南拒马河生态调蓄补水工程对落宝滩站水文监测影响分析评价

□郑 灿

落宝滩水文站系海河流域大清河水系，为南拒马河分流控制站，始建于1954 年6 月，位于河北省涞水县石亭镇落宝滩村（东经115°43'，北纬39°34'），测站类别为基本站，测站级别为国家重要站。根据《关于南拒马河生态调蓄补水工程可行性研究报告的批复》，在南拒马河涞水县石亭镇实施南拒马河生态调蓄补水工程，该项目主要包括对河道清理疏浚、满金峪村桥增加防护措施和对保野公路桥加固等。南拒马河生态调蓄补水工程在落宝滩水文测站平原河网区上下游各10km 河道管理范围内实施。为了减轻和消除工程实施对落宝滩水文站水文监测工作的影响，对该工程影响水文监测进行评价，并提出补救措施及建议是有必要的。

1.工程概况

南拒马河生态调蓄补水工程位于保定市涞水县石亭镇，涉及涞水县石亭镇满金峪村、北庄村。工程范围为南拒马河铁锁崖至保野公路桥下游段（11+616～10+016），长度1.6 km。本项目主要采取铁锁崖至落宝滩桥段河道疏浚防护、满金峪村桥防护、保野公路桥防护及保野公路桥下游护岸等工程措施，当拒马河小流量行洪时，南、北拒马河均能实现过流行洪。经实测，北拒马河张坊桥河底高程为91.7 m（1985 年国家高程，下同），此次工程南拒马河保野公路桥河底控制高程与张坊桥相同，设计底高程为91.7 m。

落宝滩水文站在南拒马河生态调蓄补水工程施工范围内，位于铁锁崖下游保野公路桥左岸附近(10+214.6)。该工程涉及的落宝滩水文站测验断面包括：比降上断面、基本水尺断面、电波流速仪测流断面和比降下断面。由于该工程施工，使测验断面河底高程由94.0 m 降至91.7 m，河道断面河底高程降低，河道断面形态改变，河床坡度及水面比降均发生了变化，流速横向分布与河道形势等各项因素也产生了变化。河流水系与落宝滩水文站测站位置，如图1 所示，南拒马河（桩号10+214.6）横断面，如图2 所示。

图1 河流水系与落宝滩水文站测站位置

图2 南拒马河（桩号10+214.6）横断面

2.水文站简介

落宝滩水文站基本监测项目包括：基本水位、比降水位、流量、水温、冰情、降水量、旱情、暴雨洪水调查、用水量调查、作物种植情况、地表水水质、水污染监测、监测试验分析、巡测及属站管理等。测验断面位于落宝滩村南，河段大致顺直，左岸为陡坡，右岸为漫滩。河槽呈宽浅矩形，遇特大洪水时，左岸漫溢。基本水尺断面下游19 m 处有一座高架桥。河床由砂卵石组成，中低水冲淤变化不大，较稳定；遇特大洪水时，主流易摆动，左岸坍塌。

本站主河道测验断面设于1974年6月，顺直河段长约300 m。基本水尺断面宽373 m，其中主河槽宽约160 m。

拒马河发源于河北省涞源县，流经易县、涞水县、北京市房山区、张坊镇等地，在涞水县铁锁崖处分为南、北拒马河。南拒马河自铁锁崖出山后向南流至落宝滩，都衙至落宝滩区间有大麦岗沟、龙安沟汇入拒马河。测站基本水尺断面以上主河道长222.4 km，河道纵坡3.2‰。本站主要采用远传自记水位计和直立式水尺来观测水位；采用缆道流速仪法、浮标法、声学多普勒流速剖面仪（ADCP）、电波流速仪法来测验流量。落宝滩水文站测验河段图，见图3。

图3 落宝滩水文站测验河段（基本水尺断面)

3.水文分析计算

3.1 历史洪水资料

据史料记载，大清河系洪涝灾害频繁，是海河流域历史上洪水泛滥的主要河系。

3.1.1 1956 年洪水

1956 年，年降雨量达854.2 mm，汛期（6 月—8 月）降雨量为680.3 mm。8月上旬，涞水县普降大雨，山洪暴发，各河道发生较大洪水，南拒马河落宝滩洪峰流量达3200 m3/s，拒马河沿岸9 个村庄被洪水包围。

3.1.2 1963 年洪水

1963 年，是有水文记录以来降雨量最多的一年。8 月3 日—9 日，连续降雨38 次，降雨量达600 mm～800 mm，8 月8 日、8 月13 日，南拒马 河 落宝滩洪峰流量达3200 m3/s，各水库、塘坝蓄满并溢流。

