日照市水文站網(wǎng)布設(shè)綜合分析評(píng)價(jià)

劉金山，張余良，劉洋，金強(qiáng)

（1.日照市水文中心，山東 日照 276800；2.山東莒縣仕陽(yáng)水庫(kù)管理處，山東 莒縣 276526；3.日照錦國(guó)建筑裝飾工程有限公司，山東 日照 276800）

1 引言

要提升國(guó)民經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，水文工作是非常重要的一項(xiàng)作業(yè)，可以提供多方面的服務(wù)，比如，防汛抗旱、規(guī)劃流域以及分配水資源等。而要做好水文工作，水文站網(wǎng)的布設(shè)是基礎(chǔ)，該項(xiàng)工作會(huì)直接影響接下來(lái)的水文工作。所以，對(duì)水文站網(wǎng)應(yīng)提前做好規(guī)劃，使其能夠滿足現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展的需求。目前，現(xiàn)有的水文站網(wǎng)及其以后能否滿足社會(huì)需求，以及水文站網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，是水文站網(wǎng)布局設(shè)計(jì)的綜合分析對(duì)象，主要以影響水工、防汛測(cè)報(bào)，監(jiān)測(cè)世界水量以及計(jì)算流域水量為主要內(nèi)容。

2 水文站網(wǎng)分析

2.1 水文站網(wǎng)的密度分析

分析水文站網(wǎng)布設(shè)是否科學(xué)合理的重要指標(biāo)是水文站網(wǎng)的密度。對(duì)于某個(gè)區(qū)域或流域而言，執(zhí)行工作的最低標(biāo)準(zhǔn)是SL 34—2013《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》[1]的相關(guān)規(guī)定，以及世界氣象組織（WMO）的最稀站網(wǎng)密度（見(jiàn)表1）。水文站網(wǎng)應(yīng)由較少數(shù)量的水文測(cè)站結(jié)合而成，目前，站網(wǎng)密度分析的對(duì)象主要以蒸發(fā)站、雨量站以及水文站為主。

表1 WMO 推薦的水文站類的站網(wǎng)的最小密度

日照市境內(nèi)現(xiàn)有水文站18 處。根據(jù)水系劃分，沭河有6 處，維河2 處，潯河1 處，傅疃河6 處，潮白河1 處，巨峰河1 處，繡針河1 處，川子河0 處。日照市水文站網(wǎng)分布及其密度計(jì)算見(jiàn)表2。

表2 日照市水文站網(wǎng)分布及密度計(jì)算表

根據(jù)表2 分析可知，日照市平均站網(wǎng)密度305.3 km2/站，接近WMO 推薦的容許最稀密度指標(biāo)下限，站網(wǎng)密度較大，符合WMO 關(guān)于水文（流量）站網(wǎng)容許最稀密度地區(qū)類型站網(wǎng)最小密度要求，但站點(diǎn)按河流布設(shè)不甚合理，維河、潯河、川子河沒(méi)有布設(shè)水文站點(diǎn)。

2.2 雨量站網(wǎng)密度分析

日照市境內(nèi)現(xiàn)有雨量站79 處（其中，雨量站58 處、水文站含雨量觀測(cè)項(xiàng)目15 處、水位站含雨量項(xiàng)目5 處、水土保持監(jiān)測(cè)站含雨量觀測(cè)項(xiàng)目1 處）。根據(jù)流域布設(shè)，沭河水系有25處，維河水系有13 處，付疃河水系21 處，潮白河水系7 處，巨峰河水系3 處，繡針河5 處，潯河4 處、川子河1 處。日照市雨量站網(wǎng)分布及其密度計(jì)算見(jiàn)表3。

依據(jù)表3 分析，日照市雨量站發(fā)展較快，站網(wǎng)密度較高，達(dá)到了WMO 推薦的容許最稀密度指標(biāo)。按照河流雨量站分布較為合理。

表3 日照市雨量站網(wǎng)分布及密度計(jì)算表

3 站網(wǎng)目標(biāo)評(píng)價(jià)

