天津市水文站實驗項目的開展探析

馮 超

(天津市水文水資源勘測管理中心 300061)

水文實驗研究是探求和研究在自然和人類活動影響條件下，水文循環(huán)過程中的各種水文要素變化和轉(zhuǎn)化規(guī)律，以及新技術(shù)、新方法、新儀器應(yīng)用的科學(xué)實驗，是水文事業(yè)發(fā)展和水文現(xiàn)代化建設(shè)重要的基礎(chǔ)性工作，是水科學(xué)研究的重要組成部分。

天津市由于地表水源條件差，地下水長期過量開采，致使水資源過度開發(fā)利用，加上工業(yè)及生活廢污水的不達(dá)標(biāo)排放，造成水污染、地下水位大幅度下降、地面沉降等一系列嚴(yán)重的水資源環(huán)境問題，需要開展水文水資源實驗研究，滿足水利和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展需求。

天津市是我國北方嚴(yán)重缺水的地區(qū)之一，水文站監(jiān)測的各主要河道在全年大部分時間干涸，測站水文工作相對減少，水文基層工作者走出水文站開展了水文巡測、排污口監(jiān)測、水利工程測量等一系列的水文服務(wù)活動。水文站點多面廣，基層科技人員眾多，大多長期扎根偏遠(yuǎn)的農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)，不必花費大量的資金和人力物力專門建設(shè)實驗研究站點，只需整合資源，即可因地制宜地開展一些水文實驗研究項目，且在項目監(jiān)測上有各級科研院所難以比擬的優(yōu)勢。如何利用現(xiàn)有條件，開展水文實驗研究項目，服務(wù)社會，是值得深思的新問題。

1 開展水文實驗研究的必要性

水文實驗是研究水文循環(huán)過程及相應(yīng)技術(shù)方法的重要手段，是探求水的時空分布與運動規(guī)律，服務(wù)于防治水旱災(zāi)害和水資源開發(fā)利用的堅實技術(shù)支撐，是水文科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)和必要條件，是一項需要超前謀劃與建設(shè)的基礎(chǔ)性工作。

天津地處海河流域的最下游，位于各大水系匯集入海的主要通道，地勢低洼，河網(wǎng)化程度高，加上頻繁的跨流域調(diào)水和流域上大型水利工程的攔蓄影響，各河流普遍存在水賬不清的現(xiàn)象，無法由常規(guī)水文站的水文資料來確定水資源評價的各項參數(shù)，必須通過水文水資源實驗的方法來確定水資源評價參數(shù)，研究水資源評價方法。

天津市地處海河流域尾閭，地勢地洼，市區(qū)受三面來水一面海潮威脅，水災(zāi)成因有外洪、內(nèi)澇和海潮侵襲，水災(zāi)成因多，防洪任務(wù)重。天津市入海河道有海河、永定新河、潮白新河、薊運河、獨流減河、子牙新河。天津?qū)儆跒I海平原城市，河道比降很小，水流入海緩慢;河道兩岸地勢平坦，降雨后河道排水也很困難;同時經(jīng)常遭受風(fēng)暴潮襲擊，防洪形勢非常嚴(yán)峻，需要通過實驗研究的方法來分析不同地貌區(qū)域的洪水成因和確定洪水預(yù)報模型參數(shù)。

天津市的水環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，水體面積急劇減少，河流斷流，洼地干涸，有水皆污，天然入海徑流幾乎消失，海洋河口淤積，污染嚴(yán)重，近海赤潮頻繁發(fā)生，亟待深入開展地表、地下水資源與環(huán)境保護(hù)的技術(shù)與措施研究。

上述干旱缺水、洪澇災(zāi)害、水污染和河口淤積等一系列的水問題，迫切需要水文工作者不斷加深對自然規(guī)律、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識，開展水文實驗工作，不斷擴(kuò)大研究領(lǐng)域和范圍，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展治水實踐和推進(jìn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變提供有力支撐和優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

2 開展水文實驗研究的可行性

20世紀(jì)80年代末至90年代初，根據(jù)天津市水文工作的發(fā)展形勢，提出了專項開展水文水資源基礎(chǔ)理論研究工作的思路和計劃，在天津市的不同地域選址，先后開展了多項實驗研究工作，先后在屈家店、九王莊等水文站和市水文總站開展水文實驗研究項目，其研究內(nèi)容分別為:天津市城市雨洪實驗研究、平原徑流小區(qū)排澇模數(shù)研究和水面蒸發(fā)實驗研究。

在已開展的幾項水文實驗研究工作中，考慮兼顧水文測報工作，研究規(guī)模都較小，項目設(shè)置單一，但能夠通過幾年的有效工作，研究出可供水文分析計算應(yīng)用多年的基礎(chǔ)理論成果，充分說明了水文站水文實驗項目開展的重要性和可行性。其研究成果主要如下:

a.天津市徑流小區(qū)的雨洪觀測與雨洪模型(SWMM)初步應(yīng)用(該研究與河海大學(xué)、海委、南京水文所、天津市排水管理處、天津市勘測設(shè)計院協(xié)作，獲海委科技進(jìn)步二等獎)。

b.天津市濱海平原河網(wǎng)試驗區(qū)降雨徑流分析(該研究列入全國平原地區(qū)水文站網(wǎng)布設(shè)原則研究專輯)。

c.多種口徑蒸發(fā)的換算系數(shù)成果(分別含天津市北部地區(qū)、平原地區(qū)等多個分項成果)。

上述成果在天津市多年的防汛、抗旱，水資源開發(fā)、利用、管理、配置、節(jié)約和保護(hù)，水利工程規(guī)劃設(shè)計、施工、運行管理等工作中起到了非常重要的作用。

