孟建軍
(山西省忻州市水文水資源勘測(cè)分局 山西忻州 034000)
王家會(huì)水文站為按區(qū)域原則規(guī)劃的基本站,代表山西省中部(五臺(tái)山背坡)土石山區(qū)。為研究降水—徑流關(guān)系積累水文資料。設(shè)于1958年5月1日,站址位于山西省代縣峪口鄉(xiāng)王家會(huì)村的峪口河上。距河口8.9km,集水面積為333km2。
流域內(nèi)有四條河溝,分別為武強(qiáng)溝、八塔溝、北岸溝、南岸溝。流域雨量站有七個(gè),即南正溝、化咀、上苑、八塔、高凡、殷家會(huì)、龍門(mén)雨量站。
設(shè)站以來(lái),實(shí)測(cè)最大洪水發(fā)生于1964年,實(shí)測(cè)最大流量319m3/s,流速7.47m/s,河道平均縱坡36.1%。
流域地處五臺(tái)山背坡,原來(lái)植被較好,以牧草、野生樺木、灌木為主,還有稀散的小片森林。農(nóng)作物以山藥、莜麥為主,沿河兩岸為玉米、高粱、谷子。由于國(guó)家近十年對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視,山區(qū)大面積退耕還林,嚴(yán)禁入山放牧,并且每年組織村民在山上種植松樹(shù)苗,已經(jīng)形成許多分布不均的松樹(shù)林。由于樹(shù)木的增多,把天然降水的攔截和儲(chǔ)存起來(lái),減少了一定的徑流量。
本站流域內(nèi)主要為石山區(qū),占70%,由花崗片麻巖、角閃巖以及石英巖等構(gòu)成,其余為黃土丘陵。
1)本站流域內(nèi)正處于礦山開(kāi)采區(qū),各種礦石隨處都有,主要有鐵礦石,縣級(jí)政府管理不嚴(yán),導(dǎo)致在流域內(nèi)隨處開(kāi)礦、炸山,挖下許多洗礦坑,形成了大小的不同水池,使原有泉水都流入了這些人為水庫(kù)后慢慢下滲,從而減少了天然河道水量。
2)修橋修路施工改變了原有天然河槽水流形態(tài),為了開(kāi)礦運(yùn)輸?shù)姆奖?,礦主們隨意在河道中,山間小溪中修臨時(shí)路、簡(jiǎn)易橋,任意破壞阻攔天然河槽水流形態(tài)。
氣候變暖導(dǎo)致的降水減少可能是一個(gè)更為突出的問(wèn)題。全球平均氣溫略有上升,大范圍的干旱和持續(xù)的高溫,冬季溫度上升,2008年冬季降水量總量是3.5mm。2011年的各雨量站降雨比往年偏少很多,尤其是6、7、8月份只有往年的一半,主汛期王家會(huì)水文站最大洪水流量是0.775m3/s,6、7月的時(shí)候就連山上背陰面灌木草及河岸兩邊的水草也干枯死了。這也是影響河道徑流量的主要原因。
1)國(guó)家近幾年的退耕還林,封山禁牧,老百姓們不能在山坡上耕種,就在河道兩邊用石頭砌筑圈地,壘許多梯田狀河灘地,使河道越來(lái)越狹窄。在降水缺少情況下引用河道水進(jìn)行灌溉,致使河道水量減少。
2)社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展,人們生活水平的提高,村民的建筑生活垃圾也就越來(lái)越多。城市有統(tǒng)一規(guī)劃,各種垃圾都有固定點(diǎn)傾倒,而在城鄉(xiāng)村落中無(wú)人管理,老百姓的生活垃圾、建筑垃圾就只能選擇倒在河槽里,年長(zhǎng)日久就在河槽里形成一座座小丘陵,在發(fā)洪水時(shí)阻攔了洪水的下泄。在北方由于暴雨歷時(shí)短、水流急,往往在洪水下泄遇到這種小丘陵?duì)罾鴷r(shí)起到緩洪的效果,使很多來(lái)水滲透消失了,這也是減少水量的一個(gè)主要原因。
1)測(cè)驗(yàn)河段及河流情況
