徐州市水文測(cè)報(bào)技術(shù)變遷與展望

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摘要 水文測(cè)驗(yàn)是水文工作的基礎(chǔ)。新中國(guó)成立以來(lái)，徐州水文測(cè)報(bào)方式的發(fā)展，經(jīng)歷了從原始的人工觀測(cè)水位、降水量到現(xiàn)代化自動(dòng)測(cè)報(bào)，從少量項(xiàng)目到全要素、全覆蓋監(jiān)測(cè)的過(guò)程，水文測(cè)驗(yàn)技術(shù)逐步走向系統(tǒng)化、規(guī)范化、現(xiàn)代化。水文測(cè)報(bào)技術(shù)和裝備得到了明顯完善，水位實(shí)現(xiàn)了全天候在線觀測(cè)、無(wú)線傳輸、自動(dòng)發(fā)報(bào)，流量監(jiān)測(cè)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，水情信息實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸和衛(wèi)星傳輸。測(cè)報(bào)能力和測(cè)報(bào)技術(shù)逐年提升，測(cè)驗(yàn)精度進(jìn)一步提高，測(cè)驗(yàn)安全得到了保障。

關(guān)鍵詞 徐州水文；水文測(cè)報(bào)；發(fā)展

中圖分類號(hào)：P332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）06–0170-03

水文測(cè)驗(yàn)是水文工作的基礎(chǔ)，是觀測(cè)和記錄水文現(xiàn)象的作業(yè)過(guò)程。水文測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目主要有水位、流量、泥沙、降水量、蒸發(fā)量、地下水、墑情、水質(zhì)等。采用水文測(cè)站定位觀測(cè)、水文巡測(cè)線巡回測(cè)驗(yàn)、各項(xiàng)水文調(diào)查等方式，觀測(cè)記錄各種水文要素，經(jīng)整編、分析成系統(tǒng)的水文資料數(shù)據(jù)，為防汛抗旱、水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理運(yùn)用、水資源開發(fā)利用和管理保護(hù)，以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供全面服務(wù)[1]。

徐州水文測(cè)報(bào)方式的發(fā)展，經(jīng)歷了從原始的人工觀測(cè)水位、降水量到現(xiàn)代化自動(dòng)測(cè)報(bào)，從少量項(xiàng)目到全要素、全覆蓋監(jiān)測(cè)的過(guò)程，水文測(cè)驗(yàn)技術(shù)逐步走向系統(tǒng)化、規(guī)范化、現(xiàn)代化。與此同時(shí)，測(cè)驗(yàn)設(shè)備不斷改進(jìn)，逐步引進(jìn)應(yīng)用測(cè)報(bào)新技術(shù)，從而提高測(cè)驗(yàn)工作效率和成果質(zhì)量，更好地在服務(wù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮作用。

1 測(cè)報(bào)方式的變遷

1.1 水位觀測(cè)

水位是反映水體、水流變化的重要標(biāo)志，是水文測(cè)驗(yàn)中最基本的觀測(cè)要素，也是推求流量的依據(jù)[2]。20世紀(jì)50、60年代，水位觀測(cè)主要依靠人工觀測(cè)直立式水尺，直立式水尺由靠樁和水尺牌組成，50年代靠樁為木樁，水尺板為測(cè)站自制的木質(zhì)板，70年代起將靠樁陸續(xù)改為砼混結(jié)構(gòu)，水尺牌陸續(xù)改為搪瓷水尺牌。同時(shí)，開始使用HCJ1、SW40、SW40-1、SWY20等日記型水位計(jì)。20世紀(jì)90年代開始靠樁使用鋼管樁，水尺牌改為搪瓷水尺牌。

2000年，浮子式遙測(cè)水位計(jì)在觀測(cè)中試點(diǎn)使用。2005年，遙測(cè)水位計(jì)在重點(diǎn)水文站、水位站全面投入使用。2009年，地表水水位基本實(shí)現(xiàn)遙測(cè)。2012年，超聲波水位計(jì)、雷達(dá)水位計(jì)等新型水位計(jì)投入使用，所有水位測(cè)站實(shí)現(xiàn)水位遙測(cè)遙報(bào)。實(shí)行遙測(cè)后，每月按規(guī)定人工校核水位。2022年，水尺靠樁、水尺牌開始使用304不銹鋼材質(zhì)，水尺牌鉚在靠樁上雷達(dá)水位計(jì)。目前，徐州水文站、水位站全部使用遙測(cè)水位計(jì)、不銹鋼水尺觀測(cè)水位，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)報(bào)、無(wú)線傳輸、資料程序化處理。

