河流行洪能力提升效果监测

防波堤 高度 降低 洪水 监测 隐蔽

目标

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笔直伸入瓦尔河的防波堤 (图片来源: https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat, Ruimte voor de Rivier)

“给河流以空间”项目

荷兰位于莱茵河、默兹河和斯凯尔特河三大河流交汇的三角洲地带，防洪是政府水主管部门最关切的问题之一。在荷兰的21世纪水管理规划中，一项名为“给河流以空间”的项目是核心项目之一。

该项目主要目的是给大江大河留出更多空间，从而增强河流的行洪能力，具体目标有三个：

• 到2015年，莱茵河能够防御16000 m³/s的洪水；
• 在提升安全保障能力的同时，改善河流地区的环境质量；
• 河流获得的额外空间将能抵御气候变化可能带来的更大洪水，且这些空间能够永续存在。

该项目在三十多处地点实施了九类工程措施：降低洪泛平原、加深夏季河床位、蓄水、堤坝迁址、降低防波堤高度、建设疏水渠道、退田还海、 河流清障、堤坝加固.

降低防波堤高度示意图 (图片来源: https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat, Ruimte voor de Rivier)

如何监测降低防波堤高度带来的效果？

降低防波堤的高度是否真能起到降低洪水位的效果？针对这一问题，Rijkswaterstaat与 Deltares决定在莱茵河与瓦尔河开展调查。他们委托范艾森仪器公司对河水位（相对于NAP平均海平面）进行监测，并进行数据的不确定性分析。

范艾森仪器公司选择了22个监测点位，每个点位布设一个Cera-Diver水位计——一款专为地表水位监测而设计的产品，可有效应对波浪和监测管内外水流给水位监测造成的干扰。

Cera-Diver水位计悬挂于固定在河床上的监测管（直径15cm的圆柱型钢管）内。监测管垂直插入河床5m深处，其露出河床的部分长约55cm。监测管口的高程（相对于NAP平均海平面）经过工程测量而获知。

22个监测点分成8个集群，每个集群配备一个Baro-Diver气压计。

Cera-Diver水位计被设置为平均采样法（Averaging sample method），每秒采样（测量）1次，每10分钟取平均值并记录下来。这样可以减少因潮位波动、船舶航行、温度变化等因素带来的干扰，从而获得准确的水位数据。

范艾森仪器公司还对数据进行了不确定性分析，分析因素包括：水密度、重力加速度、监测管口高程、气压、绝对压力、以及Cera-Diver和Baro-Diver之间的高程差。在完成不确定性分析的基础上，再按照Rijkswaterstaat的要求对河水位数据进行了分析和解释。

Cera-Diver安装于地表水监测点位 (图片来源: Rijkswaterstaat)

Diver水位计应用于地表水监测

虽然Diver水位计在地下水监测领域更加广为人知，然而其实从1990年代第一代产品生产出来后，Diver就已经在地表水监测领域得到应用。在“给河流以空间”项目中，Rijkswaterstaat之所以选择使用Diver进行河水位监测，就是因为传统的河流水位监测方式成本太高，而且不够灵活，而Diver的监测方式不仅成本低，而且足够灵活，其设备可以方便地挪动到不同地点，以便重复利用。实践证明，在水位变幅较小的地表水监测领域中，Diver是足够精确和稳定的。在很多其他的地表水监测项目中，Rijkswaterstaat也应用了大量的Diver。

Diver监测到的地表水位数据 (LD911.5-1, LD922-1 and LD922-2) vs 标准水文站监测的水位数据(Lobith, Nijmegen, Dodewaard, Tiel, Zaltbommel)