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目前,我省现行水文水资源勘测工作方式采用传统驻守水文站观测,导致资料收集难度大、服务覆盖面小等。另外,受到传统工作模式的影响,水文站员工队伍建设、生活条件等方面也难以得到改善。因此,积极改变传统工作方式是水文水资源勘测工作的当务之急。
二、改善水文水资源勘测的问题有效措施
(一)加强水文站建设
针对我省水文水资源工作发展情况,加强水文站建设,构建完善水文网势在必行。水文站建设需要围绕全省抗旱防汛,科学、合理开发水资源、保护环境等方面具体工作开展,促使水文站网密度逐渐符合国家平均水平,覆盖全省。另外,还需要结合实际情况,适当增加雨量站、蒸发站等水文常规站网,并在条件允许地区逐步开展土壤墒情工作,建立墒情站网等,从而为我省水文水资源顺利开展奠定坚实的基础。
(二)积极引进先进设备
现代科学技术不断发展,提高了水文水资源勘测技术手段。为了更好地开展水文水资源勘测工作,实现水文水资源勘测现代化目标,我省应积极引进先进勘测设备,配备技术先进、性能稳定的仪器和设备,大力推广和普及水文、雨量长期自记。另外,为了促进我省水文水资源工作可持续发展,还需要加大资金投入力度,深入研究和开发设备,不断优化和完善相关设备和仪器,有效提高水环境监测能力,节约成本,从而实现对水资源等的动态监测目标。
(三)丰富水文水资源勘测方法
针对我省水文水资源情况,开展水位、降水观测长期自记至关重要,通过长期自记,能够有效提高水文数据信息管理水平,为科学、合理决策提供支持和帮助,开展水文水资源勘测工作可以结合实际情况,针对一部分偏远地区水文工作,可以结合站队结合工作方式,而对中等河流水文站,可以在解决水位—流量单指化问题的同时,推广符合测站特性站队结合手段和途径,除此之外,由于大江大河控制站较大,站队方法实施难度大,可以采取传统驻守观测方式,并进一步落实洪水普查和定点洪水调查工作,确保洪水资料连续性。
(四)加大管理力度
工作人员作为一线操作人员,其综合素质直接影响水文水资源勘测工作质量。因此,水文站管理者要加大管理力度,提倡和推广爱岗敬业精神,加强对员工的培训,宣传水文行业精神,激发员工积极性和热情,提高工作人员整体素质,另外,各个部门还需要严格按照规章制度执行工作,确保水文水资源勘测工作有序进行,从而推动我省水文水资源工作健康、稳定发展。
(五)完善水资源评价体系
建立健全水资源评价体系作为水文水资源检测工作的重中之重,能够对水文监测数据进行更加全面、系统分析和研究,为水资源科学、合理配置、调度等工作提供依据。通过水资源评价体系,还能够加强水资源预测预报工作,从而推动我省水文水资源勘测工作进一步发展。
(六)加大研究力度
为了促进我省水文水资源工作可持续发展,相关部门应加大资金投入力度,对我省水文水资源变化规律及特征进行深入研究,完善地表水、地下水资源评价体系,实现我省水文水资源勘测现代化目标。
三、结论
【关键词】万家寨引黄工程;水文;水资源;水量监测;水质监测;泥沙测验
中图分类号:P332(225)文献标识码:B文章编号:1000-0860(2002)08-0027-02
2001年年底,山西省万家寨引黄工程已试通水至汾河水库,由汾河水库至太原市呼延水厂的输水管道进入收尾阶段.这标志着引黄工程的基本建设工作已大部分完工,在2002年年底前把黄河水引到太原已指日可待.但是,从水文水资源工作的观点出发,即使黄河水被引到了太原,进入了千家万户,仍有不少工作要做,而且其中有些工作必须立即着手去做.其主要工作包括引黄工程沿程的水量和水质监测、泥沙测验、对汾河上中游水资源的统一调度和管理.
