气象 大气的状态和现象。包括有能感觉到的大气压力、大气温度、大气湿度和风(风向、风速)等物理量,也有能看得见的云、雨、雪、虹、雾、冰雹、闪电、沙尘等天气现象。气象和包括人类在内的所有地球生物永远相伴相随。
气候 描述大气各种要素(气压、温度、湿度、风、降水量等)和天气现象(云、雨、雪、雾、冰雹、雷电、沙尘等)的平均状态和极端事件的总称。这种平均状态和极端事件既可以是不同时间尺度(日、旬、月、年、30年、100年等),也可以是在不同的空间尺度(站点、区域、全市、全省、全国、全球等)。必要时,气候还描述大气综合状态(热量、水分、光照、风力等)的概率分布和空间区域差异及季节时间变化等,为开发利用这些气象资源提供依据。
天气 一般有两种含义:①在某一区域和一定时间内或某一瞬间大气中发生的气象变化,如气温、气压、湿度、风、云、雾、降水、能见度、雷电等状况,其随时间的变化,又称为天气变化;②影响人类生产和生活的大气现象和状态,如阴、晴、冷、暖、干、湿、闷热等。
天气图 同一时刻广大区域的天气形势的图。包括地面天气图和高空天气图两种,分别记录地面和高空气象资料。
天气形势 在天气图上显示的大气运动的环流型和天气系统的空间分布状况的总称。天气形势可分为地面(实际上是海平面)气压形势和高空环流形势,它们可概括地反映大气高低层的气压(或高度)场、温度场、湿度场和风场的分布以及各类天气系统的三维空间配置,并根据天气形势分析可判断冷、暖空气活动态势。一个地区的天气变化同其周边区域的天气形势演变有密切关系。例如在盛夏,当有表征冷空气位置的低压槽沿北纬40°~45°区域向东移动,而太平洋副热带高压脊稳定控制黄海、渤海区域上空时,常会由于冷空气与暖湿空气在华北平原交绥,而形成暴雨天气。
气候变化 按世界气象组织(WMO)的规定,官方表述的“气候变化”,是相对于最近30年平均气候状况的变化。例如,用北京观象台2004年的年平均地面气温、年降水量等与1971~2000年30年的年平均地面气温、年降水量等进行比较,它们的差异,就是北京在2004年的气候变化。但是,在科学研究中,气候变化又可以泛指任何时期的气候变化。例如20世纪80年代以来全球气候变暖,就是用1980年以后每年全球地面气温的平均值与其最近100年的平均值进行比较,发现均为正距平(即气温升高),故得出此结论。至于对数百年或上千年气候变化的描述,主要是依靠历史记载、树木年轮、冰芯和湖泊沉积物的分析研究。
气压 单位面积上所承受的空气柱的重量,大气压强的简称,计量单位是Pa(Pascal,帕斯卡)、百帕(hPa)或毫米汞柱高(mmHg)及毫巴(mbar),三者换算关系为:1mbar=1hPa=0.75mmHg。气压不仅随高度变化(高度愈高,气压愈小),而且也随温度变化(同高度时,暖空气气压较小,冷空气气压较大)。同一地点气压的变化与天气、季节和时间变化密切相关。在水平方向的气压差异可引起空气流动,水平气压差越大,空气流动越快,风力越强。
气温 空气冷热程度的物理量。气象上气温单位常有摄氏温标(℃)和华氏温标(℉)(Fahrenheit)两种,后一种在西方国家的天气分析和预报中常用(换算关系:℉=9/5℃+32°)。天气预报中的气温数字,是指地面气温,它是离地面1.5m高度上百叶箱中干球温度表所显示的空气温度值。北京地区,多年平均气温,随整编资料系列长短的不同,数值略有差异,不同时段统计值如下:1841~1950年(实有资料76年),年平均气温11.8℃;1841~1980年(实有资料106年),年平均气温11.7℃;1951~1980年(30年),年平均气温11.5℃;1971~2000年,年平均气温12.3℃。北京地区极端气温:极端最高气温42.6℃,出现在1942年6月15日;极端最低气温-27.4℃,出现在1966年2月22日。
副热带 南、北半球的纬度25°~35°地区,地理上常将其范围扩大为纬度25°~40°地区(主要是太平洋、大西洋和印度洋区域),又称亚热带。它是温带与热带之间的过渡性地带。
副热带高压 在南、北半球的副热带地区存在近似沿纬度圈排列的高压系统,又称副热带反气旋。在南半球,副热带高压强度全年变化不大。在北半球,冬季的副热带高压位置较偏南,海洋上的高压区和陆地上高压区常组成一条连续高压带。到夏季,这条高压带发生断裂,副热带高压主体位于海洋上空,而大陆常出现热低压区。对我国天气和气候影响较大的是位于西太平洋上空的副热带高压,即西太平洋副热带高压,其强度变化和位置的北抬南撤和西进东退演变过程,对我国旱涝灾害及其空间分布有重要作用。此外,副热带高压中常有显著的下降气流,往往当出现强大而少动的西太平洋高压时,受其控制就会造成严重的干旱现象。
大气环流 大范围的大气层具有一定稳定性的各种气流运行的综合现象。它构成了全球大气运行的基本形势,是全球气候特征和大范围天气形势的主导因素,也是各种尺度天气系统活动的背景。大气环流,就水平尺度而言,有某个大范围地区、半球或全球大气环流,如西风带、东风带、极锋急流、副热带急流等;就垂直尺度而言,有对流层、平流层或整个大气圈的大气环流,如经向垂直环流、纬向垂直环流等;就时间尺度而言,有旬、月、季、半年、一年甚至多年的平均大气环流,如全球规模的东、西风带,常定分布的大型槽脊等。
热带气旋 在热带或副热带海洋上产生的气旋性涡旋。这是易产生灾害的强烈天气系统,除了大西洋南部以外,全世界海洋的西半部洋面都会出现热带气旋,尤其是北太平洋西半部的热带地区出现最多,平均每年有20次之多。国际上按热带气旋中心的风力大小进行分类,即热带低压(风力小于8级)、热带风暴(风力为8~9级)、强热带风暴(风力为10~11级)、台风或飓风(风力达12级或以上)。对风力达到12级的热带气旋,在西太平洋叫“台风”,而在西大西洋叫“飓风”,在印度洋仍称为“热带风暴”,在南太平洋的澳大利亚又称为“威力·威力”。从2000年1月1日起,对西太平洋的每一个热带气旋,除了按年度编号外,还有一个名称,它是由中国、中国香港、中国澳门、日本、菲律宾、韩国、美国、朝鲜、老挝、马来西亚、泰国、越南、柬埔寨和密克罗尼西亚共14个国家和地区各提出10个名称,互相交叉排列组成的命名表。这个命名表不分年度、循环使用。
拉尼娜现象 拉尼娜(NaNina)是西班牙语“圣女”的译音。拉尼娜现象又称“反厄尔尼诺”现象,是指赤道太平洋中部和东部地区(北纬5°~南纬5°、东经160°直到南美洲沿岸)的海洋表面温度持续异常变冷(连续6个月低于多年平均值0.5℃)的现象。从20世纪80年代以来,拉尼娜现象发生的次数只有3次,是厄尔尼诺现象的一半。拉尼娜现象引起的气候异常与厄尔尼诺现象正好相反,但影响强度较弱。在拉尼娜发生的年份,我国东部地区容易发生冷冬热夏,而且西太平洋热带气旋活跃,登陆的台风较多。
厄尔尼诺现象 厄尔尼诺(EINino)是西班牙语“圣婴”的译音。厄尔尼诺现象是指赤道太平洋中部和东部地区(北纬5°~南纬5°、东经160°直到南美洲沿岸)的海洋表面温度持续异常增暖(连续6个月高于多年平均值0.5℃)的现象。厄尔尼诺现象对气候的影响十分明显,首先是直接导致南美洲太平洋沿岸异常多雨(秘鲁最明显),而使西太平洋热带地区(印度尼西亚等)发生严重干旱,西太平洋的热带气旋减少。其次在厄尔尼诺现象发生的当年或次年,也会引起北美洲西部的暖冬、我国东北地区和日本的夏季低温。据研究表明,厄尔尼诺与我国东部地区暖冬和长江流域洪涝也有一定相关性。
风的等级 风力强度的一种表示方法。国际通用的风的等级划分是1805年由英国人蒲福(Beaufort)提出的。它最初根据风对海浪、渔船、炊烟、树枝、房屋等的影响大小分为0~12级。后来,又对这13个风的等级增加了相应的风速界限(见表)。
气旋 低(气)压天气系统。在同高度(等压面)上,具有闭合等压(高度)线、中心气压(高度)低于四周的涡旋(又称为低涡)。其水平尺度在几十公里到3000km之间,具有三维空间结构。在北(南)半球,气旋内的空气是逆(顺)时针旋转。根据地理位置不同,可分为温带气旋、副热带气旋和热带气旋。由于气旋的低层存在气流辐合,上升运动较强,因此,气旋所经之处常有降雨、雷电等天气。
低压槽 低(气)压天气系统。在天气图上,当有闭合等压线(地面)或闭合等高线(高空等压面)时,称为气旋(或低涡)。而有时虽没有闭合的等高线或等压线,但其气压(或高度)比周围低,且存在风向切变(西南风与西北风切变、东南风与东北风切变等),称为低压槽(高空)或倒槽(地面)。在低压槽附近,因存在冷暖空气交绥和相互作用,常伴有降雨、雷电等天气。
高压脊 高(气)压天气系统。即中心气压(地面)或高度(高空等压面)高于四周的反气旋性涡旋。水平尺度从几十公里到几千公里。在北(南)半球,其气流是顺(逆)时针旋转。由于高压脊线附近的空气呈下沉运动,多为晴朗天气。
切变线 在地面或高空天气图上,具有气旋性(北半球是逆时针旋转)风向急剧变化的不连续线。其风向剧变可以是西北→西南、西南→东南、东南→东北、西北→东南等。切变线也是产生降雨的天气系统之一(如梅雨期间的江淮切变线)。
湿度 空气的干湿程度,即单位质量空气中所含水汽多少的物理量。常见的湿度量有:绝对湿度、相对湿度、水汽压、比湿、露点温度、混合比、饱和差等。公众在天气预报中见到的相对湿度,是实际水汽压与假定空气饱和(温度与露点温度相等)时的水汽压的比值,用百分率表示。
干燥度 衡量气候干燥程度的指标,又称干燥指数。物理含义是地面支出水分(蒸发、径流)与收入水分(降水)之比。由于计算蒸发量的经验公式不同,计算干燥度有不同的公式。目前,常用布迪科(俄罗斯)于1948年提出的陆面干燥指数:B/LR。其中,B为地表平均净辐射量;L为蒸发潜热量;R为年平均降雨量。
蒸发量 在规定时段内,液态或固态变为气态的水量。水文资料中的每日蒸发量是当日8时至翌日8时蒸发皿中蒸发掉的水体深度。蒸发量的计量单位是mm,记至小数点后1位数。观测蒸发量的仪器有:口径为20cm金属制的圆形蒸发皿;口径为80cm的蒸发器;口径为61.8cm的E—601型蒸发器和大型蒸发池等。在过去相当长的一段时间,北京地区蒸发量换算采用如下经验系数。即由20cm蒸发皿的蒸发量换算为80cm蒸发器的蒸发量时系数选0.75(燕山地区0.80);80cm蒸发器换算为天然水面蒸发量时系数用0.80。当用20cm蒸发皿换算为天然水面蒸发量时往往直接采用0.60。北京地区,多年平均蒸发量为1842.3mm(1951~1980年)或1795.5mm(1971~2000年)。
无霜期 一年内终霜的第二天至当年初霜的前一天的总天数。无霜期是对一个地区气候状况表达的重要参数。在地区规划、环境评价中往往作为水文气象、自然地理描述中不可缺少的内容。无霜期应随降水量观测工作同时进行。由于自然地理位置不同,无霜期的长短也各不相同。据多年统计,北京的平原地区无霜期一般在180~190d,其中东南部平原无霜期较长,西部和北部高山区无霜期最短,只有150d。
阵雨 降雨时间短暂,开始和终止时间比较突然的降雨过程。这种降雨的强度变化大、水平范围小、时间短,天空阴晴变化快。
场雨量 自降雨开始到降雨终止时段内连续、不间断的降雨量,以mm计。
日雨量 自零时开始到24时时段内的累计降雨量,以mm计。在该时段内的降雨,可能连续或数次间隔。
最大24小时雨量 受某天气系统影响,发生连续数日的降雨时,根据雨量站自记雨量计或自记雨量纸,用分钟滑动法摘录出的最大24h的降雨量,以mm计。在此时段内的降雨,可能连续或数次间隔。如1972年7月27日,本市受3号台风的影响,在黑砣山、云蒙山一带迎风坡山区形成特大暴雨,其中怀柔区的枣树林最大24h雨量达479.2mm,是1949年以来北京市最高日雨量记录。
最大一次降雨 在汛期发生的最大的一次降雨过程,雨量以mm计。降雨可连续数日,期间可能有一次或数次间隔。如1939年7~8月,北京地区发生多次暴雨,降雨日数达30~40d之多。其中主要有3次暴雨过程:第一次受7月10日和13日两次台风倒槽的影响,形成7月9~16日的暴雨,昌平站雨量达326.7mm;第二次受7月24日台风在山东半岛登陆北上的影响,形成了7月24~29日的暴雨,昌平站7月24~28日的5d雨量达515.5mm;第三次是受8月10~13日西风带低压槽影响发生的暴雨,昌平站雨量140mm。1939年暴雨的特点是历时长、次数多、范围广、强度大。其中昌平站7~8月总雨量达1137.2mm,是北京西北部一带有实测资料以来的最高记录。而昌平站在7月24~29日的第二次降雨为该站的最大一次降雨。
旬雨量 每月1~10日、11~20日、21~30日或31日的累计降雨量,以mm计。北京地区目前使用的逐月各旬平均雨量,是采用平谷、房山、张坊、顺义、密云、下会、怀柔、汤河口、四海、延庆、三家店、斋堂、大兴、通州、昌平、松林闸等16个代表站的平均值。
月雨量 每月1日至月最后日的累计降雨量,以mm计。北京地区的逐年各月平均雨量,是采用平谷、房山、张坊、顺义、密云、下会、怀柔、汤河口、四海、延庆、三家店、斋堂、大兴、通州、昌平、松林闸等16个代表站的平均值。
降水等级 按日内降水量划分降水等级。分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨。
小雨 日降水量小于10mm的降雨。
中雨 日降水量为10.0~24.9mm的降雨。
大雨 日降水量为25.0~49.9mm的降雨。
暴雨 日降水量不小于50.0mm的降雨。其中,日降水量50.0~99.9mm为暴雨,100~199.9mm为大暴雨;不小于200mm为特大暴雨。由于我国各地降水强度差异较大,暴雨标准有些差异,华南地区常以日降雨量不小于80mm为暴雨标准,而新疆干旱地区则以不小于30mm为暴雨标准。
大暴雨 参见暴雨。
特大暴雨 参见暴雨。
雨带 降水天气系统(如气旋)中的带状降水区。雨带中可以有若干降水中心,雨量分布不均匀。一条雨带只对应一个天气系统,但一个天气系统中可以有多条雨带。通常讲的“雨区”与雨带是不同的概念。雨区可以是多条雨带造成的降水区域,也可以是一条雨带在移动过程中(雨带从形成到消失的过程)降水的区域。
雨区 参见雨带。
地形雨 暖湿空气被山脉等地形强迫抬升而形成的降雨。地形雨产生的重要条件包括:气流因地形造成强迫抬升;气流的湿度大,处于准饱和状态。由于地形雨的存在,使山脉的迎风坡常出现最大降雨中心。北京地区,回流降雨即为地形雨。例如,2002年6月24日20∶00至26日8∶00的一场沿北京东—西中轴线降雨量分布为:通州15mm,石景山95mm,位于迎风坡山脚下的门头沟与石景山相距6km降雨量突然增加到192mm,而与门头沟一山之隔的斋堂降雨量仅为3mm。
锋 冷暖空气(或称密度不同的气团)之间的狭窄过渡带,又称锋面、锋区等。这里锋的水平气旋性切变最强,温度和湿度等水平梯度最大,锋附近暖空气上升运动和冷空气下沉运动都比较显著。锋面分析和移动预报,是天气预报的主要依据之一。根据锋面上冷暖空气运动状况,可分为冷锋、暖锋、静止锋和锢囚锋;按锋面的垂直高度可分为近地面锋、对流层锋和高空锋;按锋面两侧气团的不同属性,可分为极(地)锋、副热带锋等。
锋面雨 由于锋面上冷暖空气相互作用而形成的降雨。不同类型的锋面,降雨性质也不同。冷锋降雨一般具有降雨时间长、雨区广、强度稳定的特点,但若锋前暖湿气团活跃,上下对流旺盛,则会出现雷雨天气。冷锋的雨区主要在锋后冷空气一侧,而暖锋雨区在锋的前方。静止锋则是连阴雨天(如梅雨锋和昆明静止锋)。
降水 从大气中降落到地面的液态水和固态水。湿空气被上升气流抬升到高空,膨胀、冷却,相对湿度不断增大,直至呈饱和或略过饱和,在悬浮于空中的凝结核上凝结,形成云滴并不断增大,在克服上升气流阻力后,降落到地面。液态降水是雨,固态降水是降雪、冰雹、霰、米雪和冰粒。
降水量 降在地面上的未经蒸发、渗透、流失的液态水和融化后固态水的深度,以mm计。
降雨量 参见降水量
降雨强度 单位时间内的降雨量,常用单位是mm/24h、mm/h。我国气象部门规定,24小时雨量小于10mm的降雨为小雨、10~24.9mm的为中雨、25~49.9mm的为大雨、大于或等于50mm的为暴雨。
降雪等级 可按地面积雪深度或降水强度划分降雪等级。下雪时水平能见距离等于或大于1000m,地面积雪深度在3cm以下或24小时降水量在0.1~2.4mm的为小雪;水平能见距离在500~1000m之间,积雪深度在3~5cm或24小时降水量在2.5~4.9mm的为中雪;水平能见距离小于500m,积雪深度等于或大于5cm或24小时降水量在5.0~9.9mm的为大雪;24小时降水量大于或等于10mm的为暴雪。
等雨量线图 将流域内各雨量站同一时段的雨量值,点绘在地形图上,通过内插,按整数取值绘制等值线形成的图,又称雨量等值线图。
雨量等值线图 见等雨量线图。
短期天气预报 时效在3d以内的天气预报。预报内容为气象要素的具体变化,一般有阴、多云、晴、降雨(雪)等级(如小雨、中雨等)、最高气温、最低气温、风向、风力等级、相对湿度等。气象台每天定时向公众发布,一般是每隔6h发布一次。必要时,可能有灾害性强烈天气发生时,随时加发天气警报。
中期天气预报 时效为4~10d的天气预报。内容主要是灾害性、关键性和转折性天气的预报,如有无降水、有无大风降温等。随着中期数值预报模式的不断改进和预报能力的提高,气象台目前每天发布未来2~8d的逐日天气预报。
长期天气预报 一个月以上的天气预报。按时效长短,又分为月预报、季度预报和年度预报。内容一般为平均气温、总降水量。月预报还包括降水过程的时间预报。
北京地区主要气象站 有观象台、海淀气象站、朝阳气象站、丰台气象站、顺义气象站、汤河口气象站、密云气象站、怀柔气象站、上甸子(古北口)气象站、平谷气象站、通州气象站、大兴气象站、斋堂气象站、门头沟气象站、房山气象站、霞云岭气象站、延庆气象站、昌平气象站、佛爷顶气象站和石景山气象站,共20处。
人工影响天气 用人工的方法,改变局部天气现象。一般指人工降雨和人工防雹,还有人工防雾和人工消雨等。
人工降雨 人工降雨分人造冰晶降水法和人工大水滴降水法:①人造冰晶降水法。一种方法用飞机或气球将制冷剂(干冰等)撒布于云中,使云内温度骤降形成高度冷却水和过饱和状态,产生大量冰晶、雨滴,促使降水量增加;另一种方法是用飞机、火箭或高射炮等将人造冰核(碘化银、碘化铅、硫化铜等粉末)撒布于云中,以凝结核形式促使水汽、云滴凝结,形成雨滴降落。②人工大雨滴降水法。用于暖云增雨,可用飞机等将吸湿性物质(如食盐、氯化钙、尿素等)撒布于云中,改变凝结核的性质、大小和密度,加速云滴的凝结,使其形成大雨滴降落。
人工防雹 人工防雹分催化剂法和爆炸法。①催化剂法。在雹云中撒播大量的催化剂(如碘化银、碘化铅等)后,可在冰雹云中,产生大量的人工冰雹胚胎,它们和自然胚胎争夺水分,使云中水分分散到人工冰雹胚胎中,结果减少了原冰雹体积,使之不能形成有害的大冰雹。②爆炸法。用高射炮、火箭或土炮等轰击冰雹云。爆炸有破碎冰雹作用,使空气在绝热下膨胀冷却,导致过冷却水滴冻结,引起云内外空气混合,破坏垂直气流场,减弱上升气流速度。综合作用下,获得消雹效果。北京延庆县、河北怀来县,多采用爆炸法防备冰雹对葡萄的灾害。
北京地区在2001年6月19日在平谷县进行过防冰雹试验,发射了133发碘化银炮弹,在炮位下风区地面观测到冰雹云出现降雨,未发生降雹。2001年6月20日进行了防冰雹作业,在两个站发射150发碘化银炮弹,地面观测到有降雨,未出现冰雹。
雷达测雨 利用雨滴对雷达发射的电磁波的后向散射原理,探测云、降水强度及其演变过程。雷达发射的电磁波,在传播的过程中被云、雨滴后向散射回来的能量由雷达接收机接收后,在显示器上出现强度不同的图像,即云、降水回波。雷达接收散射能量的多少与距离的2次方、波长的6次方成反比。距离越远、波长越长接收能量越少。测雨雷达通常用于探测云、降水的回波强度、高度、移动方向、移动速度等。近年来,测雨雷达已有新产品,如双波长雷达、多普勒雷达、偏振波雷达等。
基面 计算水位、地形地物等高程的起点或零点。水文测验中常用的基面有4种:①绝对基面(标准基面)。以某一河口的平均海平面为零点,作为测算水位的基面。过去采用的有大沽、吴淞、黄海等基面,现在全国统一采用青岛黄海基面。②假定基面。为计算水文测站水位或高程而假定的水准基面。在测站附近无国家水准点,或不具备接测条件的情况下使用。③测站基面。水文测站在略低于历年最低水位或河床最低点设置的一种专用假定的固定基面。④冻结基面。为解决水文站设置的水准点高程数据,与国家水准点接测后,高程资料数值不衔接。1955年水利部规定,测站一经设置,使用的任何基面均予以冻结,以维持资料的一致性和连续性,称为水文系统使用的“冻结基面”。并在水位表上加注冻结基面与绝对基面间的高程差值。1987年国家测绘局发布通告,“1985国家高程基准”是全国高程控制的骨干,各有关部门应将各类水准点高程逐步归算至“1985国家高程基准”。
大沽基面 见大沽高程。
水位 河流、渠道、湖泊、水库、海洋中的自由水面及地下水表面在某一地点、某一时刻相对某基准面的高程。水位是水文资料的重要基础因素,广泛应用于水利、交通、建筑、市政等众多部门的规划、设计和运行管理工作中,是各项水文分析计算的重要依据。水位数据由直接观读式水尺或自记水位计、电传自记水位计实时记录求得。
水尺 测量水面高程的标尺,又称直读式水尺。一般尺长1m,最小刻度1cm,用搪瓷材料制成,安装在水边木桩、桥墩、堤坝等建筑物上。也有刻画在岩壁上用来测定河流水面的水尺。
