山西省水文站網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整思考

郭亞潔

（山西省水文水資源勘測局，山西 太原 030001）

水文站網(wǎng)規(guī)劃是根據(jù)客觀水文規(guī)律，考慮經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，確定水文測站合理布局、優(yōu)化站網(wǎng)結(jié)構(gòu)、探索資料移用方法的一門學(xué)科。其內(nèi)容不僅涉及水文工作各個環(huán)節(jié)，而且聯(lián)系著社會與經(jīng)濟(jì)，是水文學(xué)科中較復(fù)雜的領(lǐng)域之一。

山西省水文站網(wǎng)從解放前的寥寥站點，發(fā)展到現(xiàn)在按一定規(guī)則部署，具有一定規(guī)模，經(jīng)歷了一個漫長的過程。六十年來，在全省各級水文工作者的共同努力下，山西水文站網(wǎng)布局逐步合理，水文資料積累日益豐富，為防汛減災(zāi)、水工程設(shè)計與運行管理、水資源合理開發(fā)利用等發(fā)揮了不可替代的重要作用。

1 水文站網(wǎng)的功能與作用

水文測站是在不同流域內(nèi)設(shè)立的，按一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常收集和提供水文要素的各種水文觀測現(xiàn)場的總稱。水文站網(wǎng)是在一定地區(qū)，按照一定原則，用適當(dāng)數(shù)量的各類測站構(gòu)成的水文資料收集系統(tǒng)。

水文測站和水文站網(wǎng)的作用主要是通過收集和累積水文資料，監(jiān)測水文要素動態(tài)變化，為摸清流域降水、蒸發(fā)、洪水、徑流、泥沙等水文要素的基本特征，分析探索水、沙變化的基本規(guī)律和水文循環(huán)規(guī)律，進(jìn)行水資源調(diào)查評價，建立水文模型，開展實時水文預(yù)報，計算河流的水賬和沙賬等服務(wù)，為防汛抗旱、洪水管理、水資源管理、水行政執(zhí)法、水土保持、水質(zhì)監(jiān)測、水利工程規(guī)劃建設(shè)運行提供基本依據(jù)和支撐。

2 水文站網(wǎng)布設(shè)的傳統(tǒng)與規(guī)范

水利部《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》（以下簡稱《導(dǎo)則》），對水文站網(wǎng)規(guī)劃和水文站點布設(shè)規(guī)定的基本技術(shù)路線是：進(jìn)行水文分區(qū)、確定站網(wǎng)密度、選定布站位置、擬定設(shè)站年限、各類站網(wǎng)協(xié)調(diào)配套、制訂實施方案。在確定站網(wǎng)密度方面，《導(dǎo)則》規(guī)定，首先建成容許最稀站網(wǎng)，然后根據(jù)需要和可能，逐步發(fā)展并優(yōu)化站網(wǎng)，使站網(wǎng)的整體功能最強(qiáng)。

對大河控制站（3 000 km2以上），《導(dǎo)則》要求，任何相鄰兩站間的流量特征值要保持適當(dāng)?shù)倪f變率，測站要滿足重要城鎮(zhèn)和重要經(jīng)濟(jì)區(qū)的防洪、水資源調(diào)查評價、開發(fā)利用及水工程規(guī)劃、設(shè)計、施工及大型湖泊、水庫調(diào)蓄的需要。小河站（300 km2以下）布設(shè)考慮收集小面積暴雨洪水資料。區(qū)域代表站（介于大河控制站和小河站之間）用于控制流量特征值的空間分布，通過徑流資料的移用技術(shù)，得到水文分區(qū)內(nèi)無流量站河流徑流特征和過程。