1引黄工程沿程的水量监测
万家寨引黄工程南干线由黄河干流万家寨水库取水,经五级提水至648m后通过隧洞输水至汾河上游头马营出口,而后经汾河上游天然河道送水至汾河水库,再由PCCP管道及隧洞输水至太原市呼延水厂.按设计,引黄工程两端为封闭式的管道(隧洞),而中间部分为开放式的明渠(汾河河道)输水.由于引黄工程以汾河水库为主要调节水库,而在历史上,汾河水库既作为灌溉面积为10万hm2的汾河灌区的主要水源,也作为太原市工业及城市生活用水的主要水源之一.近年来,又在汾河水库下游、太原市区上游修建了汾河二库作为调节水库,以控制和调节汾河水库下泄的水量及区间来水量.因为引黄水在汾河水库上游河道中已与天然的汾河水相混和,成为一个整体,而且引黄水在输送过程中(尤其在汾河上游河道输送过程中)不断损耗于蒸发、河道渗漏以及河道沿程城镇、村庄的居民取用生活用水及农业灌溉用水.因此,无法分清在汾河水库中究竟有多少引自黄河的水量,又有多少是汾河上游原有的水量.由于引黄工程管理局、汾河水库管理局、汾河灌溉管理局以及太原市各用水部门不属于同一行政领导,因此,比较精确地求得汾河水库中各类水(引黄水及汾河上游流域天然地表水量)的组成比例是重要的.为此,应从引黄工程南干线出口头马营起,沿汾河上游河道直至汾河中游义棠,设置一定数量的水文站,以监测汾河沿程河川径流的动态变化.
自头马营以下、义棠水文站以上,汾河干流及支流上原有山西省水文水资源勘测局设立的水文站为(自上游至下游):汾河静乐、岚河上静游、汾河寨上、汾河兰村水文站等10处国家正式水文站(未包含汾河源头处的北石河岔上及太原市西山区域的小面积水文站:冶峪沟董茹、风峪沟店头水文站);此外,还有省水保局委托省水文水资源勘测局设立的泥沙观测专用水文站3处:汾河宁化、汾河河岔、娄烦河娄烦水文站.在进行本次水量监测时,除借用上述原有的水文站外,尚需在合适的地点增设一些水文站.建议增设的水文站为(自上游至下游):引黄南干线出口头马营水文站、天池河好水沟水文站、西马坊河坝门口水文站、东碾河静乐水文站、狮子河嘉乐泉水文站、大川河古交水文站、汾河二库水文站、扬兴河阳曲镇水文站、虎峪沟迎泽桥水文站、南沙河郝庄水文站、乌马河庞庄水库水文站、象峪河郭堡水库水文站、樱涧河尹回水库水文站、龙凤河龙凤水文站共14处.
原有及增设的水文站除需按国家有关水文观测规范进行观测外,尚需对本流域内以地表水为水源的各类用水进行调查统计,这样才能比较清楚地了解汾河沿程的水量动态变化,也能了解究竟在汾河水库及汾河二库中有多少引黄水量.
2引黄工程沿程的水质监测
由于引黄水量需供给太原市城市生活用水,因此水质对于引黄水是至关重要的.在施工阶段,引黄工程管理局自1996年起已委托山西省水文水资源勘测局水环境监测中心在沿程做了10个断面14个点(其中万家寨水库3点、汾河水库3点)的14处水质监测.今后仍需坚持长期监测,并增加监测站点及监测次数,而且在可能的条件下增加监测的项目
在引黄工程沿线,原布设有宁化、东寨、静乐等7处水质监测站,通常每年监测4~6次,分析32个项目.鉴于引黄水质工作的重要性,建议在水质监测工作中应采取如下措施.
2.1增加水质监测站点
万家寨引黄工程从万家寨水库中引水,但水库上游有各大城市及厂矿的水污染影响,更有其回水末端准葛尔煤田排污的影响,而且污染程度有加大的趋势,因此应该在万家寨水库上游及库区增加水质取样点,在进入汾河上游后,除保留原有水质取样点外,应在各主要支流及城镇设置水质监测点,以监测水质的动态变化.
