水庫(kù)加固工程中的水文設(shè)計(jì)方案
　　武震
　　太原市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院山西太原030002
　　【摘要】目前，諸多水庫(kù)出現(xiàn)病險(xiǎn)，水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)問題也是病險(xiǎn)要素之一，是防洪體系中的薄弱環(huán)節(jié)，時(shí)刻威脅著廣大人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全，也是國(guó)家和地方政府防汛工作中的心腹之患。本文針對(duì)某水庫(kù)的現(xiàn)狀，積極探討加固工程中的水文設(shè)計(jì)方案，為水庫(kù)的持續(xù)安全運(yùn)營(yíng)和下游的水資源合理調(diào)配打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　【關(guān)鍵詞】水庫(kù)；水文設(shè)計(jì)；防汛；安全
　　【正文】某水庫(kù)位于黃河水系上游，建于1967年，沒有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，為邊勘察、邊設(shè)計(jì)、邊施工的“三邊”工程。時(shí)至今日，水庫(kù)不只從壩基到護(hù)坡、溢洪道、輸水洞等都出現(xiàn)了問題，而且水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的防洪度汛作用。
　　1、水庫(kù)水文水資源現(xiàn)狀
　　某水庫(kù)是一座中型水庫(kù)，它以農(nóng)業(yè)灌溉、防洪為主，兼有發(fā)電、養(yǎng)魚等功能。集水流域形狀呈橢圓狀，流域地勢(shì)北低南高，干流長(zhǎng)26.7km。該水庫(kù)所在的黃河水系為山溪性雨源河流，河道流量隨著降水量變化而變化，但年際、年內(nèi)變化較大，據(jù)1961～2003年資料統(tǒng)計(jì)表明，該水庫(kù)流域平均降水量為849.3mm，最小年降水量457.6mm，最大年降水量為1341.7mm；枯季流量較小，洪水主要集中在汛期（6～9月份），形成春旱、夏澇、秋后又旱的局面
　　1、1水文監(jiān)測(cè)站分布
　　該水庫(kù)建立的時(shí)間較早，當(dāng)時(shí)設(shè)站目的主要是考慮防洪和河流常規(guī)水文資料的收集，觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、降水、冰情、水溫、水質(zhì)和水文調(diào)查等。隨著時(shí)間的流逝，水庫(kù)與當(dāng)?shù)胤姥纯购�、水資源合理開發(fā)的要求相去甚遠(yuǎn)，如站網(wǎng)密度等已滿足不了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，為更好地實(shí)現(xiàn)水庫(kù)防汛、水資源調(diào)度和工程管理服務(wù)，水庫(kù)加固工程進(jìn)行的同時(shí)要完善水庫(kù)水文監(jiān)測(cè)站。
　　1、2水文特征值
　　該水庫(kù)尚無(wú)自動(dòng)化的水雨情觀測(cè)設(shè)備，利用固定水尺人工觀測(cè)得到多年平均庫(kù)內(nèi)水位為122.64m，歷年最低蓄水位124.50m（1979.7.9），最高蓄水位138.10m（2008.9.3.）；最大4d降水量315.5mm（1972.3.28）；大24h降水量178.8mm（1972.8.4）。
　　截止到目前，42年中共有15次溢洪，但經(jīng)多年風(fēng)蝕及雨水沖刷，水庫(kù)溢洪道斷面縮小，溢洪監(jiān)測(cè)設(shè)施不完善，泄水能力不足，溢洪監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完善與溢洪道開挖成為保障水庫(kù)安全的當(dāng)務(wù)之急。輸水洞多修筑在壩體中，是隱蔽工程，不但洞體斷裂，閘門銹蝕，啟閉機(jī)無(wú)法正常工作，而且有的輸水洞已被人為堵死或被泥沙淤積，不利于觀測(cè)、維修和加固，是安全隱患叢生地，1998年，這一隱患造成了汛期的潰壩事故。
　　除此之外，還存在水庫(kù)測(cè)壓管堵塞，不能正常使用；通訊設(shè)備老化，遇雷雨因中斷常使報(bào)汛很不及時(shí)，不利于防汛工作的順利進(jìn)行。
　　2、除險(xiǎn)加固，優(yōu)化水文設(shè)計(jì)方案
　　根據(jù)當(dāng)?shù)?a href='http://www.jinnzone.com/sheh/' target='_blank'>社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》的要求，充分考慮水文監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀和投入能力，在水庫(kù)加固之時(shí)，從防汛防旱、防災(zāi)減災(zāi)為出發(fā)點(diǎn)，以水資源、水環(huán)境保護(hù)為重點(diǎn)，以水文信息采集設(shè)備現(xiàn)代化為關(guān)鍵，優(yōu)化水文監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案，建立水文監(jiān)測(cè)服務(wù)系統(tǒng)。
　　根據(jù)該水庫(kù)加固施工對(duì)水文監(jiān)測(cè)的要求，以確保水文數(shù)據(jù)的全面、可靠、精度和時(shí)效，建立了包括水文信息采集-傳輸-處理-發(fā)布四個(gè)子系統(tǒng)的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（如下圖）。
　　水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及技術(shù)手段
　　1、水位：自記（浮子式自記水位計(jì)和配套遙測(cè)終端機(jī)）、無(wú)人立尺
　　2、降水：自記
　　3、流量：測(cè)流車、流速儀
　　4、雨量：翻斗式雨量計(jì)
　　5、水環(huán)境監(jiān)測(cè)：水質(zhì)出樣現(xiàn)場(chǎng)分析
　　1、水位：無(wú)線及有線遙測(cè)、對(duì)講機(jī)
　　2、降水：無(wú)線數(shù)傳
　　3、流量：無(wú)線數(shù)傳
　　4、雨量：有線數(shù)傳
　　5、水環(huán)境監(jiān)測(cè)：有線數(shù)傳
　　資料分析：
