水利工程論文-建設(shè)“原型黃河”完善的測(cè)驗(yàn)體系.doc

水利工程論文-建設(shè)“原型黃河”完善的測(cè)驗(yàn)體系摘要：建設(shè)“原型黃河”完善的測(cè)驗(yàn)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(shè)的基礎(chǔ)?！霸忘S河”的測(cè)驗(yàn)體系，是指從測(cè)驗(yàn)站網(wǎng)的規(guī)劃、布設(shè)到收集、整理、存儲(chǔ)和刊布水文、泥沙、河床及庫區(qū)形態(tài)資料的全部技術(shù)過程，基本的測(cè)驗(yàn)項(xiàng)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(guān)鍵詞：原型黃河測(cè)驗(yàn)體系水文水質(zhì)“原型黃河”的測(cè)驗(yàn)體系，是指從測(cè)驗(yàn)站網(wǎng)的規(guī)劃、布設(shè)到收集、整理、存儲(chǔ)和刊布水文、泥沙、河床及庫區(qū)形態(tài)資料的全部技術(shù)過程，基本的測(cè)驗(yàn)項(xiàng)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(xiàng)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?yàn)椋撬泄ぷ鞯幕A(chǔ)，沒有這項(xiàng)工作的支撐，“數(shù)字黃河”和“模型黃河”工程的建設(shè)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(yán)重的制約。一、黃河測(cè)驗(yàn)的歷史與現(xiàn)狀河流測(cè)驗(yàn)是在人類對(duì)自然的斗爭(zhēng)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(cè)歷史悠久，早在公元前前世紀(jì)，殷代的甲骨文中已有對(duì)雨、雪定性觀測(cè)的記載。黃河流域開始用近代科學(xué)方法觀測(cè)降水量是年在山東泰安設(shè)立的雨量站。年在黃河支流大汶河南城子設(shè)立的水文站，標(biāo)志著黃河流域以近代科學(xué)方法進(jìn)行水文觀測(cè)的開始。以后，逐步設(shè)立了各種水文測(cè)站。中華人民共和國成立后，黃河測(cè)驗(yàn)工作得到了較快發(fā)展。站網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)、洪水測(cè)驗(yàn)、洪水調(diào)查、資料整編等各項(xiàng)工作相繼展開。年全流域第一次統(tǒng)一進(jìn)行了站網(wǎng)規(guī)劃，之后，年、年、年、年又進(jìn)行了次較大的站網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)整和補(bǔ)充。到目前為止，全河已建水文站網(wǎng)數(shù)量達(dá)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(shè)處、小浪底庫區(qū)布設(shè)處、下游河道布設(shè)處、河口濱海區(qū)布設(shè)處淤積測(cè)驗(yàn)斷面。從年開始，已連續(xù)年對(duì)黃河下游河道進(jìn)行了測(cè)驗(yàn)，從年開始，已連續(xù)年對(duì)三門峽庫區(qū)的淤積情況進(jìn)行了測(cè)驗(yàn)，對(duì)小浪底水庫的淤積測(cè)驗(yàn)開始于年，到目前已連續(xù)施測(cè)了年。依靠這些水文站網(wǎng)觀測(cè)和對(duì)河床及庫區(qū)淤積情況測(cè)驗(yàn)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(xiàn)。二、目前存在的主要問題測(cè)驗(yàn)站網(wǎng)的布局與結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)新的治黃形勢(shì)過去，黃河流域設(shè)置站網(wǎng)的主要服務(wù)對(duì)象是防汛，因此，其布局與結(jié)構(gòu)均以暴雨洪水來源區(qū)為牽引。隨著國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，在黃河治理開發(fā)進(jìn)程中，逐漸出現(xiàn)了一些新的問題，如對(duì)黃河水資源的過度開發(fā)與使用，導(dǎo)致了黃河下游長期而嚴(yán)重的斷流現(xiàn)象，與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)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(shì)要求“堤防不決口，河道不斷流，水質(zhì)不超標(biāo)，河床不抬高”（以下簡(jiǎn)稱“四不”），用這一新的要求去衡量過去設(shè)置的測(cè)驗(yàn)站網(wǎng)，可以明顯地看出其布局與結(jié)構(gòu)已無法滿足新的需要。如對(duì)黃河干支流枯水徑流的測(cè)驗(yàn)、對(duì)水質(zhì)和水土流失的監(jiān)測(cè)等，過去都考慮得較少。