2.2适当增加水质监测次数
因为引黄水为太原市居民生活饮用水源之一,因此应高于水利部《水环境监测规范》(SL219—98)的监测频次要求,每月至少监测2次,在汛期中因有面污染源(化肥、农药)影响,应在汾河沿程各主要支流视情况增加测次,以确保安全.
2.3适当增加水质监测项目
由于万家寨引黄工程的水源受黄河上游及汾河沿程污染的影响,进入汾河水库的水流中污染物成分复杂,而我们目前沿用的只是常规的污染物监测项目,像COD、BOD这类项目仅为水中有机污染的综合指标.据发达国家的水质监测经验,水中微量(痕量)有机物,尤其是多环芳烃类有机物对人体健康的影响巨大,且在人体中有累积性,而且在汾河水库中亦已发现有此类微量有机物,如苯,甲苯,1、2苯并噻唑等(详见山西大学环境科学系:引黄输水模式与毒物归趋、毒理效应关系研究报告,1999年12月),因此建议应在汾河水库水质监测中增加若干有机物及重金属的监测项目.
3引黄工程沿程的泥沙测验
引黄工程是将黄河水引至汾河水库后,从汾河水库取水供太原市呼延水厂.据历史资料,汾河水库在汛期易发生异重流,而这对于引水无疑是一种威胁.另一方面,引黄水使得汾河上游的水量成倍地增加,而且增加的都是清水,这就有可能破坏汾河上游河道固有的水沙平衡关系,造成一定的泥沙侵蚀,也就更有利于汾河水库中异重流的生成.因此,建议除汾河沿程各水文站加强泥沙测验外,应立即开展汾河水库的异重流研究,包括异重流的生成、运移及利用异重流排沙问题的研究等.
4对汾河上中游水资源的统一调度和管理
按现行体制,引黄工程通水后,汾河上游地区(包括太原市)的水资源供求关系如下:水源组成有引黄水量、汾河上游原有的地表水量、太原市的地下水量及回用污水;供水方有万家寨引黄工程管理局(引黄水)、省水利厅(汾河上游水即汾河水库水)及太原市(太原市地下水及回用污水);用水方为太原市工业、城市居民及环境用水、汾河上游沿程用水及汾河灌区用水.这种十分复杂而又不相统属的关系不利于有限的水资源的有效利用,也不利于社会经济的发展.为实施引黄通水后汾河上游水资源的统一管理,为使有限的水资源发挥更大的效益,建议如下.
第一,组建汾河上中游水文水资源数据的采集/传输/处理/查询/通信系统及相应的数据库,以作为水资源管理系统的基础.组建后的水文水资源数据采集/传输/处理/查询/通信系统可集汾河上、中游流域的各类水文水资源数据于一体.在组建中,可参照国家防汛指挥系统及国家水文数据库的经验.同时,在组建合适的计算机网络后,即可有效地为引黄通水后的水资源统一调度决策服务.
第二,建立研究汾河上中游水资源管理系统.此系统的管理范围应为汾河上、中游地区,即自汾河源至介休市义棠水文站,行政区域包括忻州市、太原市、晋中市及吕梁地区各一部分.主要研究内容为汾河上、中游地区(尤其是汾河水库流域及太原市)水资源供需关系、发展趋势,区域(流域)降雨~径流关系,多种水源的优化调度模型(即汾河水库、汾河二库及引黄水量之间的优化调度模型),以及汾河水库与汾河二库的防汛指挥系统等.
