高程统一转换在防汛调度中的应用意义

杨晓亮 谢荣光曹雅昌 钟歌

1.水利部海委海河下游管理局独流减河进洪闸管理处 天津 300380

2.水利部海委海河下游管理局西河闸管理处 天津 300380

1 背景

我国防汛形势严峻，超强厄尔尼诺影响，拉尼娜现象频发，各种不确定因素交织叠加，对防汛抗洪工作带来极大挑战和严峻考验。各地堤防、水库连续超过警戒水位，国家防总把以人为本、生命至上的原则贯穿于防汛抗洪抢险救灾全过程。海河下游地区防汛形势愈来愈严峻。汛情判断、防汛调度、领导决策都离不开水位数据的提供，同一高程系有利于科学调度及直观水情变化。由于不同水文站间高程系的五花八门，建立高程统一转换系统实现报送水情时将各处高程统一到一个标准高程，本文以统一到1985国家高程基准（以下简称：85高程基准）为例，讲述高程统一在防汛调度中的意义。

2 高程

地面点沿铅垂线到大地水准面的距离称为该点的绝对高程或海拔，简称高程。我国以青岛大港验潮站历年观测的资料计算黄海平均海水面，作为高程基准面，采用的国家高程基准主要为：1956年黄海高程系和85高程基准。海河下游地区常用的高程系统为大沽高程和85高程。

3 基面

基面是水文上计算水位和高程的起始面，常用的基面有绝对基面、假定基面、测站基面和冻结基面。

3.1 绝对基面

绝对基面一般是以某一海滨地点平均海水面的高程定为零的水准基面，我国水文系统，最好应采用统一的绝对基面，也就是85高程基准。

3.2 假定基面

假定基面是在水文测站附近没有国家水准点的情况下，水文测站水准点高程，暂时无法与全流域统一引据的绝对基面高程相连接，暂时假定一个水准基面，作为本站水位及高程起算的基准面。

3.3 测站基面

测站基面是假定基面的一种，一般将其确定在测站河床最低点以下0.5-1.0m的水平面上。

3.4 冻结基面

冻结基面是将第一次使用的基面冻结下来，作为水固定基面的一种基面，属于水文测站专用的另一种假定基面。使用冻结基面可以保持测站水位资料的历史连续性。

3.5 水文测站基面的采用

一个测站可能会有多种基面，有条件的测站应首选绝对基面。测站一般是将第一次使用的基面（高程数据）固定下来，作为冻结基面，有条件时应及时将冻结基面与现行的国家高程基面联测。水位站已采用测站基面的可继续沿用。为满足防汛设防水位、水利工程控制水位、水利规划等情况，在一定的精度要求范围内，将水位值换算至相同基面下使用，并进行有关说明。

4 报汛

以进洪闸水文站和杨柳青水文站为例，报汛水位采用各自水文测站基面（大沽64冻结），进洪闸与西河闸工程运用基面为85高程基准，工程高程与水位高程采用的高程系不统一，报送的水位是水文站特有的水位，与基面有关，不统一到一个基面，高程没有可比性，仅仅根据报汛水位无法准确完成工程调度，丧失了水文在防汛调度中的角色意义。常常一条河道出现水位首低尾高的表面不合理情况出现，实则高程不统一的结果。目前记录的水位严格来说对防汛调度并没有实际意义，只有统一到同一个高程系才有可比性，而现在恰恰缺少这一重要环节。

5 高程统一转换系统

从现实角度出发，立足实际，将测站基面统一到85高程基准是可行的也是十分必要的。建立高程统一转换系统势在必行。

5.1 可行性

大沽高程系与为85高程基准之间可以换算或者测定。

以上公式计算为理论值，需考虑沉降值和测量误差。

以进洪闸水文站为例：某基准点采用大沽冻结64高程系，该基准点高程为A，不考虑沉降，认为固定不变。每年由测绘部门自附近国家水准点引测至该基准点，该基准点高程为B（85高程基准），该值为真值，两个高程值之差C即为换算系数。

5.2 必要性

同一个基面上的高程才有可比性，由于水文站选用基面的特殊性，以及水文资料的连续性，水文站一般沿用刚设站时的基面，但作为水利的耳目和参谋，如果不能及时提供有效、准确的水情信息，就无法为决策者提供数据支持，提供表面不合理的数据会影响决策，要求水文站在测验水情时，可以按照原基面观测，通过转建立高程统一转换系统将水位自动转换成统一高程系，为决策者提供合理有效的数据支撑[1]。

5.3 结构与运行

高程统一转换系统由水情自动采集系统或水情信息报送系统和高程系统组成，将每年实测85高程真值录入高程系统，通过水情数据库进行转换。运行方案一：水文站根据各自的基面报送相应的水位信息，上级水文中心通过高程统一转换系统，将收到的水位信息进行自动转换成85高程基准，将转换后的数据显示于水情信息系统，形成统一高程系的水情信息网；运行方案二：水文站将采集的水位信息录入高程统一转换系统，转换成85高程基准，将转换后的水位信息发送至上级水文中心，将收到的数据显示于水情信息系统，形成统一高程系的水情信息网。高程统一转换系统的建立，将会大大提高海河下游地区防汛调度的可见性，提高效率，为防汛调度提供更好的数据支持。

6 结语

高程统一势在必行，虽然存在一定的困难，但在报汛时有必要统一一致，能够更好地为工程服务，为科学调度提供数据支持，统一高程系能够直观水头变化，水体走势，上下游水位关系，为防汛调度提供数据支持，本文有不尽之处，尚需探讨。