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水文監測在三峽水利樞紐的規劃論證階段和工程開工后，一直發揮著重要作用，為工程的科研、設計、截流布局及施工方案選擇等提供了科學依據。按照工程設計，三峽工程于2002年11月實現明渠截流。水文部門圍繞明渠截流戧堤進占、龍口、大壩導流底孔過流、三期圍堰度汛等觀測為重點，兼顧庫區、壩區、壩下游水文監測，做了深入的研討，制定了詳細周密的監測方案，為明渠截流提供及時、準確的水文資料和分析成果。本文就截流河段與工程概況，水文監測目的、主要內容及作用，監測系統設計，監測儀器設備與技術措施，以及監測系統在截流實踐中的應用等分別論述如下。

1河段與工程概況

1.1河段概況

三峽工程施工區從伍相廟至鷹子咀長約12km，面積15.28km2。為較好地掌握施工區水文、河道、水環境變化情勢，水文監測河段上起太平溪、下至蓮沱，全長22km，水域面積約為22km2（以下簡稱壩區河段）。大壩軸線以上1.5km至大壩軸線以下1km為明渠截流水文監測河段（以下簡稱截流河段），全長2.5km，面積約為3.0km2。三峽工程明渠截流河段水文監測布置見圖1。

圖1三峽工程明渠截流河段水文監測布置圖

1.2工程概況

三峽工程明渠截流繼一期導流明渠開挖、二期大江截流導流和通航之后、為修筑三期圍堰而實現戧堤進占與合龍的關鍵性工程。

（1）三期圍堰工程。三期圍堰位于導流明渠內。三期上游圍堰為Ⅳ級臨時建筑物，圍堰軸線長427m，設計洪水標準為4月份實測最大流量17600m3/s（1877年～1990年資料，下同），相應上游水位81.05m，堰頂高程83.0m，最大堰高33.0m。三期下游圍堰為Ⅲ級臨時建筑物，圍堰軸線長415m，設計洪水標準為頻率2%的洪水流量79000m3/s，相應擋水位78.3m，堰頂高程81.5m，最大堰高36.5m。上、下圍堰均由風化砂、石渣、石渣混合料和塊石以及反濾料構筑而成，總填筑量分別為146.58萬m3和152.48萬m3。

（2）明渠截流分流工程

明渠截流期采用大壩泄洪壩段導流底孔分流。22個導流底孔分別布設在泄洪壩段的表孔正下方跨縫處，其有壓出流口尺寸為6m×8.5m，中間16孔進口底高程56.0m，兩側各3孔進口底高程57.0m。大壩底孔泄流能力受二期上下游圍堰拆除高程和底寬的影響，設計明渠截流前，上游圍堰拆除高程57m，底寬不小于550m；下游圍堰拆除高程53m，底寬不小于410m。

（3）明渠截流戧堤工程

三期截流采用上、下游戧堤立堵，上游雙向、下游單向進占的施工方案。設計按上游戧堤承擔截流總落差的2/3，下游戧堤承擔截流總落差的1/3。上、下截流戧堤總拋投量分別為35.85萬m3和38.38萬m3。戧堤施工進占分為非龍口進占和龍口進占兩個階段,設計上、下截流龍口寬度分別為150m和140m，拋投量分別為20.4萬m3和20.5萬m3。設計截流流量10300m3/s，經模型試驗表明，上、下龍口最大平均流速分別達5.14m/s和4.01m/s，截流終落差4.11m。合龍能量指標達40.4萬kw，為葛洲壩工程截流的2.6倍，是巴西伊泰普工程截流的1.4倍，居當今世界龍口能量指標之首。

1.3水文監測的目的、主要內容及作用

鑒于明渠截流的難度，水文監測的目的主要為三期截流設計、施工、截流指揮提供可靠數據，同時也為模型跟蹤試驗、水文預報、水文及水力學計算提供基本資料。特別要為在明渠截流過程中可能出現的突發情況進行跟蹤監測，以指導明渠截流施工決策和調度管理。水文監測的主要內容包括水下地形、截流落差、龍口流速、壩址流量及導流底孔分流量等，其主要作用是為掌握截流邊界條件、截流水流條件和截流環境影響的動態變化，見表1。

表1三期截流水文監測的主要內容及作用

項目名稱

主要內容

主要作用

截

流

邊

界

條

件

水下地形

水下地形形象

掌握水下地形形象、口門水面寬及床沙的變化情況，為截流設計優化、調整截流施工方案及進度、模型跟蹤試驗、水文預報及水文、水力學計算提供基本資料

固定斷面

固定斷面形象（含口門水面寬）

床沙

床沙（拋投料）顆粒級配

截

流

水

流

條

件

水位

壩區沿程水面線

是監測截流落差及其變化的基本資料。同時監測葛洲壩水庫調節對截流水力學指標的影響

龍口落差、戧堤落差

掌握上、下戧堤落差及其分配，指導上、下戧堤施工進占的時機及進度

流速及流態

護底加糙區流速、戧堤頭及挑角流速、龍口縱橫斷面流速、截流河段流態

掌握戧堤口門區（以龍口為重點）的流速變化特征，指導戧堤進占的拋投體塊徑、形狀、拋投方式及推填角度的選擇，以利戧堤頭的防沖和穩定

流量

壩址流量、茅坪溪支流流量、大壩底孔及龍口分流量

掌握壩址來水流量及導流、截流的分流量

截

流

環

境

影

響

河床演變

永久船閘下游引航道口門河勢及兩壩間河道演變

截流對河道、航道口門區的河勢影響及拋投料對水環境的影響

水環境

截流河段及下游水質

2水文監測系統設計

根據三峽工程明渠截流施工布局和截流工程設計、監理、施工、水文預報、水文及水力學計算、模型跟蹤試驗等部門對截流水文監測的要求，為確保水文數據全面、可靠、精度和時效，建立包括水文信息采集—傳輸—處理—與反饋等四個子系統的三期截流水文監測系統，見框圖2。為系統實施成立了五個專業組，即水文組、河道組、水質組、水文信息處理中心和綜合組。

