水文站就是觀測、搜集河流、湖泊、水庫等水體水文、氣象資料的一個專業(yè)機構(gòu),也叫流量站。水文站觀測的水文要素主要包括水位、流速、水溫、冰情、地下水、水質(zhì)等;而氣象要素則指降水量、蒸發(fā)量、氣溫、濕度、氣壓和風等。水文站是水文站網(wǎng)中的基礎(chǔ)站,其主要任務(wù)之一是滿足內(nèi)插鄰近未設(shè)站地區(qū)各種徑流特征的需要。?
世界氣象組織在1977年出版"有關(guān)業(yè)務(wù)水文活動的統(tǒng)計情報",報導(dǎo)了世界各國水文站網(wǎng)的實況,當時的世界水文站網(wǎng),密度以歐洲最大,平均達8.6平方公里/站,北中美洲次之,為1491平方公里/站,非洲最小,為6207平方公里/站。美國面積與中國相仿,而水文站達16500處,密度為570平方公里/站。英國面積與中國廣東省相仿,而水文站達1200處,密度為187平方公里/站。日本面積與中國云南省相仿,而水文站達2000處,密度為185平方公里/站。截止到2009年,按獨立站統(tǒng)計,中國有基本水文站3183個。
水文站按水體的類型,可分為河道站、水庫站、湖泊站、潮流量站,其中絕大多數(shù)是河道站。河道站是設(shè)立在天然或人工河道(或渠道)上的水文站。天然河道上的水文站,根據(jù)控制面積大小及作用,區(qū)分為:大河控制站、區(qū)域代表站和小河站。?按水工結(jié)構(gòu)分,可分為半懸挑式水文站、內(nèi)嵌式水文站、分體式水文站等。
歷史沿革
中國很早就有水位、雨量觀測。清代末期,開始有正式連續(xù)紀錄的水位、雨量觀測,并開始有流量觀測。到1937年,除臺灣省外,中國有水文站、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。此后,由于連年戰(zhàn)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。
中華人民共和國成立后,政府大力興修水利和進行經(jīng)濟建設(shè),迫切需要水文資料。以基本水文站為例,1949—1959年,每年都增建數(shù)百處,到1960年,國家基本水文站已達到3611處,此后經(jīng)歷了兩次低谷。1957年以前,水文工作以省一級管理為主;1958—1959年,由于當時特殊的時代背景,測站管理權(quán)限被下放到專縣;從1959年起,由于“大躍進”和天災(zāi)人禍,中國出現(xiàn)嚴重經(jīng)濟困難,水文管理權(quán)限下放后的矛盾突出表現(xiàn)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(xiàn)第1次站網(wǎng)建設(shè)的低谷。以后隨著國家對國民經(jīng)濟建設(shè)進行調(diào)整,到1966年前,水文站恢復(fù)到2883處。1966年后,水文工作管理權(quán)限再次被下放。1976年后,隨著中國改革開放和國家經(jīng)濟的復(fù)蘇,站網(wǎng)建設(shè)也開始恢復(fù)。WMO在1977年出版"有關(guān)業(yè)務(wù)水文活動的統(tǒng)計情報",報導(dǎo)了世界各國水文站網(wǎng)的實況,當時的世界水文站網(wǎng),密度以歐洲最大,平均達8.6平方公里/站,北中美洲次之,為1491平方公里/站,非洲最小,為6207平方公里/站。美國面積與中國相仿,而水文站達16500處,密度為570平方公里/站。英國面積與中國廣東省相仿,而水文站達1200處,密度為187平方公里/站。日本面積與中國云南省相仿,而水文站達2000處,密度為185平方公里/站。截止到2009年,按獨立站統(tǒng)計,中國有基本水文站3183個。
觀測要素
水文站觀測的水文要素主要包括水位、流速、水溫、冰情、地下水、水質(zhì)等;而氣象要素則指降水量、蒸發(fā)量、氣溫、濕度、氣壓和風等。
選址要求
根據(jù)規(guī)范要求,水文站觀測點應(yīng)選擇在與外海暢通,水流平穩(wěn),不宜淤積,波浪影響較小的海域;應(yīng)避開沖刷嚴重、易塌的海岸;在理論最低潮時,水深應(yīng)大于1m;盡可能利用防波堤、碼頭、棧橋等海上建筑物。如果水文站房需要坐落在碼頭等作業(yè)型海上、建筑物上,房屋的位置不能影響船舶靠離泊、裝卸運輸作業(yè)等生產(chǎn)工作,選址時可選在碼頭邊緣、拐角處或是邊緣系纜墩附近等區(qū)域。除此之外,水文站盡量避免選址在油品碼頭、液化天然氣碼頭、化工碼頭等危險品碼頭上,這些區(qū)域安全規(guī)定復(fù)雜,安保要求高,進出入管理嚴格,會嚴重影響到水文站的施工進度,以及不方便后期進出入維護。同時,選址時也應(yīng)當避免作業(yè)生產(chǎn)密集,人員流動較大,以及管理較差的漁碼頭或民用碼頭。這些區(qū)域存在水文站設(shè)備安全隱患,不利于水文站的穩(wěn)定觀測和長期維護。
