明光水文站上下游闸坝对枯水期小流量等水文测验的影响

2017-09-03程家友

吉林农业 2017年16期

关键词：水文测验明光闸坝

程家友

（安徽省水文局滁州水文水资源局，安徽滁州239000）

明光水文站上下游闸坝对枯水期小流量等水文测验的影响

程家友

（安徽省水文局滁州水文水资源局，安徽滁州239000）

明光水文站在池河下游，地处明光市区北，已开展多项水文业务工作。20世纪80年代初，政府及水利部门为了用水、航运、养殖等，先后在该站上下游建起了三座闸和一座水库。这些水利工程的建设，不仅改变了该河道的水流特性，也影响了该站水文测验工作。本文着重分析了明光站在上下游闸建成后，对该站枯水期水文测验、水文资料系列、水量平衡计算等方面的影响。

水文测验；水量平衡；影响

明光水文站1935年5月建站，是一类精度站国家重要站，集水面积3501平方公里。本站为江淮丘陵区3000～5000平方公里代表站，是池河控制站，为研究江淮丘陵区池河的水流特性和泥沙输移情况搜集水文资料，监测池河水质状况，为池河防汛、治理提供服务。为满足工农业用水，合理调配水资源，在该站上下游先后建起闸和水库，1980年在上游46公里处建了池河闸；1982年在上游7公里处建了山许闸；1982年在下游49公里女山湖出口处建了女山湖闸；2004年在上游支流5公里处建了南沙河水库。这些水利工程的运行改变了该河道的水流特性，也给该站水文测验工作特别是枯水期水文测验工作带来了较大的影响。

1 水位资料的影响

在建闸、建水库前，该站水位的变化主要受上游来水量的影响，流量大水位高，流量小水位低的自然涨落。在建闸、水库后，该站水位不但受上游闸门控制的来水量影响，还受下游闸门控制的出水量影响。在枯水期，上游来水量较小，水位基本受闸坝控制，水位变化幅度小，基本在13.0～14.0米之间。水位资料系列由原来的天然河道水位逐步变成受多重闸门控制的水位资料系列，水位资料系列的一致性发生改变。

2 小流量测验困难

表1 明光站2010年～2015年实测小、微流量测次统计分布情况

表2 明光站、石角桥站年平均流量表（单位：m3/s）

从明光水文站水文资料库中发现，在枯水期有连续几个月甚至半年以上日平均流量为零的现象，或是中间有一场明显洪水过程，接着是逐日平均流量为零，逐日平均流量为零的天数越来越多，更有不合理现象出现，就是在枯水年中，连续两年2012年～2013年平均流量小于流域上游石角桥站的（流域面积1830平方公里）年平均流量（见表2），这既有明光站上游池河闸、山许闸蓄水的影响，也有枯水小流量测不到的影响。从2010年～2015年明光站实测流量成果表统计的数据可以看出（见表1），每年都有几十次测次的流量为零，没有一次流量测在0～2.50m3/s，测得流量2.50～3.00m3/s只有6次，2012年后再没有测到。原因是由于工、矿企业用水量逐年增长，水资源逐渐匮乏，拦蓄水的中小水库增多，尤其是在上游干流池河闸、山许闸先后运行后，上游的来水量越来越少，上游支流南沙河水库又运行后，上游的来水量就更少了，仅剩闸门漏水、小区间来水和城市生活废水。另外，该站断面水位受下游女山湖闸拦水控制，水位比过去无闸控制要高，水深，水面宽，水道面积大，造成过水断面流速太小，达不到LS78型旋杯低速流速仪的起动转速0.020m/s的要求，水流带不动流速仪旋杯，以该站枯期正常水位13.60m，对应基上1000m断面面积A=190m2，假设该断面平均流速等于V=0.02m/s，根据公式：

Q=AV=190×0.02=3.80m3/s

即该站在流量在小于3.8m3/s时，流量测验则受到影响。

假设该站断面中弘最大一点水面流速为0.02m/s时，则：

Q=0.8AV=0.8×190×0.02=3.04 m3/s

该断面在流量3.04 m3/s以下更难测得到（其中0.8为该站水面流速系数）。

所以，该站测量成果流量在0～3.04 m3/s之间没有数值，形成盲区，进而得知该断面通过流量在3.04m3/s以下时，测得流量均为零是正常现象。该站在0～3.04 m3/s测不到，在3.04～3.80m3/s之间测不准（断面上多条测速垂线，流速大于等于0.02m/s能测到，小于0.02m/s测不到），使得年平均流量偏小，通过该站的总水量也就偏小了。

3 水位流量关系受到改变

该站受上游来水涨落的水位流量关系影响，闸坝的蓄水或放水发生改变。在上游开闸放水时，该站的起涨水位比较高,流量稍有变化时，该站水位没有显著变化，则形成该站测站控制灵敏度低。当下游闸门放水时，该站水位下降，流量增加。当下游关闸时，该站水位上升，流量减少，原来不受闸坝控制的水位流关系遭到破坏，水位流量关系比较紊乱，流量变化的节点难以掌握，必须增加测流次数，增加工作量。

4 开关闸的信息

明光站上下游闸坝有时为了防汛、维修、试验、过船等原因，开关闸的随意性，以及闸坝开关闸人员变更时，由于信息和隶属关系等原因，明光站有时也很难得到上下游开关闸信息，使得上、下游闸时开时关的较小流量时，容易出现测不到和漏测现象，形成水文资料收集不完整。

5 流域水量平衡计算受到影响

流域系统，其水量平衡方程式为：P-R-E=±△S

式中流域蓄水量（△S）为降水量（P）减去径流量（R）和蒸发量（E）之差。枯水流量资料精度不高，直接影响流域水量的分析计算以及水量的使用，对于工业用水、农业灌溉用水，河流水量分配等都会产生不利影响。

6 悬移质沙量的影响

池河上、中、下游闸坝增多，水流减缓，泥沙沉积，也会造成河道淤积，也使得通过该站的沙量比过去没有闸坝时减少，但小流量无法测到，流量乘以含沙量等于输沙率、当流量为零时，输沙率为零，所以，通过该站的输沙量也偏小。

7 风浪的影响

该站距离女山湖较近，到湖口的河道长度只有6.8公里，易受湖面波浪传递影响，当女山湖关闸门关闸控制女山湖以上水位时，明光站正常水位为13.60米左右，河道水深水面宽。当有风天气时，水面风浪大，也给该站船测枯水小流量带来困难。

8 解决办法

水文工作服务于水利建设，服务于国民经济的大局，对于闸坝影响小流量施测的水文站越来越多，要采取相应的对策和解决办法。

由于现在交通工具方便，可到本站上下游找断面较窄浅临时断面测流测小流量；也可以使用新技术、新设备、新仪器来满足低流速（0～0.02m/s）流量的测验要求，如能满足精度要求的ADCP等仪器；采取水文调查形式计算该站枯水量，通过调查上游山许闸、南沙河水库、下游旧县闸、明光市内城市用水等分析计算枯水流量；明光站保留水位、雨量等观测，流量、泥沙等测验项目迁移到上游山许闸，通过开关闸和率定流量系数测得完整流量、泥沙等资料；明光站保留水位、雨量等观测，流量、泥沙等测验项目迁移到下游女山湖闸，通过开关闸和流量系数测得完整流量、泥沙等资料。