水文站網

水文站網是指按一定原則布設的水文測站體系。水文站網的密度及其布局，對整個水文工作有極幣要的影響。

水文測站是經常收集和提供固定地點一項或多項水文資料的工作單元。中國測站分基本站、專用站兩類。基本站組成基本水文站網。其任務是：收集基本水文資料，探索基本水文規律，滿足各方面共同的需要和重要水利樞紐、重要河段水文情報預報的需要。基本站的特點是：統一規劃，執行測驗規範，資料編入水史年鑒，站點比較穩定。專用站是為專門目的而設立的。不具備或不完全具備基本站的特點。在中國，水文站叫主要指基本站網。廣義的水文站網包括專用站。

在中國，還按測站的測驗工作內容，將測站主要分為5類：

①水文站，觀測水位、流量，或兼測泥沙、水質、蒸發等其他項目；

②水位站，只觀測水位，或兼測降水量；

③雨量站，只觀測降水量；

④實驗站，有實驗研究任務的站；⑤地下水觀測井，主要觀測地下水。站網規劃

為使水文站網的布設經濟合理，必須進行水文站網規劃。規劃的重要觀點有：

①整體觀點。把各測站、各項目看成一個有機的整體，用所收集的資料，藉助於相關、內插、移用等方法，來滿足多方面的需要。

②經濟觀點。站網愈密則內插精度愈高，但所花代價越大。要探求一個經濟合理的密度，它同水文因素在地區上變化的急劇程度，國民經濟的發展水平，設站條件與費用等因素有關。

③動態觀點。水文資料的內容和精度要求是隨經濟的發展而發展的。對水文規律的認識也是隨著水文資料的積累而不斷提高的。水文測站的布設還要與水利建設等人類活動狀況相適應。因此要把水文站網看成一個不斷發展和完善的動態系統。世界氣象組織建議，第一步可以建立一個“容許最稀站網”(minimumnetwork)，然後，隨著資料的積累和分析，逐步加以擴展和調整。水文站網規劃通常分項目進行，同時注意各項目站網之間的協調。

