第一章 水文测站

第一章 水文测站与水文站网
1.1 水文测站
(1)水文测站基本任务
在流域内一定地点(或断面)按统一标准对所需要的水 文要素作系统观测以获取信息并进行处理为即时观测信息， 这些指定的地点称为水文测站。 水文测站最重要的任务是进行水文测验，包括水文观
测、流量测验、泥沙测验、水质测验和降水量及蒸发量观
测等。另外，“报汛”是水文站在汛期最重要的工作之一。
为一石水而六斗泥”，清代陈演(1638-1689年)曾有测水法，
已可估算流量数据。
二、现代水文测验的工作任务
水文信息采集与处理（水文测验学）是研究水资源中各 种水文要素的测量、计算与资料整编的原理和方法的一门科
学，即研究水文资料信息的搜集、处理、存贮和检索的一门
科学。 水文测验的根本任务是根据国民经济发展的需要，进行 水文站网的规划，布设水文站；采用定位观测、巡回测验、 水文调查等方法测定各种水文要素，包括水位、流量、水温、
反之.则不稳定.当测站控制作用发生在一个横断面（或极 短河段）上称断面控制。当测站控制靠一段河槽的底坡、 糙率和断面形状等因素的组合而形成的，称为河槽控制。
断面控制 天然河道中，由于地质和人工原因，造成河段中局部地形突 起，使水面曲线发生明显转折，形成临界流，出现临界水深， 构成测站断面控制。 水力学上，产生临界流处，其佛汝德数等于1，如果临界水 深处横断面为矩形断面，流量仅是水位的函数，流量与水位
为水位站、流量站(也称水文站)、泥沙站、雨量站、蒸发
站、水质站等。
1.2 水文站网规划及调整
（一） 水文站网
因为单个测站观测到的水文要素其信息只代表了站址
处的水文情况，而流域上的水文情况则须在流域内的一些
适当地点布站观测，这些测站在地理上的分布网称为水文 站网。广义的站网是指测站及其管理机构所组成的信息采 集与处理体系。 水文站网布站的原则是：通过所设站网采集到的水文
（四） 流量站网规划
规划设立的流量站网要求：
1）采集设站地点的基本水文资料
2）为防洪提供实时水情资料
3）插补延长网内短系列资料
4）利用空间内插或资料移用技术，提供网
内任何地点基本数据
对于天然河道上的流量站，根据控制面积大小及作用，应设 立大河控制站、区域代表站和小河站。对于人类活动影响较
大的平原地区，应设立平原区水文站和在部分水库处设立水
呈单一关系。
卡口或急弯是高水时发生控制作用的地形。卡口指河宽急剧
束窄的地方，横断面急变形成水面曲线的转折而发生临界流。
急弯是由于主流位置的变化，在高水时形成水面纵向坡降的 急变，发生临界流。
(2)测验河段的选择 1)测验河段应选择在石坎，急滩、卡口河人工堰坝
等容易形成断面控制的上游河段。
2）测验河段宜顺直、稳定，水流集中，无分流、岔
（2）水文测站的分类
1）根据测站的性质,河流水文测站又可分为：基本站、实验站 、专用站、和辅助站。 基本站：是为综合需要的公用目的，经统一规划设立的水 文测站。水文主管部门为全国各地的水文情况而设立的, 是为国民经济各方面的需要服务的。 实验站：为深入研究某些专门问题而设立的一个或一组水 文测站。 专用站：是为特定目的而设立的水文测站，不具备或不完全 具备基本站的特点。 辅助站：为帮助某些基本站正确控制水文情势变化而设立的 一个或一组站点。辅助站是基本站的补充，计算站网 密度时，一般不参加统计。
表站。
三类精度站，精度应达到设站任务的要求，任务是收集、探索小河在 各种下垫面条件下，产汇流规律、径流变化规律及水文分析计算等所
需代表性资料。一般设在有代表性的小河上。
2）基本站的分类 水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸 发、水温、冰凌、水质、地下水位等。只观测上述项目中 的一项或少数几项的测站,则按其主要观测项目而分别称
3）基本流量站的分类
按精度分为三类水文站：
一类精度站，精度应达到现有测验手段和方法所取得的可能精度，主 要任务时收集、探索水文特征值在时间上和沿河长的变化规律上所需
要长系列样本和防汛需要资料。一般布设在大河的干流上。
二类精度站，精度可按测验条件拟定，任务是收集、探索水文特征值 沿河长的变化规律上所需要的具有代表性的系列资料。一般为区域代
