吳鐵鈞 陳端丹 李昊

摘 要：以十堰市中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)為例，通過系統(tǒng)運行后歷次洪水的資料搜集、數(shù)據(jù)分析、經(jīng)驗公式計算等方法，從社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益三方面論證該系統(tǒng)在監(jiān)測預(yù)警、水資源保護、防災(zāi)減災(zāi)等方面的顯著作用，可為同類工程的建設(shè)和效益評價提供理論參考。

關(guān)鍵詞：中小河流;水文監(jiān)測系統(tǒng);效益評價

中圖法分類號：P332 ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0405

1 ?項目概況

十堰市水文水資源勘測局（以下簡稱“十堰水文局”）中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目分為2011年度、2012—2013年度兩個項目，其中2011年度建設(shè)項目為改造水文站6處、新建水位站10處、新建雨量站31處、改造雨量站35處，2012—2013年度建設(shè)項目為新建水文站21處（其中神農(nóng)架4處），新建雨量站116處（其中神農(nóng)架11處），見表1。

通過中小河流水文監(jiān)測項目建設(shè)，更加完善了十堰市（含神農(nóng)架林區(qū)）中小河流網(wǎng)點，使水文站網(wǎng)密度及布局更為合理，轄區(qū)內(nèi)流域面積200km2以上有防洪任務(wù)的中小河流控制率達到100%;提高了水文自動化測報水平，水位、雨量、蒸發(fā)等項目的自動監(jiān)測能力達到100%，水文信息15min內(nèi)傳送到十堰局分中心、20min內(nèi)傳送到湖北省中心、30min內(nèi)傳送到國家防總。通過中小河流水文站網(wǎng)、通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)，有效監(jiān)控轄區(qū)內(nèi)的中小河流暴雨洪水災(zāi)害，并發(fā)出預(yù)警預(yù)報。

2 ?社會效益

2.1 ?為防汛決策指揮提供科學(xué)依據(jù)

2012年8月4日14～20時，受臺風(fēng)“蘇拉”倒槽云系和弱冷空氣共同影響，十堰市出現(xiàn)了“超75.8”型特大暴雨，丹江口市南部、房縣東北部和十堰城區(qū)為特大暴雨，鄖縣南部為大暴雨，其中佘家河雨量站24h暴雨強度超500年一遇。

2.1.1雨情

4日8時—6日8時，轄區(qū)內(nèi)累計雨量超過100mm的有24個站，超過200mm的有10個站，超過300mm的有4個站，超過400mm的有3個站，超過700mm的有1個站。暴雨集中在十堰中東部地區(qū)的鄖縣東部、丹江口南部、十堰城區(qū)東部以及房縣東部，其他地區(qū)小到中雨，暴雨中心位于房縣東部北河佘家河站，詳見表2、圖1、圖2。

2.1.2 ?水情

2012年8月6日凌晨左右，主要受災(zāi)地區(qū)有8條主要河流陸續(xù)出現(xiàn)洪水峰值，浪河洪峰流量達1 360m3/s、官山河洪峰流量達2 350m3/s、茅塔河洪峰流量達866m3/s、馬家河洪峰流量達1 030m3/s、田湖堰河洪峰流量達200m3/s、百二河洪峰流量達120m3/s。8月6日4～5時左右，田湖堰河、茅塔河、馬家河3條河流下泄洪水匯流至泗河，洪峰流量達1 200m3/s左右。

2.1.3 ?工情

超設(shè)計洪水位3座中型水庫為官山水庫、茅塔河水庫、浪河水庫。官山水庫上游最大來水流量2 350m3/s，水庫最大泄洪量2 350m3/s，庫水位最高達219.77m，超設(shè)計洪水位1.63m，庫水位距壩頂2.53m，大壩下游電站廠房進水深1.6m;茅塔河水庫上游最大來水量866m3/s，水庫最大泄洪量578m3/s，庫水位最高達276.1m，庫水位距壩頂0.9m;浪河水庫上游最大來水量1 360m3/s，水庫最大泄洪量1 360m3/s，庫水位最高達209.22m，超設(shè)計洪水位1.52m，庫水位距壩頂2.68m，大壩下游電站廠房進水深2.4m。