1.2 流量測(cè)驗(yàn)

流量是單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)江河某一橫斷面的水量，是反映水資源和江河、湖泊、水庫(kù)等水量變化的基本資料，也是河流最重要的水文要素之一。

1.2.1 流量測(cè)驗(yàn)站點(diǎn) 徐州地區(qū)流量測(cè)驗(yàn)始于1913年設(shè)立的運(yùn)河窯灣站，后于1914年增加沭河新安站開展流量測(cè)驗(yàn)。1957年，徐州建設(shè)基本流量站13處；1964年，全國(guó)進(jìn)行第二次站網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃，至1965年，徐州建成基本流量站19處；1977年，全國(guó)進(jìn)行第三次站網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃，部分原測(cè)驗(yàn)流量的站轉(zhuǎn)為水位站或降水量站；1980年，調(diào)整后，徐州有流量測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目的站點(diǎn)（水文站）共7處；1985年，全國(guó)進(jìn)行第四次站網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃，降水量觀測(cè)站點(diǎn)進(jìn)一步得到充實(shí)。1987年，調(diào)整后，徐州有流量測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目的站點(diǎn)（水文站）共16處；2010年，江蘇省水文局對(duì)全省站網(wǎng)重新進(jìn)行規(guī)劃，規(guī)劃后徐州有流量測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目的站點(diǎn)（水文站）共9處。2011年6月，根據(jù)國(guó)務(wù)院《關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)中小河流治理和山洪地質(zhì)災(zāi)害防治若干意見(jiàn)》，水文局將中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)提上日程，此后中小河流站點(diǎn)陸續(xù)建成。2022年，徐州建成中小河流水文站22處，均有流量測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目。流量測(cè)驗(yàn)站點(diǎn)更迭情況表1所示。

1.2.2 流量測(cè)驗(yàn)方式 20世紀(jì)初，徐州流量站的測(cè)驗(yàn)方式已不可考。新中國(guó)成立之初，采用流速儀法施測(cè)，流量較大無(wú)法用流速儀施測(cè)時(shí)，采用水面浮標(biāo)法施測(cè)。施測(cè)流量時(shí)，人工涉水或者租用無(wú)動(dòng)力木船，在每條垂線上使用測(cè)桿，或人工將木船拉到測(cè)驗(yàn)斷面上游合適位置后拋錨固定木船，測(cè)完一條垂線后起錨施測(cè)下一條垂線，測(cè)流耗時(shí)長(zhǎng)、安全隱患多、測(cè)驗(yàn)精度低，故該時(shí)期流量測(cè)次較少。

自1955年開始，根據(jù)河道的不同水流特性和控制條件，規(guī)定了各測(cè)站的流量測(cè)驗(yàn)次數(shù)，測(cè)流速度和精度有所提升。此后，也改進(jìn)了流量測(cè)驗(yàn)方法。在測(cè)流斷面上架設(shè)過(guò)河鋼絲繩斷面索，用以系吊測(cè)船，實(shí)現(xiàn)橫渡和定位；在岸上安裝絞關(guān)，用以收放吊船過(guò)河索。1964年以后，流量站基本采用手搖水文纜道測(cè)流。

此外，利用工作橋、公路橋，用自制行車設(shè)備，以水文絞車進(jìn)行橋上測(cè)流。1975年，沂河港上水文站建成多跨電動(dòng)水文纜道，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。此后20年，徐州地區(qū)較大河道上的流量站全部實(shí)現(xiàn)電動(dòng)纜道測(cè)流，流量測(cè)驗(yàn)效率、測(cè)驗(yàn)精度進(jìn)一步提升，測(cè)驗(yàn)安全得到保障。