水位观测 通过安装在河流、渠道、湖泊、水库或地下水井等水体边的直读水尺、自记水位计等观测设施,对水体的水位进行定时或实时观测,并做出记录的作业。常规的水文观测要求观测水位的同时,对水位有影响的因素如流向、水面起伏度、风向、风力、冰情等进行同步观测,做出记录,供分析资料时参考。经过长期观测后,可得出水位过程线和历时线,由此求得按日、月、年或多年系列的最高水位、最低水位、平均水位和各种时程的特征值。明嘉靖四十三年(1564年),我国地理著作《吴江考》,已有关于水位的记载。
水位过程线 以水位为纵坐标、以时间为横坐标点绘的水位变化过程曲线。水位过程线根据选用时间单位不一而不同。如洪水期间的洪水水位过程线;以逐时、逐日为时间单位的逐时、逐日水位过程线等。
冰凌观测 对水体在冬季结冰、解冻等冰凌形成和演变现象进行系统观测并记录的工作。在标准大气压下,天然水体水温到达0℃或0℃以下时,水凝结成冰,冰以多种方式集结,其中浮在水面且流动的部分称为凌。观测的内容主要包括微冰、岸冰、流冰、流冰花、封冻、冰上流水、层冰层水、清沟、冰坝、冰塞、冰层浮起、冰层滑动、冰毁工程灾害、岸边融冰、解冻、文开河、武开河等。在封冻河段测量流量时,应测记测流断面不同起点距的冰厚、水侵冰厚、水内冰状况。流冰时应观测冰块大小、冰厚、冰流速、覆盖程度,以计算测验河段的流冰量。北京市各水文站凡冬季结冰时均要求进行冰凌观测。
流速 流体的质点在单位时间内沿流线移动的距离,以m/s计。在河道中,用流速仪或浮标直接测定流速,亦可用理论公式计算流速。其中直接测定的流速称为测点流速或垂线平均流速;公式计算所得出的流速为断面平均流速。在水文测验中有水面流速、测点流速、中泓流速之分;在实际应用中又有垂线平均流速、断面平均流速、最大测点流速、流速分布、流速梯度、流速系数等。
测验断面 为取得相关水文要素,在河道、水库等水体上设置的垂直于流向的横断面。测验段面的设置:①设置基本水尺的断面,称为基本水尺断面,进行经常性水位观测;②为流速仪法测验流量而设置的断面,称为流速仪测流断面,该断面最好与基本水尺断面设在同一位置;③为浮标法测流而设置的上、中、下3个断面作为浮标测流断面,中断面最好与基本水尺断面和流速仪测流断面重合;④为观测河段纵比降或推算流量而设置的上、下两个或多个断面称为比降水尺断面,该断面的中部最好与基本水尺断面重合;⑤为观察河床演变过程或推算洪水流量,在洪水到来前后施测的河床横断面称为大断面,大断面最高测点的高程应超过该站历史洪水位0.5~1.0m。
浮标测流 利用人工制作的水面浮标、深水浮标或利用天然漂浮物测量河道水流速度的工作。结合事先测定的河道断面资料,选用适当的浮标系数和水面流速系数,通过绘制断面流速分布图和过水断面计算出实测河段的瞬时流量。用浮标法测流的优点是测量历时短,有利于抓住水位变化快的时机;缺点是前期准备工作量大。
流速仪测流 用流速仪测定河道水流流速的工作。常用的流速仪有旋桨式和旋杯式两种。用流速仪测量相应水位下各测速垂线不同深度的流速,计算垂线平均流速;再根据相应水位下的面积计算流量。
流量 单位时间内通过过流断面的流体数量。如果流体数量以体积计算,称体积流量,单位为m3/s或L/s;如果流体数量以质量计算,称质量流量,单位为kg/s或t/h。流量是反映河流、水库、水工建筑物过流和水文特征值的基本要素之一。根据性质和运用方式不同,流量的名称也不同,如实测流量、基流量、洪峰流量、过坝流量、过闸流量、泄洪流量、入库流量、出库流量、下泄流量、设计洪水流量、校核洪水流量等。
流量测验 测量在单位时间内通过河渠或管道以及水利工程建筑物某一个横断面的水体体积的作业。流量测量的方法有流速面积法、浮标法、超声波法、声学多普勒法、电磁测流法、流量计法、水工建筑物法等。传统认为比较精确可靠的是流速仪法,一般在洪水期间由于水位变化快,流速仪使用条件不具备时多采用浮标法进行流量测量。流量测验标准有:GB50179—1993《河流流量测验规范》、SL24—91《堰槽测流规范》、SL20—92《水工建筑物测流规范》。
流量过程线 以流量为纵坐标、以时间为横坐标的某一个水文断面的流量变化过程。由于坐标取值有良好的自由度,因此可以表达长历时流量宏观变化,也可以表达短历时内流量的具体变化。还可以用实测流量点绘,通过参照水位或其他水文要素变化而绘出流量过程线,用以推算单位时间的平均流量,即推求日平均流量、月平均流量等,这种推算流量的方法称为流量过程线法。
水位—流量关系曲线 在规定的水文断面上,经过不同水位实测流量后,按照不同比例尺,分别以水位及流量值为纵、横坐标,绘出各关系点(不同时间、不同测流方法、以不同符号或不同颜色点绘),通过点群重心位置连成一条平滑的近乎抛物线型的曲线。如果水位及流量值均点绘在对数坐标纸上,则呈直线。实测次数愈多,水位范围愈大,测点分布愈均匀,准确性则愈高。一般点绘水位—流量关系曲线的同时,应该同步点绘水位—过流面积和水位流速关系曲线,3条曲线应有良好的对应关系。水位—流量关系曲线建立后,可以根据水位推求流量,或从流量查出水位,以供水文资料统计、整编、防洪、报汛和其他研究时应用。
泥沙测验 泛指河流、渠道、水库等水体中的泥沙随水流运动的形式、数量及其发生和演变过程的测量分析或水体某一区段泥沙冲淤状况的测量分析。一般水文工作中所称泥沙测验多指水文站的悬移质含沙量测验与悬移质输沙率的测验和计算。也可根据需要确定部分水文站进行推移质、河床质泥沙测验或进行泥沙颗粒分析。北京拒马河张坊水文站、官厅水库管理处水文站和白河下堡水文站开展泥沙测验工作。
含沙量 河流、水库等水体中,单位体积水中所含悬移质泥沙的重量,或浑水中干沙质量与浑水容量的比值,以kg/m3表示的称为容重含沙量。含沙量测验的目的,在于当测出流量后,可计算出输沙率,进而计算出一次洪水或一年的输沙总量,并可了解水文站上游一定时间内流域土壤侵蚀情况等。
悬移质 悬浮在河道水流中、随水流移动的较细泥沙及胶质物等。其运动方向和速度都因地因时而变。水流速度加快时,河底较粗泥沙会被冲起成为悬移质;水流速度减慢时,悬移质泥沙就会沉淀下来,淤塞河道、湖泊和水库。永定河就是一条多沙河流,河道所挟带的悬移质泥沙使得下游河道淤积成地上河。
推移质 指在河渠水流中沿河底滚动、移动和跳跃的沙砾。推移质资料对于河道整治、水库淤积计算、闸坝设计等,具有重要作用。
输沙率 在单位时间内通过河渠某一横断面的输沙量,以kg/s或t/a计。
输沙量 在某一时段内通过河渠某一横断面的输沙总量,以t计。
颗粒分析 在实验室对所取土样颗粒进行筛选和分析,又称颗粒分布,简称颗分。根据颗粒分析划分不同的粒径组,并测定每个粒径组所含的数量,以确定土的机械组成,并据此对所取土样进行分类和命名。常用的方法有筛分法和沉淀法。行业标准为SL42—92《河流泥沙颗粒分析规范》。
蒸发 水或冰雪变成水汽的一种物理过程。在水文气象观测中,蒸发是指水分由地表的水面、土壤、植物逸入空中的自然现象。蒸发的水量以水层深度mm计。
蒸发器 观测蒸发量的仪器。通常有水面蒸发器、土壤蒸发器。水文站多用埋置于土中的E601型蒸发器及露置于空气中的口径为80cm的套盆式水面蒸发器。
植物散发 土壤中的水分经由植物体蒸发到大气中去的现象,又称蒸腾。它是物理作用和生理作用综合过程。物理作用是指蒸发面的液体扩散过程,生理作用是指植物根系吸水、体内输水和液面气孔开放等过程。植物散发主要随植物种类、不同生长阶段而异。在充分供应需水量的情况下,与光照、气温、湿度、风速等有密切关系。应以大面积长时间观测为依据。
蒸腾 见植物散发。
陆面蒸发 水分从土壤中逸出的现象,亦称土壤蒸发、地面蒸发。一般来说,土壤蒸发过程比水面蒸发过程要复杂一些,如土壤中所含的水分、土壤性质、地势等因素的影响。一般采用多年平均降水量减去多年平均径流深作为多年平均陆面蒸发量。无资料地区也可以从水文手册中的多年平均陆面蒸发量等值线图查得。一般地面蒸发量比水面蒸发量小,但在研究流域内总蒸发量时,因地面面积大,地面蒸发总量比水面总蒸发量大。
土壤蒸发 土壤中的水以水气的状态进入大气的过程。对土壤蒸发量的测定,有助于了解土壤中水分支出情况。
潜水蒸发量 潜水在土壤毛细管作用下,水分向上运移并通过植物和土壤的蒸发、蒸腾损失的水量。其值大小取决于岩性、潜水蒸发系数和水面蒸发量,当地下水埋深大于4m时,蒸发量可忽略不计,随着开采地下水量的加大,地下水埋深逐年下降。北京埋深小于4m的地区仅存在平谷和怀柔等极小部分地区,潜水蒸发消耗量越来越小。
水面蒸发器 观测水面蒸发的仪器。我国现行的标准观测水面蒸发量的仪器,蒸发桶口面积为3000cm2,内径61.8cm,圆柱形桶高60.0cm,桶下部锥体高8.7cm,整个器高68.7cm,离器口向下6.5cm处的器壁上设置带调平装置的测针座,测针座下侧装有针尖向下的器内水面指针,针尖距器口7.5cm。蒸发器主体埋入地下,口缘高出地面30cm,保持水平。蒸发桶四周装4个宽20cm,水深为9cm的水槽。并配有一个桶口面积为300cm2的溢流桶。在冰期采用桶体高为25cm的平底的蒸发器继续观测。
大型蒸发池 1964年官厅水库水文实验站,在水库岸上建立了100m2和20m2两个大型蒸发池,作为进行水库水面蒸发研究的专用仪器。早在1957年、1958年,官厅水库建立蒸发试验站曾与北京大学物理系大气物理教研室合作,用热平衡原理研究水面蒸发问题,并在水库水面设置漂浮蒸发皿进行了各种蒸发器的比侧实验研究工作,曾取得了各种不同口径蒸发皿的对比观测资料。该试验站取得成果后,于1971年4月1日停止观测。
水温 水体的某一点或某一个水域某时的温度。水的温度随水文、气象要素以及周围环境的变化而变化。水温升高会使水体中的溶解氧减少,自净能力下降,加剧水体污染进程。热污染破坏水体的生态环境,使水生生物的生理机能失调,破坏鱼类正常生育规律,以致不能生存;使水生植物过度生长,造成水体严重缺氧。富营养化问题往往出现在气温较高的季节。水温以摄氏度(℃)表示,水温的代表符号用小写斜体拉丁字母加下标tw表示。
水文调查 为满足水文分析计算、预报、水利规划、工农业生产的需要,弥补基本水文站网定位观测不足,采用勘测、观测、调查、考证、试验等手段采集水文信息、资料、数据的工作。调查工作完成后,根据调查目的编制报告书并建立技术档案。水文调查分为:流域调查、区域调查、水系调查、水工程调查、水环境调查、水量调查、暴雨调查、洪水调查、水旱灾害调查、历史洪水调查、枯水调查、泉水调查、泥沙调查、泥石流调查、水质调查、水污染源调查、水资源开发利用及供水、排水调查等。
水文资料 各种水文要素的测量、观测、调查记录及分析计算、整理统计、整编刊印的成果。在测站现场观测、查勘、测量、调查及计算所获得的第一性基本成果,称为原始水文资料。原始水文资料记录只准许用铅笔、钢笔或墨笔书写,在资料复制、誊写必须使用圆珠笔时,需用双面复写纸,以便于长期保存。
《水文资料整编》 根据国家统一的技术标准和SL247—1999《水文资料整编规范》,以年为单元,对原始水文资料进行整理、分析、统计、审查、编辑,再按水系流域进行汇编,最后刊印成册,成为《水文资料整编》。北京市的水文整编成果分别纳入海河流域的大清河、永定河、北运河和潮白蓟运河水系各分册中。资料年限自有水文记载之时起至今,全部水文资料均进行了逐年整编。
《水文年鉴》 按照国家统一的技术标准和水文整编规范的要求对水文站、水位站、雨量站实测的资料经过合理性检查和整编程序,将其按流域、水系、河流严格排序,逐项编排的逐年刊印成果。水文年鉴的主要内容包括编印的统一说明、测站说明表和位置图、水位、水温、流量、含沙量、输沙率、降水量和蒸发量……的全年逐日表;实测流量成果表;洪水水文要素摘录表;水库水文要素摘录表;降水量摘录表……。
水文站 为收集水文数据,在河流、渠道、湖泊、水库等水体固定位置设立的定时观测或实时观测的场所的总称。其中:为国民经济建设需要在骨干河道的控制部位,经统筹规划、合理布局而设置,能取得长期稳定连续基本水文要素观测资料,并进行逐年水文资料整编,纳入国家水文年鉴的水文测站称为“基本站”;为弥补基本站之不足、密度不够,而在基本站之间或主要河道支流增设的水文站称为“辅助站”;为科学研究、工程建设、水资源开发利用、供水调度等特定专门目的而设置的、观测项目和观测年限都依设站目的而定的称为“专用站”;在天然和人为特定条件下,由一个或数组水文站对设站目标需要的水文因子进行有计划的定时和同步观测、取得不同系列的实验资料的水文站称为“水文实验站”;为监测长周期因气候演变而引起的水文变化、水文效应和分析人类活动对水文影响而设置的水文站称为“基准水文站”;为研究水文气象相关关系对水文、气象要素进行观测,参与水文、气象情报传递为防汛抗旱和天气预报服务,有时也发布单站补充天气预报的站称为“水文气象站”。
水文测站 在河流、湖泊、水库等水体固定地点观测或研究水文要素的指定地点,全称水文观测站。北京最早的水文观测站始建于清雍正二年(1724年)。以公制作为计量单位观测雨量的北京气象站建立于清道光二十年(1840年)。河道水文观测站最早的有永定河卢沟桥水文站(1912年)、潮白河的苏庄水文站(1918年)和北运河的通县水文站(1918年)3站。1949年全市共有水文站、水位站和雨量站27处,当时只观测水位、流量、含沙量、降水量和蒸发量。经过多年建设,2000年北京共有水文站点733个。其中:水文站43个、雨量站121个、地下水位站423个、水质监测站146个(其中地表水质监测站89个、地下水质监测站45个、降水水质监测站12个)。
水位站 为观测河道等水体水面高程变化而设置的观测站。受人力和财力的限制在需要设置水文站的地方有时先设立水位站。其他如为满足航运、公路、铁路安全,了解水工建筑物蓄水、排水情况,或为了解基本站中间水势变化,了解入库河流,以及小河水文概况都可能设置水位站。水位站的观测员多以委托观测员为主。水位观测设备有直立式水尺和自记水位计等。而广泛应用的为直立式水尺。
雨量站 为收集降水量资料而专门设置的观测点站。雨量站以常年观测当地降水量者居多,也有因防汛抗旱而设置的汛期站或临时站。雨量站一般由一名兼职人员负责观测。其观测内容包括记录降水的起止时间,日分界或若干次定时观测,记录降水物情况,如冰雹、雪等。负责填制降水量记录表和月报表,定期向上级单位报告。负责报讯的雨量站,遇有降水除定时报告日降水量外,根据降水强度随时报告雨情和灾情。一般雨量站配置观读式雨量器、自记雨量计。报讯重点雨量站还配有自动发报的翻斗式雨量计。
降水量观测 在不受树木和建筑物影响的空旷场地,利用雨量器或自记雨量计,测量各种降水物降落到地表的水的数量,记录降水的开始和停止时间,说明除降雨以外的降水物种类,如雪、冰雹等。根据需要还可要求观测降雹的起止时间、雹粒直径、灾害情况、降水强度、降雪深度、积雪深度、初霜日期、初冰日期、终霜日期、终冰日期等。填制降水量观测记录表和整理逐日降水量表,作为降水资料计入有关技术档案。
地下水观测 在地区按需要与可能选择有代表性的泉水、农用井、专用井或其他井,按照一定技术规范的要求对地下水动态要素,如水位、水温、水化学成分和水质状况等进行定期观测,并记录其过程和进行资料的初步整理和定期向上级汇报的工作。
地下水位站 为了解地下水位分布和掌握其年内、年际变化而设置的水位观测站。观测点多设在观测井内。观测井包括民用井,农业、生活、灌溉用井和专用观测井或单位自备井。观测设备包括悬锤式和自记式两种。1949年前北京无地下水位观测记录,1949年中华人民共和国成立后,地质部门在市区郊区逐步开展地下水位观测。水利部门只在水文站利用民用井每5d进行一次观测。1974年后农用机井大量发展,1979年初北京市水文总站负责地下水观测站网规划和布设工作。至1980年全市已有每日观测一次的地下水位站34处,每5d观测一次的351处,其中进行开采量观测的205处。以后每年根据资料情况逐年调整,至2000年全市共有地下水位观测站423处,其中水质监测站45处。了解地下水位变动,控制超采和防止漏斗的扩展。
水文自动测报系统 远距离采集和传输水文信息的整套设备及其自动化技术。本系统为争取时效,满足防汛和其他应急需要而建立。系统由3部分组成:①遥测站的一次仪表,即传感器和控制设备;②信息传输通道,即通信设备;③接收中心的通信和计算机设备。数据的传输制式采取自报式(遥测站按预先规定的方式主动地向接收中心站发送信息),以及应答式(遥测站经常处于待命状态,当收到中心站传来的指令,立即启动设备将所存储的时段累积信息向中心站发送)两种。20世纪90年代,北京地区的密云水库在入库及库区周边设立9处水文数据自动采集点,汛期可实现自动测报水文信息。
北京市水文总站 综合北京市水文、水资源监测和统一管理的技术管理部门,成立于1963年。至2000年北京市水文总站共设有站点733个,其中水文站43个、雨量站121个、地下水位站423个、水质监测站146个,每年可提供近40万个水文数据组。
张坊水文站 位于房山区张坊镇拒马河畔。1924~1940年进行过连续的雨量观测。1951年6月由河北省水利厅设立千河口水文站。1961年6月下迁4.3km至张坊现址。张坊站是大清河水系北支拒马河山区出口流量控制站,流域面积4810km。上游河北省境内有紫荆关水文站、安各庄引水等。张坊水文站上游处于太行山前暴雨集中区,流域面积大,洪峰流量和洪水总量都比较大。1801年调查千河口洪水流量18500m3/s;1963年8月8日张坊最大实测洪峰流量9920 m3/s,当日洪水总量4.2亿m3,下游张坊、南尚乐共有7个村被洪水围困,6064亩耕地冲毁,1.52万亩耕地成灾,625间房屋和600余间圈棚倒塌。
漫水河水文站 1951年6月河北省水利厅设站,1963年6月上迁1400m至磁家务,是大清河北系支流大石河的山区小汇水面积暴雨径流站。集水面积653km2。据记载,1963年最大洪峰流量1160m3/s,造成下游吉羊村附近51处决口,4.88万亩农田过水,成灾2.4万亩,倒塌房屋438间、圈棚2250间,冲毁树木1229棵,死亡2人。由于水质清洁,《房山志》称大石河为“圣水”。枯水期坨里以下为季节性河道,至琉璃河镇上游才有基流溢出河床。1888年调查最大洪水5040 m3/s,1956年最大实测洪峰流量1860m3/s。
密云水库水文站 由潮河、白河两入库、出库站组成。1950年7月华北水利工程局在潮河南碱厂村设九松山水文站,1959年7月改为出库站,同时基本水尺下迁3000m。坝上水位基本水尺设在潮河主坝北坝头处,坝下水位在第二溢洪道东南约1000m处。1950年华北水利工程局在白河设溪翁庄水文站,1956年上迁15km改名套里水文站,1959年4月白河主坝建成后迁回溪翁庄。观测断面设在电站出口50m处,1964年下移300m。坝上水位基本水尺设在白河主坝码头处,坝下水位在电站厂房东渠道左岸381m处。
张家坟水文站 密云水库白河入库水文站。集水面积8500km2。该站1967年5月从前对峪水文站下迁8km,并改名为张家坟水文站。水文站测验河段属砂卵石河床,间有细沙,河滩有淤积土层,洪水期间河床有冲淤变化,水位流量关系不稳定,测流断面河床有逐年增高之势,并由窄深式河槽向宽浅式过渡。除洪水期外,常年含沙量较小,水质清洁,基流较为充沛,常年水流不断。
下会水文站 密云水库潮河入库水文站。集水面积5340km2。原为1959年6月设立的辛庄水位站,1959年10月上迁至古北口改为水文站,1961年5月又由古北口迁回辛庄,1976年7月上迁5km至下会村。属山溪性河流水文特性,洪水期间水位陡涨陡落,平水时水位平稳,水质良好。测验河段顺直,河床由粗砂卵石组成,洪水期河床有冲淤变化,致使水位流量关系不稳定。上游山区有金铁矿床,由于矿业无序开发,时常造成水污染。
官厅水库水文站 官厅水库的水文观测由库区、大坝前和大坝下多个水文断面组成,没有入库水文站。主库区和妫水河库区根据基线设置若干横断面,主要用于定期测量库底淤积状况和冬季冰凌分布状况。1954年由水利部设立坝前水位站,坝下水文站为1924年6月顺直水利委员会设立的汛期水文站。
雁翅水文站 位于永定河官厅山峡干流上,原为1951年6月华北水利工程局设立在傅家村的永定河青白口水文站,因珠窝水库建成后永定河平时无水,于1959年6月1日停止观测;1962年由于官厅水库排沙,永定河高含沙量水造成发电厂停电事故,重新恢复永定河青白口水文站;1963年1月1日该站下迁12km至雁翅站现址。雁翅水文站集水面积43674km2,其中控制官厅水库以下山峡地区面积1174km2。据洪水调查1900年最大洪峰流量5330m3/s,1924年洪峰流量5300 m3/s。由于该站位居永定河官厅山峡中部,对永定河三家店供水调度和下游卢沟桥分洪枢纽工程的防洪调度有重要作用。
青白口水文站 位于永定河官厅山峡支流清水河河口,集水面积550km2,流域封闭,是小汇水面积山区暴雨径流站。据洪水调查,1950年最大洪峰流量达1800m3/s。1939年最大洪峰流量815m3/s,1956年8月3日实测最大流量602 m3/s。该站1951年由华北水利工程局设立为汛期水文站。1959年上迁350m至现站址。
三家店水文站 位于永定河官厅山峡出山口处,是国家重点大河控制站。三家店水文站于1920年由顺直水利委员会设立。测验河段设置在三家店拦河闸下游与京门铁路桥之间。据调查,1801年最大洪峰流量10400m3/s。1917年最大洪峰流量5200m3/s。
