长江水文测验方式方法技术创新实践与探讨

陈守荣，香天元，赵 昕

（水利部长江水利委员会水文局，430010，武汉）

一、长江水文测验方式方法技术创新的内容及计划

为推进长江水文测验方式方法技术创新，长江委水文局于2007年提出了 “开展长江水文测验方式方法技术创新”的新任务，并制定了《长江委水文局水文测验方式方法技术创新实施方案》（简称实施方案）下发各勘测局实施，作为推进整个水文测验方式方法技术创新工作的主要依据。

长江水文测验方式方法的技术创新原则是：加强测验方式方法适用性分析研究，推进技术进步的原则；突出重点，分步实施的原则；分类示范，整体推进的原则；技术标准、管理体制与测验方式方法创新互容的原则。

1.实施的对象及内容

实施水文测验方式方法技术创新的对象是81个长江委水文局所属常年观测的基本水文站，实施内容主要为流量和悬移质泥沙的测验，包括与流量、泥沙测验项目相关的测验方式方法、资料整编方法和相应的技术标准。创新内容可分为3个层面：

（1）确立测验方式方法

一是测验的技术方案，即水文测验方式，包括流量、含沙量测次的分布、测验垂线数及测点数的确定；在满足用户需求的前提下，对流量、含沙量实施检测、间测的形式（即驻测或巡测）；二是测验的手段，即水文测验方法，指收集流量、含沙量资料所需要的水文仪器设备及与之配套的测验方法。

（2）完善技术标准体系

通过水文测验方式方法的创新活动，完善长江委水文局制定的水文测验补充技术规定，同时为修订水文测验技术标准（含国家标准与部级标准）提供技术支撑。

（3）创新技术管理模式

针对水文测站不同的测验方式方法，提出不同的测验管理模式与质量控制办法，针对水文测站的具体情况，建立流量、泥沙测验的检测、间测、巡测（或汛驻枯巡）的管理模式与水文测验质量管理体系。

2.预期目标

通过水文测验方式方法技术创新的实施，达到优化水文测验方案、完善技术标准、提升技术管理水平的目标。

（1）优化水文测验方案

根据不同服务对象对水文测验资料的需求分析，优化水文测验方案。在保证水文测验成果精度的前提下，从流量、含沙量测次分布上（流量测验是按时间，还是按流量级或水位级分布；含沙量测验是按水位变化，还是按流量变化分布）全面进行测验方案的优化，在确保水文信息服务的时效性与成果的可靠性前提下，满足不同服务对象的需求。

（2）完善技术标准

水文测验方式方法的技术创新，必须要有相应的技术标准作支撑。要求各勘测局在水文测验方式方法的具体实践中，提出符合实际并满足质量精度要求的补充技术规定的建议和意见，以推动长江委水文局补充技术规定的修订与完善。补充技术规定经实践检验后，由长江委水文局向国家水文主管部门提交修改相关技术标准的建议，促进技术标准的完善。

（3）提升技术管理水平

通过水文测验方式方法的技术创新，促进长江委水文技术管理水平的提高。在水文要素关系变化较为稳定的测站，以巡测替代驻测，以间测、检测替代常年施测；在受水利工程建设影响的测站，以水工建筑物推求流量，替代传统的流量测验，或以先进的测验仪器取代传统的测验方法，如用走航式ADCP法或定点式ADCP流量因子在线监测法取代旋桨式流速仪法，提高水文测验效率和技术管理水平。

3.计划安排

长江委水文局对所有常年观测的水文站提出了单值化分析、流量精简分析、悬移质方案、测流新技术（如ADCP）、测沙新技术（如 LISST）等 5个主要方面的测验方式方法的技术创新，并根据各测站的特性与实际情况，制订了“长江委水文局测站测验方式方法技术创新逐站计划表”。各勘测局根据计划，逐站落实流量、含沙量测验方式方法技术创新的具体内容与要求。

长江委水文局计划分3批次在3～5年内，完成水文测验方式方法技术创新。第一批从2008年1月开始实施，第二批从2009年1月开始实施，第三批从2010年1月开始，2010年年底全部完成。对于个别情况特殊或条件困难的测站，适当延长1～2年时间。

二、水文测验方式方法技术创新进展情况

经初步统计，长江委水文局第一批实施水文测验技术创新共完成ADCP投产15个站（包括第二批2个站），占计划总数的56%；水位—流量单值分析8个站，占计划总数的20%；流量测验方案优化分析37个站（含第二批7个站），占计划总数的50%；泥沙测验方案优化分析33个站 （含第二批14个站），占计划总数的57%，开展水文巡测20个站，占计划总数的38%。

为给水文测验方式方法技术创新提供技术保障，组织开展了《水文测验服务需求研究》《水文测验精度研究》《水文测验技术管理研究》和《技术标准适应性研究》等4个专题的研究，经过近2年的努力，也取得了阶段性成果，部分专题研究成果已用于指导水文测验。

三、水文测验方式方法技术创新目标的探讨

水文测验方式方法技术创新是一个复杂而庞大的系统工程，涉及水文测验的手段、规律方法、管理体制、运作模式、理念与认知，以及标准体系等一系列问题。一些问题涉及整个行业的根基，一旦改变，将对整个水文行业的管理体制与运作模式产生深远的影响。