在“12.8暴雨”過程中，中小河流水文監(jiān)測站網(wǎng)發(fā)揮了重要作用，及時測報水雨情，為防汛部門提供了大量水文信息和水情預(yù)測，十堰水文局分別在8月5日的十堰市第六次防汛會商會、8月6日的十堰市第七次防汛會商會、8月6日晚的十堰市委常委擴大會議上對十堰市水雨情狀況作匯報，并應(yīng)十堰市政府要求，提供了“12.8暴雨”官山河、馬家河、茅塔河、大坪河、泗河的最高水位、洪峰流量、峰現(xiàn)時間以及其他受災(zāi)嚴(yán)重河流的情況，為政府部門會商決策、轉(zhuǎn)移群眾、水庫泄洪調(diào)度提供了準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。

2.2 ?提高了防汛應(yīng)急反應(yīng)效率

“12.8暴雨”過程中，十堰水文局同水利、氣象部門配合，密切跟蹤天氣變化趨勢，通過中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)站網(wǎng)監(jiān)測信息，先后及時發(fā)布暴雨預(yù)警信號5次，發(fā)布《專題氣象服務(wù)材料》6份，發(fā)布雨情短信10余次。根據(jù)水文部門情報，十堰市防汛抗旱指揮部緊急啟動防汛搶險應(yīng)急預(yù)案。8月5日12時，十堰市防汛辦根據(jù)《十堰市防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》中的有關(guān)規(guī)定，啟動了防汛四級應(yīng)急響應(yīng);8月6日10時提升為三級，保證了防汛救災(zāi)工作有序進行?？茖W(xué)準(zhǔn)確的水文預(yù)報，有效有力有序的應(yīng)對措施，為疏散轉(zhuǎn)移群眾爭取了時間。災(zāi)后2～3h，災(zāi)區(qū)轉(zhuǎn)移群眾達6萬人，避免了更大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

以典型中小河流官山河流域為例，代表站孤山水文站本次降水過程從8月4日14時開始，至8月6日20時結(jié)束，歷時3天，主要降雨過程集中在8月5日2時至8月6日8時，8月5日一天的降水量占本次過程降水量的90%左右。孤山站水位于5日7時起漲，水位26.77m，對應(yīng)流量115m3/s，至5日21時，水位28.32m，流量在300m3/s以內(nèi)，水位平均漲幅0.11m/h，小時最大漲幅0.85m;5日21時后水位開始猛增，21時至22時水位漲幅達到1.41m，6日0時至1時，水位35.76m，相應(yīng)流量1 810m3/s，水位漲幅達到5.15m;6日凌晨3～4時出現(xiàn)洪峰水位36.08m（洪痕），洪峰流量2 350m3/s。降雨開始后，值班人員一直密切關(guān)注孤山水文站漲水情況，6日0時水位漲幅明顯增大后，立即向十堰市防汛抗旱指揮部進行報告預(yù)警，分管副市長接警后親自做出應(yīng)急指示，指揮當(dāng)?shù)卣姥矗?時55分六里坪鎮(zhèn)政府已將孤山水文站下游居民全部安全轉(zhuǎn)移至火車站，此時六里坪大橋已被淹沒。此次及時預(yù)警，確保了六里坪鎮(zhèn)3.5萬人的安全轉(zhuǎn)移，為保證孤山水文站下游六里坪鎮(zhèn)居民生命財產(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用。