卢沟桥水文站 位于永定河卢沟桥上游,是永定河干流国家基本水文站,是永定河出山口后注入平原的控制站。该站1912年由永定河河务局设立为汛期水位站,1918年顺直水利委员会将其改为水文站。1937年因“七七事变”停测,1938年由伪建设总署恢复,其间除水文站、水位站数次改动外,据记载1912~1949年水文断面多次迁移,上下相差7300m。自1949年中华人民共和国成立后才稳定下来。测验河段设在京广铁路桥上游575m处,其上游距卢沟桥982m处为卢沟桥分洪枢纽工程,东侧为拦河闸,西侧为小清河分洪闸。卢沟桥水文站集水面积45202km2。据调查,1801年洪峰流量9600m3/s,1890年洪峰流量6000m3/s。
苏庄水文站 位于顺义区苏庄村附近,是潮白河中游干流的基本水文站。控制密云水库、怀柔水库、北台上水库等大、中型水库下泄水和苏、密、怀区间产水。集水面积17627 km2。1918年5月顺直水利委员会设站,1919年改为水位站,1922年汛期加测流量,1925年潮白河建苏庄拦河闸,水文测验由潮白河、潮白新河和箭杆河3部分组成。1937年10月,因“七七事变”,只测潮白河水位,1939年7月大闸冲毁,水流全入箭杆河(今潮白河)。1945年7月华北水利委员会将其改为水位站,1946年3月停测,1949年6月由华北水利工程局恢复水文站。测验河段顺直长约900m,沙质河床,冲淤频繁,水位流量关系极不稳定。据记载1918~1949年间,水文观测断面变动6次,相距1100m。
口头水文站 位于怀柔区口头村,是怀柔水库上游怀沙河入库站,也称怀河北支入库水文站。集水面积155km2。该站1958年6月由河北省水利厅设站,1973年6月基本水尺断面上迁约700m至今。暴雨季节水流湍急,平枯水期基流小且稳定。测验河段为宽浅式复式河槽。自1995年以后沿怀沙河建了几处度假村、培训中心和工厂,有污水入河。
前辛庄水文站 位于怀柔区前辛庄村,是怀柔水库上游怀九河入库站,也称怀河南支入库站。集水面积332km2。该站1959年6月由北京市农林水利局设站,1973年6月15日基本水尺断面下迁130m至今之站址,测验河段为宽浅式复式河槽。暴雨季节水流湍急,平枯水期基流小且稳定。上游黄花城有钼矿开采,时断时续有污染物排放,应加强防范。
怀柔水库水文站 前身是1956年河北省水利厅所建怀河石厂水文站。1958年6月怀柔水库建成,石厂水文站撤消。在怀柔水库逐步建立起水库水文观测体系。共设有4处水文观测设施:①库内隧洞进口前约8m处设直立水尺观测库内水位;②隧洞出口灌溉闸下游约80m处设直立水尺;③西溢洪道下游约400m处设直立水尺;④峰山口闸下游约200m处设直立水尺和自记水位计。怀柔水库总集水面积525km2。
柏崖厂水文站 位于怀柔区柏崖厂村,流域面积92.0km2,是北台上水库入库水文站。也是山区小汇水面积径流站。1960年6月北京市水利工程局设站,1962年上迁1000m,1969年大水冲毁测验河段,1970年7月停测,1972年1月又下迁600m至今之站址。典型的山溪性河流特性,暴雨洪水季节水位陡涨陡落,平水期基流小且平稳。
北台上水库水文站 北台上水库入库站。1960年设站,1962年水库建成后,按水库要求设置水文观测设施。
通县水文站 北运河主河道控制站。1918年5月由顺直水利委员会在上营设立委托水位站。1946~1948年华北水利委员会将其改为委托汛期水文站。1949年改为水位站由苏庄水文站为其兼测流量。1954年改为水文站。1956年6月迁至大鹏村。1974年1月上迁6.5km至通县北关闸。
松林闸水文站 位于德胜门西北侧,北护城河起点处,是京密引水渠和永定河引水渠向市中心区什刹海、北海、中南海、北护城河东直门和北郊四湖供水枢纽控制站。1977年由北京市城市河湖管理处在松林闸设立水文站,纳入国家水文站网,其水文观测资料逐年整编纳入《水文年鉴》。
乐家花园水文站 位于北京市中心区东南,通惠河上游。水源主要来自东护城河盖板河、前三门暗沟、东南护城河,含龙须沟、夕照寺沟的环境退水和雨水。在高碑店污水处理场建成之前,上述各河生活污水和工业废水全部排流经该站。乐家花园水文站是市中心排水出口的主要控制站,对城市化水文研究更具有重要作用。该站集水面积199km2。1977年以后,该站资料按国家的要求,逐年整编纳入《水文年鉴》。
榆林庄水文站 位于凉水河末端,是凉水河下游水文站。该站下游600m为凉水河入北运河的河口,再下游为北运河榆林庄闸。流域面积684km2。1956年6月由河北省水利厅设立水文站,该站水位流量受北运河顶托,当北运河水位高于凉水河水位时河水倒流明显。水位与流量关系受回水倒漾和涨落双重影响,水位—流量关系曲线呈绳套形。
海子水库水文站 1960年6月海子水库建成时,由北京市水利工程局建立水文站,同年水文站交平谷县水利局。主要负责水库、溢洪道、输水洞和渠道等建筑物的水位、流量项目的观测。入库水文站属天津市水文总站管理,变化情况如下:1961年1月至1973年6月为泥河水文站;1973年7月至1980年12月为罗庄子水文站;1981年1月以后为桑园水文站。
水文分析 为满足工程规划、设计的需要,对水文资料进行统计、分析和计算工作。1933年华北水利委员会根据气温、气压、湿度、降水量、蒸发量、洪水、径流量和泥沙等资料进行了较为全面的统计分析,编制了《永定河治本计划》。中华人民共和国成立后,由于大规模水利和市政工程建设的需要,做了大量的水文分析工作。如:1961~1965年期间中国水利科学研究院等单位提出的“小汇水面积暴雨洪水计算”、“北京地区24h和长短历时暴雨径流分析”、“北京平原排涝水文分析”、“水文特征值统计分析”成果,以及《北京地区水文手册》等均属水文分析工作的内容。
水文年 与水文情势相适应的一种专用年度。水文年度的概念可以理解为该年降水形成径流基本在本年度内泄出。由于水文现象的年内变化过程不与日历年度同步,因此用日历年研究水情规律及进行水文计算时很不方便。一般按照洪、枯水期在一年内的周期变化特点来划分。如以大区或流域为单元确定水文年度的起止时间。华北地区和北京市在过去的水文计算中常以6月1日至翌年5月31日作为一个水文年。
水文计算 利用水文资料,结合自然地理、水文气象条件进行分析、计算和论证,为防洪抗旱、水资源开发利用、水利工程建设提供所需水文数据的技术工作。广义方面也包括为非工程措施提供水文数据的技术工作。
水文要素 构成某一地点在某一时间的水文状况的主要因素。水文要素是描述水文状况的主要物理量,包括各种水文因子变量和水文现象。凡是降水量、蒸发量、径流量水循环三大要素涵盖下的各因子量均称为水文要素,如水体的水位、流速、水道断面面积、流量、水温、含沙量、冰凌和水质等均为水文要素。水文要素的数据采集主要是由水文站网通过水文测验和观测等方法取得。
水文手册将历年区域水文资料分析、综合研究成果编印成册的一种水文计算工具书。为中、小型水利工程及其他有关工农业等规划设计提供水文参考数据。其内容包括区域地理和气候资料、降水量、蒸发量、径流量、暴雨、洪水、泥沙等特征值、统计表、等值线图、计算参数、系数与计算方法的推荐。可供无资料和资料短缺地区中小工程计算之用,但重要的水利工程建设仍需做详细勘察和分析论证计算。1958年北京市首次编制了《北京地区实用水文手册》;1975年河北“63.8”大水后经过洪水调查和延长系列重新编制了提高版的《北京市水文手册》;1989年再次修订,并首次加入水质评价和水质预测内容,但此次修订的水文手册因故未刊印;1997年再次组织修编补充出版了《北京市水文手册》,共分3册,第一册为暴雨图集,第二册为洪水,第三册为水资源。
水文图集 由水文要素图组成的专业性很强的地图集。水文图集主要内容包括降水、径流、蒸发、暴雨、洪水、泥沙、水质、冰凌等水文要素在地区内的分布状况和变化规律。如:可能最大暴雨图,各种短历时暴雨等值线图,丰水年、平水年、枯水年降水等值线图,年径流量分布图,多年平均水面蒸发量图和地下水补给模数图等。由于图集成果来源于大量实测资料的统计分析,因此各地方各种水文图集在水资源规划设计和水利工程建设上有很高的实用价值。北京市各种水文图集比较齐全,部分图集分别纳入水文手册或专业图集中。
水文特征值 反映水文要素变化特点和性质的数据。如水文站的各年或历年的最高、最低水位;最大、最小流量;最大、最小含沙量;各种频率的最大降水量以及最大流速等,其实测的、统计的、调查的数据均称为水文特征值。水文特征值的汇编统计资料称为水文特征值统计,如《官厅水库水文泥沙特征统计(1953—1980)》。
水文随机过程 引用随机过程理论研究的水文要素值随时间变化的过程。研究水文随机过程,可以得到过程的统计变化规律,为水利规划和水文预测提供依据。水文随机过程有3种形式:①连续型,表示处处连续的过程;②离散型,表示在一定时间间隔点上才有值的过程;③量化型,表示在一定时段内,取时段总量或平均值的过程。
回归和相关分析法 推求两个或多个变数实测系列之间的统计关系,估算变数间相互联系的数学表达式(用回归方程表示)和它们的相关密切程度(用相关系数表示)。若系列间的相关关系比较密切,可利用回归方程式,由自变数插补倚变数的缺测项或预报倚变数的数值。两个系列之间的回归称为简单回归,这种情况是以一个变数(自变数)为主,来推估另一个变数(倚变数),多个系列之间的回归称为复回归,以多个自变量来推估倚变量。如果自变数的个数较多,可以采用逐步回归法或筛选法。密云水库枯季来水量预报,采用回归和相关分析法,即利用历年汛末9月来水量与10月来水量建立的回归方程,或绘制的相关曲线(以后逐月建立相关),再计入雨量因素,即可利用当年汛末9月来水量推算10月来水量,依此类推,预报枯季逐月来水量。
水文模型 对自然界水文现象的一种概化和近似的模拟技术。水文现象是许多因素相互作用的复杂过程,目前还不可能进行全部实际观测,因而不可能用严格的物理定律来描述水文现象的因果关系。而水文模型则可对一个水文系统的水文现象进行近似模拟。水文模型包括用实体模拟原型中某些物理性质的水文物理模型,以及用数学物理方法描述原型内部各物理量之间相互关系的水文数学模型,或称概念性模型。水文物理模型又可分为实体模型和比拟模型。水文数学模型是根据特定水文现象的内在联系建立的数学物理方程。
频率 水文上的许多水文特征值都受到偶然因素的影响,可以看作为随机变量,它遵循一定的统计规律性。如实测年最大一日暴雨量观测资料,按大小次序重新排列后发现,大暴雨发生的出现机会少,特大暴雨出现的机会更少,一般暴雨发生的机会则较多,这种发生的可能性大小或出现的频率程度,数量统计学上叫概率,水文学上叫频率,通常以P表示,如P=1%。
概率 见频率。
频率曲线 表征以年观测值大小为序列的水文特征值之间相互关系曲线。将某一水文特征值(如年降水量)的多年观测值,按大小序列排成纵坐标;以等于和大于各项值相应的计算频率为横坐标,点绘于频率纸上。根据点及分布作一光滑曲线,称为“经验频率曲线”。实际上,水文计算中常用的是接近于经验曲线的皮尔逊—Ⅲ型曲线,称为“理论频率曲线”。实际运用中,可根据工程设计频率从频率曲线上查出设计值,即得到所要求的水文特征值。
重现期 频率的倒数,表示为重现期。如防洪工程的设计标准的频率为1%,则重现期为100,即为100年一遇。即表示这一情况发生的可能平均在100年内出现一次,但不能理解为100年内一定发生一次。
暴雨调查 在缺少资料地区发生暴雨或为弥补雨量观测站网密度不足,资料不能满足水文预报或暴雨径流预报需要的情况下,为填补资料之欠缺在有关地区调查该地暴雨的降雨量、时程分配、空间分配、暴雨强度、天气系统、灾害情况、重现期等所进行的调查工作。
洪水 江河中,在短时间内发生的水位急剧上涨的大流量水流。其中,由于上游降大暴雨形成的洪水称为暴雨洪水;汇水范围地处山区因降暴雨或融冰、融雪形成的暴涨暴落的洪水称为山洪;由于冰凌融化或冰坝溃决形成的洪水称为冰凌洪水(也称凌汛);由于坝体失事、堤防决口等形成的洪水称为溃坝洪水等。
洪水调查 为了解水文控制区域内的水文特征值状况、历史洪水分析、灾害情况或为某次历史或近期洪水的水文分析、水文计算、洪水预报而进行洪峰水位、洪峰流量、洪峰历时、径流总量、流量分布、重现期等现场调查和资料收集工作。1976年水利电力部下达《关于组织进行历史洪水调查研究工作的通知》,由北京市水文总站负责,与北京市勘测设计处和水利部天津勘测设计院组成历史洪水调查汇编小组,并请北京市政设计院、北京市规划管理局和清华大学等单位参加。历时4年,共调查全市5条水系、170个河段、380个站年的资料,并根据历史文献进行分析论证。于1981年刊印了《北京市洪水调查资料》共两册。
洪痕 发生大洪水时在河道附近的建筑物上留有洪水痕迹,或在洪水经过的荒僻地区留有洪水淤积物、冲刷痕迹,或在两岸岩石上留下过水痕迹,或在河边树上留下的洪水漂浮物等。洪痕是调查洪水的重要资料。
可能最大暴雨 在给定气候条件、流域面积和时间内可能发生的最大暴雨,英文简称PMP。它是推算可能最大洪水的重要依据。估算方法:①当地暴雨放大法,当设计流域具有特大暴雨资料时,可从中选出时空分布对工程防洪运用较为不利的暴雨作为典型,作水汽和动力因子联合放大,放大指标用暴雨天气中实测资料的极值;②暴雨移植法,将暴雨的等雨量线图,自其实际落区移用到可能发生的设计流域,要求设计流域与移植区具有相似的暴雨天气条件和地形特点;③暴雨组合法,将两场或两场以上的暴雨,按天气、气候学的原理,合理地组合在一起,构成一场理想的暴雨,作为典型暴雨,并适当地进行放大。一般用多种方法进行估算,通过分析,合理地选定成果。
可降水 大气中水汽含量的一种指标。它的物理概念是地面高程以上全部水汽凝结为水的总量,其计量单位为mm。可降水量是可能最大暴雨计算中的重要因素。可降水的计算方法有用高空气象探测资料计算和用地面露点观测资料计算两种。由于工程所在地点往往缺少完整的高空气象探测资料,前一种计算方法的使用受到限制,而地面露点观测资料计算方法,经与用高空气象探测资料计算的结果比较,具有较好的近似性。根据设计地点的地面高程和地面露点,已有现成的图表可供查算。
《暴雨图集》 为适应城市化的发展以及流域下垫面条件的变化而编制的北京地区暴雨图集。该图集是1997~1999年修编完成的《北京市水文手册》的第一分册。其内容包括使用说明,暴雨等值线图,各种历时暴雨特征值计算成果表和附录等4部分,较以往的水文手册增加了10min、30min、60min、360min 4种历时的暴雨参数,增加了各种历时定点定面折算系数分析,查算应用方便。
降水入渗补给系数 降水入渗补给地下水量与降水量的比值。它是衡量降水补给地下水的数量指标。影响降水入渗补给系数的因素主要有:土壤质地、地下水埋深、降水量、降水强度、雨前土壤含水量、地貌、植被和水利化程度等。如果某地区的排水系统完善,雨后能迅速将地表径流排出,则降水入渗补给系数小;反之,排水不畅的地区,地表径流或地表积水不断补给地下水,使降水入渗补给系数加大。计算方法主要有两种:地下水动态法和流量过程分割法。
坝址洪水 建坝处河道横断面的洪峰流量及洪水总量。建库前的坝址洪水,一般由距坝最近的水文站洪水资料推算而得,如密云水库的径流系列,由苏庄水文站径流系列推算而得,坝址洪水自然是由苏庄水文站洪水资料推算而来。建库后的径流系列,由水库库容变量加出库水量计算而得,坝址洪水亦由此计算而来。坝址洪水是水库规划设计的主要依据。
最大洪水量 一定时段内最大的洪水量。例如一次洪水总量;3d、5d、10d、30d等定时段连续最大洪量。
洪水总量 在洪水历时内流过河流某一断面的总水量,简称洪量。
洪水历时 一次洪水从起涨到退尽所经历的全部时间过程。
洪峰流量 一次洪水流量过程中最大的瞬时流量,即洪水过程线上最高点流量。可能是实测值,也可能是用水位—流量关系曲线查算值或用水力学公式的计算值。
洪水过程线 反映一次洪水过程中流量随时间变化的曲线。即以流量为纵坐标、洪水历时为横坐标绘制的流量过程线。
设计洪水过程线 符合工程设计洪水标准的流量过程线。调蓄能力小的工程,对调洪起控制作用的是洪峰流量;调蓄能力大的水库工程,对调洪起控制作用的是时段洪量。根据流量资料通过频率分析方法推求设计洪水,拟定设计洪水过程线常采用典型洪水过程线放大的方法。典型洪水过程线可从大洪水过程线中选择。放大典型洪水过程线,常用同倍比放大法和同频率控制放大法。北京的密云水库设计洪水过程线,采用峰、量同频率控制典型放大的方法。
枯水期 河道流量显著低于平均流量的时期,也称枯季。
枯水流量 河流的径流量显著小于正常平均值、年平均流量时的流量数值。
枯水调查 对无实测最低水位和最小流量的河段,调查其出现最枯水的情况。调查内容包括年降水量和河川径流量明显小于常年的情况,属于最枯和接近最枯水年份的情况,调查其最低水位、最小流量、出现时间、持续时间,以及由河川枯竭而造成的灾害情况等。
基流 河道中,由前期降水形成的由较深处的地下水补给的、流量较为稳定的枯水期径流。在山溪性小汇水面积河流出口处表现十分明显。通常采用过程线分割或过程线分析的方法确定基流。基流的大小与流域面积、河流补给条件等自然地理因素有关,它是水资源评价和水资源开发利用中一个很重要的特征值。
产流 降雨形成地表径流部分的水。降雨量扣除损失量即为产流量,以mm计。降雨损失包括植物截流、下渗、填洼与蒸发,其中以下渗为主。由于产流情况相当复杂,为了便于分析计算,把产流概化成两种形式:①蓄满产流。适合于南方湿润地区或北方多雨季节。产流包括地面径流和地下水径流两部分。②超渗产流。在北方干旱地区或南方少雨季节,流域蓄水较少,地下水埋藏较深,一次降雨后,流域蓄水达不到饱和,下渗水量全部属于损失,不形成地下径流,只有当降雨强度大于下渗强度时才产生超渗雨,形成地面径流。
汇流 在流域面积上,降雨产生地面水流汇向低处的现象。流域汇流包括坡地汇流和河槽汇流两个阶段。降雨充满地面坑洼后,便开始沿坡面流动叫坡地汇流或坡地漫流。坡地上的雨水经过坡地汇流注入河槽,河槽水位上涨,水流沿槽下泄,沿程经河槽调蓄,至出口断面流出,叫做河槽汇流。
下垫面因素 降水落至地面后,在形成径流的过程中受到地面上流域自然地理特征(包括地形、植被、土壤、地质)和河系特征(河长、河网密度、水系形状)等影响因素统称。例如:在城市化进程中,地面硬化面积迅速扩大,下垫面因素的变化严重影响了雨水的入渗,恶化了地下水环境。
径流 由降水而从流域内地面与地下水汇集到河槽,并沿河槽下泄的水流的总称。分为地面径流和地下径流两种。
当地径流 过境河流流入或引入的径流除外,由当地的降雨或融雪产生的径流。它表征当地产生的可利用的水量。
客水 从本地区以外的来水。如由过境河流流入的或由外地引进的水,以及由区外高地因降雨产生的滚坡水。在当地水资源缺乏时,客水也是可利用的水量。
径流量 单位时间内通过河槽某一断面的水量,以m3/s计。在水文上有时称流量,有时称径流总量。将瞬时流量按时间平均,可求得某时段(日、月、年)的平均流量。在某时段内通过的总水量,叫径流总量。如日径流总量、月径流总量、年径流总量等,以万m3或亿m3计。
径流总量 见径流量。
径流深 在某一时段内通过河流上指定断面的径流总量,除以该断面以上的流域面积所得的值。相当于该时段平均分布于该面积上的水深,以mm计。
径流模数 某一流域内单位面积上的单位时间的径流量,又称径流率,以m3/(s·km2)计。由平均流量计算所得的为平均径流模数,如多年平均径流模数。在农田排水中,又叫排水模数或排涝模数等。
径流系数 同一地区、同一时期内的径流深度与形成该时期径流的降水量之比,其值介于0与1之间。在干旱地区,径流系数较小,甚至近于0,在湿润地区则较大。有多年平均径流系数、年径流系数、次径流系数、洪峰径流系数等。
径流调节 为满足防洪、供水、灌溉、发电、航运的需要,提高天然径流的利用率,按规划采取工程措施,控制和重新分配河道径流,拦蓄丰水期的多余径流补充枯水期的来水不足。凡是在一年之内蓄丰补枯的,称径流年调节;在多年期间将丰水年多余的水量拦蓄留待干旱年使用的,称径流多年调节。北京地区的中型水库多属于年调节水库,密云、官厅等大型水库属于多年调节水库。
排涝模数 见排水模数。
跨流域开发 河流水资源开发的一种方式。其特点是将某一河流的径流地下径流引到相邻河流的流域中去,以求获得更大的效益。如南水北调工程,将长江水引一部分到黄河流域和海河流域,以解决这些流域水资源紧缺问题。北京地区如京密引水、白河堡引水、永定河引水、向阳闸引潮入城、东水西调等工程,以及平谷、怀柔、房山向北京中心区的应急供水工程等都属于跨流域开发。
梯级开发 一种常用的开发河流水资源的方式。其特点是根据国民经济的需要和自然条件的可能,沿河选定若干适宜的坝(闸)址,修建一系列的水利枢纽,把河流分为若干段,逐段利用该河水利资源。由于这些水利枢纽自上游至下游排列类似阶梯,故称梯级开发。北京地区如永定河上的官厅水库电站、下马岭水电站、下苇甸水电站等都是梯级开发电站。温榆河上的沙河闸、鲁疃闸、辛堡闸、苇沟闸和北关闸等都是梯级开发的蓄水工程。
水库调洪计算 研究洪水通过水库拦蓄所引起的流量过程线变形(包括削减洪峰、加长洪水历时等)的调节计算。水库调洪计算的主要任务是:研究选择确保大坝安全和满足下游防洪要求的有利调洪方式,推求设计与校核频率洪水的坝前最高水位和下泄洪水过程,为确定泄洪建筑物尺寸、拟定水库特征水位与水库特征库容等提供依据。具体调洪方式一般可分为固定泄量和补偿调节两类。水库调洪计算方法可分为静库容法、动库容法及不恒定流法3类。它们各适用于一定的条件。静库容法是水库调洪计算中应用最广泛的方法。静库容法仅考虑坝前水位水平线以下的库容对洪水进行调节,利用水量平衡方程进行计算。密云水库调洪就采用的这种计算方法。
地下水分类 以地下水埋深条件为依据,结合考虑地下水成因和水动力条件对地下水的综合分类。常见分类是按埋藏条件、贮存形式分为孔隙水、裂隙水和岩溶水;按埋深、承压性质分为潜水、承压水和上层滞水。
