柯斌樑,勞國民
(浙江省水文局,浙江杭州 310009)
杭嘉湖地區(qū)屬平原河網(wǎng),水系密布,水流復雜,區(qū)域水量進出情況采用水文巡測的方法進行監(jiān)測[1].自2001年恢復水文巡測工作以來,已積累了10多年的系列資料,在區(qū)域防洪調(diào)度、水資源管理、水利規(guī)劃和驗證工程效益等方面起到了重要作用.隨著近年來區(qū)域水利工程建設的持續(xù)開展,原有的水系分布、水流狀態(tài)發(fā)生了一定的變化,有必要對巡測方法、巡測精度、站網(wǎng)設置合理性等進行分析,發(fā)現(xiàn)存在的問題,并研究提出進一步做好水文巡測工作的對策措施.
杭嘉湖平原區(qū)屬太湖流域運河水系,位于浙江省北部,太湖流域的南部,涉及杭州市、湖州市、嘉興市,共16個縣(市、區(qū)),是浙江省經(jīng)濟最達地區(qū)之一.杭嘉湖平原,南以錢塘江為界,西以苕溪為界,北以太湖岸線、浙江蘇省界為界,東以浙江上海邊界為界,區(qū)域面積6 498.7 km2.區(qū)內(nèi)河道總長度24 600 km,河網(wǎng)密度 3.8 km/km2,水域面積總計633 km2,占總面積的10%.
杭嘉湖平原屬于亞熱帶季風區(qū),年平均氣溫在16°C左右,區(qū)域雨量充沛,全年雨型分布主要集中在4~10月的梅雨和臺風兩個季節(jié),占全年雨量的60%左右,洪澇災害也呈現(xiàn)梅雨型和臺風型洪澇災害特征.杭嘉湖東部平原靠近太湖和淀泖湖群調(diào)蓄區(qū),歷史上排水順暢,近代由于水系變化,本地區(qū)排水格局逐步走向以南排、東排為主,北排為輔的局后進一步向南排入杭州灣、向東排入黃浦江,造成本地區(qū)排水路徑過長,洪水期最高水位抬高、高水位持續(xù)時間延長,加重地區(qū)災情.同時,由于西部地區(qū)澇水自西向東穿越東部平原中心區(qū)域外排,加大了整個東部平原向東、向南排水的壓力.區(qū)域主要河道有運河、瀾溪塘、頔塘、雙林塘、練市塘、俞匯塘、紅旗塘、三店塘、平湖塘、上海塘、廣陳塘、上塘河、鹽官下河、長山河、南臺頭河等.[2]
杭嘉湖水文巡測始于1929年.因太湖流域治理需要,浙江省自1966年起開展環(huán)湖(夾浦—平望)、1967年起開展入浦(平望—乍浦)、1976年起開展嘉北線3條巡測線(全長240 km)的水文巡測工作,至1994年全部停止.[3]為滿足區(qū)域防洪面,本地澇水從原先向北排入太湖、淀泖湖群轉(zhuǎn)而通過東西向河道進入杭嘉湖中心地帶—嘉興市,然調(diào)度、水資源管理、水利規(guī)劃和驗證工程效益等需求,自2001年開始恢復杭嘉湖水文巡測工作,對巡測線路進行了重新調(diào)整,共布置入湖線、北排線、東排線3條水量控制線,涉及湖州、嘉興2市.2007年,杭州市開展巡測工作,在杭嘉湖平原杭州市境內(nèi)的錢塘江線和東苕溪線布設巡測站點,實現(xiàn)了杭嘉湖平原包圍區(qū)水文巡測線的閉合,杭嘉湖水文巡測線路調(diào)整為入湖線、北排線、東排線、錢塘江線和東苕溪線5條水量控制線.入湖線、北排線、東排線3條巡測線共布設基點站12處,巡測段13段,單一流量站7處,巡測斷面74處;錢塘江線布設單一流量站10處;東苕溪線布設單一流量站13處.巡測線分布情況(見圖1),巡測段、站設置(見表1).1)浙江省水文局.2007-2012年杭嘉湖平原水文巡測資料[R].杭州:浙江省水文局,2012.