　　計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)處理自動(dòng)化、數(shù)據(jù)存入截流水文數(shù)據(jù)庫(kù)存
　　成果發(fā)布：
　　互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、無(wú)線電臺(tái)、電話（有線或WAP電話）、傳真，反映壩區(qū)河水文變化情勢(shì)
　　圖水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　上述設(shè)計(jì)方案，能達(dá)到自動(dòng)采集流域內(nèi)降水量、庫(kù)內(nèi)和渠道水位、閘門開高等水文數(shù)據(jù)，及時(shí)提供監(jiān)測(cè)流域雨情、水庫(kù)水情和工程運(yùn)用情況，運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)水文預(yù)報(bào)，進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪演算，提供洪水優(yōu)化調(diào)度方案。
　　2、1基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
　　針對(duì)水文監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，如雨量、水準(zhǔn)點(diǎn)、水位、流量等，加強(qiáng)水文監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
　　根據(jù)《降水量觀測(cè)規(guī)范》（SL21-2006）和水庫(kù)的雨量情況，建1處7m×7m雨量觀測(cè)場(chǎng)，修1.3m高圍欄和總長(zhǎng)9m的混凝土觀測(cè)路。按照《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ138-90）和歷年最高水位埋設(shè)基本水準(zhǔn)點(diǎn)，在水庫(kù)管理處院內(nèi)設(shè)置基本水準(zhǔn)點(diǎn)3個(gè)，在壩上水尺和渠道測(cè)流斷面附近設(shè)置校核水準(zhǔn)點(diǎn)3個(gè)�；�于水位觀測(cè)需要及加固后斷面實(shí)際情況，壩上水尺設(shè)14支渠道水尺3支，靠樁采用鋼管與水面垂直且同一組水尺應(yīng)設(shè)置在同一斷面線上，布設(shè)范圍要高于測(cè)站歷年，低于測(cè)站歷年最低水位0.7m；壩堤加固后，建長(zhǎng)45m、寬1.3m的觀測(cè)踏步，長(zhǎng)65m、寬12cm的渠道觀測(cè)道路，路面為混凝土結(jié)構(gòu)；在壩上和渠道各建自記水位臺(tái)，采用浮子式自記水位計(jì)，配套遙測(cè)終端機(jī)。該水庫(kù)壩下游3km處原有交通橋，利用此橋配用測(cè)流車施測(cè)溢洪道泄洪流量，渠道自記水位臺(tái)附近沒有設(shè)施可利用，于是自建1座測(cè)流橋，用于渠道流量測(cè)驗(yàn)。
　　2、2水文監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備
　　水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除了采用一些常規(guī)的測(cè)驗(yàn)方法和技術(shù)手段外，基于水文監(jiān)測(cè)環(huán)境的特殊性和日趨復(fù)雜性，也采用了新的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備與技術(shù)措施。
　　2、2、1水位技術(shù)裝備
　　對(duì)于水位觀測(cè)，如果采用傳統(tǒng)的方法與技術(shù)，難以達(dá)到安全和高效的要求，本方案在壩上與渠道采用浮子式水位計(jì)，安裝相應(yīng)無(wú)線傳輸設(shè)備，站房?jī)?nèi)安裝前置機(jī)，擔(dān)負(fù)實(shí)時(shí)水位遙測(cè)數(shù)據(jù)的接收。
　　2、2、2雨量技術(shù)設(shè)備
　　根據(jù)水庫(kù)區(qū)域設(shè)有1處雨量場(chǎng)，為精確分析城區(qū)的產(chǎn)匯流特性，準(zhǔn)確提供水文信息上的支持，采用分辨力為0.5mm的翻斗式雨量傳感器，預(yù)制規(guī)模為0.6m×0.6m×0.3m的混凝土基座，將傳感器加以固定，采用有線傳輸，上傳數(shù)據(jù)至市水文局水情分中心，根據(jù)采集的降雨徑流實(shí)時(shí)信息，由計(jì)算機(jī)模擬作出淹沒狀況預(yù)警和排澇調(diào)度決策。
　　2、2、3測(cè)流車
　　為了適應(yīng)工作需要，該水庫(kù)實(shí)現(xiàn)了由船到車的轉(zhuǎn)變，配備了新型測(cè)流車，完成溢洪道流量監(jiān)測(cè)。測(cè)流車的使用，提高了流量測(cè)驗(yàn)的自動(dòng)化程度，徹底改變了傳統(tǒng)落后的測(cè)驗(yàn)方法，有效地提高了水文測(cè)驗(yàn)自動(dòng)化水平。
　　2、2、4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
　　實(shí)現(xiàn)水文信息遠(yuǎn)傳、處理、發(fā)布計(jì)算機(jī)化，具有準(zhǔn)確、快速的特點(diǎn)。
　　3、結(jié)論
　　水庫(kù)加固是一系非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，水文監(jiān)測(cè)是其中重要的一部分，是加固不可缺少的技術(shù)保障服務(wù)系統(tǒng)。該水庫(kù)加固工程于2009年8月24日結(jié)束，水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了該水庫(kù)的水文情勢(shì)變化，收集到全過程多要素的水文成果，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新水文信息。簡(jiǎn)而言之，正是這高新的監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備支撐優(yōu)化的水文設(shè)計(jì)方案，才充分發(fā)揮了水文監(jiān)測(cè)在水庫(kù)加固工程中的參謀作用，體現(xiàn)了一流的工程提供的一流的水文服務(wù)。
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