2.3 ?為提升水文公共服務(wù)水平提供技術(shù)支撐

十堰市城鎮(zhèn)化的全面推進，對城市供水保障能力、洪澇防御水平、水資源生態(tài)環(huán)境容量等方面提出了更高要求，大量的水利事務(wù)都要求水文發(fā)揮更加全面的參謀作用和社會服務(wù)功能，因此，城市水文的公共服務(wù)更顯得尤為重要。中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，全面完善了十堰水文局轄區(qū)內(nèi)的基礎(chǔ)站網(wǎng)設(shè)施，在進行防汛測報的同時，還能運用先進的設(shè)備進行墑情監(jiān)測工作，完成地區(qū)旱情評估，提高旱情監(jiān)測能力。同時，中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建立了水文信息共享服務(wù)平臺，通過水文網(wǎng)站、LED顯示系統(tǒng)等手段，將水文信息產(chǎn)品向社會發(fā)布，將單一服務(wù)的“行業(yè)水文”拓展為面向全社會服務(wù)的“社會水文”，為政府決策、社會發(fā)展、民眾生活發(fā)揮了重要作用。

3 ?經(jīng)濟效益

“12.8暴雨”引發(fā)暴雨山洪，破壞力巨大，形成多種災(zāi)害，給受災(zāi)區(qū)域帶來了巨大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2012年8月12日8時，十堰全市五縣一市四區(qū)，70多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)14.86萬戶、58.65萬人不同程度受災(zāi)，房屋倒塌13 821間，受損25 396間，沖毀路面1 128km，農(nóng)作物受災(zāi)面積達36 166.7hm2，167家企業(yè)廠房進水，大批設(shè)備被淹，直接經(jīng)濟損失達32.85億元（摘自十堰市政府災(zāi)后相關(guān)統(tǒng)計資料）。汛情發(fā)生后，十堰水文局密切跟蹤天氣變化趨勢，加強監(jiān)測、預(yù)警、預(yù)報工作，及時發(fā)布水雨情信息和洪水預(yù)報。在搶險救災(zāi)過程中，中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮了不可替代的作用，為疏散轉(zhuǎn)移群眾爭取了寶貴時間。災(zāi)后2～3h，災(zāi)區(qū)轉(zhuǎn)移群眾達6萬人，避免了更大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

據(jù)估算，“12.8暴雨”洪水過程中防洪減災(zāi)避免的經(jīng)濟損失約76.65億元，其中水文情報預(yù)報在防洪減災(zāi)中的經(jīng)濟效益按下式計算：

B-水文情報預(yù)報防洪減災(zāi)直接經(jīng)濟效益;

ki-水文情報預(yù)報的直接經(jīng)濟效益在防洪減災(zāi)受益單位減少（或避免）的經(jīng)濟損失中所占的比例系數(shù)，根據(jù)實際情況采用10%;

bi-防洪減災(zāi)受益單位減少（或避免）的經(jīng)濟損失;

n-防洪減災(zāi)受益單位總數(shù)。

按上式估算，中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)水文預(yù)報在“12.8暴雨”洪水中發(fā)揮的直接經(jīng)濟效益達7.67億元。

4 ?生態(tài)環(huán)境效益

十堰市因車而建，因車而興，先建廠后建市，先生產(chǎn)后生活，歷史欠賬較多，環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)先天不足。中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，大大提升了轄區(qū)內(nèi)水質(zhì)水量監(jiān)測能力，如城區(qū)主要河流神定河，天然來水量較小，加之上游水庫攔蓄使得城市生活、工業(yè)生產(chǎn)供水，下游河道水量銳減，且神定河接納了十堰城區(qū)絕大部分生活污水和工業(yè)廢水，使其成為十堰城區(qū)主要納污河流，水質(zhì)長期處于劣Ⅴ類水。神定河又是丹江口水庫的入庫支流，所以對神定河的水質(zhì)水量監(jiān)測對于確保南水北調(diào)工程“一庫清水永續(xù)北流”有著重要現(xiàn)實意義。中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建成后，神定河區(qū)域代表站東風(fēng)水文站全面承擔(dān)神定河流域的水質(zhì)水量監(jiān)測工作：能夠監(jiān)測神定河降水量、蒸發(fā)量、流量及研究其時空分布規(guī)律;能夠監(jiān)測神定河主要污染物排放量，評價河流水環(huán)境質(zhì)量狀況，評價河段水質(zhì)達標(biāo)情況;可以收集神定河廢污水入河量、污水處理廠收集污水、雨水情況，分析河流徑（流）污（水）比，判斷河流污染程度;可以分析河流的水文要素及水文參數(shù)，確定河流的主要污染環(huán)境容量，為河流綜合治理提供技術(shù)依據(jù);可以進行神定河上游水庫供水功能轉(zhuǎn)化為下游河道生態(tài)水量補水、稀釋污水下泄水量分析。