地下水水位 地下水水位以相对于特定基准面的高程来表示,潜水水位指潜水面上各点的高程;承压水水位指承压水头各点的高程。打井时最初发现的地下水位称“初见水位”;经过一定时间以后,水位稳定在某一高程称静水位;抽取地下水时,井内水位的变化称动水位。动水位、静水位和初见水位都必须根据勘察要求,在规定时间内水位波动在一定范围且无上升或下降的趋势时,才能确定,把水位相等的各点相连,可绘制地下水等水位线图(承压水称等水压线图),图中可确定地下水的流向和水力坡度。
地下水分水岭 分割两个相邻地下水流域之间最高点的连线。其两侧地下水排泄基准面的高程和距离各不相同,主要受岩体渗透性、地下水补给、排泄和水利工程的影响,分水岭一般是不规则的,可通过泉、水井、钻孔稳定水位绘制地下水等水位线图来确定,在水库工程地质勘察中尤为重要,当地下水分水岭高程高于水库正常蓄水位时,可确定水库不会向邻谷渗漏。
地下水分布带 从地面向下可划分为4个带:①土壤水带,从地表向下直到植物的主根带,此带水分主要有结合水、毛细管水和一些过路性质的重力水;②渗水带,向下至毛细管带之间,厚度决定地下水的埋深,从零至上百米不等;③毛细管带,自潜水面向上扩展,厚度取决于岩土孔隙大小,颗粒愈细,孔隙愈小,毛细上升高度越大,以上三带统称包气带;④饱水带,此带充满了重力水和一部分结合水,可见到地下水面,是人们开发利用的主要水源。
地下水富水性分区 根据单井出水量的多少来划分地下水的富水特征分区。各地区的标准不尽相同。北京平原地区以单井抽水降深5m时的出水量为划分标准,共分5级:①大于5000m3/d为极富水区;②3000~5000 m3/d为富水区;③1500~3000m3/d为中等富水区;④500~1500 m3/d为弱富水区;⑤小于500m3/d为贫水区。北京平原区的富水及极富水区主要分布在密云县、怀柔区、顺义区冲洪积扇的顶部地区;贫水区主要分布在山前丘陵及冲洪积扇的边缘地带。
地下水富水区 参见地下水富水性分区。
地下水贫水区 参见地下水富水性分区。
地下水径流 地下水由补给区流向排泄区的运动过程。径流强度决定于含水层透水性、地形高差和大气降水等补给量的多少,补给来源多则地下径流愈发育,水量丰沛,水质好。同一含水层的不同部位,径流强度也不相同,如古河道中心的砂粒粗,径流较强,边缘砂粒细,径流较弱;裸露的厚层灰岩,由于岩溶发育的差异性,不同部位径流强度差别就更大,随着径流途径变长,向河流下游、向地下深处,地下水径流逐渐变弱。
地下水补给 含水层在天然状态或开采条件下从其他含水层中不断获得水量的作用过程。包括降水入渗、山前侧向补给、地表水体补给、井灌回归、越流补给和人工回灌等,上述各项量之和称总补给量。受地下水下垫面变化和降雨等方面的影响,总补给量年际变化较大,根据供水技术要求,可按丰、平、枯水年或多年平均值进行计算。保证率不同、系列不同,地下水总补给量会差别很大。
地下水给水度 潜水含水层在重力作用下饱水的岩石能够流出若干水量的性能。用常压下饱水岩石中流出水的体积与该岩石总体积之比来表示,砂、砾石给水度最大不超过0.30,一般为0.15~0.20;含水量很高的黏土,给水度却很小,一般仅0.03~0.05。给水度是定量评价地下水资源的重要参数,常用室内试验、抽水试验、动态均衡法和均衡场等多种方法综合分析才能确定。
地下水排泄 含水层失去水量的作用过程。包括排泄方式、影响排泄的因素及排泄量,排泄方式主要指蒸发、人工开采、向河流排泄、出露成泉或向含水层的越流排泄等,平原区最大排泄量是人工开采,山区主要是以泉形式排泄。
地下水动态 地下水水位、水量、水温、水质等随时间变化作有规律的升降现象。动态主要受水文地质条件、自然因素及人类活动的影响。山区基岩地下水动态变化大,主要受大气降水入渗和地下径流强度的影响,雨季前水位最低,雨季末期水位最高,不同岩性因地下水径流条件不同,年内实际水位变幅可从几米到数十米。在平原地区,地下水动态既受自然也受人为等因素的影响,年内变化很大,最小在1m以内,最大达10m以上。①潜水动态,在自然条件下,每年6~9月,水位随雨季明显上升,10月至来年5月随蒸发和向下游排泄而逐步下降。大量开采后,人为因素影响加大,在农业井灌地区,3月春灌用水,水位很快下降,5~6月出现最低水位,汛后水位回升,至9~10月达到最高水位;在水源井集中开采区,年最低水位出现在高峰用水期的7~8月,年最高水位则出现在年底或来年1~2月;在河流或渠道两岸,潜水位随地表水放水量和放水时间长短而升降,动态反映更明显。一般潜水位年变幅3~8m。②承压水动态,承压水位变化比潜水缓慢且有滞后现象,在没有开采的自然状态下,7~10月水头处于上升期,从当年10月至来年6月处于下降期,年变幅1~3m;大量开采后,最低水位出现在高峰用水期的7~8月,最高水位出现在来年的1~2月,最大年变幅10m以上。
地下水蓄水构造 由含水层与隔水层相互结合构成能储存和富集地下水的地质构造。主要类型有水平岩层、单斜、褶皱型、断裂型、接触型及风化壳等。
地下水埋深图 从地面到地下水位的距离称地下水埋深,承压水称承压水头埋深,将地下水埋深相等的各点连线即得地下水埋深等值线图和分区图。图中可判别地下水的上升或下降情况,还可对比不同年份同一埋深面积的变化,北京1970年埋深大于10m的面积仅190km2,1984年为1110km2,至1990年增加到2000km2,下降的面积比1970年增加了10倍以上。从1984年开始,北京已形成了区域性大面积水位下降漏斗,超采范围和程度都十分严重。
地下水隔水层 含水层周围的不透水岩层。隔水层是相对于含水层而言,一般渗透系数小于0.001m/d,致密的基岩、泥岩、无裂隙的黏性土等可视为隔水层。确定隔水层的厚度、分布规律对划分水文地质单元、查明水库渗漏边界有十分重要的作用。
地下水含水层 地下水面以下透水的、饱水岩土层。必须具备储水空间并在重力作用下可给出一定水量的含水层才有供水意义。按平原区和山区划分为3种不同的含水岩组:①平原区,含水层分布在第四系松散层孔隙之中,按其富水性分为极强、强、中等、弱、极弱5类。弱及极弱一般没有供水意义,往往被视为隔水或相对隔水层;极强及强含水层分布。②山区,主要含水层为基岩裂隙水、岩溶水,富水性不均一,水位埋藏深度及水量变化大,按泉流量分为强、中、弱3类,强含水层流量大于720m3/d,主要为碳酸盐类岩溶水和碎屑岩裂隙水;弱含水层流量小于120m3/d,主要为岩浆岩、变质岩、火山岩类裂隙水。③平原区第四系下伏岩溶含水层,主要分布在大兴、昆明湖、昌平等地,若作为备用水源地,需进一步查明其富水性及分布范围。确定含水层厚度、透水性和分布规律,对供水水源地是十分重要的依据。
地下水位预报 根据气象、水文地质条件和人类活动的影响,对未来时段内地下水位的变化进行分析判断,预测水位的升、降值。北京市水文总站每年都预报3月26日和5月26日的地下水埋深等值线图,主要是为管理部门决策地下水开采和农业灌溉提供服务。
地下水下降漏斗 地下水在开采条件下形成向下凹陷的形似漏斗状的自由水面(潜水)或测压水位面(承压水)。漏斗中间最低水位称漏斗中心,在不超采的情况下,漏斗可因停采或补给而恢复原来天然状态,称“暂时性下降漏斗”;超采后水位持续下降,漏斗扩大,将形成“常年性下降漏斗”。北京漏斗中心在朝阳区将台路一带,1949年中心水位埋深仅1m左右;1962年开始形成漏斗,当年中心水位埋深15.2m时,漏斗面积仅70km2;到1989年埋深大于20m的面积扩大为750km2,中心水位埋深达到40m。由于东郊漏斗面积不断扩大,逐步与西郊区域水位下降范围连成一片,形成常年性区域下降大漏斗,据水文总站计算:以10m埋深等值线为例,1990年影响面积2000km2;1999年扩大到2660km2,影响范围东至通州区、顺义区城连线以西,西至石景山,南至南苑,北至昌平山前一带。
地面沉降 地面下沉现象。由于大量抽取地下水,使地层压密变薄引起的区域性地面下沉,沉降范围与水位下降漏斗往往一致,且随开采量加大,下沉速度也加快。北京地区以朝阳区工业、生活集中开采地区为例,1966年以前下沉速率为2~5mm/年,1980年增加到81mm/年,至1987年沉降影响范围达800km2,其中100mm以上的面积260km2,并在来广营和大郊亭地区形成两个沉降中心,累计沉降分别为277mm和619mm,引起泵房开裂、井管抬高、地面裂缝和塌陷也十分严重。20世纪90年代以后,在自来水管网控制区,开采量减少,地面沉降减缓,而周围地下水集中开采区,仍有所发展。
地下水水质 地下水的物理性质、化学成分、细菌和其他有害物质的含有情况。北京市天然状态下水质为重碳酸—钙—镁型水,矿化度小于1g/L,水温12~15℃,水质较好。测试和检验工作称为水质分析,水质分析的项目按照评价目的确定,分为简易分析、全分析和专项分析。各国和地区根据各种用途的水制定相应的要求,称为水质标准,北京采用的水质标准包括生活饮用水水质、灌溉用水水质、工业污水排放标准、锅炉用水水质、环境水侵蚀性判定标准等,以保证人们的健康和建筑物的安全。
地下水矿化度 地下水中各种元素的离子、分子和化合物的总含量。通常以一定体积的水在105~110℃的温度下烘干后所得残渣的重量来判定,常用单位为g/L或mg/L。按矿化度大小把水分为淡水、微咸水、咸水、盐水和卤水五大类,北京的山区和大部分平原区地下水矿化度小于0.5g/L,房山、大兴、丰台、通州部分地区为0.5~1.0g/L,均为淡水。(www.xing528.com)
地下水硬度 地下水中盐的总含量。其值为水中钙、镁、铁、锰、锶、铝等溶解盐类的总量,天然水中以钙盐、镁盐为主。常用单位为德国度(H°)和mg/L表示。水中钙、镁碳酸盐的含量称“暂时硬度”,其他盐类的含量称“永久硬度”。按德国度把水划分为极软水、软水、微硬水、硬水和极硬水5类。北京城近郊区由于地下水超量开采,造成水质恶化,水硬度普遍升高为硬—极硬水;根据1996年监测结果,除水源三厂、水源八厂地下水尚能满足饮用水标准外,其他水厂矿化物增多,硬度已超过25德国度的饮用水标准。城近郊区硬度超标面积1982年为221.5km2,1995年达到297.2km2,硬度最高达61.7德国度。硬度高的水对洗涤、煮食和蒸汽锅炉有不良影响,硬度低的水对人体健康也不利。
潜水 第一个连续稳定隔水层之上、具有自由表面的地下水。从潜水面到地面的距离称潜水埋藏深度;从潜水面到下部隔水层的距离称含水层厚度。潜水不承压,通常在重力作用下由高处向低处运动,由于上部无连续隔水层,可直接与包气带、大气圈及地表水圈发生联系,水位、水温、水质等随当地水文气象因素影响而相应敏感变化。由于潜水的补给区和分布区一致,极易受污染,保护水源尤其重要。
承压水 充满于两个隔水层之间,在高水头补给的情况下而具承压性质的地下水。当地形高程低于承压水头高程且顶板被揭穿时,便形成为自流水。含水层上部的隔水层称隔水顶板;下部的隔水层称隔水底板;顶、底板之间的距离称含水层厚度,打井时必须打穿隔水层顶板才能见到地下水。地下水通过位置较高的补给区和上、下部含水层越流获得补给,它与大气圈、地表水圈联系较弱,水位升、降变化决定于水压的传递速度,动态稳定,不易受污染,一旦污染和超采,较难恢复,要注意保护。北京在20世纪50年代,朝阳东直门、海淀六郎庄、北京大学等地均可见自流井,由于水位逐年下降,20世纪70年代后基本消失。
上层滞水 埋藏于包气带中、在局部隔水层之上、季节性存在的重力水。裂隙岩层和可溶岩层中也可埋藏有上层滞水。补给区和分布区一致,一般水量较小,易受气候影响,易受污染,北京城区中心分布范围较广,对建筑物地基影响较大,必须认真鉴别并查明含水层厚度和水量大小,以便采取排水和防渗措施。
裂隙水 贮存于坚硬岩石裂隙中的地下水。裂隙的密集程度、张开大小、连通性及其在水平和垂直方向上的变化是影响裂隙水的主要因素,裂隙水在地层中分布往往不均匀且埋藏深浅不一,常常构不成连续统一的地下水面,水位可能承压也可能无压,流量一般较小,多以季节性泉水出露而成为山区人民的重要水源。
岩溶水 岩溶又称喀斯特,贮存和运动于可溶性岩石裂隙、溶洞中的地下水。可溶性岩石指以石灰岩、大理岩为代表的碳酸盐岩。岩溶水存在于大小悬殊的溶穴中,故其分布极不均匀,同一地区甚至仅相隔几米,水位变幅可达几十米,流量差别几十倍,在厚层纯石灰岩分布区和构造破碎带部位,地下径流通畅且交替强烈,岩溶水量丰富,常以大泉集中排泄,著名的玉泉山泉、高庄泉、万佛堂泉都来源于岩溶水;而在岩溶不发育的地区,几百米的深井常常打不出水来,房山区、门头沟区等深山区,因开采困难成为严重的缺水区。
地下热水 温度高于20℃的地下水。根据水温可分为:低温热水(20~40℃);中温热水(40~60℃);高温热水(60~100℃)及过热水(大于100℃)。出露于地表的则成温泉、热泉。北京市昌平区小汤山温泉和延庆县佛峪口温泉,有文字记载开发利用已达500年。北京深层地下热水的勘探和开发利用始于20世纪70年代初期。北京地下热水有4个地热带:①延庆盆地地热带,储存于晚元古界碳酸盐岩层中,面积170km2,深度从出露地表到井深2006m(三里河村热水井,水温52℃);②温泉—沙河—小汤山地热带,热储层为元古界和古生界碳酸盐岩,面积大于80km2,埋深350~1200m,水温26~64℃;③顺义—城东南区—良乡地热带,由南苑—通州断裂和黄庄—高丽营两条断裂的断陷盆地组成,面积120km2,井深650~3600m,水温38.5~83℃;④采育—西集—凤河营地热带,分布在大兴凸起的东南,面积2400km2,埋深在2400m,水温53℃。北京地区地热水矿化度一般低于0.7g/L,硬度小于10H°(德国度),pH值7.1~7.9,属HCO3—SO4—Na—Ca型。常含有F、Ra、Rn、HBO3、SiO2、H2S等矿物成分。
土 工程上所称的土,是由岩石经风化形成的固体颗粒,经过沉淀或松散堆积而成,有时还含有有机质。一般分为漂石、卵石、砾、砂、细颗粒(粉土及黏土)、有机土及泥炭。所以土是复杂的自然产物。农业上所指的土壤,是指通过社会生产活动(耕作,施肥,灌排,土壤改良等)和自然因素的综合作用而形成的具有肥力、适宜于生长植物的地表疏松的一层土。
基岩 从地质历史时期划分,第三系以前的漫长地质历史时期所形成的各种岩类,包括沉积岩、变质岩和侵入岩均称为基岩。在山区,大部分基岩裸露地表;在平原区,基岩均埋藏在第四系松散层之下。在北京地区的西、北部近山前地区,基岩埋深一般在20~40m,而东、东西部地区可达300~800m。对水利工程,尤其是水库大坝,了解基岩的埋藏深度、分布特征、岩性特点是非常重要的工程地质勘察内容。而第四系指尚未固结的松散覆盖层,岩性以黏性土、砂砾卵石为主。
古河道 在地质历史或人类历史上,河流改道后被废弃的河道。河流的改道多发生于平原区,永定河历史上称无定河,自三家店出山后,河道居无定所,洪水泛滥时,四处摆动,形成了大面积的冲洪积扇,历史上永定河有3次较大的变迁,造成了北京平原地区多条古河道。十三陵水库主坝现今河道覆盖层厚40余m,但地质历史时期,河道在现今大宫门一带,沉积厚度达80余m,而在七孔桥至八宝山一带厚度可达100余m,在未做处理前,十三陵水库沿八宝山—七孔桥—大宫门一带产生大量的渗漏。查明古河道的分布范围对水文地质工程地质的勘察工作具有实际意义,对开发地下水、防止库区渗漏和回灌地下水等十分重要。
河床覆盖层 河床底部沉积的松散冲积物。河谷一般由河床、河漫滩及阶地构成。河床为常年过水部分,由于受河流侧向侵蚀的作用,常呈弯曲状态。河道经常变化,使河床底部的冲积物复杂多变,山区河流流速较大,河床覆盖层往往堆积较大的块石、碎石及卵石,而河床两侧流速稍缓处则堆积较细的颗粒。一般在峡谷区,河谷下切强烈,覆盖层较薄;在宽谷河道往往沉积物较厚,如永定河山峡段、拒马河张坊以上,河床覆盖层仅为20~30m,在十三陵主坝区,覆盖层达40余m。在平原区,河流出山口后流速降低,大量泥沙沉积,覆盖层厚度随河流向下游逐渐加大,如永定河在三家店至卢沟桥段,覆盖层厚度约30~40m,向下游增加至50~60m,拒马河南尚乐一带厚达60m以上,沉积物往往由于河流的不断摆动呈粗细颗粒交互沉积的多元结构特点并夹有黏性土层。
沙土液化 砂土颗粒组成的土体在动力或静力作用(包括渗流作用)下,由固体状态转化为液体状态的过程或现象。土体在液化状态下,抗剪强度近于零。液化一般发生在饱和沙土中,也可发生于黏性颗粒(粒径<0.005mm)含量不大于15%~20%的饱和少黏性土中及粗粒(粒径>5mm)含量不大于70%的饱和砂砾土中。液化的主要形式有砂沸、流滑和有限度的往返流动性变形等。砂沸常出现在挡水建筑物下游地面、河堤外侧低地、开挖建筑物基坑底部、钻孔或井孔底部及地震后的地面,呈喷水冒砂现象。流滑常出现在河岸、海岸、土坝的饱和松砂的边坡上。有限度的流动性变形大都出现在地震时,中密和中密以上的饱和沙土中。在地震往返剪切过程中,出现的间歇性液化或有限度的流动性变形,可使建造在它上面的建筑物下沉和倾斜。密云水库白河大坝保护层滑坡、鲁疃闸震毁等都是地震引起沙土液化的结果。
地质构造 在地壳运动中,岩层或岩体由于受内外动力作用而产生的连续或不连续的永久变形。常见的地质构造有褶皱和断裂两种。褶皱是岩层在构造应力作用下形成的各种连续的弯曲,向上弯曲的称背斜,向下弯曲的称向斜。如北京平谷东部的关上大背斜和西山的九龙山—香峪向斜。断裂是指岩体在构造应力作用下所产生的破裂现象,属于不连续变形,一般分为断层、节理和劈理3类。
断层构造 受构造应力的作用,岩层的连续性受到破坏并沿断裂面发生的明显位移。断裂面称“断层面”,倾斜面上的岩块称“上盘”,另一旁的岩块称“下盘”。并用断层的走向、倾向、倾角、断距来描述其产状,根据两盘相对移动的性质可分为3种类型:正断层,上盘下降、下盘上升;逆断层,上盘上升、下盘下降;平移断层,断层两侧岩体沿走向发生相对水平位移。断层构造规模差异很大,平面延伸长度数十米至数百公里,断距数米至数公里。北京地区最大的断裂为黄庄至高丽营断层,延伸长达100km;八宝山断层约80km。断层影响着大坝的稳定和水库的蓄水,如怀柔区边坑水库南岸的断层贯穿了水库的上、下游,造成水库严重渗漏。查明断层的分布、性质是非常重要的工程地质工作。
崩塌 峡谷边坡或陡峻斜坡上部岩土体被裂隙切割、拉裂后,在自然或人为作用下,突然向外倾倒、滑落、翻滚、坠落的破坏现象。发生在土体中的崩塌称土崩;发生在岩体中的称岩崩,规模巨大的山体崩塌称为山崩。崩塌主要发生在斜坡陡峻的峡谷区,特别是河流强烈侵蚀的地带。崩塌可造成河道堵塞,阻断和影响航运、破坏村镇或建筑物,引起洪水灾害、砸伤施工人员等。修建水利工程时,应尽量避开可能发生崩塌的地段。
岩溶 水对可溶岩的溶蚀作用所产生的地质现象,又称喀斯特。当地表水和地下水在可溶性岩石的裂隙和孔隙中不断流动,使岩石被溶蚀、侵蚀、迁移、沉积,产生溶隙、漏斗、孤峰、石林、盲谷、溶蚀洼地等独特地貌和落水洞、溶洞、暗河、地下湖、溶孔等地下岩溶形态,溶解的岩溶物的聚积可形成石钟乳、石笋、岩溶角砾岩、红黏土等岩溶沉积物。北京地区与水工建筑物有关的如天开水库(中型)、银冶岭水库[小(1)型]因库区岩溶严重,形成漏库,无法蓄水。
喀斯特 见岩溶。
滑坡 在自然或人为作用下,斜坡岩体或土体沿贯通的剪切面向临空面下滑的现象。滑坡可发生在人工边坡(大坝、渠道等)或天然斜坡、松软或坚硬的岩土体。只要稳定条件遭到破坏,陡坡和缓坡都可发生滑坡。滑坡是边坡、坝坡变形破坏的常见形式之一。如1985年6月,长江三峡新滩滑坡,体积达0.4亿m3。北京地区也发生多次岩体或坝面滑坡,1965年十三陵水库溢洪道扩建时,因挖深基础,引起岩体滑坡约1万多m3,将工作面埋没;1969年延庆县佛峪口水库坝头开挖时,因违规操作,造成大面积岩体滑坡,伤亡近30人;1959年8月15日大雨,怀柔水库东溢洪道陡坡段左边坡岩体发生滑坡,滑坡岩体1000多m3,将溢洪道出口堵死,严重影响行洪;1976年唐山大地震波及北京,密云水库白河主坝发生坝面滑坡6万m2,体积15万m3,危及大坝安全。
岩石 一种或几种矿物组成的自然集合体。也可由一种矿物组成,如大理岩是由方解石CaCO3组成。按成因,可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩三大类。在地表,岩石是理想的建筑物地基和重要的建筑材料,本身也可以作为建筑物,如隧洞、地下建筑。
岩浆岩 由岩浆冷凝而成的岩石,又称火成岩。一般分为侵入岩和喷出岩两大类。在地表下冷凝的叫侵入岩。侵入岩按距地表的深浅程度,又分为:深成岩(如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩、辉岩等)和浅成岩(如花岗斑岩、正长斑岩、闪长玢岩、辉绿岩等)。喷出地表冷凝的叫喷出岩,如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、浮岩等,它们具有隐晶质及玻璃质结构。按SiO2含量的多少,又可分为酸性岩、中性岩、基性岩及超基性岩。由火山喷发形成的块石、碎屑和火山沉积的岩石,又称火山碎屑岩,现划分在沉积岩类。北京地区房山区周口店、八达岭等地区有较大规模的花岗岩侵入体分布。常见的侵入岩有花岗岩、闪长岩、正长岩、辉绿岩等。
沉积岩 地壳的发展过程中在地表或接近地表的常温、常压下,各类先成岩石(如花岗岩等)的风化产物以及某些生物、化学和火山作用的产物,在原地或经搬运(如水流作用)沉积成岩所形成的岩石。一般具成层形态。常见的有砾岩、砂岩、页岩和石灰岩等。按成分及成因分为三大类:①黏土岩,如页岩、泥岩等;②化学和生物化学岩,如石灰岩、白云岩等;③碎屑岩,又分为沉积碎屑岩(如砂岩、砾岩)和火山碎屑岩(如凝灰岩)两类。除火山碎屑岩外,其余的过去统称水成岩。沉积岩是陆地表面分布最广泛的岩石,各类沉积岩在北京大部分地区均有分布。
