明光水文站上下游閘壩對枯水期小流量等水文測驗(yàn)的影響

摘要：明光水文站在池河下游，地處明光市區(qū)北，已開展多項(xiàng)水文業(yè)務(wù)工作。20世紀(jì)80年代初，政府及水利部門為了用水、航運(yùn)、養(yǎng)殖等，先后在該站上下游建起了三座閘和一座水庫。這些水利工程的建設(shè)，不僅改變了該河道的水流特性，也影響了該站水文測驗(yàn)工作。本文著重分析了明光站在上下游閘建成后，對該站枯水期水文測驗(yàn)、水文資料系列、水量平衡計(jì)算等方面的影響。

關(guān)鍵詞：水文測驗(yàn)；水量平衡；影響

中圖分類號： P933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.16.017

明光水文站1935年5月建站，是一類精度站國家重要站，集水面積3501平方公里。本站為江淮丘陵區(qū)3000～5000平方公里代表站，是池河控制站，為研究江淮丘陵區(qū)池河的水流特性和泥沙輸移情況搜集水文資料，監(jiān)測池河水質(zhì)狀況，為池河防汛、治理提供服務(wù)。為滿足工農(nóng)業(yè)用水，合理調(diào)配水資源，在該站上下游先后建起閘和水庫，1980年在上游46公里處建了池河閘；1982年在上游7公里處建了山許閘；1982年在下游49公里女山湖出口處建了女山湖閘；2004年在上游支流5公里處建了南沙河水庫。這些水利工程的運(yùn)行改變了該河道的水流特性，也給該站水文測驗(yàn)工作特別是枯水期水文測驗(yàn)工作帶來了較大的影響。

1水位資料的影響

在建閘、建水庫前，該站水位的變化主要受上游來水量的影響，流量大水位高，流量小水位低的自然漲落。在建閘、水庫后，該站水位不但受上游閘門控制的來水量影響，還受下游閘門控制的出水量影響。在枯水期，上游來水量較小，水位基本受閘壩控制，水位變化幅度小，基本在13.0～14.0米之間。水位資料系列由原來的天然河道水位逐步變成受多重閘門控制的水位資料系列，水位資料系列的一致性發(fā)生改變。

2小流量測驗(yàn)困難

從明光水文站水文資料庫中發(fā)現(xiàn)，在枯水期有連續(xù)幾個(gè)月甚至半年以上日平均流量為零的現(xiàn)象，或是中間有一場明顯洪水過程，接著是逐日平均流量為零，逐日平均流量為零的天數(shù)越來越多，更有不合理現(xiàn)象出現(xiàn)，就是在枯水年中，連續(xù)兩年2012年～2013年平均流量小于流域上游石角橋站的（流域面積1830平方公里）年平均流量（見表2），這既有明光站上游池河閘、山許閘蓄水的影響，也有枯水小流量測不到的影響。從2010年～2015年明光站實(shí)測流量成果表統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可以看出（見表1），每年都有幾十次測次的流量為零，沒有一次流量測在0～2.50m3/s，測得流量2.50～3.00m3/s只有6次，2012年后再?zèng)]有測到。原因是由于工、礦企業(yè)用水量逐年增長，水資源逐漸匱乏，攔蓄水的中小水庫增多，尤其是在上游干流池河閘、山許閘先后運(yùn)行后，上游的來水量越來越少，上游支流南沙河水庫又運(yùn)行后，上游的來水量就更少了，僅剩閘門漏水、小區(qū)間來水和城市生活廢水。另外，該站斷面水位受下游女山湖閘攔水控制，水位比過去無閘控制要高，水深，水面寬，水道面積大，造成過水?dāng)嗝媪魉偬?，達(dá)不到LS78型旋杯低速流速儀的起動(dòng)轉(zhuǎn)速0.020m/s的要求，水流帶不動(dòng)流速儀旋杯，以該站枯期正常水位13.60m，對應(yīng)基上1000m斷面面積A=190m2，假設(shè)該斷面平均流速等于V=0.02m/s，根據(jù)公式：