(1)測(cè)驗(yàn)控制情況:在高水測(cè)驗(yàn)時(shí),受下游公路影響,洪水暴漲暴落。由于是河卵石河槽,水深在1.5m左右,流速大,時(shí)常伴有1m3左右的巨石隨著水流滾動(dòng),給測(cè)驗(yàn)帶來(lái)很大誤差,對(duì)測(cè)驗(yàn)人員帶來(lái)很大危險(xiǎn)性。在洪水漲落過(guò)程中往往在10min內(nèi)就漲到最高洪峰,而且降落也在0.5h之內(nèi),一次起始洪水過(guò)程大約在5h左右。中小水有分流,河槽內(nèi)原有巨石形成很多不均勻漩渦,死水坑,在浮標(biāo)測(cè)驗(yàn)中,往往浮標(biāo)掉入漩渦后延長(zhǎng)浮標(biāo)運(yùn)行速度,或者浮標(biāo)在夜間測(cè)流時(shí)被洪水熄滅,造成測(cè)驗(yàn)誤差增大,嚴(yán)重影響了測(cè)流精度。由于以上原因,在測(cè)流時(shí),需要反復(fù)施測(cè),根據(jù)實(shí)際情況增加測(cè)流次數(shù),取其平均值,來(lái)提高測(cè)驗(yàn)精度,減少測(cè)驗(yàn)誤差。
(2)河流順直情況對(duì)測(cè)驗(yàn)的影響:測(cè)驗(yàn)河段基本順直,但受基本水尺斷面上游145m彎道影響,水流趨于右岸,河槽水流由西向北900急拐彎流向水文站測(cè)流斷面,在洪水到來(lái)后主流全部趨向于右岸,測(cè)流斷面起點(diǎn)距12.5m至35m之間流速非常大,含沙量也相應(yīng)增大,而測(cè)流斷面起點(diǎn)距35m至60m之間流速緩慢,只能用流速儀輔助測(cè)流,使本站測(cè)驗(yàn)誤差也就相對(duì)增大。在這種情況下只能與洪水爭(zhēng)分奪秒,搶測(cè)洪峰,浮標(biāo)與流速儀同時(shí)施測(cè),盡可能在短時(shí)間內(nèi)加測(cè)流量次數(shù),取其平均值。
(3)附近建筑物對(duì)測(cè)驗(yàn)主要有兩方面的影響:一方面右岸經(jīng)常在洪水沖刷時(shí)塌方,右岸為沙卵石岸坡,但受基本水尺斷面上游145m彎道影響,水流趨于右岸,右岸經(jīng)常在洪水沖刷時(shí)塌方,造成水流不暢。另一方面公路橋影響,基本水尺斷面下游60m有公路橋一座,距離較測(cè)流斷面近,中高水時(shí)對(duì)水流有阻礙作用,容易形成雍水,影響比降觀測(cè)。
(4)水面比降對(duì)測(cè)驗(yàn)的影響:河道平均縱坡36.1%,高水流速快,縱比降大,高水測(cè)流時(shí)比降觀測(cè)尤為重要,比降觀測(cè)的好壞關(guān)系到浮標(biāo)測(cè)流的準(zhǔn)確性。因此需要認(rèn)真觀測(cè),準(zhǔn)確記載,以保證每次測(cè)驗(yàn)的流量精度,提供最接近洪量的真實(shí)值。
2)測(cè)驗(yàn)斷面對(duì)流量的影響
(1)分流漫灘對(duì)測(cè)驗(yàn)的影響:測(cè)流斷面起點(diǎn)距24m至40m之間有分流串溝及死水漫灘現(xiàn)象,中小洪水有分流。需要浮標(biāo)與流速儀同時(shí)施測(cè),這就增加了測(cè)驗(yàn)誤差和測(cè)驗(yàn)時(shí)間。
(2)右岸塌陷對(duì)測(cè)驗(yàn)的影響:本站斷面為單式窄深河床,左岸有梯田狀灘地,右岸為砂卵石護(hù)坡,寬約15m。受上游彎道影響,高水測(cè)驗(yàn)時(shí),主流趨向右岸,洪水沖刷右岸,時(shí)有塌陷現(xiàn)象發(fā)生,這樣測(cè)流人員在測(cè)流中安全存在危險(xiǎn),使水位觀測(cè)讀數(shù)不準(zhǔn),嚴(yán)重影響流量測(cè)驗(yàn)精度,使測(cè)驗(yàn)資料誤差加大。
(3)樹(shù)木、農(nóng)作物對(duì)測(cè)驗(yàn)的影響:基本水尺上斷面河槽靠右岸附近從上至下長(zhǎng)有一排碗口粗的柳樹(shù),約15棵,樹(shù)木遮擋已經(jīng)完全影響了浮標(biāo)投擲器使用,以及浮標(biāo)瞄準(zhǔn),使浮標(biāo)測(cè)驗(yàn)只能使用人工拋擲,縮短了浮標(biāo)上斷面運(yùn)行距離。由于這些樹(shù)木較多,鏟除的可能性不大。為了滿足測(cè)驗(yàn)需要,考慮高低水主流靠右岸,擺動(dòng)幅度不大,在浮標(biāo)測(cè)驗(yàn)中采取半距測(cè)量,經(jīng)十來(lái)年的實(shí)測(cè)運(yùn)行,也能滿足流量測(cè)驗(yàn)的需要,但測(cè)驗(yàn)資料具有不完整性。農(nóng)作物在左岸,在汛期6-9月份正是農(nóng)作物生長(zhǎng)期,高桿農(nóng)作物影響測(cè)驗(yàn)視線和測(cè)流時(shí)效性,從而影響了測(cè)驗(yàn)精度。
