孟建軍
(山西省忻州市水文水資源勘測分局 山西忻州 034000)
王家會水文站為按區(qū)域原則規(guī)劃的基本站,代表山西省中部(五臺山背坡)土石山區(qū)。為研究降水—徑流關系積累水文資料。設于1958年5月1日,站址位于山西省代縣峪口鄉(xiāng)王家會村的峪口河上。距河口8.9km,集水面積為333km2。
流域內有四條河溝,分別為武強溝、八塔溝、北岸溝、南岸溝。流域雨量站有七個,即南正溝、化咀、上苑、八塔、高凡、殷家會、龍門雨量站。
設站以來,實測最大洪水發(fā)生于1964年,實測最大流量319m3/s,流速7.47m/s,河道平均縱坡36.1%。
流域地處五臺山背坡,原來植被較好,以牧草、野生樺木、灌木為主,還有稀散的小片森林。農作物以山藥、莜麥為主,沿河兩岸為玉米、高粱、谷子。由于國家近十年對生態(tài)環(huán)境的重視,山區(qū)大面積退耕還林,嚴禁入山放牧,并且每年組織村民在山上種植松樹苗,已經形成許多分布不均的松樹林。由于樹木的增多,把天然降水的攔截和儲存起來,減少了一定的徑流量。
本站流域內主要為石山區(qū),占70%,由花崗片麻巖、角閃巖以及石英巖等構成,其余為黃土丘陵。
1)本站流域內正處于礦山開采區(qū),各種礦石隨處都有,主要有鐵礦石,縣級政府管理不嚴,導致在流域內隨處開礦、炸山,挖下許多洗礦坑,形成了大小的不同水池,使原有泉水都流入了這些人為水庫后慢慢下滲,從而減少了天然河道水量。
2)修橋修路施工改變了原有天然河槽水流形態(tài),為了開礦運輸的方便,礦主們隨意在河道中,山間小溪中修臨時路、簡易橋,任意破壞阻攔天然河槽水流形態(tài)。
氣候變暖導致的降水減少可能是一個更為突出的問題。全球平均氣溫略有上升,大范圍的干旱和持續(xù)的高溫,冬季溫度上升,2008年冬季降水量總量是3.5mm。2011年的各雨量站降雨比往年偏少很多,尤其是6、7、8月份只有往年的一半,主汛期王家會水文站最大洪水流量是0.775m3/s,6、7月的時候就連山上背陰面灌木草及河岸兩邊的水草也干枯死了。這也是影響河道徑流量的主要原因。
1)國家近幾年的退耕還林,封山禁牧,老百姓們不能在山坡上耕種,就在河道兩邊用石頭砌筑圈地,壘許多梯田狀河灘地,使河道越來越狹窄。在降水缺少情況下引用河道水進行灌溉,致使河道水量減少。
2)社會的進步發(fā)展,人們生活水平的提高,村民的建筑生活垃圾也就越來越多。城市有統(tǒng)一規(guī)劃,各種垃圾都有固定點傾倒,而在城鄉(xiāng)村落中無人管理,老百姓的生活垃圾、建筑垃圾就只能選擇倒在河槽里,年長日久就在河槽里形成一座座小丘陵,在發(fā)洪水時阻攔了洪水的下泄。在北方由于暴雨歷時短、水流急,往往在洪水下泄遇到這種小丘陵狀垃圾時起到緩洪的效果,使很多來水滲透消失了,這也是減少水量的一個主要原因。
1)測驗河段及河流情況
(1)測驗控制情況:在高水測驗時,受下游公路影響,洪水暴漲暴落。由于是河卵石河槽,水深在1.5m左右,流速大,時常伴有1m3左右的巨石隨著水流滾動,給測驗帶來很大誤差,對測驗人員帶來很大危險性。在洪水漲落過程中往往在10min內就漲到最高洪峰,而且降落也在0.5h之內,一次起始洪水過程大約在5h左右。中小水有分流,河槽內原有巨石形成很多不均勻漩渦,死水坑,在浮標測驗中,往往浮標掉入漩渦后延長浮標運行速度,或者浮標在夜間測流時被洪水熄滅,造成測驗誤差增大,嚴重影響了測流精度。由于以上原因,在測流時,需要反復施測,根據實際情況增加測流次數,取其平均值,來提高測驗精度,減少測驗誤差。
(2)河流順直情況對測驗的影響:測驗河段基本順直,但受基本水尺斷面上游145m彎道影響,水流趨于右岸,河槽水流由西向北900急拐彎流向水文站測流斷面,在洪水到來后主流全部趨向于右岸,測流斷面起點距12.5m至35m之間流速非常大,含沙量也相應增大,而測流斷面起點距35m至60m之間流速緩慢,只能用流速儀輔助測流,使本站測驗誤差也就相對增大。在這種情況下只能與洪水爭分奪秒,搶測洪峰,浮標與流速儀同時施測,盡可能在短時間內加測流量次數,取其平均值。
