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［摘要］通過(guò)對(duì)陜西省水文站網(wǎng)受水工程影響進(jìn)行分析,根據(jù)不同工程對(duì)所涉水文站的影響程度,提出不同的解決方案,從而最大限度地保持水文資料的連續(xù)性、代表性。滿足水文測(cè)驗(yàn)整編的要求,可為水文預(yù)報(bào)、水文計(jì)算、水文分析提供可靠依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］水文站網(wǎng)；水工程；影響；對(duì)策；陜西省

1水工程建設(shè)情況

截止2020年底,陜西省水庫(kù)發(fā)展為1045座,總庫(kù)容達(dá)到77.40億m3,其中1億m3以上的大型水庫(kù)有王瑤、王圪堵、馮家山、石頭河、羊毛灣、金盆、南溝門、石泉、喜河、安康、蜀河、石門、藺河口共13座；中型水庫(kù)81座,小型水庫(kù)970座；設(shè)計(jì)灌溉面積1226萬(wàn)畝,水力發(fā)電實(shí)際裝機(jī)323760kW。已建引嘉（陵江）濟(jì)漢（江）、引（馬）欄濟(jì)桃（曲坡水庫(kù)）、引乾（佑河）濟(jì)石（砭峪）、引紅（巖河）濟(jì)石（頭河）、引湑（水河）濟(jì)黑（河）跨流域調(diào)水工程5處,在建跨流域調(diào)水工程引漢濟(jì)渭1處。小水電及攔河筑壩取水灌溉工程不計(jì)其數(shù)。

2水工程對(duì)水文站網(wǎng)影響

隨著水資源開(kāi)發(fā)利用,水利、水電、采砂、城建、交通、景觀等涉水工程的大量興建,在河流上修建水利工程,會(huì)深刻改變河流的水文狀況,或?qū)е录竟?jié)性斷流,或改變洪水狀況,或增加局部河段淤積,或使工程下游段泥沙減少而加劇侵蝕。

2.1水工程對(duì)水文站網(wǎng)的影響形式

水利工程建設(shè)對(duì)水文站的影響可分為直接影響和間接影響。直接影響是工程建設(shè)直接影響水文測(cè)驗(yàn)設(shè)施的正常運(yùn)行；間接影響是工程建設(shè)改變了測(cè)站流域下墊面條件,改變了流域水沙情勢(shì),使測(cè)站所收集資料的一致性發(fā)生變化,改變了測(cè)站資料的連續(xù)性和應(yīng)用價(jià)值。

2.2影響水文站網(wǎng)的水工程分類

（1）水庫(kù)工程。水庫(kù)的修建改變了河流水文特性,改變了水文測(cè)站測(cè)報(bào)環(huán)境。水文站位于水庫(kù)大壩上游時(shí),易受工程回水、頂托影響,流速減小,過(guò)水?dāng)嗝婕訉?泥沙沉降,實(shí)測(cè)的泥沙較天然情況下明顯偏小。受水庫(kù)高水位運(yùn)行影響,水位流量關(guān)系發(fā)生較大變化。水文站位于大壩下游時(shí),受上游水庫(kù)蓄水影響及工程運(yùn)行影響,測(cè)站設(shè)站目的變化,控制斷面發(fā)生斷流的情況增多,斷面沖刷嚴(yán)重,流速增大,嚴(yán)重影響測(cè)驗(yàn)水沙條件,單次流量的精度難以保證,同時(shí)其流量過(guò)程也很難控制。（2）堰閘工程。堰閘等樞紐工程的修建將改變所在河段的行洪能力和水文特性,沖淤變化加劇,影響原有水文測(cè)站測(cè)驗(yàn)條件,具體表現(xiàn)為閘上水位壅高,流速變緩,流態(tài)不穩(wěn),受變動(dòng)回水影響；閘下受到無(wú)規(guī)則的放水影響,水文控制斷面水位流量關(guān)系變得散亂且無(wú)規(guī)律。（3）水電站（發(fā)電、蓄能）工程。水電站及配套工程建設(shè)淹沒(méi)水文測(cè)站測(cè)驗(yàn)河段,破壞水文測(cè)站控制條件,具體表現(xiàn)為上游水位壅高,流速變緩,流態(tài)不穩(wěn)；下游水位陡漲陡落,流速增大,斷面沖刷加劇,水位流量關(guān)系變得散亂且無(wú)規(guī)律。（4）小型水壩（攔河壩、橡膠壩）工程。小型水壩的修建使上游水位抬高,斷面面積增加,流速變緩,下游水位降低,低水?dāng)嗝嬉壮霈F(xiàn)水流竄溝、分岔,使水位流量關(guān)系曲線不穩(wěn)定,影響流量測(cè)驗(yàn)精度和資料的連續(xù)性。（5）引水渠工程。水文測(cè)驗(yàn)斷面上下游修建的引水渠工程,引起控制斷面的水位、流量、泥沙等各項(xiàng)水文要素的變化,改變了測(cè)站原有的水位流量關(guān)系,對(duì)流量測(cè)驗(yàn)的精度和資料的連續(xù)性均造成影響。（6）河道整治工程。河道整治主要是城鎮(zhèn)河段修建堤防,造成水文站斷面遭受破壞,水位記錄失真等現(xiàn)象,改變了水文站原有的測(cè)驗(yàn)條件。影響了水文資料的精度和水位流量關(guān)系曲線的穩(wěn)定。（7）跨流域調(diào)水工程。跨流域調(diào)水工程對(duì)水文站斷面影響屬于間接影響,如果水文站斷面以上為調(diào)出或調(diào)入水量,則工程建成后年徑流量減少或增多；工程的建設(shè)改變了水文站收集資料的一致性。