圖1 杭嘉湖水文巡測線分布圖
表1 杭嘉湖水文巡測段、站設置
位于清水河的巡測段基點站每天施測1~2次流量[4];視巡測段水流情況,段內(nèi)的巡測斷面與基點站同步測流若干次,建立基點站與巡測段流量關(guān)系;巡測段水量根據(jù)基點站逐日流量和段~站流量關(guān)系推算.[5]
位于潮水河的巡測段基點站采用多普勒流速儀測流,得到連續(xù)的流量過程;視巡測段水流情況,段內(nèi)的巡測斷面與基點站同步測流若干次,建立基點站與巡測段流量關(guān)系;巡測段水量根據(jù)基點站逐日流量和段~站流量關(guān)系推算.
位于清水河的單一流量站每天施測1~2次流量,按逐日流量過程推算水量.
單一流量站為閘(泵)站的,采用閘(泵)公式或水量監(jiān)測系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)推算進出水量,每年進行若干次實測流量,用于閘(泵)公式的參數(shù)率定.
3.2.1 巡測段精度分析
巡測段水量根據(jù)基點站逐日流量和段~站流量關(guān)系推算,段~站流量關(guān)系是整個巡測段推算水量精度的主要因素.以位于清水河的長興(二)段、潯溪大橋段和位于潮水河的橫港大橋段、平湖北段為例,2007-2012年長興段共同步測流130次,潯溪大橋段共同步測流120次,橫港大橋段共同步測流185次,平湖北段共同步測流206次,四個巡測段的流量關(guān)系見(圖2~圖5).
由圖可見,長興(二)段巡測段~基點站流量關(guān)系的相關(guān)系數(shù)為0.852 3,潯溪大橋段巡測段~基點站流量關(guān)系的相關(guān)系數(shù)為0.916 6,橫港大橋段巡測段~基點站流量關(guān)系的相關(guān)系數(shù)為0.980 5,平湖北段巡測段~基點站流量關(guān)系的相關(guān)系數(shù)為0.997 8,相關(guān)性較好,基本符合杭嘉湖水文巡測的精度要求.
圖2 長興(二)段巡測段-基點站流量關(guān)系
圖3 潯溪大橋段巡測段-基點站流量關(guān)系
圖4 橫港大橋段巡測段-基點站流量關(guān)系
圖5 平湖北段巡測段-基點站流量關(guān)系
3.2.2 杭嘉湖平原包圍區(qū)水量平衡分析
杭嘉湖平原包圍區(qū)南以錢塘江為界,西以苕溪為界,北以太湖岸線、浙江蘇省界為界,東以浙江上海邊界為界,區(qū)域面積6 498.7 km2,分屬杭州、嘉興、湖州三市,其中杭州市面積1 113.4 km2,嘉興市面積 3 941.1 km2,湖州市面積 1 444.2 km2.自 2007年杭州市開展巡測工作以來,水文巡測線已實現(xiàn)了杭嘉湖平原包圍區(qū)的閉合,對包圍區(qū)進行水量平衡分析,可以很好的校驗巡測的水量精度情況.2)浙江省水利廳.2007-2012年浙江省水資源公報[R].杭州:浙江省水利廳,2007-2012.
水量平衡主要考慮巡測水量、平原區(qū)本地產(chǎn)水、本地耗水、污水外排、地下水抽取、杭州引水入城、三市公共水廠區(qū)外取水等因素,2007-2012年杭嘉湖平原包圍區(qū)水量平衡情況見表22).由表可見,2007-2012年,包圍區(qū)進出水量相對偏差在-7.8% ~2.0%之間,水量精度符合巡測要求,但水量的絕對偏差在-15.42~4.41億m3之間,個別年份水量的絕對偏差值還較大,巡測精度有進一步提升的空間.