(3)附近建筑物對測驗主要有兩方面的影響:一方面右岸經常在洪水沖刷時塌方,右岸為沙卵石岸坡,但受基本水尺斷面上游145m彎道影響,水流趨于右岸,右岸經常在洪水沖刷時塌方,造成水流不暢。另一方面公路橋影響,基本水尺斷面下游60m有公路橋一座,距離較測流斷面近,中高水時對水流有阻礙作用,容易形成雍水,影響比降觀測。
(4)水面比降對測驗的影響:河道平均縱坡36.1%,高水流速快,縱比降大,高水測流時比降觀測尤為重要,比降觀測的好壞關系到浮標測流的準確性。因此需要認真觀測,準確記載,以保證每次測驗的流量精度,提供最接近洪量的真實值。
2)測驗斷面對流量的影響
(1)分流漫灘對測驗的影響:測流斷面起點距24m至40m之間有分流串溝及死水漫灘現象,中小洪水有分流。需要浮標與流速儀同時施測,這就增加了測驗誤差和測驗時間。
(2)右岸塌陷對測驗的影響:本站斷面為單式窄深河床,左岸有梯田狀灘地,右岸為砂卵石護坡,寬約15m。受上游彎道影響,高水測驗時,主流趨向右岸,洪水沖刷右岸,時有塌陷現象發(fā)生,這樣測流人員在測流中安全存在危險,使水位觀測讀數不準,嚴重影響流量測驗精度,使測驗資料誤差加大。
(3)樹木、農作物對測驗的影響:基本水尺上斷面河槽靠右岸附近從上至下長有一排碗口粗的柳樹,約15棵,樹木遮擋已經完全影響了浮標投擲器使用,以及浮標瞄準,使浮標測驗只能使用人工拋擲,縮短了浮標上斷面運行距離。由于這些樹木較多,鏟除的可能性不大。為了滿足測驗需要,考慮高低水主流靠右岸,擺動幅度不大,在浮標測驗中采取半距測量,經十來年的實測運行,也能滿足流量測驗的需要,但測驗資料具有不完整性。農作物在左岸,在汛期6-9月份正是農作物生長期,高桿農作物影響測驗視線和測流時效性,從而影響了測驗精度。
(4)冰情及對測驗的影響:冬季冰情較復雜,結冰時間一般在11月下旬到下年3月上旬,結冰時間長。封凍、解冰期間,冰塊對水位、水流均有影響,有時出現層冰層水對測驗有一定影響。北方河流在冬季基本變化不大,流量基本穩(wěn)定,但受氣候的影響,也存在變化,為了能準確測驗出河流冬季變化情況,本站在基本水尺下游2km處設立一封凍期臨時測流點,此測流地點長年不封凍,即使封凍冰層也不厚,可以隨時砸冰施測,滿足流量測驗需要。
王家會站屬于汛期泥沙站,觀測時間基本在6月份到10月份期間,其余時間不觀測。本站沒有過河設施,只取單沙,平水期有沙時每日8:00、20:00時各取沙1次,較大洪水上漲段3至5次,落水段5至7次,封頂附近2至3次,洪峰重迭,水沙峰不一致或含沙量變化劇烈時加測。本站含沙量變化與水位、流量變化情況基本一致,隨水位、流量變化相應變化,挑選近十年含沙資料分析對比,2004年最大含沙量29.4kg/m3,而2008年最大含沙量5.71kg/m3,在近十幾年隨著國家對生態(tài)環(huán)境重視,本區(qū)域水土保持嚴格管理,大面積退耕還林,本站河流含沙也越來越小。這些實際情況在農作物引水灌溉中可以完全體現出來,下游農田屬于鹽堿地,前二十年人們引河道洪水灌溉,每年可以淤積泥沙減少鹽堿;現如今河流洪水攜沙越來越小,無法淤積泥沙減小鹽堿地,農田需要挖排水溝、覆蓋地膜來種植農作物。以上實例可以說明,隨著人類改造自然,治理泥土流失取得了實質性的成果。
王家會水文站觀測徑流資料為滹沱河流域提供很小資料。峪口河屬于滹沱河支流,王家會水文站由于地處峪口灌區(qū)上游,每年來水量不大,一般平水期流量在0.180~0.450m3/s之間,往往流入到峪口村就全被峪口灌區(qū)引水灌溉用了,只有在流量大于15.0m/s3時,才會流入到滹沱河里,同時部分水量用作淤地灌溉。
綜上所述,王家會站設站50多年,已經積累50多年水文資料,為研究降水、徑流關系積累了豐富的數據,已能滿足水利工程、水文預報、流域水文資料分析、水文水利計算、科學研究和有關國民經濟部門應用的要求。以后的發(fā)展應在開展水文調查方面多作文章。水文調查任務包括:水文站周圍遭遇稀遇局部暴雨時的暴雨洪水調查;水文站以上(區(qū)間)干流枯季清水流量調查;水文站以上指定斷面最大洪峰流量調查;流域(區(qū)間)用水、排污調查;稀遇水、旱、冰凌,泥石流災情調查等,應開展多方面與水文有關的測驗,提高測驗工作效率。發(fā)展站網,更多地積累水文資料,實現站隊結合,開展水文巡測,進一步調動水文職工的工作積極性,更多更好地完成工作任務。