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機構,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、水質等;而氣象要素則指降水量、蒸發量、氣溫、濕度、氣壓和風等。水文站是水文站網中的基礎站,其主要任務之一是滿足內插鄰近未設站地區各種徑流特征的需要。?
世界氣象組織在1977年出版"有關業務水文活動的統計情報",報導了世界各國水文站網的實況,當時的世界水文站網,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,其中絕大多數是河道站。河道站是設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,根據控制面積大小及作用,區分為:大河控制站、區域代表站和小河站。?按水工結構分,可分為半懸挑式水文站、內嵌式水文站、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濟建設,迫切需要水文資料。以基本水文站為例,1949—1959年,每年都增建數百處,到1960年,國家基本水文站已達到3611處,此后經歷了兩次低谷。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,測站管理權限被下放到??h;從1959年起,由于“大躍進”和天災人禍,中國出現嚴重經濟困難,水文管理權限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。以后隨著國家對國民經濟建設進行調整,到1966年前,水文站恢復到2883處。1966年后,水文工作管理權限再次被下放。1976年后,隨著中國改革開放和國家經濟的復蘇,站網建設也開始恢復。WMO在1977年出版"有關業務水文活動的統計情報",報導了世界各國水文站網的實況,當時的世界水文站網,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、水質等;而氣象要素則指降水量、蒸發量、氣溫、濕度、氣壓和風等。
選址要求
根據規范要求,水文站觀測點應選擇在與外海暢通,水流平穩,不宜淤積,波浪影響較小的海域;應避開沖刷嚴重、易塌的海岸;在理論最低潮時,水深應大于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、裝卸運輸作業等生產工作,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,這些區域安全規定復雜,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,選址時也應當避免作業生產密集,人員流動較大,以及管理較差的漁碼頭或民用碼頭。這些區域存在水文站設備安全隱患,不利于水文站的穩定觀測和長期維護。
工作原理
水文站在常規流量測驗中,常通過施測均勻布設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果的回歸關系,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的危險性。
相關分類
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,其中絕大多數是河道站。河道站是設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,根據控制面積大小及作用,區分為:大河控制站、區域代表站和小河站。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;干旱區在300-500km2以下,濕潤區在100~200km2以下的小河流上設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域代表站。
大河控制站
流域面積等于或大于5000km2的河流設控制站,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插,并能滿足水文情報預報需要。一般要求上、下兩站區間年徑流、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布設控制站,在定站址時,還應滿足城鎮和重要經濟區的防洪、水資源的開發評價與利用,水工程的規劃設計以及測驗通訊和生活等條件。
區域代表站
流域面積在200~5000km2(1977年下限濕潤地區改為100km2,干旱地區改為500km2),設區域代表站,采用區域原則布站。區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,提供分區內其他河流流量特征或流量過程。水文分區是區域代表站規劃的基礎。由于當時測站資料系列較短,對水文規劃未作系統的分析研究,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。在水文分區中選不同面積的河段設立區域代表站。在站址選擇時,要有較好的測驗條件;測站控制面積內的水工程少;能代表流域的自然狀態;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年干旱地區改為500km2)以下者設小河站,采用站群原則。小河站的主要任務是收集暴雨洪水資料,探求徑流的產、匯流參數在地區上和不同下墊面下的變化規律。因小流域內的特征較單一,采用按氣候、地形分區,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。
水工結構
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坐落在碼頭或水工建筑上,另一半懸空于水面之上。設計水文站基礎采用現澆鋼筋混凝土板結構,將現有碼頭面鑿除一部分后再進行澆注,驗潮井筒上部的外側鋼護筒與混凝土板頂層預埋的開孔鋼板焊接,下部通過3個鋼抱與植入胸墻及方塊側面的鋼構件螺栓連接,以保證驗潮井管及鋼護筒的穩定性和垂直度。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,會選擇半懸挑式結構形式。這種結構的優點是水文站所占區域較小,一部分建筑結構位于水上,比較醒目,可以保護驗潮井,防止撞擊;缺點是半懸挑結構的基礎施工難度較大,特別是當碼頭或水工建筑的主體配筋率較高時,基礎植筋尤其困難。
內嵌式水文站
“內嵌式水文站”是指驗潮井整體嵌入碼頭或水工建筑主體的水文站結構。這種結構是在碼頭建設過程中將驗潮井預埋在碼頭主體結構內,通過碼頭壁上的進水口連接水體,同時起到消波作用。此結構一般只作為上文所述“新建工程”的水文站的建設方案。與“半懸挑式”相比,此方法施工成本低,施工過程不復雜,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。但是相應的,此方案也失去了站房對驗潮井的保護,從安全角度出發,一般情況下會安裝防撞鋼梁。“分體式”水文站優點是占用碼頭岸線較短,可以充分利用碼頭空間進行建設,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。
相關知識
水文測站
水文測站是在河流上或流域內設立的,按一定技術標準經常收集并提供水文要素的各種水文觀測現場的總稱。?????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,經統一規劃而設立的水文測站?;菊緫3窒鄬Φ姆€定,在規定的時期內連續進行觀測,收集的資料應刊入水文年鑒或存入數據庫。????
(?2)專用站,是為特定目的而設立的水文測站。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,為了監視長周期氣候演變引起的水文效應,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。計算站網密度時,不參加統計。??????
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、蒸發站、水質站、地下水觀測井等。其中流量站(通常稱為水文站),均應觀測水位,有些還兼測泥沙、降水量、水面蒸發與水質等。水位站也可兼測降水量、水面蒸發量等。?
水文站網
水文站網是指在一定區域,按一定原則,用適當數量的各類水文測站構成的水文資料收集系統。?各種不同性質的的測站系統組成了不同的水文站網。例如,基本站組成的水文站網成為基本水文站網,以報汛為主要目標的測站系統稱為水情站網。按觀測項目可把收集某一項資料的水文測站,組合在一起則構成該項目的站網。如流量站網、水位站網、泥沙站網、雨量站網、水面蒸發站網、地下水觀測井網等。?
相關事件
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.河北省水資源測報中心.2024-04-22
國外水文站網建設簡介.中國知網.2024-04-24
水文站網分類.鄱陽縣人民政府.2024-04-22
簡析長期水文站的建設方法.中國知網.2024-04-23
水文站流量測驗代表垂線分析原理及應用.中國知網.2024-04-23
光明網.百家號.2024-04-22