桐子林水文站“一站一策”技术方案探讨

李江

(四川省攀枝花水文水资源勘测中心，四川攀枝花，617000)

引言

随着国民经济和社会的发展，水文工作已从主要为防汛抗旱、水利水电工程服务，转为防汛减灾、水资源开发利用、管理保护、生态文明建设及河长制、湖长制等工作提供全方位服务；为农业、工业、交通、环保、经济等各社会各方面提供多层次服务[1-4]。为进一步做好水文测报工作，分析测站特性、洪枯水特性、结合现有设施设备及技术装备水平，提高自动监测水平，完善水文测验方式，编制测站一站一策方案，切实提高测站测报能力，适应新形势、新任务的要求[5-6]。

本文通过对桐子林水文站现有测验条件、测验方案、测验设施设备的梳理，摸清该站现有情况；通过对测站历年水文资料的分析研究，进一步优化调整测验方案；通过对测站上下游水利水电工程及较大取用水户调查，分析其在当地社会经济中的作用及影响因素，定位测站功能，进一步优化监测项目，以满足社会发展的需求；通过对现有监测手段、监测设备、河流特性、上下游河段情况分析，提出下一步改进措施和发展方向，制定本站水文监测方案，提高水文站监测能力，丰富水文站监测方式。

1 测站基本概况

桐子林(二)站设立于1998年1月，位于四川省攀枝花市盐边县金河乡田村，东经101°51′，北纬26°41′，集水面积128363km2，距河口12km，高程系统为黄海基面。本站设于雅砻江下游，属于流域代表站，国家级重要水文站，一类精度水文站。测站年内降水量年内分配不均，多集中在6-9月，多年平均降水量936.3mm，多年平均径流量590.6亿m3，测验河段顺直段长约1000m，断面呈U型，左右两岸是乱石荒坡。河床由砂卵石组成，冲淤变化小，断面比较稳定，水位流量关系稳定，洪水特性受电站影响较大，测站水文要素特征值见表1。

表1 测站水文要素特征值

2 测站功能研究

2.1 测站定位

桐子林(二)水文站是雅砻江水系的控制站，监测项目有：水位、流量、降水、蒸发、泥沙、水温，水质。水位和流量为防汛抗旱提供决策依据；水质为生态环境保护提供数据支持。水文站为国家长期积累基础信息，在服务经济社会方面为雅砻江流域防洪调度提供水文水情预报。

2.2 测站原有功能

桐子林(二)水文站原有测站功能为：基本水文资料收集、水文分析计算、防汛、水资源管理、服务河长制。监测项目有：水位、流量、降水、蒸发、泥沙、水温，水质。该站的水位采用人工观测、自记水位计(人工与自记水位对比观测)，雨量采用20cmJQR01人工观测和20cmJDZ05翻斗式遥测雨量计。流量测验采用水文缆道测流，特殊水情采用电波流速仪施测。泥沙采用瓶式采样器取样，采用单、断沙关系线法、实测单沙过程线法推算沙量。

2.3 新时代功能要求

(1)水灾害防御：为防汛抗旱提供重要的支撑和保障，近年来，受全球气候变化影响，我国极端水旱灾害事件频率加快，强调加大，不断加强水情、雨情、墒情的监测和预测预报工作，为防汛抗旱指挥调度提供准确，及时的信息。

(2)为水资源管理提供科学依据，通过展开水平衡测试，指导用水额度等工作，为节水型社会提供重要支撑。

(3)为水生态建设提供重要支持，积极开展水质监测和分析，为保护和修复水生态系统，保障生态安全做大量基础性工作。

3 现状测报方案

桐子林(二)水文站现有降水有人工雨量器和20cmJDZ05型自计雨量器、蒸发为人工E601型、水位用气泡式自计、流量测量设备有缆道、自动测流设备，泥沙监测设施设备现状为普通瓶式采样器，采用双程积深法取沙。桐子林水文站断面设施位置布设示意见图1。

图1 桐子林水文站断面设施位置布设示意

(1)水位监测方案：通过自记水位计网络和远程视频实施水位监测，监测设备为视频监控、网络；监测时段枯季两段制，汛期四段制观测，特殊水情根据上级机关要求实施观测。

(2)流量监测方案：根据河流流量测验规范，结合本站的实际情况，将本站水位级划分为：低水位(水位983.40m以下)、小洪水(水位983.40m～987.50m)、中洪水(水位987.50m～993.40m)、大洪水(水位993.40m～999.50m)、特大洪水(水位999.50m以上)。在特大洪水情况下现有应急测洪方案及应急措施：在流速仪测流断面使用缆道流速仪施测，测速垂线5根，测速历时30s，测速垂线起点距分别为30.0、60.0、80.0、100.0、130.0，水深为借用水深。不同水位级的流量测验方案见表2。

