水库加固工程中的水文设计方案-论文发表

　　水库加固工程中的水文设计方案
　　武震
　　太原市水利勘测设计院山西太原030002
　　【摘要】目前，诸多水库出现病险，水文监测系统问题也是病险要素之一，是防洪体系中的薄弱环节，时刻威胁着广大人民群众生命和财产安全，也是国家和地方政府防汛工作中的心腹之患。本文针对某水库的现状，积极探讨加固工程中的水文设计方案，为水库的持续安全运营和下游的水资源合理调配打下坚实的基础。
　　【关键词】水库；水文设计；防汛；安全
　　【正文】某水库位于黄河水系上游，建于1967年，没有进行统一规划，为边勘察、边设计、边施工的“三边”工程。时至今日，水库不只从坝基到护坡、溢洪道、输水洞等都出现了问题，而且水文监测系统也无法发挥应有的防洪度汛作用。
　　1、水库水文水资源现状
　　某水库是一座中型水库，它以农业灌溉、防洪为主，兼有发电、养鱼等功能。集水流域形状呈椭圆状，流域地势北低南高，干流长26.7km。该水库所在的黄河水系为山溪性雨源河流，河道流量随着降水量变化而变化，但年际、年内变化较大，据1961～2003年资料统计表明，该水库流域平均降水量为849.3mm，最小年降水量457.6mm，最大年降水量为1341.7mm；枯季流量较小，洪水主要集中在汛期（6～9月份），形成春旱、夏涝、秋后又旱的局面
　　1、1水文监测站分布
　　该水库建立的时间较早，当时设站目的主要是考虑防洪和河流常规水文资料的收集，观测项目有水位、流量、降水、冰情、水温、水质和水文调查等。随着时间的流逝，水库与当地防汛抗旱、水资源合理开发的要求相去甚远，如站网密度等已满足不了经济发展的需要，为更好地实现水库防汛、水资源调度和工程管理服务，水库加固工程进行的同时要完善水库水文监测站。
　　1、2水文特征值
　　该水库尚无自动化的水雨情观测设备，利用固定水尺人工观测得到多年平均库内水位为122.64m，历年最低蓄水位124.50m（1979.7.9），最高蓄水位138.10m（2008.9.3.）；最大4d降水量315.5mm（1972.3.28）；大24h降水量178.8mm（1972.8.4）。
　　截止到目前，42年中共有15次溢洪，但经多年风蚀及雨水冲刷，水库溢洪道断面缩小，溢洪监测设施不完善，泄水能力不足，溢洪监测系统完善与溢洪道开挖成为保障水库安全的当务之急。输水洞多修筑在坝体中，是隐蔽工程，不但洞体断裂，闸门锈蚀，启闭机无法正常工作，而且有的输水洞已被人为堵死或被泥沙淤积，不利于观测、维修和加固，是安全隐患丛生地，1998年，这一隐患造成了汛期的溃坝事故。
　　除此之外，还存在水库测压管堵塞，不能正常使用；通讯设备老化，遇雷雨因中断常使报汛很不及时，不利于防汛工作的顺利进行。
　　2、除险加固，优化水文设计方案
　　根据当地社会经济发展的需要及《水文站网规划技术导则》的要求，充分考虑水文监测的现状和投入能力，在水库加固之时，从防汛防旱、防灾减灾为出发点，以水资源、水环境保护为重点，以水文信息采集设备现代化为关键，优化水文监测设计方案，建立水文监测服务系统。
　　根据该水库加固施工对水文监测的要求，以确保水文数据的全面、可靠、精度和时效，建立了包括水文信息采集-传输-处理-发布四个子系统的水文监测系统（如下图）。
　　水文监测系统监测项目及技术手段
　　1、水位：自记（浮子式自记水位计和配套遥测终端机）、无人立尺
　　2、降水：自记
　　3、流量：测流车、流速仪
　　4、雨量：翻斗式雨量计
　　5、水环境监测：水质出样现场分析
　　1、水位：无线及有线遥测、对讲机
　　2、降水：无线数传
　　3、流量：无线数传
　　4、雨量：有线数传
　　5、水环境监测：有线数传
　　资料分析：
　　计算机局域网监测数处理自动化、数据存入截流水文数据库存
　　成果发布：
　　互联网、局域网、无线电台、电话（有线或WAP电话）、传真，反映坝区河水文变化情势
　　图水文监测系统结构
　　上述设计方案，能达到自动采集流域内降水量、库内和渠道水位、闸门开高等水文数据，及时提供监测流域雨情、水库水情和工程运用情况，运用现代化信息技术实现水文预报，进行水库调洪演算，提供洪水优化调度方案。
　　2、1基础设施建设
　　针对水文监测的主要内容，如雨量、水准点、水位、流量等，加强水文监测基础设施建设。
　　根据《降水量观测规范》（SL21-2006）和水库的雨量情况，建1处7m×7m雨量观测场，修1.3m高围栏和总长9m的混凝土观测路。按照《水位观测标准》（GBJ138-90）和历年最高水位埋设基本水准点，在水库管理处院内设置基本水准点3个，在坝上水尺和渠道测流断面附近设置校核水准点3个。基于水位观测需要及加固后断面实际情况，坝上水尺设14支渠道水尺3支，靠桩采用钢管与水面垂直且同一组水尺应设置在同一断面线上，布设范围要高于测站历年，低于测站历年最低水位0.7m；坝堤加固后，建长45m、宽1.3m的观测踏步，长65m、宽12cm的渠道观测道路，路面为混凝土结构；在坝上和渠道各建自记水位台，采用浮子式自记水位计，配套遥测终端机。该水库坝下游3km处原有交通桥，利用此桥配用测流车施测溢洪道泄洪流量，渠道自记水位台附近没有设施可利用，于是自建1座测流桥，用于渠道流量测验。
　　2、2水文监测技术装备
　　水文监测系统除了采用一些常规的测验方法和技术手段外，基于水文监测环境的特殊性和日趋复杂性，也采用了新的监测仪器设备与技术措施。
　　2、2、1水位技术装备
　　对于水位观测，如果采用传统的方法与技术，难以达到安全和高效的要求，本方案在坝上与渠道采用浮子式水位计，安装相应无线传输设备，站房内安装前置机，担负实时水位遥测数据的接收。
　　2、2、2雨量技术设备
　　根据水库区域设有1处雨量场，为精确分析城区的产汇流特性，准确提供水文信息上的支持，采用分辨力为0.5mm的翻斗式雨量传感器，预制规模为0.6m×0.6m×0.3m的混凝土基座，将传感器加以固定，采用有线传输，上传数据至市水文局水情分中心，根据采集的降雨径流实时信息，由计算机模拟作出淹没状况预警和排涝调度决策。
　　2、2、3测流车
　　为了适应工作需要，该水库实现了由船到车的转变，配备了新型测流车，完成溢洪道流量监测。测流车的使用，提高了流量测验的自动化程度，彻底改变了传统落后的测验方法，有效地提高了水文测验自动化水平。
　　2、2、4计算机网络技术
　　实现水文信息远传、处理、发布计算机化，具有准确、快速的特点。
　　3、结论
　　水库加固是一系非常复杂的系统工程，水文监测是其中重要的一部分，是加固不可缺少的技术保障服务系统。该水库加固工程于2009年8月24日结束，水文监测系统实时监测了该水库的水文情势变化，收集到全过程多要素的水文成果，并通过网络实时动态更新水文信息。简而言之，正是这高新的监测技术和设备支撑优化的水文设计方案，才充分发挥了水文监测在水库加固工程中的参谋作用，体现了一流的工程提供的一流的水文服务。
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