水利工程論文-建設“原型黃河”完善的測驗體系.doc

水利工程論文-建設“原型黃河”完善的測驗體系摘要：建設“原型黃河”完善的測驗體系在黃河治理開發(fā)和管理的事業(yè)中占有極其重要的地位，是“數(shù)字黃河”和“模型黃河”工程建設的基礎?！霸忘S河”的測驗體系，是指從測驗站網(wǎng)的規(guī)劃、布設到收集、整理、存儲和刊布水文、泥沙、河床及庫區(qū)形態(tài)資料的全部技術過程，基本的測驗項目包括降水、蒸發(fā)、水位、水溫、水質(zhì)、冰情、流量、泥沙、河床（含河口）和庫區(qū)沖淤變化等。關鍵詞：原型黃河測驗體系水文水質(zhì)“原型黃河”的測驗體系，是指從測驗站網(wǎng)的規(guī)劃、布設到收集、整理、存儲和刊布水文、泥沙、河床及庫區(qū)形態(tài)資料的全部技術過程，基本的測驗項目有降水、蒸發(fā)、水位、水溫、水質(zhì)、冰情、流量、泥沙、河床（含河口）和庫區(qū)沖淤變化等。這項工作，在黃河治理開發(fā)和管理的事業(yè)中占有極其重要的地位。因為，它是所有工作的基礎，沒有這項工作的支撐，“數(shù)字黃河”和“模型黃河”工程的建設將成為一句空話，甚至黃河治理開發(fā)和管理的一系列工作都將受到嚴重的制約。一、黃河測驗的歷史與現(xiàn)狀河流測驗是在人類對自然的斗爭中，特別是在防御水害、興修水利的過程中逐步發(fā)展起來的。黃河水文觀測歷史悠久，早在公元前前世紀，殷代的甲骨文中已有對雨、雪定性觀測的記載。黃河流域開始用近代科學方法觀測降水量是年在山東泰安設立的雨量站。年在黃河支流大汶河南城子設立的水文站，標志著黃河流域以近代科學方法進行水文觀測的開始。以后，逐步設立了各種水文測站。中華人民共和國成立后，黃河測驗工作得到了較快發(fā)展。站網(wǎng)規(guī)劃與建設、洪水測驗、洪水調(diào)查、資料整編等各項工作相繼展開。年全流域第一次統(tǒng)一進行了站網(wǎng)規(guī)劃，之后，年、年、年、年又進行了次較大的站網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)整和補充。到目前為止，全河已建水文站網(wǎng)數(shù)量達到處，其中水文站處，水位站處，雨量站處，蒸發(fā)站處。另在三門峽庫區(qū)布設處、小浪底庫區(qū)布設處、下游河道布設處、河口濱海區(qū)布設處淤積測驗斷面。從年開始，已連續(xù)年對黃河下游河道進行了測驗，從年開始，已連續(xù)年對三門峽庫區(qū)的淤積情況進行了測驗，對小浪底水庫的淤積測驗開始于年，到目前已連續(xù)施測了年。依靠這些水文站網(wǎng)觀測和對河床及庫區(qū)淤積情況測驗的寶貴資料，廣大治河專家深入開展了黃河水沙變化、河床演變及庫區(qū)沖淤變化等規(guī)律的研究和探索，為黃河治理開發(fā)和管理事業(yè)的發(fā)展作出了重大貢獻。二、目前存在的主要問題測驗站網(wǎng)的布局與結(jié)構難以適應新的治黃形勢過去，黃河流域設置站網(wǎng)的主要服務對象是防汛，因此，其布局與結(jié)構均以暴雨洪水來源區(qū)為牽引。隨著國家經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，在黃河治理開發(fā)進程中，逐漸出現(xiàn)了一些新的問題，如對黃河水資源的過度開發(fā)與使用，導致了黃河下游長期而嚴重的斷流現(xiàn)象，與此同時，經(jīng)濟的發(fā)展帶來了污染的加劇，黃河流域上中游地區(qū)的水土流失尚未得到有效控制。新的治黃形勢要求“堤防不決口，河道不斷流，水質(zhì)不超標，河床不抬高”（以下簡稱“四不”），用這一新的要求去衡量過去設置的測驗站網(wǎng)，可以明顯地看出其布局與結(jié)構已無法滿足新的需要。如對黃河干支流枯水徑流的測驗、對水質(zhì)和水土流失的監(jiān)測等，過去都考慮得較少。水文站網(wǎng)密度偏疏據(jù)統(tǒng)計，黃河流域水文站網(wǎng)密度為站，其中黃委轄區(qū)水文站網(wǎng)密度為站（河源區(qū)為站，河口鎮(zhèn)龍門區(qū)間為站，涇河站，伊洛河站）。