变质岩 地壳中先形成的沉积岩或岩浆岩在高温、高压及其他因素作用下,矿物成分、结构构造方面发生变质而形成与原岩石完全不同的岩石。变质岩的特征是:具有变质矿物如柘榴子石、绿帘石、红柱石等变质构造。按其构造特征,有板状构造的板岩、千枚状构造的千枚岩、片状构造的片岩、片麻状构造的片麻岩、块状构造的变粒岩、石英岩、角岩以及压岁构造的构造角砾岩、糜棱岩。北京地区最常见的变质岩有片麻岩、千枚岩和大理岩等。
火成岩 见岩浆岩。
水成岩 参见沉积岩。
石灰岩 以其能烧制石灰而命名。灰岩主要化学成分为碳酸钙,与白云岩等统称为碳酸盐岩,为浅海化学或生物化学沉积岩。化学成分中多含有碳酸镁,以其钙、镁离子含量多少而划分为灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩及白云岩,白云岩则以碳酸镁为主。
灰岩易被水溶蚀而形成溶孔、溶槽、溶洞等喀斯特化现象,北京地区灰岩分布十分广泛,各区县均有大面积分布,也发现了不少较大规模的岩溶洞穴,如房山的云水洞、石花洞、银狐洞,平谷的京东大溶洞等,均被开发为旅游区。水利工程建在灰岩地区往往会产生大量的渗漏,如房山区的天开水库、门头沟区的苇子水水库、密云县的银冶岭水库以及平谷区的海子水库等。
花岗岩 岩浆岩类中的侵入岩类,是地壳下的岩浆上升至地壳或接近地表处冷凝固化而成的岩石。主要矿物成分为长石、石英、云母、角闪石等,呈块状构造、粒状结构,新鲜岩石十分坚硬但较易风化,球状风化为其明显的地貌特征。北京房山区周口店一带、怀柔区与密云县交界处的云蒙山以及八达岭均有较大面积的分布,花岗岩是良好的天然石材。
片麻岩 因其具片麻状构造而命名,属变质岩。主要矿物成分为长石、石英、云母、角闪石,矿物具明显的定向排列称片麻状构造。根据其矿物成分定名,如花岗片麻岩、黑云母角闪斜长片麻岩等,岩石坚硬但较易风化。北京地区以密云分布最为广泛,密云水库四周大部分为片麻岩,其次是怀柔区、平谷区,其他区县仅有零星分布。
玄武岩 岩浆岩中的火山喷发岩类,由熔岩流溢出火山口后冷凝而成。与安山岩、流纹岩一起为火山熔岩的三大类。玄武岩中主要以暗色的辉石砂物为主,颜色多为黑色或深棕色,由于冷凝速度快,矿物来不及形成晶体,为玻璃质或隐晶质结构,块状构造及气孔和杏仁构造,冷凝后常形成柱状节理。玄武岩在北京地区分布较少。
角砾岩 砾岩中的砾石形状呈棱角状的岩石。其形成有两种情况,一种是先成岩石在风化、崩落及水流作用下,搬运距离较短,碎石未经磨圆仍保留棱角状而形成的岩石;另一种是火山喷发时产生的碎石与火山灰或熔岩流混合在一起形成的岩石,如凝灰角砾岩、安山角砾岩等,强度较差,易风化。北京主要分布在怀柔区南部、北部与延庆县东部、门头沟区西部、密云县东部等地,十三陵水库东侧及斋堂水库均为此类岩石。
砂砾岩 为地质历史时期河流冲刷堆积的砂、砾、卵石在漫长的过程中逐渐压密、胶结而形成的岩石,属河流相的沉积岩。呈块状,具明显层理,根据颗粒的大小可分为砂岩、砾岩。在北京的房山区北部和门头沟区最为广泛,并多含有煤系地层,其岩石强度较花岗岩、灰岩差,且易风化,往往夹有泥质岩形成软弱夹层。
石英岩 属变质岩类,由原始沉积的石英砂岩变质重结晶而成。块状构造,主要矿物成分为石英,岩石坚硬,抗风化能力强,但性脆,在构造应力作用下,易形成节理。北京地区以平谷区北部分布最为广泛,黄松峪水库坝址区即以石英砂岩为主,沿节理面易产生局部小量的渗水。
闪长岩 属岩浆岩中的侵入岩类。浅灰—灰绿色,块状构造,等粒结构,其主要矿物成分为中性斜长石、角闪石、黑云母,无或少量石英。常与花岗岩呈过渡关系,过渡岩石多为花岗闪长岩,如周口店花岗岩体的外围为花岗闪长岩及闪长岩;也有单独出现的,如怀柔边坑水库坝右岸为闪长(玢)岩。该岩石较坚硬,较易风化,风化形式与花岗岩类似,常呈球状风化。闪长岩是良好的天然石材。
安山岩 属岩浆岩中的喷出岩类。颜色为红褐、紫灰或灰绿,块状构造,矿物成分为斜长石、角闪石、黑云母及辉石,多为隐晶质,含有呈定向排列的气孔及斜长石斑晶(杏仁构造)。岩石强度中等,易风化,北京地区分布较广,常与凝灰岩、角砾岩混杂,形成安山质角砾岩或安山集块岩。十三陵水库东岸即为安山质角砾岩。
辉绿岩 属岩浆岩中的侵入岩类。颜色黑或暗绿色,块状构造,辉绿结构,矿物成分以辉石和基性斜长石为主,岩石坚硬,比重大,但易风化,地形上常形成沟或凹槽。一般规模不大,呈岩床或岩墙形式出现。北京地区各处均有分布,古城水库坝址上游、西水峪水库坝址左岸均以岩墙形式出露。
千枚岩 沉积岩在高温、高压或其他因素作用下,经浅变质所形成的岩石。按成因分类属于变质岩,主要矿物成分为绢云母、绿泥石、石英等,肉眼较难辨认,外表灰黑、青褐色,岩性致密,具千枚状构造,且有明显的丝绢光泽。强度较软,属次软—极软类岩石,北京地区分布较广泛。
砾岩 属沉积岩类。一种由颗粒直径大于2mm的卵石、砾石等岩石和矿物碎屑经胶结而成的岩石。所含砾石的棱角多被磨圆,所以与角砾岩不同。砾岩多呈厚层块状,层理不明显,砾石排列常有一定的规律性。按成因可分为河流沉积的砾岩、冰川砾岩和海成砾岩等。
页岩 呈薄层、页片状或杂色片状,以黏土矿物为主的岩石,属沉积岩类。其形成条件以湖泊和沼泽等静水沉积环境为主,颗粒细,多小于0.005mm。岩石强度较低,易风化,表面常呈碎片状,遇水易软化,常形成泥化夹层。时代较老的页岩岩层常变质为千枚岩。在北京地区页岩或千枚岩分布十分广泛,房山、怀柔、昌平、门头沟等区县,均有大范围出露。
岩石风化 岩石长期在地表环境、气温、水溶液和生物等因素影响下,在原地发生物理、化学变化的过程。按风化作用的动力因素,可分为物理风化、化学风化和生物风化。风化作用的结果是岩体被破坏,出现强弱不同的风化带。在地表则形成与母岩的工程地质迥然不同的松散沉积物的残积层。风化岩石与残积层构成地表的风化层。岩石风化对开挖坡度、建筑物基础埋置深度和地下水埋藏分布等都有关系。
节理 受地质应力作用,岩层的连续性遭到破坏,形成断裂,沿裂隙面没有(或有很微小的)位移,亦称裂隙。节理常集中出现,呈平行或纵横交错状,长短、宽窄不一。按作用力性质分张节理和剪节理,张节理受张应力作用,节理面呈锯齿状,延伸距离小,裂隙张开,有石英、方解石充填;受剪应力作用则形成剪节理,节理面细小、闭合,延伸较远。查明统计节理发育程度和发育方向,可确定地下水可能发育通道和对工程的影响。
软弱夹层 与上下岩体物理力学特性有显著差异的岩层。通常是颗粒细、层次薄、具片状结构、遇水易软化或泥化、强度低、易变形的夹层。分布广泛,涉及各类岩层,不论工程规模大小,几乎都能遇到,严重影响工程基础,坝基、坝肩的抗滑稳定性和不均匀沉降等安全问题。在整个勘探过程中,对软弱夹层调查应放在首要地位,并通过有效手段论证其性状、规律。可用开挖回填、混凝土塞加固、锚固等方法加以处理,以增加强度和防渗作用。海子水库溢流坝基础分布有多层连续性好的泥化夹层,设计采用了上游灌浆、下游设3道抗滑齿墙,解决抗滑稳定问题。
不透水层 渗透系数小于10-3m/d的地层,亦称地下水隔水层。如致密、裂隙极不发育的岩石、黏性土层等。其特点是不能透过地下水,在工程地质评价中视为不含水层或隔水边界。
冰川 极地或高山地区多年积累起来的雪或多晶冰体在压力和重力作用下顺山坡或地面向下运动形成的产物。分四种类型:山麓冰川、高原冰川、大陆冰川和山地冰川。中国的现代冰川多在西部高山地区。北京无现代冰川,但地质历史时期也曾发生过冰川活动,形成了西山一带的冰川遗迹和冰积泥砾层。
冲积扇 山区河谷出山后所形成的扇状堆积地貌,是经常性水流冲刷堆积的产物。当河水出山后流速降低,所携带的泥沙及碎屑物沉积下来形成向下游逐渐扩大的扇状地形,其顶部颗粒粗,地势较高,向下游逐渐变细,地势也缓缓降低而形成平原。北京平原就是由永定河、潮白河、大石河、拒马河等较大河流的冲积扇所组成。在冲积扇的上部,由于颗粒粗,富水性好,而在下部颗粒逐渐变细,其富水性也逐渐变差。
洪积扇 干旱、半干旱地区由暂时性洪流在山谷出口所形成的扇状堆积地貌。坡度较缓,扇顶部堆积粗大的砾石,下游及边缘地带堆积物逐渐变细。由于洪积物多由洪水携带而来,分选性差,泥沙混杂,富水性往往较差。
洪积平原 大型河流出山口后,冲刷、沉积而成的广阔平地。河流出山后河谷十分开阔,洪水时,水流溢出河床,将所携带的泥沙迅速堆积。地形特点是平缓、开阔、切割微弱。例如华北大平原。北京平原区主要由永定河、潮白河冲积而成,处于华北大平原的北面,称北京平原。
透镜体 沉积岩的一种地质构造。岩层厚度从中心区向边缘逐渐变薄,而消失的沉积层,形状似光学透镜,故名。多分布在第四纪松散沉积层中。存在透镜体的地区,对工程地质及水文地质条件均有影响,如上层滞水就是分布在隔水层为透镜体之上的小型含水层。在透镜体地区的建筑物,易因基础不均匀而引起沉陷。
山脉 线状延伸的山体。常由多条山体所组成,例如:太行山山脉、燕山山脉。
丘陵 坡度较缓,连绵不断的低矮山丘。一般丘陵的高程在500m以下,相对高差不超过200m。北京地区山地与平原分界附近多为丘陵分布。
盆地 四周高(山地或高原)、中间低(平原或丘陵)的地区。例如四川盆地、柴达木盆地等,一般分为构造盆地、风蚀盆地和溶蚀盆地,北京市的延庆县即为构造盆地。
太行山脉 在北京、河北、山西、河南等省市交界处。古称大形、五行之山、母山、皇母山或女娲山。《汉书·地理志》始称太行山。北起北京市南口关沟,北北东—南南西走向,南止河南省中条山,西至山西省长治、阳泉、灵丘一线,东临华北平原。长400km,宽80~120km,平均海拔1000m以上,由片麻岩、花岗岩等构成峻峭多姿的山峰。2000m以上的山峰有小五台山(2870m)、灵山(2420m)、曲阳山(2059m)等。低山峰峦多在1000m左右。著名的山间盆地有涞源、阜平、灵寿、井陉、赞皇、武安等。横穿山区的谷地多为交通要道,有“百岭八陉”之称。地处南温带、亚湿润、亚干旱气候区,植被垂直变化明显,1600~1800m以下是夏绿阔叶林,2000m左右为山地草甸。山麓地带是重要的温带水果产区。山脉的东北端在北京市西部,主要组成西山山地,多向斜山地和深切的横向河谷,如著名的永定河谷地、拒马河谷地等。
燕山山脉 在河北省和北京市北部。周初有黄帝之后的燕国,在河南汲县附近,其时称夷汉之界山为燕山。后周公召封于蓟,以山为号,名燕国。遂有南燕、北燕之别。燕山西起尚义,东至青龙河畔;北以尚义、独石口、承德一线与坝上高原为界,南以桑干河与太行山相隔。东西长约420km,南北最宽处近200km。略呈东西走向。山体分散,多由火成岩、变质岩组成。高峰有汗海梁(2067m)、大南山(2172m)、大海坨山(2241m)、雾灵山(2116m)等。沿山脊筑有万里长城,形势险要,张家口、独石口、东方口、居庸关、黄花城、古北口、喜峰口等是万里长城燕山段的重要关隘,在军事和交通方面均有重要地位。潮白河、永定河、温榆河等河流流经其间。
西山 在北京西部,故名。属太行山脉。习惯上东北以昌平区关沟为起点,西南至房山区拒马河畔,西北至市界,东南至北京平原。南北长近90km,东西宽约60km。约于1亿年前褶皱上升为山地,山脉多呈北东—西南走向。许多向斜轴部上升为山岭,形成地形与构造相反“地形倒置”现象。山高坡陡,岭谷相间,永定河从西北向东南穿过山区,形成曲折深切河谷,其支流顺构造方向发育,形成开阔河谷。较高的山峰有东灵山(2303m)、白草畔(2035m,另有资料为1983m)、百花山(1991m)、老龙窝(1649m)、青水尖(1528m)、笔架山(1448m)、黄草梁(1670m,另有资料为1737m)等。自然植被为夏绿阔叶林,但破坏严重。现多为杨、桦、柏、松和栎等为主的次生林及灌木丛。1850m以上山地分布有山地草甸。1985年建有百花山、东灵山和龙门涧等自然保护区。有香山、八大处、百花山、上方山等名胜古迹。
军都山 属燕山。在北京市北部,跨延庆、怀柔、密云、平谷区县。汉置军都县于山南(今昌平区附近),故名。又名北山。中生代火成岩分布广泛。山区多陷落盆地和开阔盆地。山体略呈东西向延伸,长约150km。较高山峰大海坨山,海拔2241m,凤驼岭海拔1530m,黑坨山海拔1534m,云蒙山海拔1414m,一般山峰海拔为1000~1500m。南半部临近北京平原,多低山丘陵。潮白河、永定河、温榆河等河流,流经其间。北部多深切河谷,南部多宽缓谷地,蕴藏有铁、铅、锌、铜、金等矿产。自然植被为夏绿阔叶林,仅云蒙山和大海坨山等少数地方有保留。次生植被以杨、桦、栎林较多,还有油松林和果林。低山丘陵区是著名板栗产区。万里长城蜿蜒其间,有著名的如八达岭、慕田峪、古北口等关隘。
百花山 在门头沟区与房山区交界处,门头沟区大峪西偏南44km处。山顶浑圆,春末夏初百花争妍,故名。又名百花坨。为向斜山地。是大石河与清水河的分水岭。主峰白草畔海拔1983m,百花山海拔1991m,东南麓断层发育,山势峻拔。800m以上为次生林和灌木丛,1900m以上为高山草甸。夏季凉爽,是避暑胜地。现已建立市级自然保护区。
雾灵山 位于河北省兴隆县北部和北京市密云县东部,距密云县城关镇东北63km。原名伏凌山,后讹传为雾灵山。属燕山山脉。山体主要由火成岩组成。山体大部分在河北省境内。主峰海拔2116m。山顶云雾弥漫,阴坡积雪,常年不化,有“雾灵积雪”的美称。
东灵山 位于北京市门头沟区与河北省涿鹿县交界处,距门头沟区大峪西北55km,属太行山山脉,是北京市最高峰,主峰海拔2303m。以石灰岩为主的向斜复式褶皱山地,山势和缓。东灵山南坡为清水河支流西沟的发源地。山区为松、栎为主的杂木林,海拔1900m左右为高山草甸,是北京市优良牧场之一。
勘探 利用人工或机械手段对地面以下地质结构、岩性和构造等问题进行探察的方法,统称为地质勘探。根据施工方法可分为两类:①探槽和探坑,是采用锹、镐或局部爆破的方法将表层土或部分风化基岩挖掉以揭露地质现象的一种简易的勘探手段,主要用于了解构造线、破碎带、不同地层的分布等地质现象,一般适应于覆盖层厚度小于3m的地区,探槽的长度根据所了解的地质条件和需要而定。②钻探,是利用钻探机具通过钻孔获得深部地质资料的一种方法,也是最广泛应用的一种勘探手段,可分为冲击钻进和回转钻进,冲击钻一般用于覆盖层勘探,通过打捞岩粉或利用单独的取样器了解地质情况;回转钻直接通过钻头取出岩芯了解地质情况。钻探可以了解地下数十数百甚至数千米深度的地质情况,通过钻孔还可以进行水文地质试验、孔内原位测试工作以及辅以其他方法了解更多的地质内容,是目前地质工作必不可少的一种勘探手段。
钻探 用钻机与钻进工具借助电动机或内燃机的带动,从地面向地质体钻进不同深度的钻孔,并将钻孔中切磨下来的岩心或岩粉取出的方法。钻孔深度可达数十至数千米,是地质勘探中必不可少的重要手段。根据破碎岩土的方法分为冲击钻探、回转钻探和振动钻探等,回转钻探又可分岩心钻进和全面钻进,岩心钻进被广泛应用于需要获取详细地下地质资料的各种勘探之中,孔内还可实施多种物理、力学试验和抽水、压水试验。缺点是成本较高,勘探周期较长。
山地勘探 利用人工开挖,了解山地地质情况的一种勘探手段。分为轻型、重型两种:轻型包括剥土、浅井、挖槽和平硐,用来揭露追索地层界线、断层产状和圈定矿体等重要地质现象;重型包括竖井、斜井及地下坑道等,用来详细研究地下深部地质构造或矿体的埋藏条件。
土层勘探 为查明土层工程地质条件而布置的勘探。适用于黏性土、砂土和卵石层。常用土探钻机,可取出原状土样进行室内物理、力学试验,并可在孔内进行原位动力触探或静力触探。在地基勘探或野外填图中,还常用洛阳铲,用人工打入的方法,取出扰动土样,以判断土层成分,划分地层,但深度较浅,只能适用于黏性土和砂土地层。
机械锥探 用钻机把锥形钻孔工具打入地下的钻眼方法。常用来探测堤身或坝体内部有无裂隙、漏洞、兽穴、蚁巢等隐患。先用钢锥在堤身或坝体钻眼,凭压锥入土用力大小判别有无隐患,然后拔出钢锥,再向钻眼中灌入砂或泥浆,视灌入数量多少,分辨隐患程度,确定处理措施。灌浆也可采用此法。
地球物理勘探 凡利用地球物理的方法来探测地层岩性、地质构造等地质问题时,通称物探。可分为重力、磁性、放射性、电法勘探、弹性波探测和钻孔地球物理勘探(测井)等,具有工效高、成本低、装备轻便的优点。但它毕竟是一种间接的测试方法,也具有条件性、多解性的缺点。合理应用物探,可减轻钻探工作量,缩短勘探周期,还可指导钻探的布置,填补难以进行钻探的工作地段。解释物探成果时必须充分利用已知地质条件,开展多工种的综合物探,才能对地质问题得出正确结论。
物探 见地球物理勘探。
地质遥感 根据光和电磁辐射的理论,应用现代技术中的各种探测器,对远距离目标辐射来的电磁波信息进行接受,传送到地面接收站,加工处理成图像或数据,用来探测、识别目标物的整个过程。分为航空和航天两种类型,在工程地质小比例尺测绘中应用遥感技术甚多。航空摄影相片是地壳表层景观现象的综合缩影,客观地反映地质体的光学和几何特征,通过地质判释,可识别地形、地物、地貌,确定岩石和第四纪沉积物的界线,判别地质构造形态和滑坡、泥石流等。南水北调中线工程北京段选线中,应用航片解释地质问题,不仅效果好,而且减轻了工作量。
槽探 采用人工挖槽以揭露地质体的简易勘探方法。主要用锹镐挖掘,当遇大块碎石或风化基岩时,也可采用爆破。适用于了解构造线、破碎带宽度、不同地层岩性的分界线、岩脉宽度及其延伸方向等。开挖深度一般小于3m,其长度和宽度,根据所了解的地质条件和需要决定,当覆盖层较厚、土层较软易塌时,挖掘宽度加大,侧壁挖成斜坡形;当土质密实时,宽度减少至便于工作时止。探槽编录除进行岩土描述外,还应以剖面图、展示图等形式全面反映槽壁、底部的岩性、地层分界线、构造等特征,并对代表性部位拍照存档。
硐探 通过人工开挖、支护形成的地下硐室,探查地下地质情况。垂直地面时称井探。硐探可直接观察地质情况,详细描述岩性和分层,并能取出接近实际的原状结构的岩土试样。通常在工程规模较大、地质条件复杂地区才采用,现场需填绘探洞展示图、绘制纵横地质剖面、进行节理统计和洞室围岩稳定性试验等力学研究。存在速度慢、劳动强度大和不安全等缺点。
地震勘探 通过人工激发的地震波在地下岩层中传播特性的差异来判别地质结构的一种物探方法。由于各类岩土的弹性和密度不同,对地震波的折射、反射及传播速度存在差异,利用这种差异,分辨地质条件、构造特点。激发方法用敲击法或爆炸法,岩体内可激发出3种类型的弹性波,称纵波、横波和面波,通过对波的判释可测定土层的动力参数、岩层界面、断层位置、含水层部位、水库淤积厚度等,在工程地质勘探中应用广泛。
电法勘探 根据各类岩土导电性的差异来区分不同岩性的方法。可分为两类:直流电法,包括电测深法、充电法和自然电场法;交流电法,包括地质雷达、频率测深法、电磁法等,视不同勘探目的而定。通过电法试验分析,可确定覆盖层的厚度、基岩面起伏情况、断层破碎带、古河道、岩溶洞穴及含水层的埋藏、分布等。交流电法能测得较多的参数,分辨能力强但费用高,应用不普遍。北京水利勘探中采用电测深法、面波勘探和地质雷达等多种方法用于找水定井位、划分地层、勘测基岩埋深等,效果都很好。
动力触探 利用一定的落锤能量,将一定尺寸、一定形状的探头打入土中,根据打入的难易程度判定土层性质的一种原位测试方法。分为动力触探和特种动力触探两种类型。作用是对土层进行分层并确定其状态及物理力学性质,评定地基土和桩基承载力,估算土的强度和变形参数。我国根据落锤重量和落距,把动力触探分为轻、中、重和超重型4种类型,落锤重量分别为10kg、28kg、63.5kg和120kg,落距分别为50cm、80cm、76cm和100cm,用贯入10cm和30cm所需锤击数来判别土层性质。当精度要求高、地质条件复杂时,采用特种动力触探的方法,包括静力—动力触探、贯入十字板、重力式触探和振动式连续触探等。各国对落锤重量和落距规格都不相同,但基本方法是一样的。
标准贯入试验 属于动力触探的一种方法,因探头为标准贯入器而得名。落锤重量63.5kg,根据贯入土层30cm的锤击数来判定土层的物理、力学性质的一种原位测试方法。试验时先用轻便钻具钻至试验土层标高处,然后对土层连续触探。一般适用于深度20m以内的砂性土和粉土,方法直观、简单、方便,应用广泛,可直接判定土层密度、强度、地基土和桩基承载力等。
工程地质勘探 针对各种建筑物特点和所处工程地质条件而布置的勘探。工程地质包括城市建设中的工业民用建筑、地下铁道、路基、桥梁和水利建设等。主要采用坑道、钻探、物探等手段并按照相应的规范要求,搜集和查明工程所需地质资料并绘制相应图件和文字报告,对建筑场地工程地质条件做出定性或定量评价,为工程设计提供依据。
工程地质钻探 为查明工程场地所处地质条件而布置的钻孔。它是工程地质勘探中的一项主要手段,包括土探和岩芯钻探,土探适用黏性土、砂土及砂砾石层;岩芯钻探适用于卵石、基岩。所有钻探手段都必须取出岩样或岩芯,现场进行描述,判断地层并拍照存档,对重要地段,岩芯需做物理、力学试验或切片鉴定等研究。孔内一般都布置压水或抽水试验,以确定地层的导水性。复杂地层钻探还须测定冲洗液的漏失量,并计算相应的地质参数,为设计提供可靠的工程地质依据。
边坑水库渗漏勘探 边坑水库为怀柔区沙峪乡的一座小(2)型水库,总库容180万m3。拱坝,最大坝高38m。1977年由怀柔自行施工,1979年竣工蓄水,但随即产生了大量渗漏,无法正常运行。1979年秋开始对渗漏原因进行勘察,基本查明了水库的地质条件及渗漏原因。边坑水库大坝基础为闪长玢岩,为基本不透水岩层,但库区大部分均为灰岩,其左岸为不透水的千枚岩,灰岩夹于闪长玢岩与千枚岩之间呈北东向展布,贯通了水库与下游河道,且以40°倾斜向东南方向深部延伸,灰岩右侧近坝区,存在一条与灰岩产状大体一致的大断层,走向北东,倾向南东,断层和千枚岩在灰岩东西两侧构成了隔水边界,蓄水后河水沿灰岩向下游450m处河道产生了大量渗漏。根据这一地质条件和渗漏特点,提出了平铺和垂直帷幕灌浆两种方案,并于1986年请英国专家进行了咨询,最后确定采用垂直帷幕灌浆的处理方案,但由于投资较大一直未进行处理。