水文站網(wǎng)密度偏疏據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(cè)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(shù)導(dǎo)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(biāo)。下游河道淤積測(cè)驗(yàn)斷面偏少黃河下游是一條強(qiáng)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(shì)擺動(dòng)頻繁。在這樣的河道上布設(shè)測(cè)驗(yàn)斷面，若間距過大，則勢(shì)必難以捕捉到其真實(shí)的變化情況，測(cè)驗(yàn)精度會(huì)大大降低，進(jìn)而對(duì)分析其河床演變規(guī)律帶來極大困難。現(xiàn)狀情況，黃河下游河道淤積測(cè)驗(yàn)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(cè)驗(yàn)手段落后目前，黃委轄區(qū)的水文測(cè)驗(yàn)對(duì)水文要素的測(cè)驗(yàn)大多采用傳統(tǒng)的儀器設(shè)備和方法，這些傳統(tǒng)的儀器設(shè)備和方法已沿用了幾十年之久，如水位觀測(cè)仍以直尺為主，流量測(cè)驗(yàn)主要依靠測(cè)船和過河纜道用流速面積法求得，流速測(cè)量主要采用流速儀，水深測(cè)量采用測(cè)深桿，含沙量采用橫式采樣器取樣，普通天平稱重計(jì)算。資料處理大部分仍用人工錄入、校對(duì)、繪圖等。這些傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)設(shè)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(dá)國家的水文測(cè)驗(yàn)設(shè)備和方法早已更新?lián)Q代，如水位、雨量已普及自動(dòng)采集和自動(dòng)傳輸，流量測(cè)驗(yàn)廣泛使用多普勒流速剖面儀（）和全球定位系統(tǒng)（）等先進(jìn)技術(shù)。泥沙測(cè)驗(yàn)采用積時(shí)式采樣器或物理方法的測(cè)沙儀，因測(cè)得的含沙量均系所測(cè)時(shí)段內(nèi)的平均含沙量，較好地解決了含沙量脈動(dòng)對(duì)測(cè)驗(yàn)精度的影響。水文數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)可由計(jì)算機(jī)處理自動(dòng)生成數(shù)據(jù)庫等。野外實(shí)驗(yàn)研究工作的中斷，影響了對(duì)黃河流域水土流失及產(chǎn)匯流規(guī)律的探索早在世紀(jì)年代末期，黃河流域的水?？蒲姓驹谄旅娌荚O(shè)徑流小區(qū)，觀測(cè)降雨、地形（主要是坡度和坡長）、植被、土壤等項(xiàng)因素對(duì)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(yù)報(bào)某一地區(qū)的水土流失發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)年代，黃委先后在陜西子洲、山西垣曲設(shè)立徑流實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究工作于世紀(jì)年代初以前全部中斷。時(shí)至今日，黃委已沒有一處野外實(shí)驗(yàn)研究基地，這在某種程度上嚴(yán)重影響了對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，測(cè)驗(yàn)結(jié)果未能進(jìn)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(cè)驗(yàn)單位分散，目前情況下缺乏統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，世紀(jì)年代以來，各施測(cè)單位分別依據(jù)自己制定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理、計(jì)算，在數(shù)據(jù)格式、計(jì)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(cè)驗(yàn)資料。黃河下游河道沖淤量的分析計(jì)算是建立在固定斷面的重復(fù)測(cè)量資料基礎(chǔ)之上的。一般情況下，應(yīng)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(cè)驗(yàn)結(jié)果對(duì)河段沖淤量進(jìn)行分析計(jì)算，并統(tǒng)一對(duì)外發(fā)布。而目前情況下則是由幾家單位分散分析計(jì)算，不僅造成重復(fù)勞動(dòng)，而且各家分析計(jì)算的結(jié)果存在較大差異。如在對(duì)黃河下游各河段的沖淤量的分析計(jì)算中，數(shù)家單位對(duì)夾河灘高村河段年期間的沖淤量計(jì)算結(jié)果最大差別竟高達(dá)億。這樣的結(jié)果，使用起來非常困難。三、進(jìn)一步完善黃河測(cè)驗(yàn)體系調(diào)整測(cè)驗(yàn)站網(wǎng)布局與