中國戰國時代在都江堰立石人觀察水面高低，為最早的水位站。秦漢時期有要求各郡縣向中央報雨的規定，說明當時各地已開始觀察降雨。明代，沿黃河已有觀察、傳遞水情的制度。從1865年起，開始有連續的近代水位記錄。至1937年，有水文站403處（缺台灣省數字，下同），其後受戰爭影響，大部破壞。中華人民共和國成立后，站網迅速發展。l956年進行了全國水文站網規劃，除邊遠地區外，所規劃的站網於1959年基本建成，有水文站2995處。1965、1978年和20世紀80年代前期對站網作過三次較大範圍的資料分析驗證和站網規劃技術研究，1970、l985年兩次提出水文站網調整充實規劃；1988、1989年還分別提出了水質站網和地下水井網的專項規劃。站網陸續有所發展和調整。中國很早就有水位、雨量觀測。清代末期，開始有正式連續紀錄的水位、雨量觀測，並開始有流量觀測。到1937年，除台灣省外，全國有水文站、水位站、雨量站、實驗站等共2637處，是民國時期測站最多的年份。此後，由於連年戰亂，遭受破壞，到1949年中華人民共和國成立時，接管的水文測站僅353處，其中基本水文站(也稱流量站)僅148處。民國時期的水文測站，缺乏統一規劃，機構變動頻繁，隸屬關係更迭轉移甚多，站點設置不穩定，設備簡陋，記錄不全，資料也很少整編刊印。中華人民共和國成立后，政府大力興修水利和進行經濟建設，迫切需要水文資料，水文站網得到了迅速發展。以基本水文站為例，1949～1959年，每年都增建數百處，到1960年，國家基本水文站已達到3611處，這是中國水文站網建設史上的巔峰時期，此後經歷了兩次低谷。第1次出現在20世紀60年代初。1957年以前，水文工作以省一級管理為主；1958～1959年，由於當時特殊的時代背景，測站管理許可權被下放到專縣；從1959年起，由於“大躍進”和天災人禍，全國出現嚴重經濟困難，水文管理許可權下放后的矛盾突出表現出來，水文測站被大批裁撤，基本水文站到1963年減少到2664處，出現第1次站網建設的低谷。以後隨著國家對國民經濟建設進行調整，1963年底，水文管理許可權被上收，全國水文站網建設開始得到緩慢恢復，到1966年前，水文站恢復到2883。文革開始(1966年)后，水文工作管理許可權再次被下放，水文站網建設重遭打擊，測站規模持續下滑，出現了第2次低谷。文革結束(1976年)后，隨著改革開放和國家經濟的復甦，站網建設也開始恢復，進入20世紀80年代，站網規模出現了繼1960年後的第2個峰值，達到了3400多處，以後一直在穩定中調整和發展。截止到2009年，按獨立站統計，中國有基本水文站3183個，水位站1407個，雨量站15750個，水質站6097個，地下水觀測井12522個。已建成布局比較合理、項目比較齊全的水文站網，在歷年的防汛抗旱、水工程設計與運行調度，以及水資源管理工作中都發揮著巨大的作用。世界上，20世紀70年代以來，由於水源緊張和污染嚴重，對水文信息的需求提高，水文站網迅速發展。如所屬水文站數，1929年為2238，1980年後增至1萬多；英國水文站數，1935年為100，1982年增至1400。有些國家的站網是統一規劃的，如原蘇聯於1946、1968年作過兩次全蘇基本站網規劃。有些國家由於行政、經濟等原因，難以統一規劃和布設站網。河南站網1919年江淮水利測量局、順直水利委員會分別在淮河流域、黃河流域設立水文站，1936年河南水利處在省境長江流域設立部分水文站，以後由於受抗日戰爭及國內等影響，大部分水文站停測，至1949年建國前全省僅有水位站2處、流量站3處、降水量站2處。1956年全省統一進行水文站網規劃，基本滿足了工農業生產建設的需要。在防汛抗旱、水利工程的規劃設計、國民經濟建設中發揮了很大的作用。1959年鄭州全國水文會議，提出國家站網和群眾站網並舉、社社辦水文、站站搞服務的要求，導致河南省水位、流量、雨量站大幅度增加。1962年國民經濟全面調整，由群眾設立的站自行裁撤。1965年，在分析實測資料和總結站網建設經驗的基礎上，對基本站網進行了補充規劃。1966～1971年，又增加了一批小河水文站及其配套的雨量站。1977年，水電部水利司要求各地開展站網分析工作。河南省經過商丘站網規劃試點，開創了站網建設的新局面。1988年全省共有水文站147處、水位站38處、雨量站1028處、蒸發站62處、泥沙站54處、水質監測站141處、地下水位站1400處，站網具有良好的代表性和控制性。

全國基本水文站網平均密度為3202km/站，達到世界氣象組織(WMO)標準困難條件下的最稀站網密度，其中東部密度為1163km/站，中部密度為1761km/站，均高於全國平均密度，西部地區密度大大低於全國平均值，為6117km/站。密度在空間分佈隨東、中、西經濟區劃呈現明顯的由密至稀漸變規律。東、中部水文站平均密度已達到WMO推薦的平原區最稀站網密度標準(1000～2500km2/站)，其中京、津、滬、蘇已大大超過最稀密度的上限，顯示出站網已跨越初級階段，進入與經濟需求相適應的穩定發展階段。西部地區由於藏、青、新、內蒙古等站網較稀，僅達到WMO推薦的乾旱區站網密度標準(5000～20000km2/站)。可以認為，中國基本水文站網與區域經濟發展和水利工程建設格局基本保持一致，布局是合理的，但站網密度尤其是西部站網密度需要有較大程度的提高。