2.1信息采集子系統。包括水位降水、龍口流速、流量、流態、口門水面寬、河道沖淤、水環境等，根據三峽壩區現有監測站網條件，結合截流所需的水文信息，共布設18個水位站、2個水文站、17個流速或流量監測斷面、32個河道固定斷面、5個水質監測斷面。

2.2信息傳輸子系統。采用計算機有線或無線數傳方式，輔以電話、電臺或對講機等方式，將自動、半自動或人工采集的水文、河道地形數據，經無線或有線數傳、或無線人工、有線人工傳至水文數據處理中心截流數據庫。各專業組之間的聯系采用短波電臺、電話（有線或WAP電話）等。

2.3信息處理、信息與反饋子系統。利用現代信息技術，建立明渠截流水文信息處理中心，使用計算機網絡與通訊技術合理集成，實現水文信息接收、處理、存貯、檢索和e水文情報的網絡化與自動化。

水文信息處理中心建立截流水文數據庫和計算機局域網，實現數據、圖表自動處理與共享。截流水文數據庫包括水文數據庫、河道數據庫、施工信息數據庫等，數據庫采用表結構設計方案。計算機局域網掛靠長江三峽工程開發總公司局域網，其間專設“截流水文網站”，以動態方式直接從數據庫生成《水文實測信息》、《水文快報》以及其他信息網頁，水文監測信息。

內容包括水位、流量、流速、水面流速流向、泥沙、固定斷面、水下地形等信息和相關的分析成果。信息以截流指揮專用通信系統和“截流水文網站”為主，并以電子郵件、電傳、電話、電臺等為輔的方案?！端膶崪y信息》全面反映壩區河段水文變化情勢，在戧堤進占和龍口合攏期每天一期；根據水情變化確定《水文快報》頻次，如在龍口合攏期，實時水位、流速、落差等信息。系統還具有實時查詢、信息反饋、整編歸檔及檢索等功能。

3水文監測儀器設備與技術措施

截流水文監測除采用常規的、成熟的測驗方法和技術手段外，盡可能采用新的監測儀器設備與技術措施。截流水文監測是在特殊環境條件下的水文觀測，其儀器設備將經受各種不利因素的制約，如明渠截流施工場地窄小、截流龍口水流湍急和高強度施工形成的復雜水域，以及無線電波干擾等，都將影響到水文監測工作，也對儀器設備提出了更高的要求。根據明渠截流水文監測的特點，應立足于成熟的先進儀器設備、先進的技術手段，以收集、傳輸、水文資料。經過調研和大量的儀器設備技術指標分析，確定在明渠截流水文監測中使用以下關鍵儀器設備與技術措施。

3.1ADCP測流系統。ADCP（AcousticDopplerCurrentProfilers）是目前世界上最先進的水文測驗儀器之一，具有不擾動流場、測驗歷時短、測速范圍大等特點。對截流河段多斷面的水文監測，采用船載型ADCP測流系統，輔以GPS導航技術，能快速、準確地巡測各斷面的流速分布及流量或分流比，還可解決船舶無錨定位和全天候測驗等問題；對龍口流速測驗，采用無人測艇ADCP測流系統，可精確地獲取龍口流速分布。

3.2無人測艇測量技術。該方法是通過龍口上游150m左右的錨錠船，用鋼絲繩牽引無人測艇（艇上安裝ADCP等儀器）深入龍口進行水文測驗。無人測艇采用全密封雙體船結構，具有穩性好、阻力小、安全可靠等特點。錨錠船安裝有以計算機為主的控制中心及機電設備，控制無人測艇測驗。

3.3GPS水道測繪系統。利用GPS接收機，配備數字測深儀或多波束測深儀、繪圖儀、計算機與數據鏈、通訊等設備組成的GPS水道測繪系統，可高效地施測水下地形和沖淤斷面，具有全天候、多功能、精度高、成圖快等特點。

3.4無人立尺測量技術。對戧堤頭水位觀測，傳統的方法難以達到安全、高效的要求，選用成熟的無人立尺測量技術，并配以高精度的激光全站儀，可測量未知點的三維坐標，用于龍口戧堤頭水位和口門寬度的測量。

3.5計算機網絡技術。實現水文信息遠傳、處理、計算機化，具有快速、準確等特點。

3.6監測系統在明渠截流中的運用實踐

三峽明渠截流從2002年9月15日導流底孔閘門調試開始，至11月6日龍口合龍結束，明渠截流水文監測系統實時監測了明渠截流水文情勢變化，收集到全過程多要素完整的水文成果，并實時動態更新截流水文網頁，為指導截流施工、調度、水文預報、提供了大量科學的水文信息。

4結語

三峽工程明渠截流是一項非常復雜的系統工程，水文監測成為重要組成部分，是截流不可缺少的技術保障服務系統。

三峽工程明渠截流水文監測采用高新的監測技術、選進的儀器設備、高素質的監測人員以及合理可靠的組織措施保證系統的高效運行，充分發揮水文監測在三峽工程截流中的耳目和參謀作用，體現一流工程和一流的水文服務。

參考文獻：

[1].鄭守仁.三峽工程三期圍堰及截流設計關鍵技術問題.人民長江.2002.（1）

[2].孫伯先.李云中.三峽工程大江截流水文測驗設計.中國三峽工程建設.1997.（9）