［摘要］通过对陕西省水文站网受水工程影响进行分析,根据不同工程对所涉水文站的影响程度,提出不同的解决方案,从而最大限度地保持水文资料的连续性、代表性。满足水文测验整编的要求,可为水文预报、水文计算、水文分析提供可靠依据。
［关键词］水文站网；水工程；影响；对策；陕西省
1水工程建设情况
截止2020年底,陕西省水库发展为1045座,总库容达到77.40亿m3,其中1亿m3以上的大型水库有王瑶、王圪堵、冯家山、石头河、羊毛湾、金盆、南沟门、石泉、喜河、安康、蜀河、石门、蔺河口共13座；中型水库81座,小型水库970座；设计灌溉面积1226万亩,水力发电实际装机323760kW。已建引嘉（陵江）济汉（江）、引（马）栏济桃（曲坡水库）、引乾（佑河）济石（砭峪）、引红（岩河）济石（头河）、引湑（水河）济黑（河）跨流域调水工程5处,在建跨流域调水工程引汉济渭1处。小水电及拦河筑坝取水灌溉工程不计其数。
2水工程对水文站网影响
随着水资源开发利用,水利、水电、采砂、城建、交通、景观等涉水工程的大量兴建,在河流上修建水利工程,会深刻改变河流的水文状况,或导致季节性断流,或改变洪水状况,或增加局部河段淤积,或使工程下游段泥沙减少而加剧侵蚀。
2.1水工程对水文站网的影响形式
水利工程建设对水文站的影响可分为直接影响和间接影响。直接影响是工程建设直接影响水文测验设施的正常运行；间接影响是工程建设改变了测站流域下垫面条件,改变了流域水沙情势,使测站所收集资料的一致性发生变化,改变了测站资料的连续性和应用价值。
2.2影响水文站网的水工程分类
（1）水库工程。水库的修建改变了河流水文特性,改变了水文测站测报环境。水文站位于水库大坝上游时,易受工程回水、顶托影响,流速减小,过水断面加宽,泥沙沉降,实测的泥沙较天然情况下明显偏小。受水库高水位运行影响,水位流量关系发生较大变化。水文站位于大坝下游时,受上游水库蓄水影响及工程运行影响,测站设站目的变化,控制断面发生断流的情况增多,断面冲刷严重,流速增大,严重影响测验水沙条件,单次流量的精度难以保证,同时其流量过程也很难控制。（2）堰闸工程。堰闸等枢纽工程的修建将改变所在河段的行洪能力和水文特性,冲淤变化加剧,影响原有水文测站测验条件,具体表现为闸上水位壅高,流速变缓,流态不稳,受变动回水影响；闸下受到无规则的放水影响,水文控制断面水位流量关系变得散乱且无规律。（3）水电站（发电、蓄能）工程。水电站及配套工程建设淹没水文测站测验河段,破坏水文测站控制条件,具体表现为上游水位壅高,流速变缓,流态不稳；下游水位陡涨陡落,流速增大,断面冲刷加剧,水位流量关系变得散乱且无规律。（4）小型水坝（拦河坝、橡胶坝）工程。小型水坝的修建使上游水位抬高,断面面积增加,流速变缓,下游水位降低,低水断面易出现水流窜沟、分岔,使水位流量关系曲线不稳定,影响流量测验精度和资料的连续性。（5）引水渠工程。水文测验断面上下游修建的引水渠工程,引起控制断面的水位、流量、泥沙等各项水文要素的变化,改变了测站原有的水位流量关系,对流量测验的精度和资料的连续性均造成影响。（6）河道整治工程。河道整治主要是城镇河段修建堤防,造成水文站断面遭受破坏,水位记录失真等现象,改变了水文站原有的测验条件。影响了水文资料的精度和水位流量关系曲线的稳定。（7）跨流域调水工程。跨流域调水工程对水文站断面影响属于间接影响,如果水文站断面以上为调出或调入水量,则工程建成后年径流量减少或增多；工程的建设改变了水文站收集资料的一致性。
2.3水文站网受水工程影响程度划分
（1）水工程处于水文站上游依据《水文站网规划技术导则》（SL34-2013）,测站受涉水水工程影响程度可分为三个等级：依据测站观测的水文指标在涉水工程建设、运行前后改变分别小于10%、改变在10%~50%之间、改变大于50%定义为轻微影响、中等影响、严重影响。（2）水工程处于水文站下游①只受稀遇回水影响,且在影响期间仍能测流和测沙,测站应保留。②测验河段长期受淹,失去测流和测沙条件,则应根据站网规划的实际需要与可能或下迁到水工程坝址以下,或上移出淹没区,或撤销后另设新站,或根据需要转为专用站。
2.4水文站网受水工程影响程度分析
