对南庄站水文测验的思考

冯俊杰

（忻州市水文水资源勘测分局山西忻州03400 0）

1 水文测验的意义

水文测验是指从站网布设到收集、整编水文资料的全部技术过程。狭义水文测验是指测量水文要素所进行的全部作业。根据水文测验资料，可以掌握各地的降水径流和水质等水文情况，为防汛抗旱斗争、防止水源污染提供情报；通过对水文测验资料的分析，可以探索水文规律，为水利建设和其他国民经济建设服务。

南庄水文站自1953年6月开始建站至今已有60余年的历史，在这期间这些水文数据满足了当地政府的建设和有关国民经济部门应用的要求，为经济的发展、社会的进步起到了积极的作用，现在在经济社会快速发展的今天，更离不开水文测验工作。

2 水文、流域及测验河段概况

2.1 流域概况

南庄水文站位于山西省定襄县河边镇南庄村东的滹沱河上，属海河流域子牙河水系。该站于1953年6月1日由山西省人民政府水利局设立，为国家基本水文站，亦为山西省滹沱河出口干流控制站。南庄水文站以上集水面积为11936km2，主河道长250.7km，干流平均纵坡1/460，高差2411m。在南庄水文站以上，较大支流主要有阳武河、牧马河和清水河，流域四周群山环绕，济胜桥水文站至南庄水文站为山区河道，河床窄深，河道坡度逐渐变陡，河床组成由砂质河床逐渐变为卵砾石河床。

南庄站流域内水利工程众多，其中：中型水库7座，分别为孤山水库、下茹越水库、神山水库、观上水库、米家寨水库、双乳山水库、唐家湾水库，在济胜桥水文站下游有多处水电站，水库控制流域面积为2084km2，总库容为10674.2×104m3，建于1958～1978年之间。小（一）型水库19座，控制流域面积为1169.5km2，总库容为524×104m3，建于1958～1980年之间。小（二）型水库39座，控制流域面积为565.75km2，总库容为1408×104m3，建于1958～1983年之间。三种类型水库总控制流域面积达到3819.25km2，占南庄水文站控制流域面积的32%，对洪水有一定的影响，改变了洪水的天然状态，起蓄洪、滞洪的作用。

2.2 测验河段、测流设备、测流方法

南庄水文站处于深山峡谷之中，周围高山耸立，插入云霄。水文测验河段基本顺直，顺直段约500 m，基本水尺断面上游320 m及基本水尺断面下游280 m处有急弯，基本水尺断面下游240 m处有急滩，水文测验断面为U型，河槽窄而深，水文测验断面宽约150 m。河道两岸为石山梯田。河床由泥沙卵石组成，洪水时冲淤变化大，糙率在0.025～0.038之间。基本水尺断面下游约50 m处河道左岸为河南坪村水电站引水渠道的引水口，枯水期以及平水时拦河垒坝，以保持发电站的用水量，洪水时拦河坝被冲，给测量工作带来很大困难。测验河段常年有水，枯水期流量约4.50～11.3m3/s。

1953年6月建成浮标投放器，1967年建成双主索在缆车上手摇的测流缆车，1998年改造成单主索电动载人测流缆车，至今一直使用。

测流方法主要有：1）涉水或缆车上采用流速仪法测流；2）使用浮标投放器时视洪水情况分别采用均匀浮标法、中弘浮标法测流；3）采用天然浮标测流；4）比降面积法测流。使用浮标法或比降面积法测流，计算流量时均需借用断面。本站水面浮标流速系数采用0.86～0.88。

3 对水文测验的影响因素

3.1 水利水电工程的影响

根据滹沱河南庄水文站多年资料反映，由于受上游水电站坝区拦蓄、电站开启闸门和电站关闭闸门影响，滹沱河来水过程及其水文规律遭到破坏，主要是拦蓄了天然水流过程，削减滞后了洪峰、沙峰，使水文资料失去了连续性和代表性，对水文监测和水文情报产生了直接影响。

1）对水位、流量的影响。由于受电站开启闸门和关闭闸门影响，南庄水文站测验断面的水位、流量无变化规律，日变幅较大，在现有的水文测验设施设备的情况下，直接影响了水文测验的精确性，同时使外业测验、内业计算和资料分析整编等工作量大幅增加。

