2 系统布设和论证
河口村水库水情自动测报系统遥测站网布设,应能有效控制河口村水库以上流域的降雨分布及由于下垫面的不均匀性对降雨径流的影响,满足河口村水库施工期和运用调度期实时雨、水情监测和入库径流预报的要求。由于沁河上游已建有张峰水库水情自动测报系统,河口村水库水情自动测报系统设计中要充分利用已建系统,节约投资。因此,本次设计中,只需考虑张峰水库至五龙口水文站区间的沁河流域范围内的站网布设。此外,小花间暴雨洪水预警预报系统还覆盖了张峰水库至五龙口区间的部分测站,在河口村水库水情自动测报系统设计中也要全面考虑,充分加以利用,以避免重复建设。
2.1 站网布设
在分析沁河流域张峰水库至五龙口区域内的自然地理、地形地貌及降雨分布和洪水演进特点的基础上,结合预报方案编制的要求、自动测报系统的要求,对站网现状情况、设站的周边条件等进行综合分析,确定河口村水库水情自动测报系统的遥测站点。
(1)水文站点6处。分别为张峰出库站、润城水文站、栓驴泉水文站(河口村水库入库站)、五龙口水文站(河口村水库出库站),以及油房和端氏两处布置在支流上的小流域代表站。其中,沁河干流的栓驴泉水文站和支流端氏河的端氏水文站为新增遥测水文站,其余均为现有测站。
(2)水位站点2处。分别为坝前水位站和坝下水位站,分别用于监测坝前和坝下水位,坝前水位站同时监测雨量。
(3)雨量站点30处。河口村水库水情自动测报系统所涉及的张峰水库至五龙口区间设计遥测雨量站30处,是在现有雨量站点的基础上经过删减和增改而成,有纯雨量站23处,兼有遥测雨量功能的水文站有6处,兼有遥测雨量功能的水位站1处。其中,董村、柳树底和李寨3处雨量站为小花间暴雨洪水预警预报系统遥测雨量站,现有的其他人工观测雨量站中,除了端氏雨量站将集成在端氏遥测水文站及沁水、马邑和神坪3处雨量站不纳入本测报系统外,其余14处(南窑、上杨庄、上梁、山泽、王寨、石桥、关门、土沃、芹池、交口、东沟、洞底、西冶、土河)均改造为遥测雨量站;此外,新增加了应都、羊泉、町店、郑村、周村和窑头6处遥测雨量站。
(4)中心站1处。布设在河口村水库管理局办公楼内。河口村水库水情自动测报系统站网布设图见图1。
2.2 站网论证
(1)能够控制区域降雨的空间分布。针对沁河流域内多暴雨,且暴雨强度大、笼罩面积小、时空变化大的特点,需要布设足够密度的雨量站网才能控制暴雨的空间分布。本系统设计中以均匀分布为总体原则,充分考虑了系统覆盖范围的张峰水库—五龙口区间的沁河流域的自然地理和地形地貌特点、水系分布及走向和暴雨变化规律,共布设遥测雨量站点共计30处(含具有遥测雨量功能的遥测水文站和遥测水位站),张峰水库—五龙口区间的沁河流域面积为4255km2,平均每站控制面积为142km2,能够控制区域降雨的空间分布。
(2)基本满足洪水、径流调度要求。河口村水库水情自动测报系统范围内沁河干流上布设有4处水文站,平均1064km2有1站,配合雨量站的信息,可以基本掌握区域内洪水和径流量的来源以及洪水的演进情况。此外,在干流右岸支流沁水河和左岸支流端氏河上分别布设有油房水文站和端氏水文站作为系统范围内石山林区和土石丘陵区的小流域代表站,用以研究该地区的产汇流规律,分析产汇流模型参数。干流水文站加上小流域代表站,本系统范围内共布设有水文站6处,平均709km2有一站。
(3)基本满足站网布设规范要求。根据水利部水文司颁布的《水文站网规划技术导则》(SL 32—92),温带、内陆和热带山区(湿润区)的水文站的密度为300~1000km2/站,雨量站的密度为300km2/站;根据世界气象组织(Word Meteorological Organization,简称WMO)推荐的温带山区水文站网密度最低标准为水文站300~1000km2/站,雨量站100~250km2/站。河口村水库水情自动测报系统所覆盖范围为副热带季风区,地形上以石山林区和土石丘陵区为代表,因此规划的站网密度能达到站网布设规范的最低标准。
(4)以已建水情测报系统为参照,能满足要求。与沁河流域临近的伊洛河流域已建的故县水库水情自动测报系统遥测雨量站网密度为239km2/站,陆浑水库水情自动测报系统遥测雨量站网密度为159km2/站[1],且这两个测报系统均为符合我国国情的水情自动测报系统。本次设计的河口村水库水情自动测报系统遥测雨量站网密度为142km2/站,比上述两个测报系统的遥测雨量站网密度均较大,且分布均匀,因此能够满足要求。
(5)满足《水文自动测报系统技术规范》(SL 61—2003)要求。满足《水文自动测报系统技术规范》(SL 61—2003)要求,满足河口村水库防汛和水量调度的要求。