(作者單位:河南省駐馬店水文水資源勘測(cè)局 463000)
水文巡測(cè)指的是水文專業(yè)人員以巡回流動(dòng)的方式定期或不定期對(duì)一個(gè)地區(qū)或流域內(nèi)水文測(cè)站或斷面的水文要素進(jìn)行的觀測(cè)作業(yè)。近年來(lái),隨著我國(guó)水文測(cè)驗(yàn)工作的深入開(kāi)展以及水文站網(wǎng)的快速發(fā)展,水文巡測(cè)工作發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。
水文巡測(cè)雖然在我國(guó)起步較晚,但近年來(lái)發(fā)展較為迅速。目前我國(guó)各地相繼成立了基層水文巡測(cè)機(jī)構(gòu)——縣級(jí)水文局或水文測(cè)報(bào)中心,把縣級(jí)水文局或水文測(cè)報(bào)中心作為巡測(cè)基地,人員集中在巡測(cè)基地進(jìn)行統(tǒng)一管理,對(duì)基本水文站、水文巡測(cè)站和巡測(cè)斷面進(jìn)行巡測(cè)。
水文巡測(cè)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在:集中人力、物力,使各種資源能得到充分的利用,提高了工作效率;把水文職工從偏遠(yuǎn)的山區(qū)或荒郊野外解放出來(lái),既穩(wěn)定了職工隊(duì)伍,又增強(qiáng)了水文機(jī)構(gòu)的活力,同時(shí)也為吸引一部分高學(xué)歷人才奠定了基礎(chǔ)。
從駐測(cè)到水文巡測(cè)這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中,有些問(wèn)題還需要加強(qiáng)研究,如巡測(cè)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)情況、現(xiàn)有的水文測(cè)驗(yàn)儀器設(shè)備能否滿足巡測(cè)要求等,還需要進(jìn)一步深入探討。本文以河南省駐馬店水文水資源勘測(cè)局為例進(jìn)行研究,分析存在的問(wèn)題和對(duì)策,以便更好地開(kāi)展水文巡測(cè)工作。
縣級(jí)水文局或水文測(cè)報(bào)中心一般是按照行政區(qū)劃把行政區(qū)域內(nèi)的各個(gè)水文站整合到一起,成立水文局或水文測(cè)報(bào)中心,人員集中到巡測(cè)基地進(jìn)行統(tǒng)一管理,根據(jù)水情及監(jiān)測(cè)要求,需要巡測(cè)時(shí),派出人員進(jìn)行巡測(cè)作業(yè)。有些縣級(jí)水文局或水文測(cè)報(bào)中心也不是完全按照行政區(qū)域進(jìn)行建設(shè)的,如河南省駐馬店水文水資源勘測(cè)局,2016 年至2018 年相繼成立了西平水文局、新蔡水文局、汝南水文局和駐馬店水文測(cè)報(bào)中心。其中西平、新蔡和汝南水文局以及擬成立的泌陽(yáng)水文局分別是把一個(gè)縣域內(nèi)的水文站整合到一起成立的;駐馬店水文測(cè)報(bào)中心則是由遂平縣的遂平水文站、駐馬店市驛城區(qū)的板橋水文站和駐馬店水文站整合到一起組成的;同樣擬成立的確山水文局,則是由正陽(yáng)縣域內(nèi)的王勿橋水文站及確山縣域內(nèi)的薄山水文站和蘆莊水文站整合而成的。
我國(guó)的基層水文監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期以來(lái)都是駐站固守,大部分儀器設(shè)備也都是按這種方式配置的。當(dāng)水文工作由駐測(cè)向巡測(cè)轉(zhuǎn)變時(shí),部分儀器設(shè)備并不能滿足工作需要,主要體現(xiàn)在水面蒸發(fā)量及流量巡測(cè)儀器設(shè)備的配備上。
(1)水面蒸發(fā)量?jī)x器對(duì)巡測(cè)工作的影響
水面蒸發(fā)量是水文監(jiān)測(cè)要素的組成部分,是探索水體的水面蒸發(fā)能力在不同地區(qū)和時(shí)間上的變化規(guī)律,以滿足在水文氣象預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)、水資源評(píng)價(jià)、水文模型確定、涉水工程規(guī)劃等方面的數(shù)據(jù)要求。
觀測(cè)水面蒸發(fā)量的儀器可分為蒸發(fā)皿、標(biāo)準(zhǔn)水面蒸發(fā)器和自記/遙測(cè)蒸發(fā)器三種類型。國(guó)家基本站通常采用標(biāo)準(zhǔn)水面蒸發(fā)器進(jìn)行觀測(cè)。駐馬店水文水資源勘測(cè)局共有8 個(gè)水面蒸發(fā)站,均采用標(biāo)準(zhǔn)水面蒸發(fā)器。