表2 2007-2012年杭嘉湖平原包圍區(qū)水量平衡表 水量單位:億m3
根據(jù)杭嘉湖水文巡測2007-2012年成果分析,巡測段的段~站流量關(guān)系相關(guān)性較好,杭嘉湖平原包圍區(qū)進出水量相對偏差在-7.8% ~2.0%之間,基本符合巡測的精度要求.但隨著區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展,水利工程建設、水環(huán)境治理的不斷推進,河流水系及水流流態(tài)均發(fā)生了一定變化,對水文巡測工作有了新的要求,同時水文巡測工作本身也還存在一些問題,需采取相應的對策措施,不斷提高水文巡測的精度,為該地區(qū)的水資源管理、水環(huán)境保護、水利規(guī)劃、防汛抗旱、驗證水利工程效益以及對太湖的治理發(fā)揮更為重要的作用.
(1)杭嘉湖水文巡測站網(wǎng)于2001年恢復巡測時經(jīng)各有關(guān)部門查勘確定,2007年增加了杭州市沿線站點,期間根據(jù)河流水系的變化,經(jīng)過幾次局部調(diào)整.隨著近年來區(qū)域水利工程建設、河道整治等影響,河網(wǎng)水系發(fā)生了一定的變化,待區(qū)域重大水利工程建設告一段落后,有必要開展一次全面的站點查勘,作系統(tǒng)的調(diào)整,使站網(wǎng)分布更加合理,更能夠控制平原區(qū)的進出水量.
(2)巡測段總流量采用基點站流量與段流量的相關(guān)關(guān)系來推求,應分析基點站測流次數(shù)和巡測段巡測次數(shù)是否具備足夠的代表性,必要時增加測驗次數(shù),同時避免巡測段總流量與基點站流量之間出現(xiàn)假相關(guān)的問題.
(3)對利用閘泵公式進行推流的站點,建議有條件的盡量安裝多普勒測流設備或水量實時監(jiān)測設備,以更好的控制進出水量;仍采用公式推流的,應加強流量校測,定期對流量關(guān)系進行率定,以提高水量數(shù)據(jù)的準確性.
(4)有關(guān)市、縣(市、區(qū))要把水文巡測工作納入正常的水文業(yè)務工作范圍,相應增加人力、財力投入,不斷改善測驗條件;進一步加強轄區(qū)內(nèi)水文巡測工作的管理,特別是已經(jīng)車改的市縣,必須安排好水文巡測用車,者落實好相應政策,確保水文巡測工作正常運行.
(5)杭嘉湖平原包圍區(qū)水量平衡分析中,本地產(chǎn)水、本地耗水、未通過巡測段面的進出水量等數(shù)據(jù)的準確性和全面性需進一步調(diào)查分析,以更好地掌握區(qū)域進出水量的實際情況.
(6)杭嘉湖平原包圍區(qū)已實現(xiàn)了閉合,但杭州、嘉興、湖州三市市界的水文巡測工作尚未完全開展,有必要對三市邊界線河流水系情況進行查勘并布設巡測線,進一步實現(xiàn)三市小平衡區(qū)巡測線的閉合,以更好地分析水文巡測工作的成效.
[1]長江水利委員會水文局.SL195-97水文巡測規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社,1997.
[2]程華華,孫志林,孫淑萍,等.杭嘉湖平原水文站網(wǎng)合理布設及測驗方法探討[J].人民長江,2010,41(10):13-15,37.
[3]孫英軍.提高杭嘉湖巡測水量精度淺析[J].浙江水利科技,2012(2):21-23.
[4]朱曉原,張留柱,姚永熙.水文測驗實用手冊[M].北京:中國水利水電出版社,2013.
[5]中華人民共和國水利部.SL 247-2012水文資料整編規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社,2012.