在整個流域(或地區)按一定原則佈設的水文測站的總體。水文測站是經常收集並提供設站地點的水文資料的工作單元。許多測站組成的站網是一個互相聯繫的整體。水文站網的作用比彼此無聯繫的單個測站大得多。水文站網密度和測站的佈局直接影響所得的水文資料的可靠程度,對整個水文工作有重要影響。

  站網發展概況 據史載,中國在秦代就有全國各郡縣向中央報雨的制度,說明當時對雨情已普遍重視。至明代,,沿黃河已有觀察、傳遞水情的制度。至1937年,有水文站403處(缺臺灣省數字,下同)。其後大部被破壞。中華人民共和國成立後,1956年進行瞭第一次全國水文站網規劃。除邊緣地區外,於1959年基本完成。1965、1978年對站網作過兩次較大范圍的資料分析驗證,站網陸續有所發展和調整。1984年底止,基本站網中有水文站3396處,水位站1425處,雨量站16734處,實驗站63處。還佈設瞭12134處地下水觀測井和1752處水質站。還有大量的水庫、渠道專用站和鄉鎮專用雨量站。

  60年代以來,世界上站網迅速發展。美國地質調查局所屬水文站數,1929年為2238處,1980年為16500處。英國水文站數,1935年為100處,1980年為1200處。有些國傢的站網是統一規劃的,如蘇聯於1946、1968年作過兩次全蘇基本站網規劃,1946年有站4077處,到1980年達到7083處。

  中國基本水文站的密度,若以每萬平方公裡的站數為指標,則全國平均為3.5,東部較密,一些省市在10以上。根據世界氣象組織1977年出版的123個國傢和地區的資料統計,密度指標總平均為4.0,德國、瑞士、荷蘭等國傢均在50以上(有些國傢包括專用站)。

  測站分類 中國把水文測站按性質分為基本站和專用站。基本站任務是:收集實測資料,探索基本水文規律,以滿足水資源評價、水文計算、水文情報、水文預報和科學研究的需要。基本站的特點是:統一規劃,執行測驗規范,收集的資料刊入水文年鑒,站點比較穩定。專用站是為某一特殊需要而設立的。例如為施測灌溉引水量而設立的渠首水文站;為工程設計搜集資料在建設地點設立的臨時水位站、水文站;為觀測分洪、蓄洪區蓄水量變化過程而設立的臨時水位站等。一旦任務完成即可撤銷。專用站對基本站網起補充作用,它不具備或不完全具備基本站的特點。此外,為瞭深入研究某種水文現象,探討一些特殊問題,還設立實驗站,如徑流實驗站、湖泊實驗站、河床實驗站、水文測驗方法實驗站等。

  按測驗項目分為:①水文站,觀測水位、流量,或兼測其他項目;②水位站,隻觀測水位,或兼測降水量;③雨量站,隻觀測降水量;④水質站,隻觀測水質;⑤地下水觀測井,隻觀測地下水。

  有些國傢按測站設立目的分:為規劃設計積累資料的站,為工程控制運用提供實時資料的站,還有一種在流域內一直保持天然狀態為資料分析提供參證的基準站。也有按測站的測驗精度、系列長短分為主要站、輔助站。

  站網的規劃原則 各類水文測站的佈設是否科學,關系到水文資料的總體質量,為使水文站網佈設經濟合理,必須按照一定原則,進行站網規劃。基本站網的總的規劃原則是:①整體佈局。統一規劃佈設的各個測站、各個項目測點是一個有機聯系的網。根據它所提供的資料,用相關、內插和移用等方法,能解決站網覆蓋區域中所有地點的水文問題。水文數學模型把水文循環的某些過程納入邏輯運算系統,全面考察水文要素的變化和相互聯系。這種方法已越來越多地應用到站網規劃中來。②合理密度。站網越密則內插精度愈高,但代價也越大。合理密度同水文要素在地區上變化的急劇程度,國民經濟的發展水平,設站的自然條件和費用等因素有關。自70年代以來,研究站網密度采用瞭一些新方法。例如最小損失法,把計算誤差可能招致的經濟損失和站網的經費支出疊加為目標函數,按其極小值求出最優佈站密度。③適時調整。對站網所提供的資料內容和精度要求是隨著經濟的發展而發展的,同時,人們對水文規律的認識也在不斷提高。因此,要根據客觀情況的發展對原有水文站網規劃和已佈設的站網適時地分析、驗證、調整和補充,使其更加完善和優化。要把水文站網看成是一個在不斷發展和完善的動態系統。基本站網中各種測站的佈設原則和方法如下。