ADCP（聲學(xué)多普勒流速儀）技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、精度可靠，其應(yīng)用是水文測(cè)驗(yàn)的一次技術(shù)革命。該儀器在徐州地區(qū)的推廣使用，提高了徐州水文流量測(cè)驗(yàn)的現(xiàn)代化水平。2003年，徐州水文首次采用ADCP施測(cè)流量，改變了流速儀法定位、定點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的方法，安裝ADCP的測(cè)船沿測(cè)流斷面往返2個(gè)測(cè)繪即可完成斷面流量測(cè)驗(yàn)。

2004年，中運(yùn)河運(yùn)河站國(guó)內(nèi)首次建成時(shí)差法流量自動(dòng)測(cè)驗(yàn)設(shè)施。2010年，中運(yùn)河運(yùn)河站建成H-ADCP（水平式聲學(xué)多普勒流速儀）流量自動(dòng)測(cè)驗(yàn)設(shè)施。2015年，新安站建成V-ADCP（垂直式聲學(xué)多普勒流速儀）流量自動(dòng)測(cè)驗(yàn)設(shè)施。2016年，邳蒼分洪道林子?xùn)|泓量水堰定線完成。2022年，基本站全面實(shí)現(xiàn)電動(dòng)纜道測(cè)流，全市9處基本站全部實(shí)現(xiàn)流量實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，部分（17處）中線河流站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)流量實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

1.3 降水量觀測(cè)

徐州自1915年起有降水記錄，1936年，全市有降水量站點(diǎn)5處。新中國(guó)成立后，設(shè)立降水量站點(diǎn)7處，由委托員觀測(cè)；20世紀(jì)70年代末，降水量站點(diǎn)增至16處；1998年降水量站點(diǎn)增至65處；2022年，全市已有降水量站點(diǎn)238處。降水量觀測(cè)站點(diǎn)更迭情況如表2所示。

1955年，使用口徑20 cm的標(biāo)準(zhǔn)式降水量器，配有玻璃儲(chǔ)水瓶和量杯，器口離地面2.0 m。1958年，器口降至離地面0.7 m。

20世紀(jì)50年代中期開始陸續(xù)配備自記雨量計(jì)，為日記型虹吸式。1999年開始配備翻斗式自記雨量計(jì)。2001年開始降水量遙測(cè)，至2022年年底，全市238處處降水量站點(diǎn)全部安裝遙測(cè)降水量采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)降水量遙測(cè)遙報(bào)。

1.4 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

徐州水文1959年建立水化學(xué)分析化驗(yàn)室，進(jìn)行河湖和地下水水化學(xué)成分分析化驗(yàn)工作，1973年正式開展水化學(xué)監(jiān)測(cè)工作，1975年由水化學(xué)分析站網(wǎng)調(diào)整為水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，1978年徐州地區(qū)共布設(shè)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)20處，1982年增至22處，1990年增至39處，2005年增至52處，2009年增至79處，截至2022年底，徐州市共有地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)96處。

徐州水文1980年5月首次開展地下水水質(zhì)普查和監(jiān)測(cè)工作，之后每年定期開展地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)40處。2000年水質(zhì)站網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整，地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)調(diào)整為31處，2002年增至34處，2015年，增至71處，截至2022年年底，徐州市共有地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)75處。地表水、地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)更迭情況分別如表3、表4所示。

1.5 地下水監(jiān)測(cè)

1957年，徐州水文開始設(shè)置地下水觀測(cè)井，初設(shè)時(shí)僅2眼地下水井，至1966年增至6眼，主要觀測(cè)地下水水位、水溫、水質(zhì)等，井管質(zhì)料多為水泥管或塑料管，少數(shù)為鋼管，井管直徑10 cm，

均為人工觀測(cè)。1980年、1988年、1990年，水利電力部、江蘇省水文總站相繼發(fā)文，據(jù)此規(guī)劃布設(shè)后，至1992年，徐州市地下水觀測(cè)基本井調(diào)整為74眼。1998年，國(guó)務(wù)院制定各部門三定方案，徐州市地下水監(jiān)測(cè)基本井增至128眼，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水位、埋深、水溫和水質(zhì)，采用委托員人工觀測(cè)。1999年調(diào)整為111眼。2015年，國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程江蘇省監(jiān)測(cè)井工程建設(shè)，至2018年徐州市相繼建成地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)井93眼。截至2022年年底，徐州市共有地下水監(jiān)測(cè)井172眼，其中自動(dòng)監(jiān)測(cè)井93眼，人工監(jiān)測(cè)井79眼（表5）。

