乡宁水文站测报方案的制定

薛俊英

（临汾市水文水资源勘测分局 山西临汾 041000）

0 引言

水文测验是水文工作的重要组成部分，水文测验成果直接应用于水利规划、水工程建设管理、防汛抗旱、水资源管理与保护工作中，是国民经济社会发展所必需的重要指标体系。水文站作为水文测验工作的具体实施机构，承担着降雨、水位、流量、泥沙等水文基础资料的收集以及河道报汛任务。根据设站目的和任务以及所在河流特性，制定科学合理的测报方案，获取准确的水文数据，对水利事业的发展具有重要的科学意义。

鄂河，黄河的一级支流，发源于乡宁县境东北部的油峰岭，流经乡宁县城，于乡宁县枣岭镇万宝山汇入黄河。鄂河作为乡宁县的母亲河，在乡宁县水资源开发与利用、生态环境保护、城市建设等方面发挥着重要作用。乡宁水文站作为鄂河流域内唯一的一座水文站，承担着鄂河干流的水量、水质以及泥沙的监测任务，是乡宁水利工程建设、水环境治理、水资源开发利用重要的资料来源，因此规范乡宁水文站水文测验工作，制定科学合理的测报方案，具有重要的现实意义。

1 测站特性

乡宁水文站坐落在乡宁县昌宁镇下县村，站房位于鄂河左岸。该站控制断面以上流域面积328 km2，河长36.1 km，至河口距离36.9 km，流域平均纵坡13.3‰。

乡宁水文站控制流域内降水受地形的影响明显，平川少，山区多。7—9月降雨量约占全年降雨量的60%左右，且多为暴雨。洪水主要由连续或短时强降雨诱发，且多为暴雨所致，多发生在7—8月份的主汛期。

乡宁水文站洪水涨落急剧，水流速度大，含沙量大，从起涨到峰顶大多在1 个小时以内，涨水段测验较困难，一般测验峰顶和落水阶段。

2 设站目的及任务

乡宁水文站是按照区域原则规划的基本水文站，也是吕梁山南端，黄土阶地区区域代表站。主要收集代表黄河沿岸黄土山区暴雨径流资料。观测项目有水位、流量、泥沙、水温、岸上气温、冰情、降水量、蒸发、土壤墒情等，同时担负着雨情、河道水情、土壤墒情的报汛任务。

3 测验断面

测验河段顺直，两岸均筑有浆砌石护岸，左岸比右岸高约为2 m。左岸为吉河高速引线公路，右岸为耕地。基本断面下游500 m 处有一弯道，对测流具有控制作用。河床为砂砾石，冲淤变化不大。洪水溢过右岸漫滩，漫滩宽约200 m，均为农田。基本水尺断面上游约500 m 处左岸有一支流，流急沙大，洪水暴涨暴落。该站设有基本水尺断面（兼比降中断面）；上比降断面（兼上浮标断面）；下比降断面（兼下浮标断面）共3 个断面，断面间距50 m。测验平面图见图1。

4 测站设施

该站观测项目主要有：水位、流量、泥沙、水温、岸上气温、冰情、降水、墒情。其测验设施包括测验河段基础设施、水位测验设施、流量测验设施、泥沙测验等。

图1 乡宁水文站测验平面图

1）测验河段基础设施

（1）基线桩：上、中、下三个，总基线长100 m，位于左岸。

（2）断面桩和断面标志牌：上、中、下断面各有一组。

（3）水准点：基BM 水准点1 个、校BM 点3 个。

2）水位观测设施

（1）直立式水尺：上比降断面设水尺1 个；下比降断面设水尺1 个；基本水尺断面设水尺1 个。水尺编号从右岸开始依次编号。

（2）雷达水位计：水位计安装在右岸基本断面下游2 m 处，探头高程9.60 m。

3）流量测验设施设备

（1）建有测桥一座，安装有铅鱼测流轨道系统一套，主要包括轨道、绞车、控制台、铅鱼等。

（2）无线遥控雷达波数字化测流系统：包括测流缆道、雷达波定位测验流速仪，多普勒雷达波流速传感器、步进电机和高性能细分驱动器、PLC、无线信号传输及内置锂电池，无线遥控数字化处理器，计算机，无线遥控、仪器定位控制器及测流数字化处理计算软件。

4）泥沙采样仪器：瓶式采样器。

5）降水观测仪器：安装有JZD02 型翻斗式和20 cm雨量器各一套。

5 水位级的划分

乡宁水文站所在河流为鄂河，为季节性河流，汛期河道常年有水，非汛期处于低水或河干状态。根据《河流流量测验规范》（GB50179-2015）4.4 以及乡宁站历史资料和现实特征，对水位进行划分，结果如表1 所示。