工作原理
水文站在常規(guī)流量測驗中,常通過施測均勻布設(shè)在測流斷面上各條垂線的水深和流速來計算流量。通過代表垂線分析,可以建立少量垂線實測要素與全斷面測量結(jié)果的回歸關(guān)系,在實際測驗中只在這些垂線位置進行要素采樣,從而達到降低工作強度、提高測驗效率的目的。此外,若選取的代表垂線能避開流速較大的中泓范圍,則可在一定程度上降低高洪測驗作業(yè)的危險性。
相關(guān)分類
水體類型
水文站按水體的類型,可分為河道站、水庫站、湖泊站、潮流量站,其中絕大多數(shù)是河道站。河道站是設(shè)立在天然或人工河道(或渠道)上的水文站。天然河道上的水文站,根據(jù)控制面積大小及作用,區(qū)分為:大河控制站、區(qū)域代表站和小河站。水文站控制面積為3000-5000km2以上大河干流上的水文站為大河控制站;干旱區(qū)在300-500km2以下,濕潤區(qū)在100~200km2以下的小河流上設(shè)立的水文站為小河站;介于兩者之間流域面積的河流上的水文站為區(qū)域代表站。
大河控制站
流域面積等于或大于5000km2的河流設(shè)控制站,按直線原則布站,以能滿足沿河長任何地點的各種徑流特征的內(nèi)插,并能滿足水文情報預(yù)報需要。一般要求上、下兩站區(qū)間年徑流、洪峰流量及洪水總量不小于上游站的10~15%;或上、下游兩站區(qū)間面積不小于上游站流域面積的10~15%。流域面積超過5000km2(改為3000~5000km2)的河流或大支流匯入口的下游應(yīng)布設(shè)控制站,在定站址時,還應(yīng)滿足城鎮(zhèn)和重要經(jīng)濟區(qū)的防洪、水資源的開發(fā)評價與利用,水工程的規(guī)劃設(shè)計以及測驗通訊和生活等條件。
區(qū)域代表站
流域面積在200~5000km2(1977年下限濕潤地區(qū)改為100km2,干旱地區(qū)改為500km2),設(shè)區(qū)域代表站,采用區(qū)域原則布站。區(qū)域代表站的目的主要控制流量特征的空間分布,通過徑流資料的移用,提供分區(qū)內(nèi)其他河流流量特征或流量過程。水文分區(qū)是區(qū)域代表站規(guī)劃的基礎(chǔ)。由于當時測站資料系列較短,對水文規(guī)劃未作系統(tǒng)的分析研究,僅按自然地理的類似性,氣候的相似性和水系的完整性等劃分水文分區(qū)。在水文分區(qū)中選不同面積的河段設(shè)立區(qū)域代表站。在站址選擇時,要有較好的測驗條件;測站控制面積內(nèi)的水工程少;能代表流域的自然狀態(tài);同時亦要考慮防汛抗旱等其他的需要,并盡量照顧交通和生活條件等。
小河站
流域面積在200km2(1977年干旱地區(qū)改為500km2)以下者設(shè)小河站,采用站群原則。小河站的主要任務(wù)是收集暴雨洪水資料,探求徑流的產(chǎn)、匯流參數(shù)在地區(qū)上和不同下墊面下的變化規(guī)律。因小流域內(nèi)的特征較單一,采用按氣候、地形分區(qū),按面積分級。各類分級范圍(km2)一般分為<10、10~20、20~50、50~100、100~200共5級,同時要考慮流域形狀和河流坡度等因素。小河站站址選擇時應(yīng)考慮下列要求:代表性和測驗條件好;水工程影響小;按面積進行分級布站時,要兼顧到地形坡降和地勢高程的代表性;盡量照顧交通和生活條件等。
水工結(jié)構(gòu)
半懸挑式水文站
“半懸挑式水文站”是指水文站房有一半基礎(chǔ)坐落在碼頭或水工建筑上,另一半懸空于水面之上。設(shè)計水文站基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu),將現(xiàn)有碼頭面鑿除一部分后再進行澆注,驗潮井筒上部的外側(cè)鋼護筒與混凝土板頂層預(yù)埋的開孔鋼板焊接,下部通過3個鋼抱與植入胸墻及方塊側(cè)面的鋼構(gòu)件螺栓連接,以保證驗潮井管及鋼護筒的穩(wěn)定性和垂直度。一般情況下,當水文站所在碼頭或水工建筑的岸線足夠的情況下,會選擇半懸挑式結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是水文站所占區(qū)域較小,一部分建筑結(jié)構(gòu)位于水上,比較醒目,可以保護驗潮井,防止撞擊;缺點是半懸挑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)施工難度較大,特別是當碼頭或水工建筑的主體配筋率較高時,基礎(chǔ)植筋尤其困難。