水面蒸發(fā)量每日8 時(shí)觀測(cè)一次。水面日蒸發(fā)量值較小,一般在零到數(shù)個(gè)毫米,再加上觀測(cè)水面蒸發(fā)量時(shí)還要結(jié)合溢流量(或取水量)、降水量、加水量來(lái)計(jì)算,如果觀測(cè)時(shí)有風(fēng),造成水面起伏較大,水面蒸發(fā)量要測(cè)準(zhǔn)有一定難度。如果采用自動(dòng)觀測(cè)方式,其結(jié)果的可靠性更難以保證。因此,采用蒸發(fā)量?jī)x器來(lái)進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè),還需要開(kāi)展進(jìn)一步的分析研究以提高工作效率和精度。如水面蒸發(fā)量采用人工觀測(cè),工作人員每天都需要去巡測(cè),工作量很大,也難以滿足水文巡測(cè)工作需求。例如,板橋水文站距駐馬店水文測(cè)報(bào)中心約50 公里,如進(jìn)行人工巡測(cè),工作任務(wù)較重,工作成效難以保證。
(2)流量?jī)x器對(duì)巡測(cè)工作的影響
流量是水文測(cè)驗(yàn)的主要工作之一,是反映水利資源和江河、湖泊、水庫(kù)等水體水量變化的基本資料,是防汛抗旱、水資源管理等工作重要的決策依據(jù)。
目前,水文站中大都建有水文纜道,流量測(cè)驗(yàn)主要就是利用水文纜道運(yùn)載平臺(tái)進(jìn)行施測(cè)的。隨著我國(guó)對(duì)中小河流防洪的重視,中小河流設(shè)置了越來(lái)越多的無(wú)人值守又無(wú)測(cè)流纜道的水文巡測(cè)站。對(duì)沒(méi)有纜道的水文巡測(cè)站或巡測(cè)斷面進(jìn)行流量巡測(cè),必須要有合適的流量巡測(cè)儀器設(shè)備。目前,駐馬店水文水資源勘測(cè)局使用的流量巡測(cè)儀器主要有走航式ADCP、電波流速儀和橋測(cè)車(只配備在板橋水文站和白橋水文站),在遇較大洪水且有水草時(shí),鉛魚偏距較大且易掛水草,造成測(cè)流困難,測(cè)驗(yàn)精度不高,甚至出現(xiàn)無(wú)法使用的情況;而小水時(shí),裸露的橋墩基座或坑洼不平的地形把水流分割成多股水流,造成測(cè)驗(yàn)誤差大。此外,儀器設(shè)備還需要進(jìn)行比測(cè),率定相關(guān)系數(shù)。目前,電波流速儀受環(huán)境等因素影響,還未正式全面應(yīng)用,流量巡測(cè)主要以走航式ADCP為主。走航式ADCP 的優(yōu)點(diǎn)是體積小、便于攜帶、測(cè)流速度快、自動(dòng)化程度高,適合開(kāi)展巡測(cè)工作。
但走航式ADCP 在使用中也存在著諸多問(wèn)題。ADCP 一旦損壞,需要到國(guó)外維修,且相關(guān)參數(shù)也需調(diào)整。另外,走航式ADCP 也并不適用于中小河流爆發(fā)山洪期間的巡測(cè)。
(1)水面蒸發(fā)量的自動(dòng)觀測(cè)
為滿足巡測(cè)要求,減少工作量,水面蒸發(fā)量通常應(yīng)采用自動(dòng)化手段進(jìn)行觀測(cè)。為進(jìn)一步提高觀測(cè)精度和效率,應(yīng)對(duì)當(dāng)前已開(kāi)發(fā)的水面蒸發(fā)量自動(dòng)觀測(cè)儀器進(jìn)行充分考察、論證,對(duì)性能可靠、觀測(cè)精度較高的儀器設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn),與人工進(jìn)行比測(cè)驗(yàn)證。另外國(guó)內(nèi)應(yīng)加大科研攻關(guān)力度,研制更先進(jìn)、更適宜的水面蒸發(fā)量?jī)x器設(shè)備。
(2)水面蒸發(fā)量的間接觀測(cè)
水面蒸發(fā)量既可以采用儀器設(shè)備進(jìn)行觀測(cè),也可以根據(jù)氣象水文要素計(jì)算而得。水面蒸發(fā)量是一種供水充分的蒸發(fā),是目前研究較為透徹的一種蒸發(fā)現(xiàn)象。確定水面蒸發(fā)量的理論途徑有熱平衡途徑、空氣動(dòng)力學(xué)途徑及混合途徑,與溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等因素有關(guān),這些數(shù)據(jù)目前均可以自動(dòng)觀測(cè)。
對(duì)當(dāng)前已有的蒸發(fā)量計(jì)算公式進(jìn)行篩選,選擇試用與本地氣象條件相類似情況下建立的公式,并在試用過(guò)程中結(jié)合參數(shù)對(duì)公式進(jìn)行優(yōu)化,以供區(qū)域內(nèi)各站點(diǎn)使用。
雖然流速儀自動(dòng)化程度不如聲學(xué)類儀器設(shè)備,但實(shí)用性更強(qiáng)。因此,除大力推廣應(yīng)用聲學(xué)流速流量?jī)x器設(shè)備外,還應(yīng)重視轉(zhuǎn)子式流速儀測(cè)流儀器設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)化創(chuàng)新,以滿足在惡劣天氣及各種水情條件下流量巡測(cè)工作需求,特別是要在流速較高的情況下提高測(cè)流精度。此外,野外工作環(huán)境復(fù)雜,且基層水文巡測(cè)人員理論水平相對(duì)較弱,自動(dòng)化流量巡測(cè)儀器設(shè)備操作應(yīng)簡(jiǎn)單方便,這樣到達(dá)巡測(cè)斷面后可立即投入使用;另外,如果出現(xiàn)小故障,工作人員可現(xiàn)場(chǎng)維修,以保證測(cè)量工作的正常進(jìn)行■