能以水文测船作为主要交通工具开展巡测。当时的交通条件，不仅制约了水文巡测的发展，而且降低了巡测的经济效益。建队以后，安勘队测区的交通状况有了明显改善，特别是随着1995年以来，安乡、石龟山等五座大桥相接继通车，不仅使各站均能直达，并大大缩短了从基地到所属各站之间巡测车的车程时间，且不存在收费问题，为巡测车辆作为主要交通工具开展巡测提供了便利的交通条件。

表1 安勘队所属测站设置及测验情况统计表

3．2 仪器设备先进可靠

随着水文科技的快速发展，安勘队所属测站的水位、雨量观测已实现了自动观测、自动存贮、自动传输，并能实现远程监控，正在逐步实现“有人看管，无人值守”的现代水文管理模式。流量测验普遍实现了E－KZⅠ型或Ⅱ型智能控制系统，实现了流量测验信息由计算机自动采集、计算并输出成果。声学多普勒剖面流速仪与LISST-100型测沙仪器的逐步应用，使流量、含沙量的自动监测成为可能，成为安勘队进一步发展水文巡测并优化巡测方案提供了有力的技术支撑。

3．3 巡测技术条件日趋成熟

（1）流量实行单值化布置测验与整编。目前，安乡、自治局（二）、大湖口、石龟山4站全年采用单值化布置测验与整编，上述测站的流量单值化方案还可优化。由于大湖口、自治局（二）、官垸三站属于松滋河的东、中、西支，且只要进行资料分析，便可实现轮流间测或每年校测；安乡、石龟山站水位流量单值化关系稳定，通过分析，也能实现1～2年间测一年；官垸、汇口（二）两站原本全年采用单值化布置测验与整编，因近年两站分别受澧水梯级开发和长江来水顶托影响，还只能是采用单值化与局部连时序绳套法相结合的测验与整编方式。现正着手开展两站全年单值化新方案的分析研究。

（2）泥沙测验与整编。安乡、自治局（二）、大湖口、石龟山、官垸五站悬移质输沙率测验均采用单～断沙相关测验与整编，目前五站悬移质输沙测验已经实行了隔年间测，且历年单～断沙相关系数接近1．0左右，通过进一步分析，可实现3～5年间测一年。大湖口、自治局（二）站的单沙已与安乡站建立了较好的相关关系，可用安乡站的单沙推算大湖口、自治局站的单沙。

3．4 测验工具得到改善

2006年，长江委中游局在官垸水文站建成洞庭湖区第一座水文测验缆道并成功投产，为在湖泊水网地区使用水文测验缆道积累了经验。大湖口站2008年底完成水文测验缆道建设，自治局（二）站2009年上迁至夹夹断面并兴建水文测验缆道。同时，汇口（二）和安乡两站也具备建设水文测验缆道的条件。上述各站建设水文测验缆道以后，可完全实现用车辆作为主要交通工具进行巡测。

3．5 节能增效明显

当前，全球能源日趋紧缺，石油价格持续上涨，而且油源日趋紧张。如果继续采用以测船为主的交通工具，安勘队每年要消耗柴油约24t，船舶运行维修费用达数十万元。而这些油料的消耗主要在路途，真正用在测验的时间所占的比重不大。反之，采用以巡测车和水文测验缆道相结合为主要交通及测验工具，则将大大节约运行费用，符合节能减排的基本国策。

4 水文巡测方案优化构想

4．1 近期方案（队部基地在安乡）

第一步：已于2008年底建成大湖口站缆道；2009年起，官垸、大湖口两站开车实行巡测，为此可减少测船1艘及职工2～3人。第二步：将自治局（二）站上迁到夹夹断面并与汇口（二）站同时建设缆道，将大湖口、夹夹、官垸和汇口（二）构成一个巡测圈。为此，又可减少测船1艘及职工3～5人。第三步：2010年，为改善安勘队的生存环境，将安勘队队部迁常德市，改名为西洞庭湖勘测队。在安乡断面兴建水文测验缆道。目前由于基地在安乡，用水文测验缆道施测与船测比较效益不甚明显，但基地迁到常德后效益就会显现，这样又可减少一条测船。

对于石龟山站，由于水文测验断面太宽，不太适合建设水文测验缆道，故仍保留水文测船施测。况且从应急措施和区域水文调查等方面考虑，安勘队至少要保证有一艘航速较快、功率适中的船只（玻璃钢或钢制船均可）和一艘冲锋舟快艇作为高洪时期快速反应于各站之间。

4．2 远景方案（队部基地在常德市）

2008年底，由于常德至岳阳的高速公路建成，从常德到安乡只需40分钟的车程，为安勘队基地迁往常德市进而开展水文巡测创造更为有利的交通条件。为此，应抓住这一机遇，立即着手在常德市征地，筹建新的巡测基地。待新基地建成后，将现基地水文趸船迁移至石龟山站（有水文码头）作为安勘队测船停泊基地，从而可以根据不同水情和沙情，采用以下两种组合方案实施水文巡测。

（1）大循环水文巡测线路。常德—石龟山—官垸—自治局（二）（即夹夹断面）—大湖口—安乡—汇口（二）—常德。在水沙情变化平稳或虽水位变化较大又不失抢测洪水水文要素值时采用（基于每站不是同一天都要施测，当然尽可能考虑同一天施测），一台越野中巴车载7名测验人员组成两小组，即：船测组4人完成石龟山、葫芦坝、濠口站当日测量任务；缆道组3人则完成官垸、夹夹、大湖口、安乡、汇口（二）站当日测量任务后在石龟山测船停泊基地与船测组汇合返回常德基地。

（2）小循环巡测线路。线路1：常德—石龟山—汇口—安乡—常德。线路2：常德—官垸—自治局（夹夹）—大湖口—常德。线路1和线路2是基于水沙情变化急剧，又要抢测洪水水文要素时采用。由一台越野吉普车和一台双排座工具车分载4～6名测验人员组成3个测验小组，即：船测组4人完成石龟山、葫芦坝、濠口站及特大洪水时发生的分洪溃口（此时船测组按高洪测验方案适当增加人力）测量任务、缆道2个组（3人／组），用2台巡测车分别完成官垸、夹夹、大湖口与汇口（二）、安乡测量任务。需要连续施测时，采用短期驻守。

4．3 技术方案优化

除对石龟山、汇口（二）、安乡、官垸、自治局（夹夹）、大湖口等6站全年Z～q关系进行重新分析论证外，还进行松滋河东、中、西三支水沙比分析，建立松滋河东、中、西三站间水沙相关关系，从而实现测一站间测两站或测两站间测一站的测验方式。此外，在已有安乡～自治局（二）单单相关和安乡～大湖口单单相关分析的基础上重新摸索各站间水沙传播时间，重新分析论证安乡与各站间单单相关关系，巩固并发展西洞庭湖的水文巡测。

5 巡测方案优化前后资源配置比较

从巡测方案优化后资源重新整合配置来看，虽然巡测方案优化后的初期投资比较大，如购置先进的仪器设备及架设4座水文测验缆道，而又有现成的几艘测船闲置，近期经济效益不甚明显，但从单次测验成本看节约十分可观。如大湖口站船测一次单沙消耗燃料费约需1200元，而以巡测车加水文测验缆道相结合，同样测一次单沙仅100余元左右。不言而喻，一站年或多站年计算下来，节省的效益更显著。从人力资源方面看，职工人数可由现在的36人减为27人左右，全面实现减员增效。同时将队部搬迁至常德市后，不仅能改善职工的工作生活环境，也能大大提升长江委水文在地方的影响力和知名度。