１．測驗站網的布局與結構難以適應新的治黃形勢隨著國家經濟社會的迅速發展，在黃河治理開發進程中，逐漸出現了一些新的問題，如對黃河水資源的過度開發與使用，導致了黃河下游長期而嚴重的斷流現象，與此同時，經濟的發展帶來了污染的加劇，黃河流域上中游地區的水土流失尚未得到有效控制。新的治黃形勢要求“堤防不決口，河道不斷流，水質不超標，河床不抬高”，用這一新的要求去衡量過去設置的測驗站網，可以明顯地看出其布局與結構已無法滿足新的需要。如對黃河干支流枯水徑流的測驗、對水質和水土流失的監測等，過去都考慮得較少。

２．水文站網密度偏疏據統計，黃河流域水文站網密度為２３３０ｋｍ２／站，其中黃委轄區水文站網密度為２６５０ｋｍ２／站（河源區為９７２７ｋｍ２／站，河口鎮—龍門區間為２６３０ｋｍ２／站，涇河２３１０ｋｍ２／站，伊洛河１３２６ｋｍ２／站）。而歐洲國家水文站網的平均密度為１７５０ｋｍ２／站，美國長年觀測站網的密度為１３００ｋｍ２／站。黃河流域稀疏的水文站網密度，特別是中游地區暴雨和泥沙主要來源區的水文站網的密度太小，給泥沙主要來源區的輸沙模數圖及徑流深等值線圖的繪製帶來很大困難。全流域雨量站的密度為３２６ｋｍ２／站，其中黃委轄區雨量站平均密度為３９６ｋｍ２／站（河源區為最稀處，平均８２３１ｋｍ２／站），均小於《水文站網規劃技術導則》（ＳＬ３４－９２）３００ｋｍ２／站的規定，更小於世界氣象組織（ＷＭＯ）推薦的溫帶山區雨量站網最稀密度１００～２５０ｋｍ２／站的指標。

３．下遊河道淤積測驗斷面偏少黃河下游是一條強烈的堆積性河道，素有“善淤”“善徙”之稱。特別是高村以上河段，兩岸堤距一般１０ｋｍ左右，最寬處有２４ｋｍ，河槽寬一般３～５ｋｍ。河道中沙洲密布，串溝眾多，泥沙沖淤變化劇烈，水流寬、淺、散、亂，主流瞬息萬變，河勢擺動頻繁。在這樣的河道上布設測驗斷面，若間距過大，則勢必難以捕捉到其真實的變化情況，測驗精度會大大降低，進而對分析其河床演變規律帶來極大困難。現狀情況，黃河下遊河道淤積測驗斷面的平均間距大於５ｋｍ，不能滿足下遊河道沖淤演變規律研究的需要。

４．測驗手段落後黃委轄區的水文測驗對水文要素的測驗大多採用傳統的儀器設備和方法，這些傳統的儀器設備和方法已沿用了幾十年之久，如水位觀測仍以直尺為主，流量測驗主要依靠測船和過河纜道用流速面積法求得，流速測量主要採用流速儀，水深測量採用測深桿，含沙量採用橫式採樣器取樣，普通天平稱重計算。資料處理大部分仍用人工錄入、校對、繪圖等。這些傳統的測驗設備和方法存在著作業效率低、安全度小、誤差大的缺陷。而發達國家的水文測驗設備和方法早已更新換代，如水位、雨量已普及自動採集和自動傳輸，流量測驗廣泛使用多普勒流速剖面儀（ＡＤＣＰ）和全球定位系統（ＧＰＳ）等先進技術。泥沙測驗採用積時式採樣器或物理方法的測沙儀，因測得的含沙量均系所測時段內的平均含沙量，較好地解決了含沙量脈動對測驗精度的影響。水文數據收集系統可由計算機處理自動生成資料庫等。

５．野外實驗研究工作的中斷，影響了對黃河流域水土流失及產匯流規律的探索早在２０世紀４０年代末期，黃河流域的水保科研站在坡面布設徑流小區，觀測降雨、地形（主要是坡度和坡長）、植被、土壤等項因素對水土流失的影響，先後提出了一些水土流失方程式，並用以預報某一地區的水土流失發展趨勢，使水土流失規律的研究從單因素提高到了綜合因素。