Q=AV=190×0.02=3.80m3/s

即該站在流量在小于3.8m3/s時(shí)，流量測驗(yàn)則受到影響。

假設(shè)該站斷面中弘最大一點(diǎn)水面流速為0.02m/s時(shí)，則：

Q=0.8AV=0.8×190×0.02=3.04 m3/s

該斷面在流量3.04 m3/s以下更難測得到（其中0.8為該站水面流速系數(shù)）。

所以，該站測量成果流量在0～3.04 m3/s之間沒有數(shù)值，形成盲區(qū)，進(jìn)而得知該斷面通過流量在3.04m3/s 以下時(shí)，測得流量均為零是正常現(xiàn)象。該站在0～3.04 m3/s測不到，在3.04 ～3.80m3/s之間測不準(zhǔn)（斷面上多條測速垂線，流速大于等于0.02m/s能測到，小于0.02m/s測不到），使得年平均流量偏小，通過該站的總水量也就偏小了。

3水位流量關(guān)系受到改變

該站受上游來水漲落的水位流量關(guān)系影響，閘壩的蓄水或放水發(fā)生改變。在上游開閘放水時(shí)，該站的起漲水位比較高，流量稍有變化時(shí)，該站水位沒有顯著變化，則形成該站測站控制靈敏度低。當(dāng)下游閘門放水時(shí)，該站水位下降，流量增加。當(dāng)下游關(guān)閘時(shí)，該站水位上升，流量減少，原來不受閘壩控制的水位流關(guān)系遭到破壞，水位流量關(guān)系比較紊亂，流量變化的節(jié)點(diǎn)難以掌握，必須增加測流次數(shù)，增加工作量。

4開關(guān)閘的信息

明光站上下游閘壩有時(shí)為了防汛、維修、試驗(yàn)、過船等原因，開關(guān)閘的隨意性，以及閘壩開關(guān)閘人員變更時(shí)，由于信息和隸屬關(guān)系等原因，明光站有時(shí)也很難得到上下游開關(guān)閘信息，使得上、下游閘時(shí)開時(shí)關(guān)的較小流量時(shí)，容易出現(xiàn)測不到和漏測現(xiàn)象，形成水文資料收集不完整。

5流域水量平衡計(jì)算受到影響

流域系統(tǒng)，其水量平衡方程式為：P-R-E=±△S

式中流域蓄水量 （△S）為降水量（P）減去徑流量（R）和蒸發(fā)量（E）之差?？菟髁抠Y料精度不高，直接影響流域水量的分析計(jì)算以及水量的使用，對于工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水，河流水量分配等都會(huì)產(chǎn)生不利影響。

6懸移質(zhì)沙量的影響

池河上、中、下游閘壩增多，水流減緩，泥沙沉積，也會(huì)造成河道淤積，也使得通過該站的沙量比過去沒有閘壩時(shí)減少，但小流量無法測到，流量乘以含沙量等于輸沙率、當(dāng)流量為零時(shí)，輸沙率為零，所以，通過該站的輸沙量也偏小。

7風(fēng)浪的影響

該站距離女山湖較近，到湖口的河道長度只有6.8公里，易受湖面波浪傳遞影響，當(dāng)女山湖關(guān)閘門關(guān)閘控制女山湖以上水位時(shí)，明光站正常水位為13.60米左右，河道水深水面寬。當(dāng)有風(fēng)天氣時(shí)，水面風(fēng)浪大，也給該站船測枯水小流量帶來困難。

8解決辦法

水文工作服務(wù)于水利建設(shè)，服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)的大局，對于閘壩影響小流量施測的水文站越來越多，要采取相應(yīng)的對策和解決辦法。

由于現(xiàn)在交通工具方便，可到本站上下游找斷面較窄淺臨時(shí)斷面測流測小流量；也可以使用新技術(shù)、新設(shè)備、新儀器來滿足低流速（0～0.02m/s）流量的測驗(yàn)要求，如能滿足精度要求的ADCP等儀器；采取水文調(diào)查形式計(jì)算該站枯水量，通過調(diào)查上游山許閘、南沙河水庫、下游舊縣閘、明光市內(nèi)城市用水等分析計(jì)算枯水流量；明光站保留水位、雨量等觀測，流量、泥沙等測驗(yàn)項(xiàng)目遷移到上游山許閘，通過開關(guān)閘和率定流量系數(shù)測得完整流量、泥沙等資料；明光站保留水位、雨量等觀測，流量、泥沙等測驗(yàn)項(xiàng)目遷移到下游女山湖閘，通過開關(guān)閘和流量系數(shù)測得完整流量、泥沙等資料。

9結(jié)語

明光水文站枯水期小流量、沙量等占全年比重不是很大，但枯水期時(shí)間長，但水文資料必須真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠，完整可靠的水文資料是當(dāng)?shù)厮?guī)劃、設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要決策依據(jù)。

作者簡介：程家友，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：水文測報(bào)。