3 山西水文站網(wǎng)發(fā)展歷程

山西最早在1916年開始有正式的雨量觀測記錄，1932年有水位觀測記錄。到1944年全省共有水文站10處，為解放前水文站最多的一年，但這些站時斷時續(xù)，資料系列不連續(xù)，觀測不正規(guī)。解放后，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，水文站網(wǎng)迅速恢復(fù)和發(fā)展，到1958年水文站網(wǎng)建設(shè)達(dá)到最高峰，共有水文站105處，但由于受3年困難的影響，剛設(shè)立的站又不得不停測，至1963年，全省共有水文站67處。經(jīng)過歷次站網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)整，到1980年水文站網(wǎng)建設(shè)再次達(dá)到高峰，水文站98處，雨量站847處。2011年底，山西設(shè)有水文站83處（包括黃委14處），監(jiān)測斷面數(shù)136處（包括黃委15處）。其中屬山西水文管轄水文站69處（國家基本站66處，泥沙專用站3處）。從測站類別上，泥沙站、實驗站、水質(zhì)站、地下水觀測井也都陸續(xù)得到發(fā)展，可以說，山西已建成了門類比較齊全、布局大致合理的水文站網(wǎng)。

4 山西水文站網(wǎng)存在的問題

山西省水文站網(wǎng)目前以水資源評價、工程管理為主，已開始由傳統(tǒng)單一功能向多功能發(fā)展，雖取得很大成績，但仍存在一些問題和不足。

4.1 站網(wǎng)功能明顯不足

山西省水文站網(wǎng)主要是1960年代前后布設(shè)的，當(dāng)時設(shè)站目的比較單一，主要為控制區(qū)域水文特征，探索產(chǎn)匯流規(guī)律服務(wù)，經(jīng)過近50年的發(fā)展、調(diào)整和補(bǔ)充，已建成一套布局基本合理、項目比較齊全、主要功能發(fā)揮正常的站網(wǎng)體系，但隨著水污染、局域性災(zāi)害、流域性洪水威脅、水事談判與磋商、氣候變化等因素影響，在水資源配置、水權(quán)分配與監(jiān)督管理、城市防洪等方面，水文站網(wǎng)功能明顯不足。

4.2 站網(wǎng)密度不足

山西省國土面積156 271 km2，不包括黃委設(shè)站，站網(wǎng)密度為2 265 km2/站；包括黃委已設(shè)站，站網(wǎng)密度為1 883 km2/站。世界氣象組織推薦的容許最稀站網(wǎng)密度為：溫帶、內(nèi)陸和熱帶的山區(qū)300～1 000 km2/站。我省現(xiàn)有水文站網(wǎng)密度還未達(dá)到世界氣象組織推薦的容許最稀站網(wǎng)密度水平，還不能滿足探索研究水文變化規(guī)律的需要，更不能滿足防汛抗旱、水資源管理、水環(huán)境和水生態(tài)保護(hù)等方面的要求。目前，中小河流治理、山洪災(zāi)害防御、抗旱、行政區(qū)界水資源管理服務(wù)的站網(wǎng)嚴(yán)重不足。

4.3 站網(wǎng)調(diào)整不及時

當(dāng)代表站所測得的中小河流水文資料能分析出其特征值及其參數(shù)的變化規(guī)律，且穩(wěn)定在一定的誤差范圍內(nèi)，能滿足水文計算精度要求時，該站就基本上達(dá)到了設(shè)站目的。受水利工程影響嚴(yán)重的地區(qū)存在著水賬不清現(xiàn)象，有些水文站受水利工程和人類活動影響嚴(yán)重，已喪失了原有設(shè)站功能，需要調(diào)整。

4.4 重要蓄、引水工程缺少水文觀測

全省64座大中型水庫僅7座由水文部門設(shè)站觀測，其余由工管部門設(shè)站，汛期觀測僅滿足報汛需要，部分水庫根本沒有水文觀測設(shè)施。大流域灌區(qū)的大部分渠道引退水監(jiān)測缺乏統(tǒng)一管理，致使引退水量控制差、觀測資料質(zhì)量不高且高度分散，資料也沒有統(tǒng)一刊布。所有大、中型水庫無入庫沙量監(jiān)測站點。“十一五”新建的應(yīng)急水源工程，也需要根據(jù)實際情況設(shè)水文站，以便為水資源合理調(diào)度提供決策依據(jù)，同時為下游防汛抗旱提供信息服務(wù)。