3.2 设计洪峰流量

落宝滩水文站1954 年建站，现存自建站以来1954 年—2020 年的水文实测资料，由于2006 年—2011 年未过水，流量为0，因此，选用落宝滩水文站1954 年—2005 年 和2012 年—2020 年整编后的实测水文资料，按不连序系列计算经验频率。采用P-Ⅲ型曲线适线调整，确定水文站的洪峰流量统计参数，得到50 年、20 年及5 年一遇等不同标准设计洪峰流量。综上，通过对落宝滩洪峰流量成果进行分析计算，得到南拒马河20 年、50 年和100 年一遇设计洪峰流量分别为2181 m3/s、3562 m3/s 和4709 m3/s，成果见表1。

表1 设计洪峰流量成果

4.影响分析

4.1 对水文测验的影响分析

南拒马河生态调蓄补水工程会造成测验断面处河底高程降低，原有水尺不能满足日常观测要求。河道形状发生较大改变，导致水流形态也发生改变，测流设备及测洪方案均不能满足日常观测要求，施工前后大断面示意图，如图4 所示。

图4 施工前后大断面示意

综上，依据《受工程影响水文测验方法导则》（SL 710-2015）第4.3 款“流量测验受工程影响评估办法”的规定，工程实施对落宝滩水文测验影响较大。

4.2 对水位—流量关系影响分析

水位—流量关系是否稳定，主要取决于影响流量的各水力因素稳定性。结合落宝滩水文站整编后实测资料分析计算，绘制出施工前的水位—流量关系线见图5，根据曼宁公式，建立施工后水位—流量关系曲线见图6。

图6 施工后水位—流量关系线

由图5、图6 可以看出，落宝滩水文站基本水尺断面施工前后水位-流量关系线变化显著，施工前后趋势线的斜率、截距及相关系数都有较大差异。施工后，水位-流量关系线难以通过增加测次进行定线推流。当水位为97.53 m时，对应现状洪峰流量为1400 m3/s，对应施工后的洪峰流量为1780 m3/s，流量变化显著，变化率为27%。

4.3 对水文情报预报的影响分析

落宝滩水文站的报汛任务包括峰顶流量、实测流量等，水情信息要在15 min内报出。峰顶流量是根据实测峰顶水位在拟定的报汛曲线（水位—流量关系曲线）上推求得到，再拟报、发报。通过前文分析，施工前后报汛曲线变化较大，且考虑到水位观测失真的影响，由水位推算的其他水文要素也会出现问题，因此，工程实施对水文情报预报影响较大。

4.4 对水文数据资料的影响分析

工程施工后，落宝滩水文站测验断面作出调整，改变了测验条件，水文资料系列的连续性、一致性将受到一定影响。

5.补救措施

一是工程会造成测验断面河底高程降低，现有水尺不能满足日常观测要求，应在基本水尺断面处、测流测验断面处、上比降断面处和下比降断面处分别新增水尺8 根，以达到测验要求。

二是工程建设前，水文部门应编制工程施工期内的水文测验技术方案，建设期内应对新设临时监测断面增加测验频次。工程实施后，应修订落宝滩水文站的测站任务书和洪水测报方案。为了确保水文资料的连续性和一致性，应加密各水文要素的测量次数，并加强水位、流量以及各水文要素的资料整编工作。工程建成后，原有的水位流量关系也会受到影响，应重新收集资料，进行实验分析，重新率定水位-流量关系曲线，并对河道基本水尺断面和测流断面进行重新测量。

三是工程建设前，水文部门应编制工程施工期内的水情预报方案，建设期内应根据实际情况，随时修订预报方案。工程运行后，落宝滩水文站应根据实际情况，重新制定水情预报方案。

四是施工期应考虑安排在非汛期，以确保落宝滩水文站测验安全。施工期，建设、施工单位要注重施工安全，密切关注雨情、水情变化，如出现安全事故或安全隐患，应及时告知落宝滩水文站，以便落宝滩水文站采取安全应急措施。

五是根据落宝滩水文站的水文测验任务，应对落宝滩水文站监测标准断面改建。改建范围为落宝滩水文站基本水尺断面（10+164）以上111 m 至基本水尺断面以下9 m，总长度共120 m。

6.结论与建议

一是南拒马河生态调蓄补水工程在落宝滩水文站水文监测环境保护范围内，工程实施对落宝滩水文站测验河段及测站控制、水文测验、水文情报预报、水文数据资料等方面均产生了不同程度的影响。

二是工程建设对水文站监测环境和水文资料系列的影响较大，对水文要素的影响广泛，包括水位、流量等水文要素及其相互关系。通过采取工程及非工程的补救措施，能够有效减轻工程建设对落宝滩水文站的影响，基本能够保证水文测报工作的正常开展。

三是施工期，建设单位应与水文部门应加强沟通、协调，提供施工阶段方案及工程施工进度，以使落宝滩水文站做好相应的安全防护工作。落宝滩水文站应及时向建设单位和施工单位提供本站水情信息，确保工程安全度汛。施工单位应尽快做出施工期的具体部署，落实施工现场设置情况和工程后期的具体部署情况等，合理组织施工和生产，减少对周围环境的破坏和影响。□