1.1RS技术在水资源保护方面的应用
一是常规水污染监测。通常情况下,当水体遭受污染时,其本身的颜色、透明度、密度以及温度等指标均会发生一定程度的变化,由此会直接导致水体反射率变化,这种变化在遥感图像上会呈现出形态、色调、纹理以及灰阶等特征的差别。为此,可以应用遥感图像对水体污染源、污染范围、浓度、面积等进行识别,同时借助遥感数据还能对水体污染进行跟踪监测。当水体出现热污染时,受污染区域内的水温会高于其它水体,此时,可应用热红外影像对水体温度进行反演,借此来识别污染源、范围、面积等信息,进而监测污染情况。二是突发性水污染监测。目前,很多流域的水资源常常会出现突发性水污染问题,为确保饮用水安全,可在突发性水污染出现后,利用小型飞机或是卫星等遥感影像数据,对污染过程进行追踪,为污染物拦截排放方案的制定提供依据。
1.2RS技术在水文水资源调查中的应用
(1)降水量监测。通过遥感资料能够获取降水的空间分布特征,这种方法适用于一些雨量监测站或是雷达观测站比较稀少的地区。目前,可用于估算降水量的遥感信息源主要包括雷达、气象卫星以及航空飞机等等,其中雷达常被用于短时期局部地方价降雨量的预测预报,而气象卫星则可对大范围降雨进行估算。雷达是微波遥感的重要组成部分之一,其主要是利用大气层中的降水粒子对电磁波的吸收与散射作用,再通过对回波信号的处理,从而确定出降水粒子的后向散射能量,最后借助计算机便可计算出实时降雨量。在某些特殊的情况下,雷达很难对数据进行有效数据,如云层较厚,此时可将雷达与卫星两种测量方法进行结合,由此便可对降雨量进行测定。
(2)蒸发量监测。这是一种借助物理方法对地表能量与质量转化进行勘测的手段。近年来,随着RS技术在水文水资源领域中的广泛应用,使得蒸发量的估算日趋成熟。在对蒸发量进行计算的过程中,可借助全遥感信息模型。例如,在对某水域的水资源进行调查中,可以利用ERDASIMAGINE8.7系统中的几何计算模型,确定检查点的误差,并借助野外采点数据,在地图上选点后,用数字化仪对控制点坐标进行采集。
(3)地下水观测。在水位勘测的过程中,地下水观测是一个相对比较复杂的环节,由于各种因素的影响,观测数据结果的准确性不高。而RS技术的出现使这一问题获得了有效解决,应用该技术可通过对地表植被和地形地貌等特征,间接获得地下水的勘测数据。虽然采用RS技术对地下水进行勘测时,无法直接观测到地下水,但是地下水反映在地表植被上的信息却能够借助遥感图像进行破译,由此便可获得相应的水文信息。
1.3RS技术在洪涝灾害评估中的应用
洪涝灾害是自然灾害中波及范围较广、危害性较大的灾害之一,由此造成的直接和间接损失非常巨大。应用RS技术能够对洪涝灾害进行实时动态监测,从而可以准确确定出洪水的淹没范围和面积,为灾害的控制工作提供了可靠的依据。随着RS技术的不断完善以及新数据源的出现,使该技术在洪涝灾害监测方面取得了一些进展。如有些业内人士应用RS与GIS技术,并以Radarsat影像为数据源,对我国淮河水情进行了实时监测,在较短的时间内对内涝区和淹没区的灾情进行了评估。
1.4RS技术在土壤水分及旱情监测中的应用
所谓的土壤水分具体是指土壤自身的湿度或是土体当中的含水量,它是地表水与地下水的连接纽带,一旦土壤水分大量流失,便会引起干旱。现阶段,很多专家学者都将研究的重点放在了RS技术在土壤水分与旱情监测中的应用上,并提出了多种土壤水分的监测方法,依据遥感光谱波段,可将监测方法分为两大类:
(1)光学遥感。主要是指利用可见光、近红外、热红外对土壤水分进行监测。此类监测方法的算法较多,常用且比较成熟的有热惯量法、植被指数法、作物缺水指数法等等。
(2)微波遥感。由于微波本身对云层具有较强的穿透力,并且不会受到光照条件的限制,最为重要的是长波段的微波可以穿透植被并对土壤有一定的穿透能力。所以,可利用微波遥感对土壤水分进行监测。在实际应用中,微波遥感分为两种方式,一种是被动式,即通过微波辐射计获取土壤的亮温温度,在借助相应的模型反演土壤水分;另一种是主动式,即借助土壤本身的介点特性与含水量的关系对土壤水分进行监测。
1.5RS技术在水域解译中的应用
为水域解译的具体流程。由于水资源本身具有低反射率与较强的红外波谱吸收特性,故此在遥感卫星影像当中,其特征更加明显。表物解译结果。
2.结论