  雨量站網 雨量站網按其作用,主要分兩類。一類是反映降水量的空間變化,提供降水量的各種特征資料。一般根據氣候和地形分區,考慮高程和山坡走向等因素,按適當密度大體均勻佈設。另一類是滿足流量站網的配套要求,在每個流量測站的集水面積內按面積大小,佈設一定數量的站,使流域平均雨量的觀測精度與流量測驗的精度大體相稱。

  蒸發站網 包括水面蒸發和陸面蒸發站網。水面蒸發站網的佈設原則是能反映蒸發量的空間變化。根據氣候和地形條件,按一定密度,大體均勻佈站。陸面蒸發包括土壤蒸發和植物散發,是為研究流域水量平衡和農作物需水量而觀測的。這種站網按地理條件分區佈設。

  流量站網 是水文站網的最重要的一種,也是各種站網的基礎。河流有大、中、小等區別,流量站網的佈設原則隨情況不同而異。對於大河,普遍佈站。上下遊站間的面積(或徑流量)一般不小於上遊站集水面積(或徑流量)的10~15%。在大支流入匯點下遊、不同地理景觀分界處和有特殊需要的地方,酌情增設。對於中等河流,按氣候和地形(山區、丘陵、平原)劃分大區,再按自然地理景觀劃分小區,按集水面積分級,選擇有代表性的河流佈站,以探索地區徑流規律。對於小河,按氣候分區,按下墊面分類,按面積分級,適當考慮流域形狀、坡度等因素進行佈設。在佈站數量上,以能妥善確定產流和匯流參數為準。

  如果流量站上遊有蓄水、引水工程,改變天然徑流狀態,則設補充觀測,以便作水量還原計算。此類觀測一般與工程上的專用站結合。

  在集水區界限不明顯的平原水網區,根據資料使用的要求和測量工作的方便,劃出有閉合邊界的水量平衡區,為觀測進出平衡區邊界的各條河渠的流量、區內水網的蓄水量等因素而設站。

  水位站網 流量測站均觀測水位。但由於防洪和研究洪水演進等需要,在重要河流上加設一些水位站。為反映水體的蓄水量和水面的變化,在較大的湖泊、水庫、水網區佈站。為研究潮汐對河流的影響,在感潮河段佈設潮水位站。

  泥沙站網 要求觀測資料能夠反映流域產沙的規律及其特征。河流泥沙是氣候和下墊面相互作用的綜合結果。規劃時,按這些因素分區或分類,在流量站網中選擇一定比例,佈設泥沙測站。在一些主要河流,泥沙站網觀測資料應能夠反映泥沙輸移的沿程變化情況,按此原則佈站。泥沙測站在流量站網中的比例,按河流挾沙多少而定。象黃河這樣的多沙河流,特別在水土流失地區,原則上每個流量站都測沙;在少沙河流,比例顯著減少。

  水質站網 這類站網的設置既要反映河流天然水化學特征的地區分佈,又要能監測河流的水質污染程度。兩者可以分別規劃,並盡量結合。對於前者,設站原則是按流域的土壤,巖層的巖性和水文條件分區,在流量站網中選擇部分測站施測水質。河水礦化度愈高,一般所需站網密度愈大。對於後者,要在幹流控制河段、重點城市、主要風景遊覽區、大型灌區、大中型水庫(湖泊)、大中型工礦企業和重大水利設施所在河段、河口區及河流出入國境線的附近地點佈設基本站。為進一步掌握污染源和主要支流水質狀況,還要佈設一些輔助站。此類測站一般也盡量與流量站網結合。

  地下水井網 井網的佈設是為掌握地下水動態,預報變化趨勢,研究地下水與地表水間的關系等。佈設原則一般按水文地質特征和地下水開發情況分區,按一定密度大體均勻佈設。要與雨量和流量站網配合。必要時沿地下水流向,或垂直於分區邊界、地表水體邊界,設置一些由幾個井組成的觀測線。如果有幾個含水層,則要考慮分層佈設測井。井網一般觀測水位,但一部分測井可兼作開采量、水質等觀測。可以選擇井網中少數測井,作為重點井,精確觀測水位變化過程。在井網外,還可選用民用井,組織定期調查,作為補充。

  

參考書目

 WMO,Guide to HydrologicalPractices,WMO-No.168,1981.

 J.C.Rodda,HydrologicalNetwork Design-NeedsProblems andApproaches,WMO-IHD,1969.