基于小河流域代表站开展水文巡测方案的探讨

李欢丽

（新疆伊犁水文勘测局，新疆 伊犁 835000）

1 水文测站的现状

新疆伊犁水文测站有着站点多，分布广，测站距离县城偏远，生活条件较差，测站人员少，人员技术水平参差不齐，尤其是近几年新老人员交替等情况。该水文测站信息化水平相对滞后，大部分测站已采用自记水位计记录，人工进行校核，但对新仪器、新设备的更新、维修的实践及应用较少。

因此，按照现有的传统模式[1]已解决不了当前的各种矛盾，为了适应当前的经济社会发展，只有进行水文测验模式改革，才能逐渐改变伊犁水文存在的问题。水文测验模式要从驻测转变为“有人值守，巡驻结合”的方式。以小河流域水文测站为例，现就如何进行巡驻结合进行探讨。

2 水文测站开展巡驻结合的探讨

2.1 测站基本水文特性

以天山南坡区域小河流域代表站为例，水文测验模式为驻测站，现收集到连续50年的水文要素实测系列，通过水文要素实测系列表明，代表站所控制的流域补给来源主要为降水和积雪混合补给。

该站降水量的年内分配比较均匀，从降水量的集中程度分析，年最大月降水量一般出现4 月～7 月，年最小月降水量多出现于1 月～2 月、8 月～9 月。降水量的年际变化比较稳定，在每年的2 月底随着气温的升高，冬季积雪逐渐融化，河流水量逐步增大，并随气温的降低缓慢减小，直至9 月底河流水量趋于稳定，期间发生暴雨时，水量有明显的增加，9 月底至次年的2月底河流水量变化稳定。统计历年各年、月径流量及时空分布情况，对该流域的年径流量分配进行分析，水量最主要集中在4 月～7 月，约占年水量的54.3%～60.4%，4 月～7 月中水量最大的两个月为4 月～5 月，约占年水量的38%左右，枯水期9 月至次年的2 月水量逐渐减小，直至到2 月水量最小，约占年水量的3%～4%，径流量总体变化为汛期大，非汛期小。

统计1956年～2015年计60年的洪水资料进行洪水年内分配分析，见表1。该河洪水一般发生在4 月～8 月，洪水类型为融雪型洪水和暴雨洪水，该站年最大洪峰流量多发生于春夏季4 月～8 月，并呈现逐月递减趋势。

表1 年最大洪峰流量发生时间统计表

2.2 流量测次及巡驻时机

小河流域代表站测验河段较为顺直，两岸由粘土及卵石组成。河床由砾石组成、河槽呈U型，冲淤变化较大，近几年受水库调节，实测的水位流量关系点据呈狭窄的一条带状，见图1，水位流量关系为单一线，而且水位流量关系曲线的变幅也大幅减小。

图1 小河流域代表站历年水位流量关系综合图

由图2 可以得出以下结论：一是测验断面较不稳定，冲淤变化较明显，如开展全年巡测是不可行的。二是由于2015年后受水库调节作用，各年水位流量关系年际变化较小，每一年都呈单一曲线。说明中、低水（9.30 m～10.25 m）水位流量关系的稳定性较好。图中流量点据呈一狭窄的带状，点据密集，无明显的偏离，低水部分水位与流量关系点据非常密切，为单一的水位流量关系，因此为开展非汛期巡测，汛期驻测相结合提供了技术依据。

图2 小河流域代表站历年大断面图

2.3 精简流量测次分析

根据该站来水情况及径流年内分配的情况来看，非汛期1 月～3 月、10 月～12 月份年径流量所占全年年径流量比例较小，因此该站精简非汛期流量测次[2]是可行的。由图3 可知，2016年～2019年1 月～3 月、10 月～12 月关系点据集中，无明显的偏离，水位流量关系稳定，可综合定出一条线，对这条线进行三线检验，三线检验按照《水文整编规范》均达到规范要求。表明非汛期水位流量关系非常稳定并且该系列具有代表性、可靠性、一致性。因此，以非汛期水位流量实测点据为总样本，在总样本中随机抽取10 个数据，抽十组，在十组中随机挑选一组重新进行定线整编，见图4，并进行三线检验，三线检验合格。