3.1 區(qū)域水量計(jì)算目標(biāo)滿足率分析

日照市流域面積大于100 km2的河流有22 條，要深入了解河流的水量和其他相關(guān)水文要素的監(jiān)測(cè)情況，需要對(duì)雨站量、水位量以及水文站的站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)做深入統(tǒng)計(jì)和分析，并完成流域水量的計(jì)算與分析工作，這就需要收集相關(guān)資料信息。按照河流上設(shè)站的不同類型，可將這22 條河流劃分為出流口附近已設(shè)水文站河流、水文部門已設(shè)水文站河流以及流量測(cè)驗(yàn)空白河流等，收集這些不同水文站的信息可以更好地完成統(tǒng)計(jì)任務(wù)。

將河流數(shù)設(shè)置為M，水文空白河流數(shù)設(shè)置為m1。根據(jù)這個(gè)設(shè)定，水文空白河流與分析河流總數(shù)之間的比例P1表示為：P1=m1/M；有水文站的河流數(shù)設(shè)置為m2，設(shè)站和分析河流總數(shù)的所占的比例P2可以表示為：P2=m2/M。從另一方面來(lái)看，要更準(zhǔn)確地計(jì)算河流的水量，需要在河流出流口的周圍設(shè)立一個(gè)獨(dú)立的水文站。當(dāng)出流口周圍已經(jīng)設(shè)有水文站的河流數(shù)量為m 時(shí)，出流口周圍以往設(shè)水文站河流數(shù)兩者之間的占比P=m/M，以此更好地了解出水文站網(wǎng)是否滿足流域水量相關(guān)的精準(zhǔn)計(jì)算，即流域水量計(jì)算的目標(biāo)滿足率。

3.2 市界水量在控制目標(biāo)滿足率方面的分析

將分割市界或穿越的河流數(shù)設(shè)為K，在河流周圍有設(shè)立水文站的數(shù)量為k，二者之比G=k/K，用于更加直觀地了解市界水量監(jiān)測(cè)滿足率的情況。這個(gè)參數(shù)能夠?yàn)樗恼緸槊總€(gè)市級(jí)行政區(qū)域劃分水資源利益以及維護(hù)河流水資源權(quán)益提供參考。通過(guò)參數(shù)G 可以直觀地了解目前站網(wǎng)在控制市界河流方面的實(shí)時(shí)情況，提高G 值的目的是更加嚴(yán)格地控制河流。將要對(duì)河流進(jìn)行控制的相關(guān)需求設(shè)為k1(排除原來(lái)的k)，則G1=k1/K 就是提高G 值所要達(dá)成的目標(biāo)。

3.3 市界河流水量監(jiān)測(cè)滿足率分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，日照市界河流5 條，在這5 條河流中，已經(jīng)設(shè)立水文站的河流只有3 條，從中可以看出，目前的滿足率只有60%。除此之外，當(dāng)前在日照市還需要將世界水文站設(shè)立在該市的兩條河流周圍。為了能夠在控制流域水量以及計(jì)算區(qū)域水資源兩方面可以得到控制，需對(duì)5 條河流進(jìn)行嚴(yán)格且完整的控制是該市的目標(biāo)。其他2 條河流需要根據(jù)目前的社會(huì)發(fā)展情況而加以控制[2]。

4 防汛測(cè)報(bào)的需求情況

在日照市，流域面積在100 km2以內(nèi)的河流中共有46 條，其中，26 條河流是有防汛測(cè)報(bào)方面的需求。而在有這些需求的河流中，只有4 條河流的滿足率超過(guò)90%，占15.4%；滿足率在70%以上的河流僅有10 條，占38.4%；尚未開(kāi)展防汛測(cè)報(bào)的河流有16 條，占61.5%。今后調(diào)整的任務(wù)是提高報(bào)汛站網(wǎng)密度，增強(qiáng)報(bào)汛的時(shí)效性。

5 水文測(cè)報(bào)方式的相關(guān)評(píng)價(jià)