內(nèi)嵌式水文站
“內(nèi)嵌式水文站”是指驗潮井整體嵌入碼頭或水工建筑主體的水文站結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是在碼頭建設(shè)過程中將驗潮井預(yù)埋在碼頭主體結(jié)構(gòu)內(nèi),通過碼頭壁上的進水口連接水體,同時起到消波作用。此結(jié)構(gòu)一般只作為上文所述“新建工程”的水文站的建設(shè)方案。與“半懸挑式”相比,此方法施工成本低,施工過程不復(fù)雜,施工進度有保障,但其使用局限性比較大,對于已建成的碼頭或水工建筑物不適合采用此方法。
分體式水文站
“分體式水文站”是指水文站房和驗潮井分離,站房位于碼頭或水工建筑后方,驗潮井安裝方式和“半懸挑式”相同,驗潮井口上部因沒有站房,采用普通鋼板或鋁合金板制作簡易站房安裝在驗潮井基礎(chǔ)上。此方案占用碼頭岸線較短,一般用于碼頭岸線長度不足的情況。但是相應(yīng)的,此方案也失去了站房對驗潮井的保護,從安全角度出發(fā),一般情況下會安裝防撞鋼梁。“分體式”水文站優(yōu)點是占用碼頭岸線較短,可以充分利用碼頭空間進行建設(shè),施工難度比起“半懸挑式”水文站略低;缺點是增加了簡易站房和防撞梁的制作安裝,增加了施工成本。
相關(guān)知識
水文測站
水文測站是在河流上或流域內(nèi)設(shè)立的,按一定技術(shù)標準經(jīng)常收集并提供水文要素的各種水文觀測現(xiàn)場的總稱。?????水文測站按目的和作用可分為:??????
(1)基本站,是為綜合需要的公用目的,經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃而設(shè)立的水文測站。基本站應(yīng)保持相對的穩(wěn)定,在規(guī)定的時期內(nèi)連續(xù)進行觀測,收集的資料應(yīng)刊入水文年鑒或存入數(shù)據(jù)庫。????
(?2)專用站,是為特定目的而設(shè)立的水文測站。不具備或不完全具備基本站的特點。?????
(3)實驗站,是為了深入研究某些專門問題而設(shè)立的一個或一組水文測站。實驗站也可兼作基本站。?????
(4)基準站,為了監(jiān)視長周期氣候演變引起的水文效應(yīng),和分析人為活動對水文情勢的影響的水文測站。一般在符合要求的現(xiàn)有測站中選擇(此類站目前在我國尚未建立)。?????
(5)輔助站,是為了幫助某些基本站正確控制水文情勢變化而設(shè)立的一個或一組站點。輔助站是基本站的補充,彌補基本站觀測資料的不足。計算站網(wǎng)密度時,不參加統(tǒng)計。??????
水文測站按觀測項目又可分為:流量站、水位站、泥沙站、雨量站、蒸發(fā)站、水質(zhì)站、地下水觀測井等。其中流量站(通常稱為水文站),均應(yīng)觀測水位,有些還兼測泥沙、降水量、水面蒸發(fā)與水質(zhì)等。水位站也可兼測降水量、水面蒸發(fā)量等。?
水文站網(wǎng)
水文站網(wǎng)是指在一定區(qū)域,按一定原則,用適當數(shù)量的各類水文測站構(gòu)成的水文資料收集系統(tǒng)。?各種不同性質(zhì)的的測站系統(tǒng)組成了不同的水文站網(wǎng)。例如,基本站組成的水文站網(wǎng)成為基本水文站網(wǎng),以報汛為主要目標的測站系統(tǒng)稱為水情站網(wǎng)。按觀測項目可把收集某一項資料的水文測站,組合在一起則構(gòu)成該項目的站網(wǎng)。如流量站網(wǎng)、水位站網(wǎng)、泥沙站網(wǎng)、雨量站網(wǎng)、水面蒸發(fā)站網(wǎng)、地下水觀測井網(wǎng)等。?
相關(guān)事件
2024年4月20日,廣東省水文局消息稱,受強降雨影響,北江流域全線上漲。當天14時,廣東省有32個水文站超過警戒水位。
參考資料 >
大通水文站.安徽省水利廳.2024-04-22
第二章 水文站網(wǎng).河北省水資源測報中心.2024-04-22
國外水文站網(wǎng)建設(shè)簡介.中國知網(wǎng).2024-04-24
水文站網(wǎng)分類.鄱陽縣人民政府.2024-04-22
簡析長期水文站的建設(shè)方法.中國知網(wǎng).2024-04-23
水文站流量測驗代表垂線分析原理及應(yīng)用.中國知網(wǎng).2024-04-23
光明網(wǎng).百家號.2024-04-22