(4)冰情及對(duì)測(cè)驗(yàn)的影響:冬季冰情較復(fù)雜,結(jié)冰時(shí)間一般在11月下旬到下年3月上旬,結(jié)冰時(shí)間長(zhǎng)。封凍、解冰期間,冰塊對(duì)水位、水流均有影響,有時(shí)出現(xiàn)層冰層水對(duì)測(cè)驗(yàn)有一定影響。北方河流在冬季基本變化不大,流量基本穩(wěn)定,但受氣候的影響,也存在變化,為了能準(zhǔn)確測(cè)驗(yàn)出河流冬季變化情況,本站在基本水尺下游2km處設(shè)立一封凍期臨時(shí)測(cè)流點(diǎn),此測(cè)流地點(diǎn)長(zhǎng)年不封凍,即使封凍冰層也不厚,可以隨時(shí)砸冰施測(cè),滿足流量測(cè)驗(yàn)需要。
王家會(huì)站屬于汛期泥沙站,觀測(cè)時(shí)間基本在6月份到10月份期間,其余時(shí)間不觀測(cè)。本站沒(méi)有過(guò)河設(shè)施,只取單沙,平水期有沙時(shí)每日8:00、20:00時(shí)各取沙1次,較大洪水上漲段3至5次,落水段5至7次,封頂附近2至3次,洪峰重迭,水沙峰不一致或含沙量變化劇烈時(shí)加測(cè)。本站含沙量變化與水位、流量變化情況基本一致,隨水位、流量變化相應(yīng)變化,挑選近十年含沙資料分析對(duì)比,2004年最大含沙量29.4kg/m3,而2008年最大含沙量5.71kg/m3,在近十幾年隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境重視,本區(qū)域水土保持嚴(yán)格管理,大面積退耕還林,本站河流含沙也越來(lái)越小。這些實(shí)際情況在農(nóng)作物引水灌溉中可以完全體現(xiàn)出來(lái),下游農(nóng)田屬于鹽堿地,前二十年人們引河道洪水灌溉,每年可以淤積泥沙減少鹽堿;現(xiàn)如今河流洪水?dāng)y沙越來(lái)越小,無(wú)法淤積泥沙減小鹽堿地,農(nóng)田需要挖排水溝、覆蓋地膜來(lái)種植農(nóng)作物。以上實(shí)例可以說(shuō)明,隨著人類(lèi)改造自然,治理泥土流失取得了實(shí)質(zhì)性的成果。
王家會(huì)水文站觀測(cè)徑流資料為滹沱河流域提供很小資料。峪口河屬于滹沱河支流,王家會(huì)水文站由于地處峪口灌區(qū)上游,每年來(lái)水量不大,一般平水期流量在0.180~0.450m3/s之間,往往流入到峪口村就全被峪口灌區(qū)引水灌溉用了,只有在流量大于15.0m/s3時(shí),才會(huì)流入到滹沱河里,同時(shí)部分水量用作淤地灌溉。
綜上所述,王家會(huì)站設(shè)站50多年,已經(jīng)積累50多年水文資料,為研究降水、徑流關(guān)系積累了豐富的數(shù)據(jù),已能滿足水利工程、水文預(yù)報(bào)、流域水文資料分析、水文水利計(jì)算、科學(xué)研究和有關(guān)國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)應(yīng)用的要求。以后的發(fā)展應(yīng)在開(kāi)展水文調(diào)查方面多作文章。水文調(diào)查任務(wù)包括:水文站周?chē)庥鱿∮鼍植勘┯陼r(shí)的暴雨洪水調(diào)查;水文站以上(區(qū)間)干流枯季清水流量調(diào)查;水文站以上指定斷面最大洪峰流量調(diào)查;流域(區(qū)間)用水、排污調(diào)查;稀遇水、旱、冰凌,泥石流災(zāi)情調(diào)查等,應(yīng)開(kāi)展多方面與水文有關(guān)的測(cè)驗(yàn),提高測(cè)驗(yàn)工作效率。發(fā)展站網(wǎng),更多地積累水文資料,實(shí)現(xiàn)站隊(duì)結(jié)合,開(kāi)展水文巡測(cè),進(jìn)一步調(diào)動(dòng)水文職工的工作積極性,更多更好地完成工作任務(wù)。