而歐洲國家水文站網(wǎng)的平均密度為站，美國長年觀測站網(wǎng)的密度為站。黃河流域稀疏的水文站網(wǎng)密度，特別是中游地區(qū)暴雨和泥沙主要來源區(qū)的水文站網(wǎng)的密度太小，給泥沙主要來源區(qū)的輸沙模數(shù)圖及徑流深等值線圖的繪制帶來很大困難。目前，全流域雨量站的密度為站，其中黃委轄區(qū)雨量站平均密度為站（河源區(qū)為最稀處，平均站），均小于水文站網(wǎng)規(guī)劃技術導則（）站的規(guī)定，更小于世界氣象組織（）推薦的溫帶山區(qū)雨量站網(wǎng)最稀密度站的指標。下游河道淤積測驗斷面偏少黃河下游是一條強烈的堆積性河道，素有“善淤”“善徙”之稱。特別是高村以上河段，兩岸堤距一般左右，最寬處有，河槽寬一般。河道中沙洲密布，串溝眾多，泥沙沖淤變化劇烈，水流寬、淺、散、亂，主流瞬息萬變，河勢擺動頻繁。在這樣的河道上布設測驗斷面，若間距過大，則勢必難以捕捉到其真實的變化情況，測驗精度會大大降低，進而對分析其河床演變規(guī)律帶來極大困難?，F(xiàn)狀情況，黃河下游河道淤積測驗斷面的平均間距大于，不能滿足下游河道沖淤演變規(guī)律研究的需要。測驗手段落后目前，黃委轄區(qū)的水文測驗對水文要素的測驗大多采用傳統(tǒng)的儀器設備和方法，這些傳統(tǒng)的儀器設備和方法已沿用了幾十年之久，如水位觀測仍以直尺為主，流量測驗主要依靠測船和過河纜道用流速面積法求得，流速測量主要采用流速儀，水深測量采用測深桿，含沙量采用橫式采樣器取樣，普通天平稱重計算。資料處理大部分仍用人工錄入、校對、繪圖等。這些傳統(tǒng)的測驗設備和方法存在著作業(yè)效率低、安全度小、誤差大的缺陷。而發(fā)達國家的水文測驗設備和方法早已更新?lián)Q代，如水位、雨量已普及自動采集和自動傳輸，流量測驗廣泛使用多普勒流速剖面儀（）和全球定位系統(tǒng)（）等先進技術。泥沙測驗采用積時式采樣器或物理方法的測沙儀，因測得的含沙量均系所測時段內(nèi)的平均含沙量，較好地解決了含沙量脈動對測驗精度的影響。水文數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)可由計算機處理自動生成數(shù)據(jù)庫等。野外實驗研究工作的中斷，影響了對黃河流域水土流失及產(chǎn)匯流規(guī)律的探索早在世紀年代末期，黃河流域的水?？蒲姓驹谄旅娌荚O徑流小區(qū)，觀測降雨、地形（主要是坡度和坡長）、植被、土壤等項因素對水土流失的影響，先后提出了一些水土流失方程式，并用以預報某一地區(qū)的水土流失發(fā)展趨勢，使水土流失規(guī)律的研究從單因素提高到了綜合因素。世紀年代，黃委先后在陜西子洲、山西垣曲設立徑流實驗站和徑流站，用以研究各工程措施和生物措施條件下的產(chǎn)流、匯流及徑流變化、降水變化及其影響等，以探索產(chǎn)、匯流規(guī)律。由于受各方面因素的影響，野外實驗研究工作于世紀年代初以前全部中斷。時至今日，黃委已沒有一處野外實驗研究基地，這在某種程度上嚴重影響了對黃河流域水土流失及產(chǎn)匯流規(guī)律的深入探索與揭示。管理體制存在問題，缺乏行業(yè)統(tǒng)一標準，測驗結(jié)果未能進行統(tǒng)一后處理由于歷史的原因，黃河中下游水庫、河道淤積測驗單位分散，目前情況下缺乏統(tǒng)一行業(yè)標準，世紀年代以來，各施測單位分別依據(jù)自己制定的標準進行整理、計算，在數(shù)據(jù)格式、計算方法、成果編制和資料精度等方面差異較大，沒有形成一套完整的淤積測驗資料。黃河下游河道沖淤量的分析計算是建立在固定斷面的重復測量資料基礎之上的。一般情況下，應由一家牽頭單位統(tǒng)一組織，按照統(tǒng)一的后處理方法，利用斷面法的測驗結(jié)果對河段沖淤量進行分析計算，并統(tǒng)一對外發(fā)布。而目前情況下則是由幾家單位分散分析計算，不僅造成重復勞動，而且各家分析計算的結(jié)果存在較大差異。如在對黃河下游各河段的沖淤量的分析計算中，數(shù)家單位對夾河灘高村河段年期間的沖淤量計算結(jié)果最大差別竟高達億。這樣的結(jié)果，使用起來非常困難。三、進一步完善黃河測驗體系調(diào)整測驗站網(wǎng)布局與