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黄河下游“假潮”期间对水量调度影响分析

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：刘以泉

[导读] 摘要：随着黄河水资源的缺乏，水量统一调度工作显得尤为重要。

        黄委会山东水文水资源局山东济南 250100
        摘要：随着黄河水资源的缺乏，水量统一调度工作显得尤为重要。由于黄河下游山东段特有的“假潮”现象，干扰了下游河道水流沿程变化的规律，使水文测报资料不能准确反映河道水流沿程的变化，给黄河水资源统一调度工作带来一定影响。本文紧紧围绕“假潮”这一特殊水文现象，论述了“假潮”期水文测报方法的滞后性和现行水资源调度技术要求与水文测报之间的关系，并进一步阐明了改变这种现状需要加强的测验手段。
        关键词：黄河下游；水量调度；“假潮”；测验手段
        “假潮”是黄河下游特殊的水文现象。自二十世纪五、六十年代起，黄河下游山东段各水文站，就先后观测到一种类似潮汐的水文现象。其水势变化急剧，水位变幅大，整个过程涨急落缓，来潮时水沙量变化大，水文专家、学者对此类水文现象称为“假潮”现象。该现象一直困惑着水文站测报人员，给水沙量平衡及水文测报整工作带来严重困难。近年来，在水资源统一调度过程中，经常发生各测站所报瞬时水情不符合正常水流演进规律的现象，水调部门对此多次提出质疑，认为所报水情无法反映水量的沿程变化，给水资源调度决策带来一定影响。
        1假潮产生的现象及其规律分析
        假潮一般发生在每年的10-12月至次年的1-6月份，以孙口站为例，“假潮”发生初期，一般每天1次，旺盛期每天2-3次不等，发生时间一般在每天的早4-8时，或晚17-21时出现几率较多。一个“假潮”过程一般持续时间3小时左右，是一个陡涨缓落过程，水位~流量关系为顺时针绳套曲线。在“假潮”发生过程中，水文因子变异较大，如水位陡涨陡落，几十分钟、甚至几分钟水位变幅可达1m；流速变幅几分钟从0.80m/s迅速递增到2.80m/s以上；短时间内流量从200m3/s左右可猛增为1200m3/s；含沙量也有明显的变化等。
        1.1 水位
        水位，是假潮发生变化最直观、最明显的体现，一般假潮发生时，水位会从几分钟或几十分钟内猛涨0.5-1.0m左右，其来势似洪水一般凶猛，在堤坝上观测，可以看到远处有近1m的水头平推而至，落水时其过程相对缓些，当地百姓多称其为“水龙王喘气”。如图1

        1.2 流量及含沙量
        假潮发生时，流量的变化主要反映在流速的变化及断面面积的变化上，流速变化一般在几分钟内会从0.70m/s猛涨到2.50m/s以上，过水面积明显增加，流量一般从150m3/s猛增到1500m3/s，有时在外业流量测验中遇到涨潮，其相邻两条测速垂线的平均流速会猛然间呈现几倍的变化，单宽流量也有相应的变化。经过几个测站的研究资料分析，一次假潮过程的水位-流量关系曲线呈顺时针绳套曲线，其绳套的胖瘦取决于假潮变化的急剧程度。含沙量的变化与水位、流量的变化过程基本相一致。如图2
        2 “假潮”期常水文测报方法存在的问题
        2.1 单次流量测验代表性差
        在低水期，常规水文测验按规范要求一般3-5天施测一次流量，也就是说，施测的单次流量质量的高低，将影响以后3-5天的报汛精度及水量的大小。由于“假潮”每天发生1-2次，最多持续时间只有4小时左右，如果施测的单次流量在“假潮”过程中，测出该次流量往往较大，它不能真实代表这一天大河水量的实际情况，用它代表3-5天的大河水量造成的偏差会更大；如果施测的单次流量在“假潮”落潮低谷，水流变的平缓，测出的流量就较小，用它来进行推流报汛和计算出的水量就偏小。
        2.2 测验时机的选择
        在人们的思想意识里，只有做好测报大洪水的意识，对低水测报则显得不够重视。对“假潮”现象也习以为常，没有引起大家对“假潮”在测验时机上的重视。由于基层生产上的种种原因，加之“假潮”多发生在较冷季节，习惯上测报人员为了简化工作量，测流时机往往同早8点的单沙取样一起进行，据统计，早8点左右发生“假潮”的几率较多，这样测出的单次流量就较大；再者在测验人员的习惯和心理上，往往等到涨水（假潮发生）时，认为测得的流量才具有代表性、才具有说服力，久之测出的单次流量高点就较多，低点就较少，故而在“假潮”期，水情报汛及资料整编同相邻站对照会呈现水量偏大或偏小现象。

        2.3 水位-流量关系
        据分析研究，“假潮”过程的水流规律同平水时的水流变化规律有较大的变异，水位~流量关系也会发生一定的变化。而常规的定线推流方法以不能代表“假潮”期的水位~流量关系的变化规律。因此，用它进行定线推流就会出现系统偏大或偏小。
        3“假潮”期间水量调度对水文测报要求的思考
        随着水资源的严重缺乏，低水时期的水资源统一调度就显得尤为重要，而水资源调度的第一手资料就是水文测验资料，水文资料的正确性与精确程度直接关系到水资源的合理配置，假潮现象恰是黄河下游低水时期突出的问题，由于对假潮的研究条件不具备，测验手段和设备的不足，加之下游水文测站的观测设备多为防大洪准备，无法满足低水时期的水文测验要求。为此，本人提出以下几点建议：
        3.1 黄河下游“假潮”现象，是一个特殊的水文现象，它是在特定的水流沙条件下形成的，遵循着一定的规律发展和变化。要想分析其成因，必须进行专项投资，加密观测断面，搜集长系列的观测资料，借助现代水文理论研究成果进行研究分析。
        3.2 给各测站配备先进的流量测验设备，缩短测流历时，简化测验方法，严格控制假潮的变化过程，探讨适合假潮期定线推流方法，保证上下游水量平衡分析及过程的相应性。
        3.3 应用现有的测验设备和测验方法，各测站注意测流时机选择，掌握好假潮期峰、肩、谷测点的均匀布设，保证推算的日均流量的代表性。在水量调度的决策中，依据日均流量作为衡量河道水流沿程变化的参数，形成水调、水文和水资源各部门的一致共识。
        作者简介：刘以泉（1968-），男，山东菏泽，黄委会山东水文水资源局，高级工程师，主要从事水文测报分析研究工作.