將斷面作為統(tǒng)計(jì)單位，針對(duì)日照市內(nèi)有設(shè)立水文站的相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這一行為主要是滿足SL 34—2013《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定。在已經(jīng)做了流量信息采集斷面的數(shù)據(jù)中，纜道全部數(shù)量為5 個(gè)，占比總數(shù)24 個(gè)的20.8%。人工橋側(cè)方面一共有13 個(gè)，數(shù)量為總數(shù)的54.2%。而在水工建筑物的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，一共有3 個(gè)，為總數(shù)的12.5%。從這些數(shù)據(jù)中可以得到，目前該市的水文測(cè)報(bào)信息自動(dòng)化方面做得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，大部分是由人工采集完成，這些與洪水?dāng)?shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、時(shí)效性以及是否及時(shí)方面有較大的差距。由此可以看出，在傳輸和處理以及在采集信息方面還有很大的進(jìn)步空間。加快處理這些工作的效率，對(duì)于流域區(qū)域防汛方面的工作有關(guān)鍵影響，如果國(guó)家重要站點(diǎn)有報(bào)汛任務(wù)，應(yīng)提前完成測(cè)報(bào)自動(dòng)化。

6 水利工程對(duì)水文站網(wǎng)的影響評(píng)價(jià)

由于水利工程在近幾十年發(fā)展迅速，這對(duì)水文站的工作產(chǎn)生了巨大的影響，比如，改變了測(cè)驗(yàn)條件以及影響對(duì)上下游水沙情勢(shì)的判斷，失去了代表性，增加了計(jì)算分析水資源、預(yù)報(bào)水文以及測(cè)驗(yàn)水文工作的難度。受這些因素的影響，很多站面要撤退，大大影響了水站網(wǎng)的作用。在現(xiàn)有的所有測(cè)流斷面中，有62.5%的站點(diǎn)受到了極大的影響。通過(guò)深入調(diào)查得知，水利工程對(duì)水文站的不良影響主要表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：

1）由于水利工程大部分設(shè)在水文站的上游，該因素對(duì)水文情況的影響很大，破壞了水沙的天然變化規(guī)律，導(dǎo)致已有水文資料不可用，其他的相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)不夠全面。

2）由于水利工程大部分修建在測(cè)流斷面的下游，回水會(huì)對(duì)測(cè)流斷面起到非常大的影響，使測(cè)驗(yàn)的相關(guān)工作難以展開(kāi)，所采集到的相關(guān)信息沒(méi)有代表性。

3）水利工程設(shè)立在水文測(cè)驗(yàn)河段的上方，使水文站無(wú)法發(fā)揮作用，從而需要撤離。

7 改善流域站網(wǎng)現(xiàn)狀的建議

1）對(duì)水文站網(wǎng)方面的空白需要進(jìn)行快速有效的填補(bǔ)。在洪水突發(fā)的情況下，為了能夠正常提供服務(wù)，應(yīng)對(duì)暴雨易發(fā)的區(qū)域水文站密度進(jìn)行優(yōu)化。

2）發(fā)現(xiàn)市界斷面方面出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要及時(shí)完善相關(guān)的測(cè)站功能，以滿足當(dāng)今社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3）引進(jìn)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以采購(gòu)電波流速儀、無(wú)人機(jī)雷達(dá)測(cè)流等新設(shè)備，以提升站網(wǎng)在水資源管理、流域防汛方面的能力，對(duì)以后的工作開(kāi)展具有關(guān)鍵作用。

4）要對(duì)河流水沙有影響的相關(guān)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)探索和分析，通過(guò)新技術(shù)，使站網(wǎng)中的相關(guān)資料在水利工程建設(shè)前后都能保持連續(xù)性和代表性，為相關(guān)工作提供參考。

8 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、人口環(huán)境的變化，以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的需要，水文信息的需求量越來(lái)越大、范圍越來(lái)越廣。因此，水文行業(yè)應(yīng)進(jìn)一步拓展業(yè)務(wù)范圍，由傳統(tǒng)的“測(cè)算整報(bào)”向防汛、水資源管理、水土保持、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等多方面拓展。本文提出了加強(qiáng)日照市站網(wǎng)建設(shè)、加強(qiáng)區(qū)域、市界測(cè)站控制、加快水文測(cè)報(bào)設(shè)備更新改造、加大受水工程影響河流水沙關(guān)系研究力度等建議。未來(lái)，日照市水文站網(wǎng)的總體布局既要適應(yīng)流域治理、開(kāi)發(fā)、管理、社會(huì)發(fā)展的要求，又要對(duì)現(xiàn)有的水文站網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)調(diào)整，強(qiáng)化功能。