天开水库渗漏勘探 天开水库位于房山区西南天开村附近,控制流域面积49km2,总库容1475万m3,属中型水库。始建于1959年,1960年竣工,未进行前期地质勘察工作,拦洪蓄水后产生了大量渗漏,多年来基本为干库,无法正常运行,且一旦上游来水量大还会造成水库下游的浸没,严重影响了当地人民的生活和生产。2003年为结合张坊引水调蓄,对天开水库开展了初步的地质勘察,工作中以物探为主,结合少量钻孔,并收集了前人零星的地质工作资料,初步查明了天开水库的渗漏条件。天开水库坝址及库区地层为蓟县系雾迷山组的硅质条带白云质灰岩,岩层走向北东,倾向南东,倾角约25°~30°,无较大断裂构造,库盆内为砂壤土及卵砾石所覆盖,主副坝之间及南岸岩层裸露,表面岩溶裂隙发育,副坝坝基有一条古河道通向下游。水库渗漏主要由两部分构成,一是通过灰岩层面及节理所形成的岩隙向东南方向水库下游渗漏;二是沿古河道自副坝坝基向东侧下游渗漏。目前尚未进行防渗处理。
库区工程地质勘探 针对水库可能存在的工程地质问题所进行的勘探。包括水库渗漏、浸没、边岸再造和淤积等。根据勘察精度要求划分规划、可行性研究、初步设计及施工4个阶段,主要查明库区渗漏对临近地区水源和农田的影响,浸没对居民点、古迹和矿区的影响,库区滑坡、塌岸淤积和水库诱发地震等,并按规范要求编制相应勘察阶段的图件和文字报告,做出定性或定量评价,为设计提供依据。
坝址工程地质勘探 针对坝址可能存在的工程地质问题所进行的勘探。根据勘察精度要求划分规划、可行性研究、初步设计及施工4个阶段。主要查明坝基的稳定性、坝基和绕坝渗漏的可能性及筑坝材料的分布、质量等,并按勘察阶段规范要求,编制图件和文字报告,为水工设计提供相应的地质力学参数和水文地质条件评价。
地形测量 将地面上的地物、地貌测绘到图纸上的工作。为了使测得的图不致走样,地形测量必须遵循“先控制后碎部”的顺序。即先在测区内选择控制点,进行控制测量,然后在各控制点上进行碎部测量,最后将测绘在图纸上的地物和地貌进行整饰,清绘成地形图。
摄影测量 利用摄影像片测定物体的形状、大小和空间位置的方法。摄影测量包括航空摄影测量和地面摄影测量。摄影测量已广泛应用于水利和城市建设等部门的勘测工作中。
河道测量 规划设计和施工阶段对河道所进行的测量工作。包括河道地形测量、建筑物(闸、桥、涵等)测量、中线测量、纵横断面测量及水下测量等项目。
断面测量 对某一方向剖面的地面起伏所进行的测量工作。在河道、渠道和公路测量中有纵断面测量和横断面测量,纵断面测量是测量线路中线上各百米桩、整桩、加桩、控制桩的地面高程,绘制纵断面图供设计坡度等使用;横断面测量是测量垂直于线路中线方向上的地面起伏,绘制横断面图,为水能计算、河道设计、土石方量计算、研究河床演变等工作提供基本资料。
工程测量 在工程建设的勘测、设计、施工和管理各阶段中进行的各种测量工作。按工程建设的进行程序,工程测量可分为规划设计阶段的测量、施工兴建阶段的测量和竣工后的运营管理阶段的测量。按工程测量所服务的工程种类,也可分为建筑工程测量、线路测量、桥梁测量、隧道测量、矿山测量、城市测量和水利工程测量等。工程测量的主要任务是为经济建设、水利建设和国防工程建设提供各种测量资料,利用测量手段保证工程实施,监测建筑物和不稳定岩土体的变形等。
施工测量 各种工程在施工阶段所进行的测量工作。主要包括:施工控制网的建立,为施工设计和局部施工场地布置等工作提供所需的地形图及其他测绘资料,将图纸上设计好的建筑物的平面位置和高程标定在实地上的放样工作;金属结构与机电设备的安装测量;土石工程量、施工进度测量;竣工测量;建筑物位移及沉降的变形观测等。
遥感技术 不接触物体本身,用遥感器收集目标物的电磁波信息,经处理、分析后,识别目标物,揭示目标物几何形状大小、相互关系及其变化规律的科学技术。英文缩写为RS。人造地球卫星上天后,遥感技术获得极为广泛的应用,包括地质、地貌、地理、测绘、农业、林业、大气、海洋、陆地水文等方面。利用遥感技术,对水利科技事业进行数据的收集、判断、分析、综合、评估、识别和分类,达到了解被探测物体的性质、结构和状态的目的。我国水利部门已应用计算机数字图像处理系统和光学解译设备进行水土保持调查;洪水淹没范围调查;库区淹没范围调查;河口、湖泊、河道演变;盐碱地调查;热电厂冷却水温度场分析;寻找地下水;径流估算;大型水利工程地质勘察和制图;利用气象卫星云图预报暴雨与洪水等工作。并开展建立地理信息系统数据库,监测土壤水分和旱情,提高灌溉效益,监测水体变化,为合理开发利用和合理调度提供资料,对洪水进行实时监测和掌握洪水前后及过程中的变化,观测河床演变及河型、河口、三角洲的变化,在无资料或少资料地区进行水文参数研究,为规划和开发水资源服务等。
3S技术 全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术的简称。是当今国内外应用范围广、发展迅速的高新技术。3S技术不但能够解决水利建设中的地质调查、地质灾害调查、水系流域调查、水土流失及水利工程保护等工作,也能在水利工程施工中起到管理作用,特别是在防洪减灾过程中的作用更为重大。它们可在灾前、灾中、灾后对防洪减灾各阶段进行的调查、治理、测量、抢救、重建、恢复建设、灾后规划起到全过程的监控作用。
全球定位系统 英文缩写为GPS。该系统是美国布设的第二代卫星无线电导航系统。它是在地球上空布设24颗GPS专用卫星,卫星轨道每时刻的精确位置由地面监控站测定,并通过卫星用无线电波向地面发播;地面上用GPS接收机同时接收4颗以上卫星信号,根据卫星的精确位置以求得地面点位置。它能为用户提供全球性、全天候、连续、实时、高精度的三维坐标、三向速度和时间信息。GPS的测量模式有:常规静态测量、快速静态测量、准动态测量、实时动态测量。GPS在水利方面的应用十分广泛,如规划设计阶段进行控制测量、地形测量;施工阶段放样测量、竣工测量、隧洞贯通测量;变形监测;大气水汽监测;水土保持等。1994年3月南水北调中线工程北京段测量中首次使用GPS技术进行平面控制测量。
地理信息系统 英文缩写为GIS。在我国又称为资源与环境信息系统。地理信息系统是利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具,是一种在计算机软、硬件支持下,把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标,以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出,以满足应用需要的人—机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析,方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出,满足各应用领域或研究工作的需要。地理信息系统在国民经济建设中得到了广泛运用,特别是在地域开发、环境保护、资源利用、城市管理、灾情预测、人口控制、交通运输等方面发挥着积极的作用。
坐标 确定平面上或空间中一点位置的有次序的一组数。它是工程测量、规划和设计中确定位置关系的常用数据。常用的测量坐标有大地坐标、地心坐标、平面直角坐标和极坐标等。
1954年北京坐标系 中华人民共和国成立初期,为了迅速开展我国的测绘事业,鉴于当时的实际情况,将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接,然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据,平差我国东北及东部区一等锁,这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。它是全国范围使用的国家坐标系统。
北京地方坐标系 北京市范围内建立的独立平面控制网,投影到选定高程面上,采用城市中心区的地方子午线作为中央子午线、纵横坐标加固定常数的一种直角坐标系,又称1963年北京城建坐标系。其和国家坐标系有近似的换算关系。北京市境内的水利工程除官厅水库采用1954年北京坐标系外,其余都采用此坐标系。
海拔 超出海水面的高度。但海水面潮起潮落,大浪小浪不停,而且每月每日涨潮与落潮的海面高度也是有明显差别的。因此,人们就想到只能用一个确定的平均海水面来作为海拔的起算面。海拔也就定义为高出平均海水面的地面点高度,亦称绝对高程、绝对高度或海拔高度。
北京高程 北京市行政范围内使用的独立高程系统。玉渊潭水准原点高程值为49.908m。其和国家高程有一个换算关系。
大沽高程 1902年中国海河工程局以天津市大沽口北炮台处寻常高潮之最低海面为零起算的高程系统。大沽零点高程系在大沽口北炮台院内埋有标石,编号为HH/155,其顶高为大沽高程16.1ft,该局采用4.912m,在华北一带及黄河流域曾广为使用。1923年该局将原点改设在炮台北的信号标基座西侧,编号为HHC特V,引测高程为4.913m。上述两水准点后均被挖毁。中国顺直水利委员会于1931年在该会院内(天津市自由道22号)建永久性水准点,编号为特Ⅱ,其高程为5.474m。因发现天津市地面沉降加剧,于1967年在河北省宝坻县建立了基岩原点,并在河北省蓟县和玉田县建立基岩校核基点,由特Ⅱ连测宝坻原点,其大沽高程为6.226m,1956年黄海高程为4.712m。1956年全国统一采用黄海高程后,海河流域的水利工程或沿用大沽高程或两者混用,很不方便,同时也给工程建设带来不少麻烦。20世纪80年代后期,海河水利委员会组织有关单位进行海河流域基准点联测,将各地的大沽高程改为黄海高程。从此,大沽高程不再使用,只在引用旧资料时加以说明。但北京密云水库和官厅水库仍在使用大沽高程。
河北高程 参见大沽高程。
黄海高程 1956年黄海高程系统。根据黄海北部胶州湾内青岛验潮站1950~1956年的验潮资料计算确定的平均海面作为基准面,据以计算地面点高程的系统。青岛水准原点高程值为72.2893m。
1985国家高程基准 1987年颁布命名的,以青岛大港验潮站1952~1979年的验潮资料计算确定的平均海水面作为基准面的高程基准。中华人民共和国水准原点高程为72.2604m。
高程测量 确定地面点高程的测量。主要方法有水准测量、三角高程测量、气压高程测量和GPS高程测量等。
等高线 地图上用以表示地面高低起伏形态的曲线,即地图上地面高程相等的各相邻点所连成的闭合曲线,是地形图上表示地貌特征的主要方法。等高线分为首曲线(从高程基准面起算,按固定等高距描绘的等高线)、计曲线(从高程基准面起算,每隔4条或3条,首曲线加粗的一条等高线,计曲线上注有高程,便于判读)和间曲线(按1/2固定等高距描绘的等高线,图上以虚线表示)等。
水准测量 用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。又称几何水准测量。在地面两点间安置水准仪,观测竖立在两点上的水准标尺,按尺上的读数推算两点间的高差。通常由任一已知高程点出发,沿选定的水准线路逐站测定各点的高程。国家水准测量分为一、二、三、四等。一、二等水准测量称为精密水准测量。三、四等水准测量称为普通水准测量。三、四等水准测量除敷设测图的基本高程控制外,在水利工程建设中还广泛用于各种线路测量、施工控制网布设、水工建筑物定线放样以及竣工验收、安全监测等许多方面。
水准点 以水准仪用规定的测量方法测定的高程点。该点给出相对于某基面的高程,并能保持稳固不致产生抬升或沉陷。一般水准点应设置在基岩或专用的水泥构筑物上。水准点一般以英文缩写BM表示。水文站常用的水准点有3种:①基本水准点。水文测站的永久性水准点。应设置在测站附近,历年最高洪水位高程以上,不易损坏,且便于引测的地方。②校核水准点。用以引测和检查水文断面、水尺零点高程和其他设备高程用的水准点,根据需要设置在方便引测的地方。③临时水准点。因水文勘测等工作需要在特定的地点短期设置的水准点。
水准仪 测量地面两点间高差的一种仪器。水准仪配以水准标尺可进行水准测量。其主要部件有望远镜、管状水准器(或补偿器)、竖轴、基座和三脚架;主要种类有普通光学水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪、电子水准仪等。
电子水准仪 以自动安平水准仪为基础,在望远镜光路中增加了分光镜和探测器,并采用条码标尺和图像处理电子系统所构成的光机电测一体化的高科技产品,又称数字水准仪。
激光水准仪 将氦—氖气体激光器发出的激光导入水准仪的望远镜筒内,使在视准轴方向能射出一束可见激光的特殊水准仪。在前后水准尺上配备能自动跟踪的光电接收靶,即可进行激光水准测量。
自动安平水准仪 利用自动安平补偿器代替水准器,自动获得视线水平时标尺读数的仪器,亦称补偿器水准仪。当仪器微倾一个小角度时,补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动,光线通过补偿器使视线水平标尺的正确读数仍旧落在十字丝网中心。
测距仪 用几何光学、声学、电磁波等物理方法进行距离测量的仪器的统称。如微波测距仪、光电测距仪、激光测距仪和红外线测距仪等。1983年在北京市水利工程中首次使用红外线测距仪。
平板仪 地形测量中使用的一种仪器。其主要部分有照准仪、测图板、三脚架、罗针及移点器等。现基本上被全站仪加便携电脑测图方法所取代。
经纬仪 测量工作的主要测角仪器。其主要部件有望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器和基座。现逐步被电子经纬仪、全站仪所取代。
全站仪 由电子经纬仪、电磁波测距装置、计算机以及记录器等部件组合成一体的测量仪器,亦称全站式电子速测仪。现在已经替代普通光学经纬仪作为测量的主要仪器。
求积仪 求取图形面积的仪器。其主要部件是计数器,传统的机械求积仪为机械计数器,新式的电子求积仪为电子微处理器数字计数器。
方位角 从某点的指北方向线起,依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。由于每点都有真北、磁北和坐标纵线北3种不同的指北方向线,因此,从某点到某一目标,就有3种不同方位角:①真方位角。某点指向北极的方向线叫真北方向线,而经线,也叫真子午线。从某点的真北方向线起,依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角,叫该点的真方位角。通常在精密测量中使用。②地球是一个大磁体,地球的磁极位置是不断变化的,某点指向磁北极的方向线叫磁北方向线,也叫磁子午线。在地形图南、北图廓上的磁南、磁北两点间的直线,为该图的磁子午线。从某点的磁北方向线起,依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角,叫该点的磁方位角。③坐标方位角。从某点的坐标纵线北起,依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角,叫该点的坐标方位角。
地图 传统概念上的地图是按照一定数学法则,用规定的图式符号和颜色,把地球表面的自然和社会现象,有选择地缩绘在平面图纸上的图。如普通地图、专题地图、各种比例尺地形图、影像地图、立体地图等。现代地图已出现有缩微地图、数字地图、电子地图、全息像片等新品种。
地图比例尺 地图上某线段的长度与相应实地水平距离之比。我国常用的地形图基本比例尺有1∶5000、1∶10000、1∶2.5万、1∶5万、1∶10万、1∶20万、1∶50万及1∶100万等。工程测量中,比例尺大于1∶2000的地形测图称为大比例尺测图。
地图要素 构成地图的基本内容。包括数学要素(高程、长度、面积等)、地理要素(水文、地貌、土质、植被等)和图名、图号、图例和地图资料说明等。
地形图 普通地图的一种。按一定的比例尺,表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影图。
电子地图 电子地图是以地图数据库为基础,在适当尺寸的屏幕上显示的地图。它可实时地显示各种信息,具有漫游、动画、开窗、缩放、增删、修改、编辑等功能,并可进行各种量算、数据及图形输出打印,便于人们使用。水利规划、设计中普遍使用电子地图。
数字测图 利用各种先进手段采集数据,对所采集的数据进行计算机加工处理,测制数字地图的方法,是当今地图绘制的主要测图方法。
4D测绘产品 随着测绘技术和计算机技术的结合与不断发展,地图不再局限于以往的模式,现代数字地图主要由数字正射影像图(DOM)、数字高程模型(DEM)、数字栅格地图(DRG)、数字线划地图(DLG)以及复合模式组成。
数字正射影像图 由航空像片和遥感影像,经几何纠正、影像镶嵌后生成的,用数字形式储存的正射影像图,英文缩写为DOM。它比传统的线划地图含有更丰富的信息,通过它可以对地形、地貌有一个清楚的了解。因此,该技术被广泛应用于宏观检测、旅游、工程勘察等领域。北京水利系统现有永定河流域、北运河水系、城市水系、南水北调中线北京段等范围的数字正射影像图。
数字栅格地图 将现有的纸质地图进行扫描、纠正,制成以栅格形式存在的数字地图,英文缩写为DRG。数字栅格地图能够替代传统的纸质地图,并且易于保存和更新,除此之外,数字栅格地图还可以广泛应用于查询各种地面信息与地图量算等,水利工程设计中广泛使用。
数字线划图 通过各种矢量数据采集手段,将地表各要素分层提取、编辑、输入计算机,最终以矢量的形式将地理数据存储到计算机中,是一种矢量地图(DLG)。建立DLG的最终目的是用于建立不同比例尺的矢量数据库。数字线划图在水利工程设计中广泛使用。
常用高程换算 1956年黄海高程减0.029m等于1985国家高程;1956年黄海高程加1.42m等于大沽高程。因施测年代不同、观测精度不同及地面沉降等原因,各地的换算关系不是一个定值。
图根点 直接用于测绘地形图的控制点,又称地形控制点。可用GPS测量、导线测量、三角测量或各种交会方法布设,附合于高级控制点上。布设时除了测定其平面位置外,还需要用水准测量或三角高程测量的方法测定其高程,作为测绘地貌点、地物点的平面位置和高程的依据。
里程桩号 表示河道、渠道和公路等线路距离或长度的一种方法。在线路设计中,中心线上各位置点都有相应的里程桩号,纵断面一般也用里程桩号表示其位置。起点桩号为0+000,沿路线方向(如向河道下游)排列里程桩号,表示为0+100、1+585等,“+”号前的数字为km数,“+”号后的数字为m数。从起点向反方向(如向河道上游)排列,里程桩号有时用“-”号表示,如0-200等。里程桩包括线路的起点桩、终点桩、公里桩、百米桩和曲线控制桩等。里程桩号不连续称为断链。是因分段设计、测量,或局部改线等多种原因造成的。断链桩应注明来向、去向里程和应增减的长度,在等号前、后分别注明来向、去向里程桩号。
水下地形测量 测绘水下地物、地貌的测量。其工作包括:水位测量和水深测量。水深测量工具有测深杆、测深锤、回声测深仪和多波束测深系统等。定位方法有传统经纬仪的交会定位和GPS动态坐标定位。2000年北京“官厅水库清淤应急供水工程”,使用船载GPS动态定位和回声测深仪,进行了坝前区水下地形测量(比例1∶4000)。
测量规范 SL197—97《水利水电工程测量规范》是水利水电规划设计总院主持并主编的水利行业技术标准,由中华人民共和国水利部、电力工业部1997年批准发布,中国水利水电出版社出版发行。该规范适用于大、中型水利水电工程规划、设计阶段的测量工作。内容包括:①总则;②平面控制测量;③高程控制测量;④白纸测图;⑤航空摄影测量;⑥地面摄影测量;⑦计算机辅助成图;⑧专业工程测量;⑨工程遥感;⑩制图;⑪技术设计、检查验收、质量评定与测量报告。
SL52—93《水利水电工程施工测量规范》是水利水电长江葛洲坝工程局主编的水利行业技术标准。由中华人民共和国水利部、电力工业部1993年批准发布,水利电力出版社出版发行。本规范适用于水利水电工程施工阶段的测量工作。内容包括:①总则;②平面控制测量;③高程控制测量;④放样的准备与方法;⑤开挖工程测量;⑥立模与填筑放样;⑦金属结构与机电设备安装测量;⑧地下洞室测量;⑨辅助工程测量;⑩施工场地地形测量;⑪疏浚及渠堤施工测量;⑫施工期间的外部变形监测;⑬竣工测量。
专题地图 着重表示自然现象或社会现象中的某一种或几种要素的地图,属地图的一大类型。如自然地图、经济地图、历史地图、水系图和水工建筑物分布图等。1982年,北京市水利局和北京市测绘处编印了《北京市水利工程位置图》(比例1∶10万);1997年,水利部海河水利委员会和水利部天津水利水电勘测设计研究院编制了《海河流域防洪工程位置图》(比例1∶50万)。
测量标志 标定地面测量控制点位置的标石、觇标以及其他标记物的总称。测量标志对国家经济建设和国防建设都有十分重要的作用。