图3 小河流域代表站非汛期水位流量关系综合图

图4 小河流域代表站随机抽样水位流量关系图

根据重新定线的水位流量关系对非汛期进行重新整编，一是所推求的月、年径流流量与未进行精简前的年径流量相对误差在±3%以内，二是该站非汛期月径流量占年径流量比非常小，由以上两方面足以说明该站在非汛期流量可以进行精简，进而水文测验管理方式可以由全年驻测改为巡驻结合的方式进行，即每月巡测两次即能满足该站的定线推流精度要求。

3 开展巡驻结合的具体措施

根据本站水文观测各要素的分析，巡测[3]的内容、技术要求以及存在的客观实际，本站主要采取“有人值守，巡驻结合”的方式开展巡测工作。巡测[4]工作的内容主要有水位、流量，其他项目由驻测人员观测，具体内容和保证措施方法如下：

3.1 人员保证措施

本站历年有一名人员在测站驻守，能够掌握基本的水文测验、测报，为了提升测验人员的测验技术水平，我局在每年专门制定了培训方案，一年至少一次对人员集中进行专业的培训，使其无论在汛期还是非汛期都能够测的准、报的出。

3.2 水文测验

测站水位采用自记水位计全年自记，水位传输有两种方式，一种是短波电台传输至测站终端机，由驻守测站人员管理，另一种方式是GPRS 短信传输。非汛期巡测人员在每一次巡测中主要检查电瓶的电压、仪器的工作参数等指标，对仪器存在的问题和隐患及时进行处理，保证仪器全年无故障运行。流量主要由测站人员进行测验，非汛期采用巡测的方法进行巡测，汛期仍然按照驻测进行流量测验。如在非汛期遇到突发性洪水，要及时赶往测站进行现场实测。因该站还未建设自动气象站，这些项目未实现自动监测，因此，由驻守人员按观测规范的时间和标准进行人工观测。测站站长要定时检查气象类观测仪器的工作状态和参数，及时解决存在的问题和安全隐患。在汛前和汛后由测站人员安排进行大断面、水尺零高的测量，并将测量和计算的成果分别保留在测站，供使用人员参考和查证，如水尺在使用过程中被损坏，或需要新增加水尺时，测站人员应及时安排人员进行水尺安装和测量，在发生特大洪水时，测站应在洪水过后组织实施水下断面测量。水情报讯主要由驻守人员负责填制和报送日、旬、月或水情科要求的时段水情。

3.3 应急措施

当河流发生特殊水情或仪器设备出现故障时，应采取行之有效的应急预案处置突发事故，确保巡测资料质量精度不受影响，具体的应急措施如下：

（1）仪器设备[5]故障应急措施。仪器设备主要为自动测报仪器和常规观测和测量仪器，自动测报仪器目前主要为雷达水位计，而自记水位计记录的资料质量精度和工作状态直接影响到巡测工作的开展，它是巡测工作的核心设备，因此，要保证仪器供电系统正常。无论采用太阳能、照明电、还是电瓶供电，都必须保证每站至少配置1 个备用电瓶，平时进行充电保养，一旦由于外部供电电源出现故障，可及时进行更换。其它如降水蒸发、流量测验控制台观测仪器设备应定期检查和保养，流量测验控制台的易损配件应有配件，定期进行保养，如出现故障不能在短时间内恢复工作的，应采用传统手摇或电动缆道的测流方法施测，直至仪器修复。

（2）特殊水情的应急措施。当个别河流发生特殊水情，应尽快赶到测站抢测洪峰过程，如洪水过程陡涨陡落，无法及时施测，应采用洪水调查的方法测量洪水比降，用比降-面积法以推求洪峰流量，有人值守站应按洪水测量的方法尽量使用流速仪根据水势涨落的急剧情况采用常测法或间测法施测洪水，如流速仪法测验较为困难，可采用中泓浮标法施测，并同时观测水面比降，直至测站人员赶到进行复核和补充测量工作。

4 结语

本文结合小河流域代表站胡水文特征和水文规律，在以历年的水文资料为基础，综合考虑汛期与非汛期河流变化规律、测站人员、设备等因素进行分析，分析结果表明，该地区小河流域站由全年驻测转变巡驻结合开展巡测方案是可行的，既保证水文资料质量，又解决了其它站人员短缺的矛盾，同时为上下游兴建水利工程等项目提供了重要技术及防洪规划服务。