表2 不同水位级的流量测验方案

(3)泥沙监测方案：本站是泥沙一类站，因受电站影响，单断关系散乱，全年取沙共360次，测次主要分布在洪水期，每次较大洪峰测3-5次，汛期每日8时、20时为固定取沙时间，非汛期每月取沙5次。悬移质输沙率测采用全断面混合法输沙率法，输沙10根垂线30、40、50、60、70、80、90、100、110、120。

(4)雨量及蒸发监测方案：雨量器为20cmJQR01人工雨量器和20cmJDZ05自记雨量计，降雨人工观测采用汛期四段制，非汛期采用两段制观测；蒸发器型号为E601型蒸发器。

存在的问题：经过单位的不断投入，现桐子林水文站水文测验手段以传统测验方式为主，现代自动化测验方式为辅。水位、降水观测依然保留了人工观测对自动测报进行校核，蒸发、泥沙、水温依然只有人工观测，还未投入自动设备，流量目前可实现自动化测流。在目前巡测的大形势下，可以用测沙仪器代替人工去沙，加快数字水文，智慧水文的发展速度。

4 优化测验方案

(1)水位监测方案：桐子林通过遥测水位计和高清视频监控系统的使用满足自动监测，高、中、低水位全变幅控制，已实现全天候全时段在线监测；当设备不能满足全天候要求时，委托人工观测。

(2)流量监测方案：枯水水位983.40m以下,在流速仪测流断面使用缆道流速仪法施测，测速垂线16根，测速历时100s，测速垂线起点距分别为30.0、40.0、50.0、55.0、60.0、65.0、70.0、75.0、80.0、85.0、90.0、95.0、100.0、110.0、120.0、130.0，水深为借用水深。出现设备故障时使用走航式ADCP、远程操控缆道测流系统、手持电波流速仪测流等相关设备搭配使用。

低水(水位983.40m～987.50m),在流速仪测流断面使用缆道流速仪法施测，测速垂线16根，测速历时100s，测速垂线起点距分别为30.0、40.0、50.0、55.0、60.0、65.0、70.0、75.0、80.0、85.0、90.0、95.0、100.0、110.0、120.0、130.0，水深为借用水深。出现设备故障时使用走航式ADCP、远程操控缆道测流系统、手持电波流速仪测流等相关设备搭配使用。

中水(水位987.50m～993.40m),在流速仪测流断面使用缆道流速仪施测，测速垂线12根，测速历时100s,测速垂线起点距分别为30.0、40.0、50.0、60.0、70.0、80.0、90.0、100.0、110.0、120.0、130.0、140.0，水深为借用水深。出现设备故障时使用远程操控缆道测流系统、手持电波流速仪测流等相关设备搭配使用。

中高水(水位993.40m～999.50m),在流速仪测流断面使用缆道流速仪施测，测速垂线10根，测速历时100或60s,测速垂线起点距分别为30.0、50.0、60.0、70.0、80.0、90.0、100.0、110.0、120.0、130.0，水深为借用水深。出现设备故障时使用远程操控缆道测流系统、手持电波流速仪测流等相关设备搭配使用。

高水(水位999.50m以上),在流速仪测流断面使用缆道流速仪施测，测速垂线5根，测速历时30s,测速垂线起点距分别为30.0、60.0、80.0、100.0、130.0，水深为借用水深。出现设备故障时使用远程操控缆道测流系统、手持电波流速仪测流等相关设备搭配使用。

桐子林水文站水位流量关系为单一线，按规范无法实施间测，按照水位级进行流量测点布设，单因受水利工程影响。中高水可装备在线雷达波测流；大河站常年有一定基流和水深，中低水使用走航式ADCP、自动测流系统、流速仪测流等相关设备搭配使用，见图2。

图2 走航式ADCP+自动测流系统

(3)泥沙监测方案：本站结合各级含沙量年内分布，低含沙期巡测，高含沙期间委托取沙。

(4)降水级蒸发监测方案：自记降水观测设备，能够全天候在线监测。可结合实际选择HY.FFZ-3定量汲水水面蒸发测量系统进行自动观测，保证全天候在线监测，E601蒸发器作为备用设备，见图3。

图3 HY.FFZ-3定量汲水水面蒸发测量系统

5 展望及结语

随着国家不断加大对水文的投入力度，水文事业步入快速发展时期，站网布局和功能将得到不断完善，基础设施设备将得到较大改善，测报技术手段将显著提升，信息的准确性和时效性将显著提高。水文监测作为水文工作的重要基础性工作，为各级政府进行涉水事务决策提供不可或缺的科学依据。随着经济社会和科技的发展，水文监测工作也应该更加与时俱进，引进更多先进的自动化监测设备，提高监测精度和质量，培养更多专业监测人员，实现水文监测工作从完全依靠人工观测到自动化水平的质的飞跃，更加科学高效地服务于社会。