水利区划 以水资源的开发利用条件为主,考虑自然环境的特点和自然灾害规律的相似性,进行分区划片,提出分区治理与开发的方向和关键性措施的工作,是国土整治、国民经济发展计划的重要基础工作,也是农业区划重要的组成部分。水利区划与流域规划、地区水利规划皆为水利建设的前期工作,但在工作上有前后之分,内容上也各有侧重。水利区划从分析自然规律出发,重点研究不同地区的水资源开发利用条件,水利建设现状、经验教训及存在问题,综合分析国民经济各部门对水资源开发的要求,提出合理利用当地水资源的水利发展方向、战略布局和关键性措施。
水利规划 在一定区域或流域内,为开发利用水资源、防治水旱灾害、保障人民生活安定和国民经济的持续发展而制定的总体措施安排。水利规划是水利建设中的一项十分重要的前期工作。其基本任务是根据国家建设方针,国家规定的水利发展目标,各行各业对水利的需求和规划范围内的自然条件和规律、水利条件、社会经济条件和特点,提出一定时期内开发治理的方向、任务、主要工程措施和非工程措施,以及分期实施的计划和步骤,据以安排水利建设计划,指导水利工程设计的进行。规划的类型可分为流域规划、地区水利规划、跨流域调水规划、专业水利规划和水利工程规划等5类。北京地区所执行的国家和流域制定的规划和北京市制定的规划如:《海河流域规划(草案)》、《南水北调规划》、《官厅山峡防洪规划》、《龙凤、北运、潮白、蓟运各河中下游防洪除涝规划纲要(草案)》[即《北四河规划纲要(草案)》]等。
首都水资源可持续利用规划 20世纪末,为解决南水北调中线工程建成前北京市经济社会发展对水的需求,北京市政府制定了《21世纪初期(2001~2005年)首都水资源可持续利用规划》。该规划提出节约用水、再生水利用、雨洪利用、地表水开源、水资源联合调度、水源保护及城乡水环境综合整治等工程措施,以及改革水资源管理体制、完善政策法规和逐步建立合理的水价体系等管理措施。实现上述措施可基本实现水资源供需平衡的目标,达到提高城市防洪标准,保护水源地水质,全面改善城乡水环境和生态环境面貌。2001年5月该规划得到国务院批准。
防洪规划 为防治某一地区或某一河流的洪水灾害而制定的规划。根据流域和保护对象的特点、历史洪灾损失和现有防洪措施,提出规划原则与内容。一般有流域防洪规划、地区防洪规划、城市防洪规划、防洪工程规划等。后三者要在前者的规划指导下进行。规划原则要考虑需要与可能、局部与整体、近期与远景,以及水资源综合利用等原则。具体的方案中,还要考虑蓄与泄、一般与特殊、工程与非工程措施相结合以及大、中、小型工程相结合等。规划内容主要包括调查研究、拟定防洪标准、选择防洪系统、进行防洪效益计算和编制规划报告等。
水能规划 开发利用某一河流或地区水能资源的专业水利规划文件。其主要任务是查明水能资源,并根据国家经济和社会发展计划、各部门或地区对电力电量的需求,以及水能资源本身的条件和特点,选择、制定开发利用方式,拟定水电站建设规模和开发利用程序,选择近期开发工程。水能规划是水电建设前期工作的首要环节。根据不同的规划范围和目的,水能规划可分为流域(河流)水能规划、地区水能规划和水电站工程规划,其内容各不相同。水能规划的主要原则:贯彻国家能源开发方针和政策,正确处理需要与可能、近期与远景、发电与用电、水电与火电、干流与支流、上中下游、水土与生物资源的利用与保护,以及保护水环境等方面的关系;从实际出发,重视调查研究和基础资料工作;全面规划、综合利用、通盘考虑各部门、各地区的要求,妥善处理发电与防洪、灌溉、供水、航运、水产等部门的关系,统筹兼顾,力争一水多用,一库多利,避免对自然环境的损害,减小淹没损失,以国民经济总体利益最大的目标,进行多方案的优选。
水利调查 对水利研究对象进行初步的资料收集和现场查勘。一项完整的水利调查相当于水利规划的初步研究阶段。在各种经济开发调查中,水利调查是必要的组成部分。按调查目的可分为治理开发综合调查;防洪除涝、灌溉、排水、水土保持、城市供水、水能利用、航运、水产、水源保护、河道整治、水利工程更新改造、旅游开发等专业调查。根据调查对象可分为水旱灾害历史及现状调查;水资源调查;自然条件、环境调查;河、湖、水库、洼地等水体调查;农业、工业、生活、环境用水调查;各种污染源调查;社会经济调查等。根据调查范围和深度可分为普查、初步调查、详细调查、典型调查、补充调查等。水利调查的基本内容主要包括治理开发对象、治理开发条件和治理开发要求。水利调查的基本要求一般包括:确定适当调查内容、选择合理的调查方法、对调查资料作出鉴定和评价、对调查资料进行分析研究,作出定量或定性判断。调查的程序一般包括:编制调查计划、搜集已有资料、现场观察与勘测、访问调查及讨论、资料的整编与分析、编写调查报告。随着水利规划逐步向多目标发展,调查内容更加广泛,需要靠多学科、多部门的合作并采用现代高新技术手段,才能圆满完成。
水利工程规划 以某一水利建设项目为研究对象的水利规划文件。其主要任务是:明确工程任务与综合利用要求;制定总体布置,选择主要工程位置、工程形式、工程规模与主要参数;研究工程实施程序与运用方式;估算工程费用与效益;评价工程对环境影响,并综合论证建设项目的必要性与合理性。水利工程规划通常是在编制工程可行性研究或工程初步设计时进行的。因为拟建项目多是流域规划、地区水利规划或专业水利规划中推荐的主体方案的组成部分,已做过粗略的规划研究,所以,编制工程规划时,只是在以往工作的基础上进一步补充深入,以便作为工程设计的基础,并为工程的最终决策提供依据。编制水利工程规划应遵循的基本原则与编制其他类似的水利规划是相同的。规划的具体内容、方法取决于建设项目的性质。
水资源保护规划 对水资源保护所编制的规划文件。目的在于保护水质,合理开发利用水资源,通过规划提出可行措施,保护水质,保持水体功能,使其发挥对人文生态、工农业生产和环境建设的应有作用。规划的内容:①调查评价水质现状和功能,查明水体的主要污染源和污染物;②核定水体功能,确定水质标准;③根据设计流量计算出不同水平年污染负荷预测;④计算出环境容量和污染物应削减量;⑤制定规划方案及实施步骤;⑥提出对政府有关政策法规支持条件的要求和财务计划安排。规划分为河流水系流域规划、行政区域规划、污水处理设施规划等。北京市于1986~1989年,北京市计委组织水利、环保、规划、地矿、市政、公用等局和各水利工程管理处、各县区水利局、环保局编制了《北京市水资源保护规划》。提出了对全市分水系和分区县的详尽具体的规划。
多目标水利规划 综合考虑经济、社会、环境等多种规划目标的水利规划文件。与单目标规划相比,多目标规划具有的主要特点为:多目标间的度量单位多不相同,相互难以比较;各目标的权益不少是相互矛盾、相互竞争的;多目标问题的优化解不是惟一的,只能在协调各目标权益的前提下求得某一最佳的均衡解;需要采用多学科规划方法,从不同角度、不同方面全面地研究和分析问题。多目标规划在规划方法上采用多目标决策分析,其主要可供参用方法有多目标效益费用分析法、系统化分析法、现代技术与传统分析相结合的方法。
河道整治规划 根据河道演变规律和兴利除害要求,为治理、改造河道所进行的水利工程规划。河道治理规划通常要在流域规划的基础上进行,并成为流域治理的一部分。河道整治规划类型分4类:①按河道自然条件,分为山区河道整治规划、平原河道整治规划和河口整治规划;②按水利枢纽对河道的影响,分为库区河段整治规划、坝区河段整治规划和坝下游河段整治规划;③按整治程序分为河势控制规划和局部河段整治规划;④按各部门要求所进行的整治分为航道整治规划、桥渡河段整治规划、取水口河段整治规划、堤防护岸工程规划等。河道整治规划的基本原则是:全面规划、综合利用、因势利导、因地制宜、远近结合、分期实施。河道治理规划的主要内容:包括河道基本特征及演变趋势分析、河道两岸社会经济情况调查分析、河道整治现状及问题、河道整治任务与整治措施、整治工程的经济效益和社会效益分析、规划实施程序的安排。河道整治规划的设计标准包括设计流量和设计水位、河道整治线、河槽断面等。北京地区大河都制定了河道整治规划并逐步付诸实施。根据发展的需要,应不断修改和制定新的综合整治规划。
流域规划 为了防治水旱灾害和全面合理地开发利用一条河流整个流域内的水利资源所制定的工程规划。它是水利建设中一项重要的前期工作。在制定中,应根据全流域内的自然地理条件、社会经济状况、国家的建设方针、综合利用水资源和土地资源的原则等,充分考虑并统筹兼顾各有关方面的不同要求,经过技术、经济、环境等综合分析论证,提出对该河流应采取的开发利用方式、除害兴利工程措施与非工程措施、分期开发利用方案以及相应的主要技术经济指标和效益。如《海河流域规划》等。
《北四河规划纲要(草案)》 1958年通县、大兴县划归北京市。1959年汛期东南郊地区连降大雨,不仅发生了特大涝灾,而且加剧了省、市边界排水矛盾。汛后,水利电力部召集北京市和河北省有关部门开会协调,共同派人组成海河水系北四河防洪除涝规划小组,处理省、市边界排水问题。具体工作由水电部、河北省、北京市、天津市的规划部门共同负责,于1959年11月10日提出了《龙凤、北运、潮白、蓟运各河中下游防洪除涝规划纲要(草案)》,简称《北四河规划纲要(草案)》。规划涉及北京市的主要内容包括:确定开挖龙凤减河、凤港减河和运潮减河;天堂河入永定河的改线工程规划方案;新凤河、凉水河下段(马驹桥以下)、大小龙河和凤河下段进行治理;在省、市边界排水问题严重地区开挖团城、大马坊边界排水和田营、礼贤边界排水两条排水工程;兴建马房、兴隆庄、梁家务3座扬水站。规划工程于1963年以前陆续完成,有效缓解了河北省、北京市边界的排水矛盾。
海河流域规划海河流域规划最早始于1925年,当时顺直水利委员会制定了《顺直河道治本计划》。1933年当时的华北水利委员会据此制定了《永定河治本计划》。中华人民共和国成立后,流域内曾进行过3次流域综合规划。1957年11月,水利电力部北京勘测设计院编制了《海河流域规划(草案)》,它是全流域综合利用规划。规划总的指导方针是根据海河流域的特点和流域内国民经济发展的要求,防治洪涝灾害,并解决灌溉、工业、城市供水、航运、发电、山区水土保持等方面的问题。规划防洪方面,在山区贯彻“以蓄为主”的方针,在太行山、燕山出山口规划一大批大、中型水库,达到除害兴利的目的。中下游仍需要适当利用洼地滞洪,并整治河道、开辟减河,使各水系自成入海系统。北京地区根据《海河流域规划(草案)》,先后修建了密云、怀柔、海子等大型水库和一批中型水库,整治了永定河、潮白河、北运河等河道及城市供水工程和农田灌溉等工程。《海河流域规划(草案)》有力地指导和促进了北京水利建设的发展。1966年总结了治水的历史经验,水利电力部海河勘测设计院提出了《海河流域防洪规划(草案)》,其总的方针是贯彻“上蓄、中疏、下排、适当地滞洪”。1986年水利部天津勘测设计院编制了《海河流域补充规划(草案)》,水利部海河水利委员会编制了《海河流域综合规划纲要》作为今后一个时期内防洪和水资源开发利用的基本依据。
《海河流域防洪规划(草案)》 在总结1963年抗洪斗争经验和流域防洪存在问题的基础上,水利电力部海河勘测设计院在有关省市的协助下,于1966年11月提出《海河流域防洪规划(草案)》。其总方针为贯彻“上蓄、中疏、下排、适当地滞”。近期以排为主,洪涝兼治,集中力量扩挖中下游河道并疏通入海尾闾,解决各河泄量上大下小的矛盾和各河集中于天津入海的被动局面。同时对山区水库进行续建、扩建和改建,并积极开展水土保持工作。《海河流域防洪规划(草案)》,修正了以前的设计洪水成果,确定了海河南系河道的防洪标准,按1963年型洪水作为设计洪水,相当于50年一遇标准;海河北系则按1939年型洪水确定永定河、北运河、潮白河、蓟运河的治理标准,相当于20~50年一遇标准。规划安排了各河单独入海尾闾,如永定河下游的永定新河;北运河、潮白河、蓟运河洪水,通过扩挖潮白新河直接入永定新河入海等。1965年开始的根治海河的水利建设高潮,就是按照《海河流域防洪规划(草案)》的部署实施的。至20世纪70年代末期,通过上、中、下游的综合治理,海河流域(包括北京地区)已初步形成防洪体系,可以防御20~50年一遇的洪水。
《海河流域综合规划纲要》 为使水利建设与国民经济发展相适应,水利电力部于1980年3月决定对《海河流域规划(草案)》(1957年)和《海河流域防洪规划(草案)》(1966年)进行全面补充修订。1986年编制出《海河流域综合规划纲要》,作为今后一个时期内防洪建设的基本依据。本规划主要包括:防洪总体规划、河道规划、蓄滞洪区防洪规划、已建大型水库除险加固规划、新建大型水库规划、城市防洪规划等。其中防洪总体规划要求治理方针与原规划一致,近期(2000年以前)应把治理重点放在现有工程的除险、加固、恢复标准、工程配套和经营管理上,以巩固完善防洪体系,增强防洪能力。涉及北京地区,永定河防洪标准近期采用1939年洪水(相当50年一遇),为确保北京城区安全,三家店至卢沟桥左堤按可能最大洪水设防。官厅以上遇百年一遇以下的洪水,经官厅水库调蓄控制下泄600m3/s,与官厅山峡50年一遇洪水组合后,由小清河分洪。将来官厅山峡水库修建后,向小清河分洪机遇可提高到百年一遇。北运河、潮白河仍按20年一遇洪水(相当于1939年型洪水)设计,50年一遇洪水校核。泃河按20年一遇洪水设计。在新建大型水库规划中,桑干河上建石匣里水库(总库容41亿m3)、永定河上建陈各庄水库(总库容1亿m3)、拒马河上建张坊水库(总库容7.9亿m3)。据此规划,北京地区对官厅、密云、怀柔等水库进行了扩建、改建和加固,对永定、潮白河、北运河、拒马河等河道干支流进行了疏挖、筑堤、险工加固等工程。
《顺直河道治本计划总报告书》 海河流域继1917年(民国6年)大水之后,1924年(民国13年)又遇大水,致使永定河堤防决口,淹地2700多万亩,死伤人口达7694人。为治理水害,顺直水利委员会于1925年(民国14年)公布了《顺直河道治本计划总报告书》,其中对永定河治理提出修建官厅拦水坝及卢沟桥至金门闸之间河道整治等,后因当时政局不定而未能实施。1928年(民国17年)顺直委员会第二次委员会临时会议议决:兴修官厅水库,以节制洪水及蓄水量为灌溉用,采用独流入海之道,以排泄大清、子牙及永定河溢出之洪水等。
永定河防洪规划 为防治永定河洪灾而制定的总体部署。历史上为保护京城的安全,金、明两代修建卢沟桥以上左岸土、石堤防,清康熙年代修建卢沟桥以下堤防以固定河道,清乾隆年代曾规划和实施上游筑坝(玲珑坝)以杀水势、中游建闸坝以分洪、下游疏挖泥沙以畅流,因规模较小,有的成效不大。民国时期曾制定《顺直河道治本计划总报告书》、《永定河治本计划》,未能实施。中华人民共和国成立以来,在《海河流域规划(草案)》指导下,先后制定了《整治永定河及流域开发计划草案提纲》、《官厅山峡防洪规划》、《永定河(三家店至卢沟桥)开发治理规划报告》、《永定河综合治理规划报告》等,绝大部分已付诸实施。有些重大工程项目虽然未以规划项目的名义出现,但均属于永定河防洪规划的延伸、扩充和改建内容,如永定河治导工程、卢沟桥以上左堤加高加固工程、右堤新建和加固工程、卢沟桥以下堤防和险工加固工程、卢沟桥分洪枢纽工程以及规划中的陈家庄水库和正在实施中的稻田、马厂滞洪水库等。
《整治永定河及流域开发计划草案提纲》 1949年初,华北地区新组建的华北水利工程局,着手进行永定河规划工作,变消极防止水旱灾害为积极开发利用水资源的新的流域规划方针。于1949年11月拟出了《整治永定河及流域开发计划草案提纲》,确定上游大力推行水土保持和淤灌工程,中游修建以拦洪蓄水和发电为主的水库,下游发展灌溉。同时,水利部在北京召开全国解放区水利联席会议,讨论上述提纲,决定治理永定河和修建官厅水库。据此,华北水利工程局于1950年开始现场勘测、坝型比较和水文分析工作,编制了《永定河官厅水库工程初步计划》,经水利部报政务院批准后,在1951年开工修建。
《官厅山峡防洪规划》 1971年7月,根据“海河流域座谈会纪要”精神,由水利电力部和北京市水利局,共同组织有关单位对官厅山峡防洪进行规划,规划要求在发生1939年洪水时(相当于50年一遇洪水标准)争取卢沟桥洪峰流量不超过2500m3/s,小清河不分洪。考虑到当时正在修建的斋堂水库可使三家店50年一遇洪峰流量降到3940m3/s,《官厅山峡防洪规划》内容包括:大搞水土保持工作,将区内480km2水土流失面积进行治理;修建骨干工程,提出修建下苇甸、苇子水、房良、瓦窑湾、沿河城和付家台等中小型水库,并将上述水库工程分别组成5个方案。最后建议两库方案,即付家台水库(库容9040万m3)、苇子水水库(900万m3)。据此规划,1980年建成苇子水水库,付家台水库因地质和丰沙线铁路淹没问题而搁浅。
《永定河(三家店—卢沟桥)开发整治规划报告》 根据永定河防洪存在的问题及新形势下如何开发利用河道资源,在北京市水利局领导下,市水利规划设计研究院于1992年10月,提出《永定河(三家店—卢沟桥)开发整治规划报告》。开发整治原则为:确保永定河防洪安全,不改变卢沟桥分洪枢纽汛期调度运用管理指标;治河与开发相结合,河、路、林、地统一规划,综合治理,分片开发;挖河筑堤,改善永定河行洪条件,确保左堤安全,适当提高防洪标准;整治河道,开发滩地,改善交通,美化环境,充分发挥工程、社会、经济、环境等效益。整治方案:按50年一遇洪水(4380m3/s)标准疏挖主河槽和筑麻峪以上左堤;右岸自黑水河(门头沟)河口处至刘庄子口门修筑新堤、筑路;改建、新建4座公路桥;新建侯庄子、大有庄、阴山、卢沟桥4座橡胶坝,与卢沟桥闸一起形成5级水面。
《永定河综合治理规划报告》 针对永定河存在的防洪安全和合理开发利用问题,北京市水利局委托北京市水利规划设计研究院进行规划。1991年10月该院提出《永定河综合治理规划报告》。规划范围为三家店拦河闸至梁各庄北京市界。规划原则为:统一规划,综合治理,分部门负责立项,分层次、分渠道集资投劳,逐步实施;确保首都安全前提下,进行开发治理;工程与非工程措施相结合;充分利用河道天然资源,发展经济;堤路结合,改善交通;搞好绿化,改善沿河生态环境,并为开展旅游业创造条件。主要工程项目包括防洪工程(险工加固、河道疏挖、险村防洪堤及护岸工程、大宁水库遗留工程、河道清障及防洪通讯工程等)、道路工程(左右堤路面铺筑)、综合开发利用工程(大宁水库、河道综合开发利用等)、其他工程(穿河管道改建等)。
《潮白河治理规划》 为治理潮白河洪涝灾害,充分合理利用沿河滩地,达到治河整滩的目的,1973年10月北京市组织密云、顺义、通县、怀柔等区县对潮白河进行查勘。之后,由北京市水利勘测设计处提出以开发利用滩地和防洪为方向的《潮白河治理规划》。规划范围为密云水库至牛牧屯引河闸,河道中共有滩地4.5万亩,其中荒滩地3.7万亩可供开垦。规划河槽按10年一遇洪水标准疏挖,堤防按50年一遇洪水位超高1~1.5m筑堤。其效益为10年一遇洪水不淹滩地,50年一遇洪水护地14.9万亩,建闸拦蓄基流1520万m3。根据规划,密云县1977~1979年完成密云水库潮河溢洪道下游3km河道疏挖,造地2800亩,白河疏挖、筑堤,建成白河郊野公园。两河均达到10年一遇洪水标准。1978年9月,顺义、通县按规划要求复堤,自顺义河南村到通县大河务村右堤复堤48.26km。1984年建成向阳闸。
潮白河开发利用规划 根据北京市水利局安排,北京市水利规划设计研究院于1990年编制了《潮白河开发利用工程初步可行性研究报告》,经审定后,以《开发利用潮白河规划方案》上报市政府。1990年12月7日,对潮白河治理做出决定,即统一规划、综合治理、分别立项、分期实施,开发利用潮白河,改善首都东北部生态环境,保护城市水源地,改善两岸交通,促进城乡社会经济发展,为人民造福。要求沿河各县负责河道土方和绿化工程。规划包括水利、交通、绿化3项工程。主要有:开发利用范围自密云水库、怀柔水库以下,沿河道干支流直到通县兴各庄,全长111km,其中潮河长23.4km,白河长13.2km,怀河长14.2km,潮白河干流长约60km。治理标准为:干流两侧、干支流县城附近和自来水八厂东岸按50年一遇洪水标准筑堤,干流向阳闸以下东岸一般保持现状20年一遇洪水标准,支流(潮河、白河、怀河)按10年一遇洪水标准疏挖河道,按20年一遇洪水标准筑堤。规划修建17处橡胶坝、10处船闸、15处跨河桥等建筑物。河道疏挖与开采砂石相结合,逐步形成年产砂石100万~200万m3规模。干支流结合筑堤、修路,实现绿化。建成连接京东4县21个乡镇滨河路等。1991年3月开工,分年实施完成。
《潮白河水系综合整治规划报告》 2002年1月编制了《潮白河水系综合整治规划报告》潮白河河道整治规划范围为北京市市界以内,密云、怀柔水库以下的潮白河干、支流包括潮河、白河、怀河和潮白河干流,总长约134.4km,总流域面积约1721km2潮白河河道防洪排水标准:河道干流按50年一遇设计、100年一遇校核;支流按20年一遇设计。工程规划设计流量:10年一遇为1650m3/s,20年一遇为2860m3/s,50年一遇为3660m3/s。河道堤防标准:干流及支流城区段为2级堤防;支流为4级堤防。干流和支流河道两侧分别设200m、50m宽绿化隔离带。河道横断面结合不同河段,分别采用单式断面和复式断面,河道底宽为65~450m,河底纵坡为1/560~1/2778。在潮白河干、支流新建橡胶坝28座、拦河闸2座及桥梁工程等。2002年9月后该规划逐步实施。
《温榆河整治规划》 1969年2月水利电力部召开河北省、北京市、天津市水利规划座谈会,提出上下游要统一规划、统一治理,并明确北京市排污排洪结合治理方针,责成北京水利勘测设计处编制了《温榆河整治规划》,并进行了初步设计。规划主要内容包括:①河道疏挖标准,从蔺沟河口至北关闸河段按10年一遇洪水标准开挖深水河槽,达到日降雨200mm不淹地;沙河闸至蔺沟河口段,因经费不足,按5年一遇洪水标准开挖深水河槽。②河道筑堤标准,蔺沟河口至北关闸堤防按20年一遇洪水标准设计,50年一遇洪水标准校核(流量1560~2055m3/s),堤顶超高1m,堤距约300m。③河道建闸,本次规划修建曹碾、鲁疃、辛堡和金盏等4座拦河闸,总蓄水量1005万m3,用于灌溉农田18.2万亩。1970年9月开始,北京市组织有关县区分两期完成。