2.3水文站網(wǎng)受水工程影響程度劃分

（1）水工程處于水文站上游依據(jù)《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》（SL34-2013）,測(cè)站受涉水水工程影響程度可分為三個(gè)等級(jí)：依據(jù)測(cè)站觀測(cè)的水文指標(biāo)在涉水工程建設(shè)、運(yùn)行前后改變分別小于10%、改變?cè)?0%~50%之間、改變大于50%定義為輕微影響、中等影響、嚴(yán)重影響。（2）水工程處于水文站下游①只受稀遇回水影響,且在影響期間仍能測(cè)流和測(cè)沙,測(cè)站應(yīng)保留。②測(cè)驗(yàn)河段長(zhǎng)期受淹,失去測(cè)流和測(cè)沙條件,則應(yīng)根據(jù)站網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)際需要與可能或下遷到水工程壩址以下,或上移出淹沒(méi)區(qū),或撤銷后另設(shè)新站,或根據(jù)需要轉(zhuǎn)為專用站。

2.4水文站網(wǎng)受水工程影響程度分析

（1）水量影響可分為水庫(kù)蓄水影響、流域外客水引入影響和斷面以上水量引出影響三種情況。經(jīng)對(duì)受水工程影響測(cè)站進(jìn)行梳理,影響程度分析計(jì)算見(jiàn)表1。（2）回水影響我省站網(wǎng)受水庫(kù)回水影響的站有7處,其影響程度不同。NSH站受南沙河水測(cè)驗(yàn)斷面已被淹沒(méi),于1996年停測(cè),2020年正式撤銷。QY站受馮家山水庫(kù)高水位運(yùn)行影響,改變了低水期水位流量關(guān)系。QDZ站受下游灃惠渠大壩回水影響,低水期水位流量關(guān)系無(wú)法定線。SQ站既受上游石泉電站無(wú)規(guī)則發(fā)電放水影響、又受下游喜河電站回水影響,低水流速小,測(cè)驗(yàn)困難,水位流量關(guān)系曲線散亂。DF站低水受下游橡膠壩雍水影響,測(cè)驗(yàn)斷面臨時(shí)選取,給整編工作造成極大的不便。MC站處于喜河電站的回水淹沒(méi)區(qū),嚴(yán)重影響正常測(cè)驗(yàn)工作。（3）受水電（梯級(jí)）開(kāi)發(fā)的影響一是水電工程地址距水文測(cè)驗(yàn)斷面位置較近,嚴(yán)重影響水沙測(cè)驗(yàn)條件；二是有些站來(lái)水受工程調(diào)節(jié)影響,而測(cè)站觀測(cè)手段落后,自動(dòng)化程度低,無(wú)法施測(cè)到所有人為調(diào)節(jié)變化過(guò)程,影響水文資料的完整性。（4）渠道引水工程影響近年來(lái),隨著小水電工程規(guī)模的擴(kuò)大及一些攔河筑壩取水工程為了提高經(jīng)濟(jì)效益而加壩加閘,使一些水文站改變了原有的測(cè)驗(yàn)條件,不得不另增加設(shè)施,耗費(fèi)大量人力物力。