水文信息采集与处理
可供大家参考的文献资料
水文是水利、水电及一切与水资源有关的国民经济和 社会发展所必需的前期工作的基础，是水利建设的尖 兵、防汛抗旱的耳目、水资源管理与保护的哨兵、资
源水利的基石，是一项必须适当超前发展的社会公益
性事业 。
绪
一、中国的水文测验历史
(一)降水量观测的发展
论
中国对降雨的观察，开始得很早。 南宋时著作《数 书九章》中说“今州郡都有一天池盆以测雨水”，并叙述
降水、蒸发、泥沙的观测以及泥沙颗粒分析，水质监测和分
析；经分析整编，刊印成为系统的水文资料，如水文年鉴等。
1、汛前准备
精心检查维护各类水文测报设施。各类水文测报设
施是水文工作者战胜洪水的武器，精心维护各类水文测 报设施，不但是汛前准备的主要内容，还应是水文人常 抓不懈的重要工作之一。水尺、桩点校测，水文缆道维 护，测验仪器养护，通信设施检查等都是重要的工作内
（七） 蒸发站网规划
基本水面蒸发站网的布设具体要求：
在面上分布要大致均匀，以满足绘制年蒸发量（部分地区
为月总量）等值线图的要求；在蒸发量变化较大的滨海区，
蒸发总量较大的干旱区，大型水体较多的湖泊、水库区及 大型灌区等应适当加密；在高程起伏变化较大的山区，为 保证相邻蒸发站间相对的高程差不致过大，也应适当加密。
（八） 泥沙站网规划
大河控制站可根据多年平均输沙量的沿程变化，按线的原则 布设。即在任何两相邻测站之间，多年平均输沙量的递变率 以不小于20％～40％为原则来估计布站数目的上限。下限为 干流沿线任何地点，内插年输沙量的误差不超过10％～15％。
区域代表站用泥沙多年平均输沙模数的递变来确定。上限为
沿多年平均输沙模数的梯度方向，任何两相邻测站之间的输 沙模数的递变率以不小于15％～30％为准则。其下限为分区 任何地点内插年输沙模数的误差以不超过15％～20％为准则。 在条件困难地区，其上限和下限都可以适当放宽。
库水文站。 大河控制站：
区域代表站
流量站网规划原则
（五） 水位站网规划
河流上布设基本水位站的地点有:拟建而尚未建立基本流
量站,布设水位站作为过渡性测站;大支流入汇后的干流上；
经常发生洪水的、众多支流入汇后的干流上；堤防段需要 进行洪水预报的地区；有大量泉水或地下水补给河段的下 游；河流纵比降有显著转折处以及较大水工建筑物的上、 下游等。
流、斜流和死水等现象。
3）选择测验河段应避开受人为干扰的码头、渡口等。
尽量避免容易发生冰坝、冰塞的河段。
3.测验河段的勘测、调查工作内容 1)河流控制情况调查。了解测站控制情况，控制断面位置， 顺直河段长度，漫滩宽度和分流串沟等情况。 2）河流水情的调查。了解历年最高、最低水位情况，估算 最大流量、最小流量；了解变动回水的起源和影响范围、时 间，估算变动回水向上游传播的距离；调查沙情、水草生长 情况和冰凌情况。
位观测有了显著发展。
沿河有一些用石刻形式保留下来的稀遇的洪枯水水位记录。 三国时伊水网石壁上有当年洪水所到位置的刻划。唐朝时在涪陵 长江江心白鹤梁上，刻有鱼形图案。每逢它露出水面，即刻记最 枯水位在鱼形图以下尺寸数。
至1949年止，有刻记163段。重庆至宜昌沿长江岩壁上，有11531870年间6次特大洪水的最高水位石刻114处。
的基本要求。同时报汛工作是水文工作的对外服务窗口，是拓 宽水文服务领域的桥梁， 它体现水文在防洪决策 中的重要作用。
3、汛后整顿 汛后整顿工作的内容覆盖面较广，它既包括测验设施的 整改、水毁项目的修复，水文资料的整编也应纳入此段的工 作范畴。 测验设施的整改主要是针对汛期工作中暴露出来的不适 合、不先进的测验设施和测验手段而开展，以求达到减小劳 动强度、提高测验精度、测验设施逐步实现现代化的要求。 水毁项目的修复主要包括测船的修复、水尺的修复、测 验码头的修复等。 水文资料的整编是一个重要的工作环节，测验的所有工 作都能在整编过程中反映出来。
以上集水面积F之比值。 ifi/F<15%为轻微影响 ifi/F：15%～50％为中等影响 ifi/F：50% ～80％为显著影响 ifi/F>80%为严重影响
1.3水文测站的设立
(1)测验河段的选择 1)测站控制 测站控制是对水文站水位与流量关系起控制作用的断面或 河段的水力因素的总称.