1.6 水文情報(bào)

中華人民共和國(guó)成立之初，徐州地區(qū)水情站點(diǎn)僅有7處，主要分布在沂、沭、運(yùn)干河上。直至1995年，徐州水情信息主要依靠郵電部門的通信系統(tǒng)傳遞。1995年，省水文局改革全省水情電報(bào)傳送方式，采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水情傳輸，此階段徐州水情站最多達(dá)45處。徐州水文建設(shè)第一條公用數(shù)據(jù)分組交換網(wǎng)，可分別與省水文信息中心和徐州市防汛抗旱指揮部進(jìn)行水情信息傳輸。90年代末，測(cè)站水情信息通過(guò)有線電話自動(dòng)入庫(kù)。2001年，國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)徐連示范區(qū)徐州憤中心投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了水文信息采集、存儲(chǔ)、傳輸、處理與轉(zhuǎn)發(fā)的自動(dòng)化和信息數(shù)字化。2005年，徐州市在全省首家實(shí)現(xiàn)水位、雨量遙測(cè)數(shù)據(jù)代替人工報(bào)汛。2006年，江蘇省統(tǒng)一采用《水情信息編碼標(biāo)準(zhǔn)》，同時(shí)啟用江蘇省水文局開發(fā)的實(shí)施雨水情信息傳輸處理系統(tǒng)，徐州市在全省首家實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音電話和手機(jī)短信報(bào)汛，并自動(dòng)通過(guò)該系統(tǒng)入庫(kù)，這一階段徐州地區(qū)共有報(bào)汛站52處。2016年，啟用手機(jī)報(bào)汛管理系統(tǒng)，報(bào)汛員利用手機(jī)通過(guò)該系統(tǒng)報(bào)汛。2018年，徐州市在全省首家利用流量自動(dòng)報(bào)汛軟件，依據(jù)理論線實(shí)現(xiàn)流量自動(dòng)報(bào)汛。截至2022年年底，徐州市共有各類水情報(bào)汛站點(diǎn)69處（表6）。

2 測(cè)報(bào)方式存在的主要問(wèn)題

2.1 測(cè)驗(yàn)站點(diǎn)偏少，信息傳輸環(huán)節(jié)偏多

水流沙測(cè)驗(yàn)站點(diǎn)偏少，不能與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展同步，采集信息數(shù)量不足，不能實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)測(cè)，致使預(yù)報(bào)精度有一定的局限性；水情信息傳輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)偏多，時(shí)間差難免，報(bào)汛時(shí)效性不夠強(qiáng)，造成決策系統(tǒng)有一定的偏差。流量、泥沙等水文信息仍不能全要素自動(dòng)測(cè)報(bào)，信息傳輸需要人工置數(shù)，未能實(shí)現(xiàn)全流域、全河段、全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.2 流量測(cè)驗(yàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)精度不足

當(dāng)前，徐州水文流量測(cè)驗(yàn)使用的多種ADCP中，除走航式ADCP流量測(cè)驗(yàn)結(jié)果精度能夠滿足報(bào)汛和整編需求外，H-ADCP、V-ADCP尚未經(jīng)過(guò)系統(tǒng)率定，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性沒(méi)有得到驗(yàn)證，流量數(shù)據(jù)雖為實(shí)時(shí)在線，但多數(shù)只作為日常測(cè)驗(yàn)和報(bào)汛的參考，不適用于報(bào)汛和整編，是設(shè)備和信息的損失，也是預(yù)警預(yù)報(bào)的損失。