通過多年的建設(shè)和發(fā)展，天津水文的測報能力、測報手段、技術(shù)水平有了較大提升，水文站生活環(huán)境得到一定的改善，提升了天津市水文站網(wǎng)功能和水文服務(wù)能力。同樣，也提升了開展水文實驗項目研究的能力。開展水文實驗項目研究具有可行性。

3 水文實驗研究項目分析

水文實驗項目大致分為研究水文科學(xué)的基礎(chǔ)理論和探索某些綜合性問題、研究特定水體水文規(guī)律、研究人類活動對環(huán)境的定量水文效應(yīng)、研制完善和改進(jìn)水文儀器設(shè)備或新測驗技術(shù)方法等四類。研究內(nèi)容主要有以下幾個方面:徑流、蒸發(fā)、地下水與土壤水、水生態(tài)與水環(huán)境、泥沙與水保、城市水文、水文測驗方法和儀器設(shè)備、專題(包括水庫、河口、河床演變、湖泊濕地、冰川、旱情、森林水文和灌區(qū)水文等專題水文實驗研究)、水文實驗等。

天津市總面積11919.7km2，按地貌類型可分為山地、丘陵、平原、洼地、海岸帶和灘涂等。由于特定的地理條件，地貌類型多且水文特性復(fù)雜，可開展的水文實驗項目類別和內(nèi)容亦相對較多。

天津市現(xiàn)有國家基本水文站28處、水文人員長期駐站的基本水文站23處，山區(qū)、一般平原區(qū)、低洼易澇區(qū)和濱海區(qū)均有水文站分布。可根據(jù)突出重點、流域與水文分區(qū)相結(jié)合、布局合理、經(jīng)濟(jì)科學(xué)的原則開展較為適合的水文實驗項目。

a.濱海河口的海河閘、工農(nóng)兵閘、永定新河閘等水文站可開展河道沖淤變化、河床演變規(guī)律、懸移質(zhì)挾沙能力、河口區(qū)水生態(tài)等方面的項目研究。

b.山區(qū)的羅莊子、龍門口等水文站可開展山洪易發(fā)地區(qū)能起預(yù)警預(yù)報作用的雨量等站點密度、臨界雨量(臨界雨強(qiáng))、山洪流量測驗技術(shù)、山洪區(qū)河流泥沙運動規(guī)律等方面的項目研究。

c.水庫站的于橋水庫、調(diào)節(jié)閘等水文站可開展大型水面(湖泊、水庫等)影響蒸發(fā)的主要氣象因素、大型水面的水面蒸發(fā)量和陸面小型蒸發(fā)器所測水面蒸發(fā)量的關(guān)系、湖庫富營養(yǎng)化、水體中生態(tài)變化規(guī)律、水庫水流沙變化規(guī)律、水庫對徑流與泥沙等攔蓄作用和影響等方面的項目研究。

d.城市區(qū)的耳閘、海河閘等測站可開展城市化后城市雨洪關(guān)系、城市暴雨與設(shè)計洪水公式、城市熱島效應(yīng)、雨水收集利用、城市點面源污染規(guī)律、城市排水道精準(zhǔn)監(jiān)測儀器與方法等方面的項目研究。

e.其他平原區(qū)水文站可開展地表水、土壤水、地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系和水生態(tài)與水環(huán)境保護(hù)方面研究。重點開展不同地區(qū)自然條件下和工程影響條件下的產(chǎn)流、匯流的物理機(jī)制和變化規(guī)律，流域蒸散發(fā)和流域土壤水變化規(guī)律，點源與面源污染物隨水體運移機(jī)理和規(guī)律，生態(tài)系統(tǒng)中植物對水文過程的影響以及水文過程對生物生長與分布的影響，河流和水庫在不同水體量級下水環(huán)境容量和納污能力等方面的項目研究。

4 結(jié)語

天津市是我國的國際港口城市、北方經(jīng)濟(jì)中心和生態(tài)城市，城市和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展中的水文水資源和生態(tài)環(huán)境問題會越來越突出。改善民生、防汛抗旱減災(zāi)、水資源開發(fā)利用和管理、生態(tài)文明建設(shè)與水環(huán)境保護(hù)、公共服務(wù)等需要水文部門提供種類更多、更全面可靠的水文資料、水文信息和水文科學(xué)研究成果。本文提出了天津市的水文站利用已有技術(shù)條件，整合資源，開展水文實驗研究項目的構(gòu)想，并從必要性、可行性等方面進(jìn)行了分析和論證，希望項目能夠得到開展，為天津市的水利和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展服務(wù)。◆

1 水利部水文局．全國水文實驗站管理辦法(試行)［M］．北京:2007:1-2.

2 張建云，陸桂華．中國水文科學(xué)與技術(shù)研究進(jìn)展［M］．南京:河海大學(xué)出版社，2004:102-106.