3其他工程對(duì)水文站網(wǎng)影響

（1）高速公路建設(shè)對(duì)水文站網(wǎng)的影響。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,高速公路的修建,越來(lái)越多的影響著水文站網(wǎng)測(cè)驗(yàn)條件。這類工程既不影響斷面水文要素特征值、也不影響斷面水量,因此要求,按照《中華人民共和國(guó)水文條例》及《陜西省水文條例》中有關(guān)水文測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備、測(cè)驗(yàn)條件保護(hù)等相關(guān)條款,與建設(shè)單位協(xié)商解決水文測(cè)驗(yàn)設(shè)施及測(cè)驗(yàn)環(huán)境被破壞問(wèn)題。（2）城鎮(zhèn)景觀及河道整治工程對(duì)水文站網(wǎng)的影響。越來(lái)越多的城鎮(zhèn)河段筑壩蓄水,或修建堤防,影響著水文站網(wǎng)測(cè)驗(yàn)條件。4降低或消除影響對(duì)策（1）大河站受水利工程影響的大河站,調(diào)整時(shí)一是考慮搬遷測(cè)驗(yàn)斷面；二是增減測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目；三是加強(qiáng)測(cè)站技術(shù)設(shè)備的更新改造,大力引進(jìn)新儀器新設(shè)備,如雷達(dá)水位計(jì)、雷達(dá)流量計(jì)、ADCP、電波流速儀、OBS現(xiàn)場(chǎng)測(cè)沙儀等,提高其自動(dòng)化程度,使測(cè)站受工程建設(shè)影響減少到最低；四是可考慮與工程部門結(jié)合,爭(zhēng)取水利水電工程管理單位向水文部門提供諸如閘門的開(kāi)啟變化及泄流關(guān)系曲線等資料,工程自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)收集的信息,應(yīng)與水文部門聯(lián)網(wǎng),雙方實(shí)現(xiàn)資料共享,互利互惠。（2）區(qū)域代表站①根據(jù)水文分區(qū)在各不同面積的水文區(qū)域內(nèi)設(shè)立1~2個(gè)水文站。②根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法分析設(shè)站年限,若該站已取得可靠的平均年徑流資料則可撤銷該站。③根據(jù)水利工程的影響程度。采取措施見(jiàn)表2.8。根據(jù)達(dá)西定律,滲流速度與材料的滲透系數(shù)和滲透坡降有關(guān),滲透坡降越大,滲流速度也相應(yīng)越大；因此,圖8和圖7中曲線變化規(guī)律類似,在防滲墻深度增大的過(guò)程中,變化曲線呈降低的趨勢(shì),當(dāng)深度由0m增大至35.8m時(shí),死水位、正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位下出逸流速分別降低64.77%,88.15%,83.91%,88.15%；且當(dāng)防滲墻由半封閉式轉(zhuǎn)化為全封閉式時(shí),即由30m增加至35.8m時(shí),出逸流速降低幅度明顯增大。進(jìn)一步作防滲墻底部滲透坡降J2隨防滲墻深度的變化曲見(jiàn)圖9。通過(guò)分析圖9可得,防滲墻底部滲透坡降J2呈先減小后增加的規(guī)律,以15m為分界線,在0~15m范圍內(nèi)滲透坡降呈減小趨勢(shì),在15m~30m范圍內(nèi)滲透坡降呈增大趨勢(shì)。在30m~35.8m時(shí),底部滲透坡降顯著增大,在5m~30m的中間區(qū)域滲透坡降變化幅度較小。以死水位h=107.1m為例進(jìn)行分析,當(dāng)防滲墻深度為0m時(shí),防滲墻底部滲透坡降J2為1.612,當(dāng)防滲墻深增大至15m時(shí),J2為0.429,下降幅度為73.39%；當(dāng)防滲墻深度增大至35.8m時(shí),防滲墻底部滲透坡降J2從0.429增大至6.668,增幅為1454.31%。在防滲墻深度由0m增大至5m的過(guò)程中,J2降低66.94%；在防滲墻深度由5m增大至30m的過(guò)程中,J2變化幅度較小,僅增大12.76%；在防滲墻深度由30m增大至35.8m的過(guò)程中,J2增大1009.48%。其它水位狀況下曲線的變化情況與之類似,由此可以得出在半封閉式防滲墻情況下,深度的增加對(duì)防滲墻底部坡降的影響較小,但封閉式防滲墻底部坡降會(huì)明顯增加,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這個(gè)問(wèn)題。

4結(jié)論

（1）水庫(kù)未除險(xiǎn)加固時(shí),大壩的滲流量、出逸坡降和出逸流速均隨著水位升高而增大。在高水位時(shí)壩體處于不安全的狀態(tài)。（2）當(dāng)防滲墻采用半封閉式,深度在5m~30m范圍時(shí),防滲墻底部滲透坡降J2較穩(wěn)定,此時(shí)控滲效果也較好；當(dāng)采用全封閉式防滲墻時(shí),雖然控滲效果有所提升,但防滲墻底部滲透坡降較大,不利于大壩滲流穩(wěn)定性。（3）綜上,采用防滲墻進(jìn)行加固后,滲流量較小能滿足水庫(kù)蓄水要求。此外,除險(xiǎn)加固后出逸坡降、出逸流速均較低,可以滿足大壩的滲流穩(wěn)定要求。但在進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮防滲墻底部滲透坡降,防止發(fā)生滲透破壞。在選擇最佳方案時(shí),應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)情況特點(diǎn)、施工周期、施工難易程度、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等方面綜合確定。

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作者：賀鵬 賀顏 張曉 單位：陜西省水務(wù)集團(tuán)水生態(tài)綜合開(kāi)發(fā)有限公司