表1 乡宁水文站水位级划分结果

6 水位、流量测验方案

6.1 水位测验方案

乡宁水文站配备有雷达自计水位计，在线测流系统和水位视频监控系统，都可实现信息实时在线传输。根据《水位观测标准》（GB/T 50138-2010），当河道水面较宽满足自记水位计观测条件时，采用自记水位观测数据。如条件不能满足观测要求，采用人工观测，非汛期2 段制，汛期6 段制，洪水期加测记录完整水位变化过程。

6.2 流量测验方案

根据《河流流量测验规范》（GB50179-2015）制定以下流量测验方法：

1）低水

非汛期及汛期的平水期，水位低于4.50 m 以下时，涉水施测，垂线布设参照表2。如基本断面无法施测，在临时断面测流，临时断面要设断面桩，垂线布设不得小于5 条，垂线布设要相对固定。

表2 流速仪法测流垂线布设方案

2）中高水

根据乡宁水文站的洪水特性，在中高水测验方法的选择上，优先是使用铅鱼缆道施测，缆道测流根据测速方法的不同，又分为水深0.6 处测速和水面直接测速；其次采用无线雷达波缆道测流；第三为中泓浮标法测流；第四为浮标和流速仪法联合测流。

（1）缆道测流

①水深0.6 处测速

a.用水文缆道定起点距、铅鱼测深，水深0.6 处相对位置测速。垂线布设见表2。

b.采用自动铅鱼缆道进行施测。

②水面测速

用水文缆道定起点距、根据大断面查水深，水面位置测速。垂线布设见表2。平均水深小于3 m 水面流速系数选用0.80，平均水深大于3 m 水面流速系数选用0.92。

（2）无线雷达波施测

无线雷达波断面参数要提前设置好，停泊点位为43 m，测流方向为起点距由小到大，测流垂线布设与中水时缆道测流垂线布设一致。计算整理时要绘制流速、面积分布图，雷达波系数采用0.80。

（3）中泓浮标法

洪水涨落急剧，一次测流起讫时间内，水位涨落超过平均水深的20%，用中泓浮标法，在中泓部位（起点距55～84 m）投放3～5 个浮标，浮标位置临近，运行正常，最长和最短运行历时只差不超过最短历时10%的浮标应有2～3 个，中泓浮标系数选择0.67。

（4）浮标和流速仪法联合施测

洪水漫滩后，如主流部分流速较大、漂浮物较多用浮标法测流，漫滩部分流速较小用流速仪测流。浮标系数选择0.82。

3）特大洪水

如有条件使用中高水测验方案，则优先使用，如无法使用，采取比降面积法施测。

比降面积法的使用，首先观测上下比降水尺，计算比降，糙率选用0.030，计算洪峰流量，公式如下：

式中：Q为基本断面流量，m3/s；V为基本断面流速，m/s；A为基本断面面积，m2；S为河道断面比降；Zu为上比降断面水位，m；Zl为下比降断面水位，m；L 为上、下比降断面距离，m；n 为河道糙率；r 为水力半径，m。

7 泥沙测验方案

针对乡宁水文站河道洪水暴涨暴落的特性以及《河流悬移质泥沙测验规范》（GB/T 50159-2015）制定适用于本站的泥沙测验方案。

单沙测次的布设：洪水期每次在洪水上涨段取3～5 次，落水段取5～7 次，峰顶附近取2～3 次。洪峰重迭，水沙峰不一致或含沙量变化剧烈时，应增加测次。

取样方法：采用瓶式采样器取样，单沙取样位置水边一点。相对水深位置0.6。

8 水情报汛

乡宁水文站水情报汛方案根据山西省水文水资源勘测局水情信息数据采集系统的建设情况实行水位数据通过自记水位计终端直接向省水文局水情中心遥测平台上报。

流量数据非汛期采用易信通APP 手机报汛软件仅上报旬月报及当日水雨情。汛期水雨情日报均采用易信通数据自动报汛。当易信通APP 手机报汛软件，通讯不畅改用手机软件人工报汛并及时与水情科电话校核。旬月报采用易信通APP 手机报汛软件人工报汛。多种报汛方式相结合，保障水雨情信息及时上报。

9 结论

本文从乡宁水文站所在河流特性、测验设施以及测验断面的实际情况出发，根据乡宁水文站历年实测系列资料划分出了水文测验的水位等级，并针对不同的水位等级提出了乡宁水文站的水位、流量测验方案；针对乡宁水文站的水沙特性，提出了泥沙测验方案；根据山西省水文水资源勘测局的水情信息数据采集系统的建设情况提出了乡宁水文站的报汛方案。