3 未來(lái)發(fā)展設(shè)想

3.1 構(gòu)建完善的測(cè)報(bào)運(yùn)行體系

在水文分局、監(jiān)測(cè)中心和測(cè)站三級(jí)管理體制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步強(qiáng)化內(nèi)部管理，建立職責(zé)明確、銜接協(xié)調(diào)的現(xiàn)代水文管理體系。優(yōu)化現(xiàn)有站網(wǎng)，形成上下游統(tǒng)籌聯(lián)動(dòng)、全河段實(shí)時(shí)在線監(jiān)控的站網(wǎng)體系；優(yōu)化現(xiàn)有測(cè)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，形成以駐測(cè)、巡測(cè)、遙測(cè)、間測(cè)等方式相結(jié)合的水文測(cè)驗(yàn)體系；簡(jiǎn)化信息交換傳輸流程，形成高效高精、安全共享的水情信息傳輸體系。構(gòu)建以大數(shù)據(jù)為平臺(tái)、信息暢通的水文水資源預(yù)警預(yù)報(bào)體系。

3.2 用好新設(shè)備、新技術(shù)

在積極引進(jìn)、應(yīng)用先進(jìn)儀器設(shè)備的基礎(chǔ)上，針對(duì)新投入的儀器設(shè)備，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)新設(shè)備新技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比測(cè)分析，確定測(cè)驗(yàn)誤差，符合規(guī)范規(guī)定的允許誤差后，使V-ADCP、H-ADCP等先進(jìn)儀器設(shè)備測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)能獲得更廣泛的使用，盡早實(shí)現(xiàn)水文測(cè)驗(yàn)的全要素實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，使其在水情預(yù)警預(yù)報(bào)中發(fā)揮應(yīng)有作用。

3.3 升級(jí)改造設(shè)施設(shè)備

逐步在測(cè)站建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在局機(jī)關(guān)建設(shè)視頻監(jiān)控中心，各站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)視頻的上傳，監(jiān)控中心通過(guò)電視墻隨時(shí)觀看各點(diǎn)的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)水文站測(cè)驗(yàn)、設(shè)施設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)等遠(yuǎn)程可視化。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)水文投入的增加和科技水平的提高，徐州水文測(cè)報(bào)技術(shù)得到了明顯提升，基本水文測(cè)報(bào)技術(shù)、測(cè)報(bào)能力不斷增強(qiáng)，測(cè)報(bào)手段越來(lái)越先進(jìn)，正在向自動(dòng)化、智能化邁進(jìn)。水位實(shí)現(xiàn)了全天候在線觀測(cè)、無(wú)線傳輸、自動(dòng)發(fā)報(bào)，流量監(jiān)測(cè)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化遙控取樣，水情信息實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸和衛(wèi)星傳輸。測(cè)報(bào)能力和測(cè)報(bào)技術(shù)逐年提升，勞動(dòng)強(qiáng)度隨之降低，測(cè)驗(yàn)精度進(jìn)一步提高，測(cè)驗(yàn)安全得到保障。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Changes and Prospects of Hydrological Flood Reporting and Telemetry in Xuzhou City

Wang Wen-hai et al（Xuzhou Branch of Jiangsu Hydrology and Water Resources Survey Bureau， Xuzhou， Jiangsu 221006）

Abstract Hydrological survey is the basis of hydrological work. Since the founding of the Peoples Republic of Chin， The Development of Xuzhou Hydrological Flood Reporting and Telemetry， from the original manual observation of water level、precipitation， to modern automatic Flood Reporting and Telemetry， from a few items to all elements、full coverage monitoring process， Hydrometric Flood Reporting gradually move towards systematization、standardization and modernization. Hydrological Flood Reporting and Telemetry technology and equipment has been significantly improved，water level realized all-weather online observation、wireless transmission、auto sending， flow measurement basically realized automation， Water Regime information realized network transmission and satellite transmission. The ability of Flood Reporting and Telemetry and the technology of Flood Reporting and Telemetry Increase year by year， improve the accuracy of Flood Reporting， Security have a certain degree of protection.

Key words Xuzhou Hydrology; Hydrological Flood Reporting and Telemetry; Changes

作者簡(jiǎn)介 王文海（1973—），男，山東棗莊人，高級(jí)工程師，主要從事水資源、水環(huán)境研究。

收稿日期 2023-03-20