如果测站控制良好,则水文站的水位与流量的关系就稳定;
信息经过整理分析后，达到可以内插流域内任何地点水文
要素的特征值，这也就是水文站网的作用。
（二） 站网规划的内容 1）进行水文分区 2）确定站网密度 3）选定布设位置 4）拟定设站年限
目的是在分区内布设区域代表站，
以满足内插水文特征值。
单位面积上水文测站的站数，是衡量 地区发展水平的一个指标。
5）各类站网的协调配套
三、水文测验的工作性质
1.重要性 水文测验从实际调查着手，为防汛抗旱、水利工程建设、
水资源开发利用及其他与水有关的建设事业的规划、设计、施
工和管理提供具体而准确的重要基础资料 。水文测验是一切 水文工作的依据。从世界上和历史上看，历代都很重视水文测
验。
2.挑战性 要求常年在江、河、湖、海等水域的基层测站，按照其 规范规定的标准和方法观测和监测各项水文要素的每一个数据， 并作系统的整理分析，直至汇编成册、入库。
水位站网规划原则
（六） 雨量站网规划
基本雨量站网的布设具体要求：
能控制面雨量的精度，在雨洪区、暴雨区站网应较密，在
干旱区、非暴雨区可较稀；雨量站在面上的分布要均匀， 且应考虑在不同高度上的分布，尤其是对降水有明显影响 的分水岭，要在不同高度上布站；应满足流量站网、蒸发 站和地下水站网的配套要求。
3）河床组成，河道的变迁及冲淤情况的调查。
4）流域自然地理状况、水利工程和测站工作条件的调查。
4.测验断面的布设 1）基本水尺断面的布设 基本水尺断面处，要求水流平顺，两岸水面无横比降，无
旋涡、回流和死水。断面应垂直于流向，最好能与测流断
面重合。基本水尺断面是反映测站水位高低的断面，它是 测站的重要标志。在此断面上，要进行水位的经常观测，
有“天池测雨”、“圆筒测雨”的具体计算方法。说明当
时或更早已经有了实测雨量的器具，建立了降雨深度的概 念。但实测记录没有保存下来。
清雍正二年(1724年)，开始记录北京逐日天气和降雨、
降雪起迄时间、雨雪大小的定性描述，称《晴明风雨录》， 直至光绪二十九年(1903年)止。
(二)水位观测的发展 公元前251年，秦代李冰父子主持修都江堰，立三石人于水中 测量水面高低，是中国观测水位之始。隋朝时开始用木尺桩，水
6）编制经费预算、制定
实施方案
（三） 水文分区
根据地区的气候、水文特征和自然地理条件所划分的不
同的区域称为水文分区。
高大的山脊，山地到平原的转折，湖泊、沼泽、水网、 荒漠的边缘、地质、土壤、植被和地貌形态等发生显著变化
的地点，常可作为分区的边界。
如果有一定数量的测站和一定实测年限的水文资料时， 应以内插水文要素某一精度指标为依据，确定水文分区。
(三)流量和泥沙测验的发展 中国古代在开始水位观测的同时，对流量也有了初步
的认识。在都江堰，对观测水位的石人的说明:“乾毋及足，
涨毋及肩，年中水量，以此为度”，其中的“水量”即是 流量的概念。中国对泥沙现象的观察可上溯至汉代，《汉 书· 河沟志》就记载了汉代泾河灌区的民谣:“径水一石， 其泥数斗，且溉且粪，长我禾黍”。另说“河水重浊，号
（九） 水质站网规划
水质站一般布设在干流控制段，较大支流汇入口，大型或重 要水体出入口，入海河流的河口处；河流出入国境的把口处； 大中Fra Baidu bibliotek市附近，工矿企业集中区，大型灌区及风景区；不同 地质区，泉水丰富区，地方病发病区和自然资源保护区等。
（十） 蓄水工程对水文站网影响指标 影响指标ifi/F即流域内所有蓄水工程的集水面积ifi与测站
容。
2、汛期工作 首先要全面掌握本流域内雨情、水情特性及测站各种仪器 的使用方法。测验工作包含雨量、蒸发、水位、流量、泥沙等
一些常规项目，它既是水文测站日常工作之一，测验工作是水
文工作的基础。 报汛工作包含雨量、水位、流量等。它是水雨情信息的来
源，是防汛决策的科学依据，报得准、报得及时是对报汛工作