《北运河补充规划报告》 1971年10月,在水利电力部领导下,由水电部十三工程局、河北省及天津市根治海河指挥部、北京市水利勘测设计处共同组成北运河补充规划小组,对北运河全线的防洪除涝、输水进行全面勘查研究,于1971年11月提出《北运河补充规划报告》,1972年6月提出《北运河干流治理工程初步设计》。规划内容:自通县北关闸至天津市入海河口全河段,除涝按10年一遇洪水标准设计,防洪按20年一遇洪水标准设计、50年一遇洪水标准校核。北京段除涝按10年一遇洪峰流量510~1038m3/s设计,防洪按20年一遇洪峰流量850~1285m3/s设计、50年一遇洪峰流量1155~1770m3/s校核。河道建榆林庄新闸和杨洼闸。榆林庄新、旧闸一次蓄水量为800万m3,控制灌溉面积15万亩。在规划中包括了两岸堤防的培修和加固。规划以右堤为主设防,右堤比左堤高0.5m。本规划所定任务于1972~1974年完成。
《北运河系防洪补充规划报告》 根据《温榆河整治规划》和《北运河补充规划报告》治理后存在的问题,北京市水利规划设计研究院按北京市水利局要求,于1982年7月编制了《北运河系防洪补充规划报告》。其主要规划项目为:温榆河沙河闸至蔺沟河口段整治、运潮减河清淤及复堤工程、北运河左堤复堤工程、沙河闸加固工程、温榆河沙河闸至蔺沟河口段清淤及皮村段石堤加戗、北运河险工段护坡及河堤裂缝灌浆(护坡29km2,灌浆27km)、运龙排污渠清淤及衬砌工程、龙道河闸及花马沟闸改建、榆林庄闸和杨洼闸增设检修闸门及启吊设备、温榆河防汛调度通信专线等。工程效益:遇1963年型洪水,沿河15万亩农田免受洪灾,5万村民生命财产安全受到保护。遇10年一遇洪水时,保证两岸11万亩涝洼地自流排水,干旱年可使两岸20万亩农田有灌溉保证。50年一遇洪水时,不溃堤,对通县、京津公路起到保护作用。规划项目于1983~1985年完成。
小流域综合治理规划 合理安排各项治理措施,使各项措施形成相互协调和完整的综合措施体系。小流域综合治理措施主要有:水土保持农业耕作措施;水土保持林草措施;水土保持工程措施。小流域治理规划工作本身是一项重要的水土保持经营管理措施。合理的小流域土地利用规划是实现小流域治理生态效益与经济效益的前提。
城市防洪规划 为防治城市洪水灾害而制定的总体部署。它是防洪规划的一种类型,是在流域防洪规划的指导下进行。城市防洪规划的原则与内容与防洪规划基本相同。随着现代化城市的发展,带来了一些新的防洪问题:现代化大城市已成为全国或不同地区的政治、经济、文化中心和交通枢纽,防洪关系到地区和全国经济稳定和社会安定的大局,甚至造成国际影响,因此要有足够的防洪标准;城市交通和建筑的发展,原有城墙被拆除,洼地、池塘被填没,一些河道滩地被侵占或改暗沟,城市保护范围不断扩大,原有的防洪、调蓄能力降低和消失,原有的防洪措施已不能满足要求;城市裸露地面被建筑和混凝土、柏油路面所代替,加大了洪水流量、缩短了洪水汇流时间,给排除洪涝带来了困难;市政建设与城市防洪缺乏统一规划和协调,城市建设与城市防洪脱节,造成地面积水、河道漫溢等灾害。这些问题在城市防洪规划中应予以充分考虑。北京市区防洪规划结合首都的特点,制定了城区西蓄东排、南北分流的防洪规划。
城市排水规划 城镇排水建设的总体安排。排水规划的任务是根据城镇发展总体规划确定排水建设的原则、标准和规模,确定工程布局和主要建设项目,提出实施意见。排水规划是指导城镇排水建设和发展的实施纲领,也是编制城镇排水各项工程设计任务书的依据。其原则包括:合理利用受纳水体的环境容量;城镇污水尽可能集中处理;工业废水除含有害或有毒物质的应在厂内处理外,尽可能与城镇污水合并处理;处理后的污水与污泥应考虑综合利用;雨水管网应就近引入河流;新建区应采用雨污分流制,已建有合流制的地区,应逐步改为分流制。主要规划内容有:参照城镇基础资料及环保要求,选定排水体制;根据地形、水文地质及水文情况,确定排水方向,划定排水系统,合理选定污水处理厂的位置;按照城镇建设总体规划及远景目标,确定污水量定额标准及污水管网和污水处理厂的规模,提出分期实施、逐步扩建的意见;根据受纳水体的环境容量,确定污水处理的程度和处理工艺流程;根据城镇各片积水区的严重性,分别确定雨水量的设计标准和雨水管网的规模,雨水排除应与防洪规划相结合;提出污水和污泥回收利用的途径和措施;综合考虑城镇给水、燃气、热力、电力、电信等地下管线的位置,确定排水管网占用的适当位置;编制排水规划报告及规划总图。
城镇供水规划 城镇供水建设的总体安排。它是根据城市发展总体规划和城市人民生活用水需要及城镇工业生产,对水源地取水、输水、净水、配水等进行的一项专业规划,是指导城镇供水工程设计和建设的依据。供水规划的主要内容包括:①预测城镇用水量,应包括生活用水量和工业用水量;②选择水源地,应对本地区水文、水文地质、气候等进行充分调查,综合比较,选择能满足水量和水质要求的水源,水源包括地表水和地下水;③确定水厂位置,要求靠近用水区,特别要靠近用水量大的地区;④供水管网的布设、建设费用一般占供水工程总投资的一半以上,所以规划中要考虑管网与配水构筑物的协调、今后城镇发展需要、保证供水水压安全及经济合理等问题,尽量避免穿越河道、铁路、地形高差较大的地区。
项目建议书 根据基本建设程序,建议对某一项大中型水利工程进行可行性研究的文件。是基本建设程序前期工作的第一步。国务院或各省、市主管部门或委托所属部门,根据国家经济建设方针、政策和任务,在流域规划和地区水利规划的基础上,初步收集拟建工程的有关资料,编制项目建议书,向相应的计划部门推荐。其主要内容包括拟建工程概括的综合分析,初步论证项目在近期修建的必要性、技术上的可行性和经济上的合理性。经各级计划部门或有关部门批准后,纳入前期工作计划,进行可行性研究。
可行性研究 在基本建设中,根据基本建设程序规定,对拟建的工程项目进行全面的、综合性的技术、经济、环境等研究的设计前期的一项重要任务,其成果是可行性研究报告。其主要内容是论证此项工程在近期修建的必要性、技术上的可行性、经济上的合理性、社会和环境上的安全性等。其目的是为计划建设部门提供对工程项目决策的科学依据。国家规定,对大中型建设项目,没有可行性研究报告及对其审批意见的,不得审批其设计任务书。可行性研究报告的编制程序为:由建设单位提出拟建工程的“项目建议书”,经有关部门审批同意后,委托设计单位进行可行性研究,编制可行性研究报告。对于水利工程,其深度要求达到:明确工程的任务和主要效益;确定主要水文参数、查清主要地质问题、确定工程地址、规模和等级;初选枢纽布置方案或线路、主要建筑物型式、轮廓尺寸、工程量、工程投资估算及经济、技术、环境等方面的评价,最后提出结论性意见。
设计任务书 根据我国基本建设程序规定,工程项目可行性研究经过审批后,为确定建设项目和建设方案(包括建设的依据、规模、布置、主要技术经济和环境保护要求等)而编制的作为设计依据的基本文件,也称计划任务书。由主管部门组织有关单位或委托设计、咨询单位编制设计任务书,根据项目的大小,由国家或省市有关部门审批。设计任务书的批准标志着建设项目的基本确定,设计任务书批准后,一般不能随意变更。如确有必要修改,须经原审批单位同意,正式办理变更设计任务书等相关手续。依据批准的设计任务书,可以进行初步设计工作。
初步设计 根据基本建设程序,在批准的可行性研究报告基础上,依据设计任务书进行最基本的、初始的设计阶段。经审批后的初步设计文件,作为国家确认工程项目投资额,安排投资计划,与有关部门签订承包合同和协议,进行施工准备工作,编制施工图设计或技术设计的主要依据。初步设计的任务是根据批准的可行性报告和设计任务书进行更为详细的调查、勘探和试验工作,收集水文、气象、地质、地形、建筑材料、经济、环境、综合利用要求的更多的基本资料,提出对水利工程项目全面综合利用计划、总体布置,主要建筑物型式及轮廓尺寸,主要机电设备型式及其布置作出技术决定,确定总工程量、施工方法、总进度计划、总概算和规定限期内完成建设工程的可能性、合理性及环境影响评价和环境保护的方案。最后应阐明工程的综合效益。
技术设计 根据基本建设程序,对于重要的或技术比较复杂的大型工程,在初步设计和施工图设计之间增加的设计阶段。其任务是在更加深入细致地调查、勘探和试验的基础上,全面加深加细初步设计的工作,解决初步设计中尚未解决和不够完善的具体问题。确定、完善或改革技术方案,编制修正概算等。技术设计的项目内容基本与初步设计相同,区别在于更加深入和详尽。
施工图设计 根据批准的初步设计或技术设计,进行绘制具体施工图的设计阶段。施工图是现场建筑物施工,非标准构件和设备的施工与制作,标准构件和设备的选用、购置,各种构件的埋设和设备的安装依据。施工图由设计单位提供给施工单位,根据施工图编制施工图预算,作为工程承包或工程结算的依据。施工图预算不应超过工程概算。
技施设计 我国根据基本建设程序,对较重要或技术比较复杂的水利工程项目,常采用初步设计、技术设计和施工图设计3个阶段设计方式。有时为使工程尽早开工,提前发挥工程效益,并满足部分工程的需要,可将技术设计与施工图设计同时进行,称技施设计,即把技术设计与施工图设计合并进行的阶段。为满足主管部门审查和施工单位施工的需要,通常采用分批或分项目提交的形式。
施工组织设计 根据工程建设任务的要求,研究不同的施工条件,制定相应的施工方案,以指导施工的技术经济的设计文件。施工组织设计是工程设计的重要组成部分。在可行性研究报告、初步设计和技术设计阶段,以及单项工程的大型临时设施等,都要编制施工组织设计。其任务是合理选择工程设计方案、制定工程施工总平面布置、编制施工进度计划,建立正常的施工程序,以达到保证工程施工安全、质量、效率和工期,并降低工程造价的目的。
发包设计 编制标书、标底,并作为评标对比基础的设计文件。发包设计由设计单位根据发包单位的委托进行编制。发包设计的图纸一般不直接用于施工。作为施工用的设计图纸需根据合同规定另行提供。发包设计的深度要求与设计概算的编制,各国有不同的规定和作法。我国的基本建设程序规定:在工程发包前,需有经审查批准的初步设计。为了有效地控制发包工程的造价与工期,发包设计要在已有的初步设计的基础上,进一步复核工程地质资料,补充必要的主体工程设计图纸,全面地进行施工规划。发包设计的主体工程设计,一般深于初步设计,主要工程部位有的还要达到技术设计以至施工图设计阶段的深度。
计算机辅助设计 采用计算机软件把工程设计的理论、方法、数据与设计者的经验有机地结合起来,由设计人员在专门工作站上操作运行,用以辅助设计工作,英文简称CAD。这种设计方法的发展由计算机制图开始,称为计算机辅助制图,以后进一步发展,增加了设计引导、分析计算和人机对话修改设计参量等功能。计算机辅助设计可增强设计人员的制图和分析能力,可分析、论证设计方案的经济性和安全度,通过修改可得到较好的最终方案。它提高了设计工作的自动化程度和设计质量、缩短了设计周期。计算机辅助设计系统硬件范围可大可小,可用大型计算机,也可用微型机作为主机。北京市水利设计部门已广泛应用计算机辅助设计技术进行水利工程的设计。
坝型选择 如何选择适宜的坝型是枢纽设计中一项很重要的工作,坝型选择最根本的原则是要符合“多、快、好、省”的建设方针。也就是工期短,所需劳动力少,投资最小且能满足当地地质、水文、地形、气候、施工等条件,确保坝身的安全。具体包括筑坝材料是否遵循就地取材原则、坝址地质条件是否满足筑坝要求、坝型是否适应当地气候条件及当地施工设备条件等,进行综合考虑才能选定坝型。
抗震设计 对地震区的工程结构所进行的一种专项设计。一般包括抗震计算与抗震措施两方面内容。
水工建筑物抗震设计 为使水工建筑物在遭遇设防烈度地震时,仍能安全工作而采取的结构和工程措施的设计。在设计前,必须掌握水工建筑物所在地区的地震基本烈度、场地的地形、工程地质和水文地质条件、地震时地面运动规律和水工建筑物的级别等基本资料。抗震设计的主要内容包括:抗震分析;选择有利的工程场地和建筑物地基;选择安全、经济、可靠的抗震结构和抗震工程措施;提出保证施工质量和运行管理的要求;考虑地震后对受到震害的建筑物进行检修的措施等。
地震 大地发生的突然震动。由地球地壳在内外动力作用下,产生震动弹性波,由震源向四周传播引起的地面颤动。地震可分为构造地震、火山地震、陷落地震、人工地震等。绝大多数地震、特别是大地震都属于构造地震。构造地震活动频繁,破坏性强,影响范围大。地壳内发生地震的地点称震源。震源向地面垂直投影即为震中。地震按震源深度分为浅源地震(小于60km)、中源地震(60~300km)和深源地震(大于300km)。地震能量的大小和强烈的程度,通常用震级和烈度两个尺度来衡量。
震源 参见地震。
震中 参见地震。
极震区 地表受地震破坏最严重的地区。极震区多数和震中区一致,例外时一般不会远离震中区。
地震烈度 为了比较不同地区受地震影响大小所制定的一种标度。主要根据地表的变化现象、建筑物的破坏程度和人体的主观感觉情况分为若干度来确定某一地区的地震强烈程度。地震烈度与震源距离、地质情况、建筑物受地震波影响方向等有关,但与地震本身的强度(即震级)并不成比例。国际间比较通用的地震烈度分为Ⅻ度,我国也采用这一标准。北京地区基本地震烈度多为Ⅶ~Ⅷ度。一般水工建筑物抗震设计均按地震烈度Ⅷ度考虑,少数大型或重要水工建筑物则按地震烈度Ⅸ度考虑,如官厅水库主坝按地震烈度Ⅸ度设防。
地震震级 按地震震源释放能量大小划分的等级。地震部门公布的震级数采用的是里氏震级,分为9级。震级相差一级,地震的能量相差约30倍。一次地震只有一个震级,不因地而异。我国按震级M划分的地震强度为:小地震(M<3)、有感地震(3<M<4.5)、中强地震(4.5<M<6)、强烈地震(6<M<7)、大地震(7<M<8)、巨大地震(M>8)。地震震级实测的最高值为8.9级,是1960年5月22日智利大地震的震级。1679年9月2日北京东北的平谷—三河大地震震级为8级。
基本烈度 工程建成50年期限内,一般场地条件下,可能遭遇概率为0.1的地震烈度。一般为《中国地震烈度区划图(1990)》上所指示的地震烈度值,对重大工程应通过专门场地地震危险性分析工作确定。50年内超越概率为10%的风险水平是目前国际上普遍采用的一般建筑物抗震设防标准。
设计烈度 在基本烈度基础上确定的作为工程设防依据的地震烈度。
地震设防烈度 作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。水工建筑物抗震设计设防烈度一般采用基本烈度作为设计烈度。工程抗震设防类别为甲类水工建筑物(建筑物为壅水一级建筑物),可根据其遭受地震影响的危害性,在基本烈度基础上提高Ⅰ度作为设计烈度。其他特殊情况需要采用高于基本烈度的设计烈度时,应经主管部门批准。
工程估算 水利基本建设前期工作中一些阶段采用估算方法确定的工程需用资金的文件。不同阶段采用的方法不同。在编制大中型水利工程项目建设书时,采用参照类似工程估算工程需用资金。在可行性研究时,根据工程布置方案,主要建筑物的形式和轮廓尺寸,初步提出的主要工程量、施工方法和工期,初步确定的淹没、用地范围和补偿措施,以及环境影响评价等,参照有关定额而提出的估计工程需用资金。
工程概算 根据基本建设程序,初步设计阶段提出的关于工程项目需用资金计划的设计文件,也称设计概算,是初步设计的重要组成部分。经过批准的工程概算,是国家控制基本建设投资、编制基本建设计划、实行建设项目投资包干、考核工程建设成本的主要依据之一。水利工程概算的编制,基本采用单位估价法。主要依据是初步设计、基本建设工程概算定额、费用标准、设备材料现行价格及有关合同协议等。水利工程项目的工程概算划分为建筑工程、机电设备及安装、金属结构设备及安装、临时工程及措施和其他费用共5个部分。按照水利工程投资构成,概算划分为建筑工程费、设备费、安装费和其他费用4个部分。其中建筑工程费和安装费应由直接费、间接费和法定利润构成;设备费由设备原价和运杂费构成;其他费用指上述费用以外的费用。
工程预算 在工程建设的施工图设计阶段提出的关于建设项目需用资金计划的设计文件,也称施工图设计预算、设计预算。经审定的建筑安装工程施工图预算,是确定工程预算造价、签订建筑安装工程合同和办理工程结算的依据。但实行招标承包制的工程,需根据投标报价与评标的结果签订工程承包合同,并按合同条款规定办理工程结算。
不变价格 国家统计主管部门规定的某时期统一的计算价格,又称固定价格、可比价格或定时价格。同一种产品每年的价格不同,为使经济统计指标具有可比性,需消除价格变动的影响,为此,国家统计主管部门通常规定从某年(某时间)的价格,作为某个时期不变的统一计算价格,统计计算该时期各年的工农业产值、国民收入等指标。我国不同时期工农业产品的不变价格由国家统计局统一规定。如1952年价格作为1949~1957年的不变价格,1957年价格作为1958~1980年的不变价格,1981年以来采用1980年价格作为这期间的不变价格。水利工程规划设计时也引用不变价格的概念,选取某一年价格作为计算投资、年运行费和效益的不变价格,但所选年份不一定与国家统计局规定的年份一致。由于价格是变动的,对不同时期修建的工程,应进行价格的换算,才可进行相互的经济比较。
可比价格 见不变价格。
固定价格 见不变价格。
水利部水利水电规划设计总院 中国水利水电工程规划设计行业的主管部门,其前身是1953年成立的水利部设计局,1958年与有关单位合并成立水利电力部水利水电建设总局,1969年撤销,1974年成立水利电力部规划设计院,后历经几次改组,于1994年成立水利部水利水电规划设计总院。多年来,该院组织和指导有关单位完成了长江、黄河、淮河、海河、珠江、松花江、辽河7大江河流域综合规划和一些重要河流及区域水利规划,组织开展了《中国农业水利简明区划》、《全国防洪规划》、《中国水资源利用》、《全国水资源保护规划》、《全国农业综合开发水利规划》、《全国大型灌区续建配套与节水改造规划》等全国性专项规划的编制工作,组织进行了丹江口、小浪底、万家寨等全国大、中型水利建设项目的技术审查工作,参与了举世瞩目的长江三峡工程等一批大型水利枢纽和南水北调跨流域调水工程的技术论证工作,负责全国水利水电规划、勘测、设计的行业管理、业务指导和技术审查。
主要职责:①组织进行大江大河及重点河流规划,以及防洪规划、水资源规划、水资源保护规划、水土保持规划等全国性规划编制工作,并按规定权限对规划成果进行预审、审查或代部拟文批复,参与组织编制水利水电发展规划。②依照规划要求,提出国家重点水利建设工程项目建议书、可行性研究及初步设计安排、前期计划调整建议,经批准后,负责组织实施、监督管理;负责组织大、中型水利水电建设工程项目建议书、可行性研究报告、初步设计(或招标设计)报告及水利行业项目的水保方案、水保工程建设项目的技术审查或代部拟文批复。③负责全国水利勘测设计单位业务工作的行业管理。④组织起草水利水电(含水土保持)勘测设计技术标准、规程、规范,批准后,负责组织实施和监督管理。⑤负责水利行业勘测、设计、咨询单位资质及从业人员执业资格评审工作;负责水利勘测设计质量管理与监督工作;负责水利勘测设计行业的“四优”申报、评审和技术推广工作。⑥协同有关司局推进勘测设计单位改革,拟订水利水电设计市场管理的规章制度,并进行监督管理。⑦负责部、流域机构甲级设计院的业务考核,按照干部管理权限,参与部属设计院领导的考核,提出任免意见或建议。
中国水电顾问集团北京勘测设计研究院 原名为水利电力部北京勘测设计院,成立于1958年。具有国家颁发的甲级勘测设计资格证书、工程总承包资格证书、环境评价甲级资格证书及对外经营权。该院主要经营:大中小型水利水电规划、设计、科研试验、咨询、环境评价、地质勘探、测绘、水文测验、基础工程施工、工业与民用建筑设计、工商总承包、工程监理;公路、水运、人防、送变电工程的勘测设计;国外和国内外资工程的勘测、咨询、设计和监理及工程所需的设备、材料出口;对外派遣本部门勘测、咨询、设计和监理业务人员;在国(境)外兴办各类企业等。北京院建院40年来,完成了60余座大中型水利水电工程勘测设计任务。现改为北京国电水利电力工程有限公司。
北京市城市规划设计院 成立于1986年9月,前身是北京城市规划管理局的一部分(现北京市规划委员会),主要从事城市规划工作。原为北京城市规划管理局内的市政规划室(处),有长期从事北京城市水源、供水、排水、防洪和河湖规划工作的专业技术人员。目前,北京城市规划设计研究院,从事城市规划业务工作的处(所)有:总体规划所;详细规划所;市政规划所;交通规划所;城市设计所;规划信息中心;规划研究室和城市建筑设计所等。其中市政规划所多年从事北京城市水源、供水、排水、城市河湖、污水处理、中水利用等规划工作。
北京市市政设计研究总院 原名北京市政工程设计院,组建于1955年4月,负责北京市道路、桥梁、给水、排水、河湖(水利)等市政工程的勘察、设计和技术研究等工作。1969年将全部河湖(水利)业务的技术人员和工作调入北京市水利局,保留道路、桥梁、给水、排水等业务。现在北京市政工程研究总院下设:第一、二、三、四设计所;建筑设计所;研究所;测量队;计算机站和致远监理公司等9个业务部门,其中第二设计所负责给水工程设计,第三设计所负责排水工程设计。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。