杭嘉湖巡测感潮影响河段测流实践与探讨

宋 寒,卢俊敏,陆伟

(嘉兴市秀洲区水文站,浙江 嘉兴 314001)

1 杭嘉湖地区区域概况

杭嘉湖地区西倚天目山脉与安徽省相邻,南临钱塘江杭州湾,北滨太湖与江苏省接壤,东与上海市相连。有杭州、嘉兴、湖州3个省辖市,被誉为鱼米之乡、丝绸之府,是我国经济社会最发达的地区之一。但杭嘉湖平原地势较低,且受黄浦江潮水顶托,河道排水不畅,易遭受梅雨暴雨和台风暴雨袭击,造成较严重的洪涝灾害,最为严重的有1954年、1999年的梅雨洪涝灾害,防汛形势十分严峻。从防洪调度、水资源管理、水利规划和验证工程效益的要求出发,杭嘉湖水文巡测于2001年开始全面恢复,根据巡测线沿水系和省界包围、个别地区由于交通、河道情况可酌情偏离省界的原则,沿太湖、江苏和上海界,沿钱塘江、东苕溪口门,布置了入湖线、北排线、东排线、钱塘江线和东苕溪线5条水量控制线,并于2007年实现5条巡测线的全面闭合。杭嘉湖地区的水文巡测对太湖流域治理、水资源管理、防洪调度、水利规划编制、验证水利工程效益和行政区界交接断面水质考核都具有十分重要的意义。

2 北排线秀洲北段巡测现状

北排线于2002年恢复巡测。北排线秀洲北段南起王江泾,北至双塔,以斜路为基点站,王江泾、双塔为单一流量站,布设巡测断面8处,分别为洋桥港、大有桥港、塘家路桥、市泾港、上合路、史家路、永新桥、大坝。王江泾、双塔,位于受潮汛影响的潮感区的末端区域,属感潮影响河段。秀洲北段巡测段全年巡测次数不少于20次,基点站测流 2次/d(08∶00—09∶00,16∶00—17∶00), 巡测段测流时基点站必须同时测流,并建立基点站与巡测段流量的相关关系,根据基点站流量和基点站与巡测段流量相关关系推算巡测段流量。单一流量站测流次数及要求与基点站相同,单独计算流量。巡测断面位置见图1。

在恢复杭嘉湖水文巡测的10 a实践中,依照SL 195—97《水文巡测规范》及 《杭嘉湖地区水文巡测管理办法》实施具体操作,在巡测过程中对巡测区水文特征、测站水文特性以及从点面结合探求在不同时期的水文情势的差异和选择好巡测路线与关键性流量测次等方面进行了分析和探讨,并根据历年基点站与巡测段流量关系曲线,寻找一定的规律,提出适用于平原河网感潮影响河段巡测流量测验方案和测流时机。

图1 秀洲区巡测站点分布示意图

3 测流时机的分析和测流方案的优化

3.1 提高测流速度,科学减少测流时间

北排线秀洲北段位于受潮汛影响的潮感区的末端区域,有潮水河的部分特性,河流流向变化较快,为了提高基点站与巡测段流量关系的精度,必须做到“测得快”,在保证测流精度的前提下,科学合理地减少测流时间。在巡测中使用旋杯式流速仪测流,预先固定测速垂线位置,并通过提高水位观测、计算测量水深、测点位置放置以及收放流速仪的速度和准确性,缩短测流时间,提高测流效率。

3.2 根据雨量分布和水位的涨落情况,掌握测流时机

杭嘉湖地区属亚热带季风气候,气候温和湿润,四季分明。年平均气温在15～18℃,多年平均降雨量为1 193.2 mm,年最大降雨量为1 798.1mm,年最小降雨量为766.6 mm。常年5—7月份为梅雨期,降水比较集中;8—9月份为台风期,受太平洋副热带高压控制,晴热少雨,但常遭受台风、暴雨袭击。根据多年巡测实践,分析得出在汛期测流过程中根据雨量的分布和水位的涨落情况,掌握测流时机。

按《杭嘉湖地区水文巡测管理办法》要求,巡测段测流次数为20次/a左右。经10 a水文巡测实践分析认为,测次的分布应与水位级的分布结合起来,非汛期一般1次/月,汛期视情况适当增加测次,在洪水期间应根据水位变化情况及时加测,以能控制洪水变化过程为原则,遇较大洪水年份应适当增加测次。在具体测次安排上,结合雨量的分布和水位的涨落情况选择测流时机。

3.3 在实施巡测过程中,根据潮汛情况控制正负流量

正负流量的定义:北排线水流流出浙江省境为正流量(顺流),北排线水流流入浙江省境为负流量(逆流)。北排线秀洲北段东南部河流受潮汛影响大,水位涨落明显,内河水位大潮汛潮位差12 cm,小潮汛潮位差2～3 cm。为了巡测段和基点站流量关系统计均衡合理,根据水情变化,分析测流和巡测路线,及时调整巡测部署。如农历每月初一、十五出现大潮汛时,潮水会通过下游红旗塘通道进入北段,此时下游水位上升对上游产生了顶托作用,产生正流量。斜路段高潮位时流量为正流量,低潮位时流量为负流量,为更好得出基点站与巡测段之间的水位流量关系曲线,在实施巡测时必须在高潮位抢测正流量,以此得出均衡合理的正负号排列情况。

3.4 合理设置基点站

北排线秀洲北段在巡测路线设定时,考虑到巡测距离、路程、交通、通讯方便,按水情变化及时施测流量等几方面因素,设置合适基点站。秀洲北段布设巡测断面8处。由于巡测历时较长,故将基点站设置于巡测线测流路径中段的斜路站,可减少误差并提高基点站与巡测段流量关系曲线精度。经数年的实践表明,斜路站作为基点站具有较好的代表性,具有较高的精度,是合适的。

3.5 建立基点站与巡测段的流量相关关系

在对巡测段进行流量巡测时,其相应的基点站也同步进行流量测验,用以建立基点站与巡测段的流量相关关系,做好巡测同步测流相应水文资料计算成果分析,以达到建立均衡合理的段站流量关系,确保水文巡测资料数据的精确度。巡测段流量根据基点站流量和基点站与巡测段流量相关关系推算求得。

由于秀洲北段位于受潮汛影响的感潮区的末端区域,河流流向变化较快,按清水河1次/d的测流标准难以保证精度,基点站斜路站测流次数确定为2次/d,王江泾站、双塔站2个单一流量站测流次数也确定为2次/d,以保证流量测验精度,提高水文巡测资料质量。

3.6 加强代办员培训

由于基点站测流2次/d,节假日及刮风下雨都必须坚持按时完成测流任务。为更好地落实测站的日常运行和维护,严格按照《测站任务书》的要求,做到及时、准确提供基础信息。为此必须加强所属代办员的业务培训和素质教育,加强代办员的工作责任心,减少仪器故障率,保证资料的质量。

4 结 语

北排线秀洲北段位于受潮汛影响的感潮区的末端区域,有潮水河的部分特性,河流流向变化较快,测流时机较难把握,基点站和巡测段关系难以确定。通过对10 a水文巡测实践的分析,提出了可行的测流时机和测流方案,并在实践中取得了较好的效果,提高了基点站与巡测段流量关系精度,为水文巡测工作提供了借鉴和参考。