通過東風(fēng)水文站對神定河流域水質(zhì)水量的監(jiān)測，協(xié)助十堰市政府全面開展十堰市不達標(biāo)五河（神定河、泗河、犟河、劍河、官山河）綜合治理，采取“控污、清污、減污、截污、治污”等綜合措施，改善水質(zhì)。中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮效益以來，神定河主要污染物呈明顯下降趨勢，實現(xiàn)了“不黑不臭”。

5 ?社會經(jīng)濟效益總體評價

據(jù)統(tǒng)計，十堰市多年平均因防洪工程避免的經(jīng)濟損失可達9.8億元（根據(jù)《2015年度湖北省氣候評價年報》相關(guān)數(shù)據(jù)估算），其中水文情報預(yù)報在防洪減災(zāi)中的直接經(jīng)濟效益比例系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗采用10%，即水文站網(wǎng)監(jiān)測在防洪減災(zāi)中發(fā)揮的年平均減災(zāi)效益約9 800萬元，中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)站點占十堰市（含神農(nóng)架林區(qū)）站點總數(shù)的74%，故所發(fā)揮的經(jīng)濟效益按此比例估算為7 252萬元，減去年運維費用168萬元，約合7 084萬元。中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)站點設(shè)計使用年限（電子產(chǎn)品）為10年，故保守估計在工程使用壽命內(nèi)能發(fā)揮的經(jīng)濟效益可達7.1億元，投入產(chǎn)出比很大（詳見表3）。

6 ?結(jié)語

隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的不斷加快和新農(nóng)村建設(shè)的深入推進，中小河流沿岸人口快速聚集、經(jīng)濟總量持續(xù)增長，迫切需要提供與之相適應(yīng)的水旱災(zāi)害防御保障。十堰市中小河水文監(jiān)測系統(tǒng)項目的實施，極大地充實了十堰市中小河流水文站網(wǎng)密度，擴大了水雨情信息的收集范圍，填補了中小河流域水文資料的空白。項目建成后，極大提高了本地區(qū)中小河流水雨情信息的時效性和準(zhǔn)確性，拓寬了水文服務(wù)領(lǐng)域，為防汛抗旱決策提供全面、及時、準(zhǔn)確的信息技術(shù)支撐。

參考文獻：

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Evaluation of Benefits of Hydrological Monitoring System of Small and

Medium-sized Rivers in Shiyan City

Wu Tiejun ? ?Chen Duandan ? ?Li Hao

（Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Shiyan City，Shiyan ?442000，China）

Abstract：This paper takes the hydrological monitoring system of small and medium rivers in Shiyan City as an example. Through the methods of data collection，data analysis，and empirical formula calculation of the previous floods after the system has been operated，the system is demonstrated from the three aspects of social benefits，economic benefits and ecological environmental benefits. The remarkable functions of early warning，water resources protection，disaster prevention and mitigation，etc.，can provide theoretical references for the construction and benefit evaluation of similar projects.

Keywords：small and medium rivers;hydrological monitoring system;benefit evaluation

收稿日期：2021-01-22

作者簡介：吳鐵鈞，男，主要從事水文與水資源相關(guān)工作。E-mail：709053690@qq.com