4.5 現(xiàn)有水文站網(wǎng)無法滿足“大水網(wǎng)”建設(shè)要求

“大水網(wǎng)”建設(shè)以縱貫全省南北的黃河北干流和汾河兩條天然河道為主線，以建設(shè)覆蓋全省六大盆地和主要經(jīng)濟(jì)中心區(qū)的十大骨干供水體系（十橫）為骨架，通過連通工程建設(shè)，將黃河、汾河、沁河、桑干河、滹沱河、漳河這六大河流及各河流上的大中型水庫相連通，實現(xiàn)“兩縱十橫、六河連通，縱貫?zāi)媳?、橫跨東西，多源互補(bǔ)、保障應(yīng)急，豐枯調(diào)劑、促進(jìn)發(fā)展”的工程體系。工程完工后可使全省總供水量由63億m3提高到91億m3。立足于此，為進(jìn)一步加強(qiáng)水資源配置和管理，需在灌區(qū)、渠道、水庫取水口及“兩縱十橫，六河連通”的供水體系里布設(shè)水文站，實時監(jiān)測各取、調(diào)水口流量變化情況。

5 水文站網(wǎng)調(diào)整對策

5.1 整體布局，注重效益

《導(dǎo)則》規(guī)定，水文站網(wǎng)規(guī)劃每10年進(jìn)行一次，站網(wǎng)調(diào)整工作可隨國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和需要而定。根據(jù)社會發(fā)展對水文工作的需要，應(yīng)對水文站網(wǎng)進(jìn)行重新規(guī)劃和調(diào)整。規(guī)劃的目標(biāo)是以最小代價，使水文站網(wǎng)具有最佳功能。在規(guī)劃時，根據(jù)水文要素和特性的時間變化、空間分布規(guī)律、水文循環(huán)規(guī)律、水文要素間的相互關(guān)系等，使不同觀測項目、不同觀測精度的水文站之間的組合達(dá)到協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，同時使水文站網(wǎng)的整體功能達(dá)到在時間、空間上能按照實用的精度要求，對水文資料進(jìn)行內(nèi)插、外延和移用。一個優(yōu)良的水文站網(wǎng)，應(yīng)以最精干的站點為網(wǎng)內(nèi)任意地點的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供準(zhǔn)確、及時的水文信息。

5.2 抓住機(jī)遇，推進(jìn)水文站網(wǎng)發(fā)展

2010年10月10日，國務(wù)院出臺《關(guān)于切實加強(qiáng)中小河流治理和山洪地質(zhì)災(zāi)害防治若干意見》，提出了未來5年中小河流治理、山洪地質(zhì)災(zāi)害防治、易災(zāi)地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理的目標(biāo)任務(wù)，要求加強(qiáng)水文測站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，密切監(jiān)控河流汛情，提高水文監(jiān)測和預(yù)報精度。山西省中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目總投資3.03億元。我們應(yīng)抓住這一難得機(jī)遇，搞好站網(wǎng)綜合規(guī)劃，推進(jìn)水文站網(wǎng)快速發(fā)展。

5.3 及時調(diào)整，逐步完善

社會在發(fā)展，環(huán)境在改變，科學(xué)在進(jìn)步，水文站網(wǎng)也必須與社會經(jīng)濟(jì)條件、防汛抗旱要求、水資源開發(fā)利用、周圍環(huán)境情況以及收集水文資料和情報預(yù)報的要求、手段相適應(yīng)。站網(wǎng)工作者應(yīng)當(dāng)在解決生產(chǎn)、生活和科研問題的實踐中，在經(jīng)濟(jì)水平、科學(xué)技術(shù)、測報手段日益提高和對水文規(guī)律不斷加深認(rèn)識的過程中，預(yù)見并吸收新理論、新方法，經(jīng)常、適時地檢驗和糾正水文站網(wǎng)中的缺陷，逐步優(yōu)化站網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高站網(wǎng)整體功能。