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随着水资源的开发利用和水利工程的建设，河流的水沙情势受到较大影响。部分水利工程的建设会导致水文站的迁址，比如江苏省的魏村枢纽改建曾致魏村水文站迁址，而水文站迁址可能会造成水文资料无法确保完整性以及连续性。下矶角工程是东江规划的梯级电站，其位置距离岭下水文站较近，本文以下矶角工程对岭下水文站的影响分析为例，说明水利枢纽工程建设对水文监测工作的影响。
1.工程背景及水文站概况
1.1工程背景。东江航道是广东省“一横一网三通道”航道新格局的重要组成部分，是龙川、河源、惠州等地通往珠江三角洲地区的水上通道，随着产业转移，沿江两岸矿冶、建材等工业的快速发展和城镇建设规模的进一步扩大，必将促进水运量的增加。结合东江水利水电梯级开发，发挥水资源的综合效益，广东省拟将河源至石龙航道按Ⅲ级航道标准进行升级建设。东江河源至石龙航道扩能升级工程除对现有四座枢纽（木京、风光、沥口和剑潭）船闸进行改造升级外，为保证航道衔接，并结合水资源配置需求，根据以往规划，还拟新建下矶角枢纽。
1.2下矶角枢纽。下矶角枢纽位于惠州市横沥镇墨园村附近，为规划的东江干流上的第13个梯级，下游与剑潭、上游与正在兴建的沥口梯级衔接。下矶角枢纽正常蓄水位为17.74m，水库相应库容为0.795亿m3，电站装机28MW，设计通航船舶吨位1000t。枢纽泄水闸设20孔，每闸孔净宽14m，设计洪水重现期采用50年一遇，校核洪水重现期300年一遇。1.3岭下水文站岭下水文站设于1953年8月，位于惠州市惠城区横沥镇岭下村。该站为国家水文站，是东江中下游汇秋香江、公庄水后的控制站，监测东江中下游水文要素，收集基本水文信息，开展水文情报预报。同时为国家长期积累基础信息、分析水文特性规律、流域区域防洪调度、水文情报预报、水资源管理、生态保护、航运等提供重要支撑。岭下水文站位于下矶角枢纽工程上游约6km处，位于东江左岸。
2.数学模型
为分析下矶角工程对河道水位和流态的影响，采用河道二维模型进行模拟计算，并对工程前后河道水位和流速等的变化进行了分析。二维水流数学模型基本方程采用纳维-斯托克斯方程。数值求解方法为有限体积法，基本原理为将计算域分成若干三角单元。本次模型包括工程上游观音阁镇伍塘村至下游横沥镇附近，总长约50km的河道范围。本次模型计算根据不同流量分级下矶角坝下～岭下水文站糙率采用0.027～0.030、岭下水文站～沥口梯级糙率采用0.027～0.036。选取2017年两次实测成果，分别计算Q=335m3/s和Q=1036m3/s两种工况进行验证，验证情况见图1和图2。选取P=0.33%（校核标准，12600m3/s）、2%（设计标准，10800m3/s）、枯水期(单机满发流量，205.92m3/s)共3组水文频率进行计算分析。上游边界为流量，采用各设计流量值。下游边界为水位，采用各设计频率情况下下边界对应的水位（22.77m、21.96m、10.94m）。
3.工程建设对岭下水文站的影响分析成果
3.1对洪水流量的影响分析。下矶角枢纽是径流式电站，枢纽运行调度规则为在满足下游河道取水、压咸与生态环境用水需求的前提下，按来多少水放多少水进行调度，维持库区正常蓄水位17.74m，保障船舶通航水位要求，兼顾发电。当博罗流量小于供水临界流量时，动用下矶角枢纽的库容用于供水，当库区水位到达死水位时，停止供水。下矶角枢纽工程建设对岭下水文站的总流量没有影响。3.2对水位的影响分析根据计算成果，工程建成后，枯水期水文站附近水位大幅上升，平均涨幅5.67m；洪水期岭下水文站附近水位小幅上涨，2%洪水时上涨约0.16m，0.33%洪水时上涨约0.18m。
3.3对洪水流态的影响分析。①洪水期。流速整体呈减小趋势，2%、0.33%洪水时流速最大减小值分别为0.17m/s、0.27m/s，位于近河道右岸处。2%洪水时最大流向偏转角为0.5°，平均偏转角0.3°；0.33%洪水时流向最大偏转角1.9°，平均偏转角0.6°；洪水期监测点的流向变化很小。②枯水期。在枯水条件下，河道水位大幅上涨，岭下水文站测流范围内东江水流流速大幅减小。监测点工程前平均流速0.32m/s，工程后平均减小0.24m/s，平均减幅为76%；最大减小值0.38m/s，最大减幅达90%。枯水期最大流向偏转角12.9°，平均偏转角4.6°；枯水期监测点的流向变化明显比洪水期大。
3.4对岭下水文站监测设施的影响。3.4.1对监测断面、水尺的影响。岭下站共设置直立式水尺三套，编号P1、P2和P3，分别位于水位台及河道内。工程完工后，正常蓄水水位为17.74m，现有水尺将被淹没，P2、P3水尺无法使用，对监测断面影响很大。3.4.2对水位观测设施的影响。岭下站水位测量选用的是WFZ-2A型浮子式水位计。洪水条件下，在岭下站测流范围内流速最大减小0.27m/s，流向最大变化1.9°；枯水条件下，岭下站测流范围内流速最大减小0.38m/s，流向最大变化12.9°。岭下站位于工程流速影响范围内，水位计附近的水域可能受下游河床的冲淤调整而产生相应的变化，影响水压的变化从而影响水位的观测精度。3.4.3对流速观测设施的影响。岭下站常规采用旋桨流速仪，枯水期偶有采用声学多普勒流速仪（M9）全断面船载走航测量。工程建成后，河道流速呈减小趋势。M9测流范围内流速的改变会导致与断面平均流速推求关系的改变，进而影响岭下站流量成果。由于M9安装在测流船上，工程对流速观测设施影响小；但其产生的水体扰动和河床稳定性变化，会影响测量的准确性，使测得的代表线流速与断面平均流速的关系改变。
4.结语
下矶角枢纽工程对岭下水文站的正常观测尤其是枯水期的观测影响很大，会造成现有水尺及码头无法使用，监测断面的水位流量关系变化较大，水文站需要重建或迁站。建议岭下水文站对工程建设前后的对比监测来校核岭下站的水位、流量、流速和水质数据，建立工程前、后水文资料的关系，保障本站未来水文资料系列与历年资料系列保持一致，继续为探索该区域水文基本规律，满足该地区的水文分析计算、水文预报、水资源评价及环境监测等多方面服务。
参考文献：
[1]刘安.分析水利工程对水文站水文测验的影响[J].建材与装饰,2018(38):233-234.
[2]曾瑞,周绍阳,曹贯中.魏村枢纽扩容改建工程对魏村闸水文站影响分析[J].治淮,2019(10):44-45.
作者:李春 单位:珠江水利科学研究院