（1）水量影响可分为水库蓄水影响、流域外客水引入影响和断面以上水量引出影响三种情况。经对受水工程影响测站进行梳理,影响程度分析计算见表1。（2）回水影响我省站网受水库回水影响的站有7处,其影响程度不同。NSH站受南沙河水测验断面已被淹没,于1996年停测,2020年正式撤销。QY站受冯家山水库高水位运行影响,改变了低水期水位流量关系。QDZ站受下游沣惠渠大坝回水影响,低水期水位流量关系无法定线。SQ站既受上游石泉电站无规则发电放水影响、又受下游喜河电站回水影响,低水流速小,测验困难,水位流量关系曲线散乱。DF站低水受下游橡胶坝雍水影响,测验断面临时选取,给整编工作造成极大的不便。MC站处于喜河电站的回水淹没区,严重影响正常测验工作。（3）受水电（梯级）开发的影响一是水电工程地址距水文测验断面位置较近,严重影响水沙测验条件；二是有些站来水受工程调节影响,而测站观测手段落后,自动化程度低,无法施测到所有人为调节变化过程,影响水文资料的完整性。（4）渠道引水工程影响近年来,随着小水电工程规模的扩大及一些拦河筑坝取水工程为了提高经济效益而加坝加闸,使一些水文站改变了原有的测验条件,不得不另增加设施,耗费大量人力物力。
3其他工程对水文站网影响
（1）高速公路建设对水文站网的影响。随着经济社会的快速发展,高速公路的修建,越来越多的影响着水文站网测验条件。这类工程既不影响断面水文要素特征值、也不影响断面水量,因此要求,按照《中华人民共和国水文条例》及《陕西省水文条例》中有关水文测验设施设备、测验条件保护等相关条款,与建设单位协商解决水文测验设施及测验环境被破坏问题。（2）城镇景观及河道整治工程对水文站网的影响。越来越多的城镇河段筑坝蓄水,或修建堤防,影响着水文站网测验条件。4降低或消除影响对策（1）大河站受水利工程影响的大河站,调整时一是考虑搬迁测验断面；二是增减测验项目；三是加强测站技术设备的更新改造,大力引进新仪器新设备,如雷达水位计、雷达流量计、ADCP、电波流速仪、OBS现场测沙仪等,提高其自动化程度,使测站受工程建设影响减少到最低；四是可考虑与工程部门结合,争取水利水电工程管理单位向水文部门提供诸如闸门的开启变化及泄流关系曲线等资料,工程自动测报系统收集的信息,应与水文部门联网,双方实现资料共享,互利互惠。（2）区域代表站①根据水文分区在各不同面积的水文区域内设立1~2个水文站。②根据相关统计检验方法分析设站年限,若该站已取得可靠的平均年径流资料则可撤销该站。③根据水利工程的影响程度。采取措施见表2.8。根据达西定律,渗流速度与材料的渗透系数和渗透坡降有关,渗透坡降越大,渗流速度也相应越大；因此,图8和图7中曲线变化规律类似,在防渗墙深度增大的过程中,变化曲线呈降低的趋势,当深度由0m增大至35.8m时,死水位、正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位下出逸流速分别降低64.77%,88.15%,83.91%,88.15%；且当防渗墙由半封闭式转化为全封闭式时,即由30m增加至35.8m时,出逸流速降低幅度明显增大。进一步作防渗墙底部渗透坡降J2随防渗墙深度的变化曲见图9。通过分析图9可得,防渗墙底部渗透坡降J2呈先减小后增加的规律,以15m为分界线,在0~15m范围内渗透坡降呈减小趋势,在15m~30m范围内渗透坡降呈增大趋势。在30m~35.8m时,底部渗透坡降显著增大,在5m~30m的中间区域渗透坡降变化幅度较小。以死水位h=107.1m为例进行分析,当防渗墙深度为0m时,防渗墙底部渗透坡降J2为1.612,当防渗墙深增大至15m时,J2为0.429,下降幅度为73.39%；当防渗墙深度增大至35.8m时,防渗墙底部渗透坡降J2从0.429增大至6.668,增幅为1454.31%。在防渗墙深度由0m增大至5m的过程中,J2降低66.94%；在防渗墙深度由5m增大至30m的过程中,J2变化幅度较小,仅增大12.76%；在防渗墙深度由30m增大至35.8m的过程中,J2增大1009.48%。其它水位状况下曲线的变化情况与之类似,由此可以得出在半封闭式防渗墙情况下,深度的增加对防渗墙底部坡降的影响较小,但封闭式防渗墙底部坡降会明显增加,在进行设计时应考虑这个问题。
4结论
（1）水库未除险加固时,大坝的渗流量、出逸坡降和出逸流速均随着水位升高而增大。在高水位时坝体处于不安全的状态。（2）当防渗墙采用半封闭式,深度在5m~30m范围时,防渗墙底部渗透坡降J2较稳定,此时控渗效果也较好；当采用全封闭式防渗墙时,虽然控渗效果有所提升,但防渗墙底部渗透坡降较大,不利于大坝渗流稳定性。（3）综上,采用防渗墙进行加固后,渗流量较小能满足水库蓄水要求。此外,除险加固后出逸坡降、出逸流速均较低,可以满足大坝的渗流稳定要求。但在进行除险加固设计时,应考虑防渗墙底部渗透坡降,防止发生渗透破坏。在选择最佳方案时,应结合工程地质情况特点、施工周期、施工难易程度、经济评价等方面综合确定。
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作者：贺鹏 贺颜 张晓 单位：陕西省水务集团水生态综合开发有限公司