2）对含沙量、输沙率的影响。受坝区拦蓄影响，6月至9月上游河道来沙部分被截，10月至次年5月无规律排水冲沙，使得河道天然含沙量、输沙率的变化过程遭到破坏，洪峰沙量过程不相应，输沙量的测验次数明显增加。另外，由于上游来沙中的大部分粗泥沙沉积于坝内，无法开展泥沙颗粒分析工作，资料的代表性，连续性失真，直接影响了水文情报、水文监测、水文预报资料。

3）对水文情报预报的影响。受上游电站调蓄影响，使得原有的洪水预报方案精度降低，预见性变差，主要表现在上下游水文站不同量级洪水的水位、洪峰、洪量、沙量变化过程无规律。

4）对水文测验、资料的影响。水文站测验（包括低枯水测验）因受到水利、水电工程的影响而难度增大，特别是因为发电造成水位频繁变化，水流状态复杂化，流量测验时机难以把握，流量测验次数明显增加甚至无法控制完整的流量过程。

5）受水电工程回水影响。水电工程建设在水文站测验断面下游，受工程回水影响，河道水流流态发生变化，低水水位与流量关系点非常散乱，没有稳定的关系。

6）受下游拦河坝的影响。在本站基本水尺断面下游约100 m处有一乱石拦河坝，在洪水未把石坝冲开或冲毁之前，由于坝的拦水作用，使得上比降水尺断面、基本水尺断面、下比降水尺断面三个断面处的水面几乎是成一水平面，从而影响了比降水尺的观测，使得糙率分析工作无法开展。

7）受跨流域引水影响。跨流域引水工程的修建改变了天然河流的水量变化规律，造成水文资料失真和水帐不清。

3.2 河道植物的影响

河道植物是指生长在河流水体中、边滩、沙洲及其两岸（或堤防）上的植物。本站每年4月至9月是河道植物的生长旺盛期，其对水文测验的影响，主要表现在以下几方面：1）水草随波摆动干扰及缠绕在流速仪仪器的旋杯或桨叶上，使流速仪无法正常工作，水文测验难以完成。2）河道植物是河流生态系统的重要组成部分，通常指植物本身对水流的阻碍作用，使得水体的流速非常慢，甚至不满足流速仪额定流速工作范围的条件，从而影响流量的测验精度。3）河道植物不仅影响了水流运行的速度，同时它也抬高了河道水位，导致同水位下的流量点偏左，从而改变了原有河道正常水位流量关系形态。4）在降水发生时，由于受河道植物枝叶的影响，明显降低其对地面冲击力的力度，进而减轻水土流失，同时由于植物茎干对河道泥沙的阻碍作用，使得部分泥沙沉积于河床，从而抬高了河床以及减少了河道水体的含沙量。5）断面两岸滩地农作物的种植，一般种植的有马铃薯、红薯、花生、豆角等低秆植物和玉米高秆植物。在洪水初始漫滩时，一些高秆作物不容易倒伏，这样不但改变了测速垂线起点距位置的准确放置，而且有时甚至难以实施流量的测验，从而降低了流量的测验精度。另外，由于不同种作物混种，使得滩地糙率系数发生很大变化，糙率分析工作量加大。

4 建议

（1）加强测验频次。增加水位、流量、含沙量观测次数，提高单次测验精度，以控制完整的水沙变化过程，改变资料整编方法，满足资料整编和水文预报要求。

（2）改进测验方法。一是采用先进的测验设备，解决低流速及水草缠绕等测验难的问题，二是因地制宜采用水工建筑物推算流量。

（3）改进测验方式。在经济社会大发展的今天，稳定和完善水文站网的同时，利用先进的技术和采用先进的测验设备，积极探索站队结合之路，发展水文巡测。

（4）加强职工专业知识素质教育，提供专业实践培训平台，营造和谐、舒适的工作环境，强化水文资料整编与测验工作相结合、日常测验与日常分析研究相结合的原则，努力提高职工整体素质。

（5）水文部门要根据相关法律、法规、政策积极主动向各级政府的计划部门、工程建设单位的主管部门及相关审批部门建议，重视工程对水文的影响，加强对水利工程的管理，严格审批制度。

（6）积极做好水文条例的宣传工作，严禁在水文测验断面耕种农作物以及挖沟、采砂。