水文测验方式方法技术创新不是单纯的测次减少，不是单纯的节约成本，也不是单纯的新仪器应用。它注重的是测验方式方法技术创新所产生的社会效益，社会对水文信息的高标准需求，以及水文事业的发展与技术现代化进程等等。

水文测验改革创新目标的内容主要包括3个层面：一是理念层面，二是技术层面，三是管理层面。

1.理念层面

水文测验改革创新的方向之一，就是革新理念。

（1）服务理念要与时俱进

传统的水文行业主要集中在为防汛抗旱、基本资料的收集、工程规划与设计等提供服务。随着经济社会的发展，传统的水文服务已不能够满足社会发展对水文信息的需要，如目前社会对水文信息要求更为及时，对监测的内容要求更为全面、广泛，除传统的测、报、算外，一些领域如小流域综合治理，水资源综合管理，水资源实时预报，节水型社会建设等，都需要水文行业提供更多的服务与支撑。水文行业必须改进测验方式方法，要按照大水文观的要求，全面提升水文服务的能力与水平，适应经济社会发展的需要。

（2）水文测报技术要先进

在保证适宜测验精度的前提下，能够提高测验效率、效果，减小劳动强度或测验时间，降低测验成本，提高测站的测洪报汛能力等的方式方法，都是技术创新。

先进仪器是现代化的手段，但并不是使用了先进仪器就是实现了现代化。水文测验现代化应该是指导思想、仪器设备与技术理论水平三者有机的统一。

（3）水文测站管理的观念要更新

在传统的水文概念中，水文测站是一个集体，包括一定数量测站职工、站房和测验设施、设备等，是一个职工“小家”的概念。在现代水文管理中，水文测站将简化为一个“断面”的概念，“家”的概念将大大减弱，测站将由监测断面（或点）、自动监测设备、附属设施构成。

对水文测站概念的简化，将有助于新时期水文站网的建设与发展。可以根据工作需要，在任何可能的地点设立水文测站（仅仅是个断面而已，基础建设成本大多数情况下基本可以忽略不计），较为灵活地开展水文测验工作，扩大水文资料的收集范围。这使在资源条件不变或者变化不大的前提下，随时加密监测站点成为可能。

2.技术层面

主要包括水文测验的手段、方法以及适宜精度的确定等3个方面内容。

（1）测验方法科学优化

水文测验项目中，水位、雨量等测量相对容易的项目均可实现自记，因此，测验方法科学优化仅是对流量和泥沙而言的。

①流量测验方面

测验方法科学优化的首要任务是优化测次布置。流量测验方式方法技术创新强调的主要是测次优化，重点是从已有资料系列中寻找规律，改进原有的测验方法，优化测次布置（不是单纯地减少测次）。例如采用时序性需要测次的数量相对较多，经过资料分析，将先前的连时序法调整为单一线法，或者改正水位法等进行测次布置，则可在保证适宜精度的前提下，大大减少测次数量，节约成本，减少工作量。其次是对现有的代表性垂线和垂线的测点数量进行分析，在保证测验成果精度的前提下，精简垂线数量和测点数量，减轻单次测验的工作强度，缩短测验时间，降低测验成本。需要指出的是，垂线测点数量的优化应当慎重，除对原有资料进行分析外，还应有相应的实验证明。

②泥沙测验方面

泥沙测验因其在各项目中难度相对较大、成本相对较高、劳动强度大，成为水文测验方式方法技术创新中最重要的环节。悬移质泥沙测验由输沙率测验和颗分测验两个方面构成。

输沙率测验方法技术创新与流量测验类似，重点也是通过对测验方法的科学优化，优化测次布置，减轻外业工作人员的劳动强度，降低测验成本。同时要优化测沙垂线数量和调整取样方法。

颗分测验通常与输沙率测验同步进行，其测次数量相对较少，重点是对取样方法进行科学优化，如由选点法调整为垂线混合法、分层混合法或者全断面混合法等。需要指出的是，因颗粒分析在分析环节上的任务最重，其技术创新的重点是对其分析手段进行改进。

（2）测验手段要先进、实用

使用先进仪器设备有利于大幅度提高水文测验的生产力，水文测验工作将来可能采用非接触式测验方法（即不接触水体进行测量），如航空测验、雷达测验以及超声波、激光测验等。2009年6月，长江委水文局已在陆水勘测队崇阳水文站进行了雷达实时测流系统的适应性比测试验，试验效果较为理想，应用前景可预。

（3）合理确定水文测验成果的精度指标

水文测验的精度可分为实测精度、推算精度和经济精度。水文测验技术创新只涉及实测精度与经济精度。

实测精度是指测验成果的质量，以流量测验为例，从测深、测距、测速以及水位诸分量的误差与测站特性，可以求得单次实测流量的误差；经济精度是指科学分析精度和成本，精度和效益之间的关系，进而确定适宜的测验精度。

合理确定水文测验成果的精度，就要既重视实测精度，又关注经济精度。例如，正确的整编方法，需要测验与整编的密切结合，测验为整编准备条件，而整编则应进一步指出改进测验工作的方向。选用测验方法时，应尽可能取用省力的方法，省力与否还应从测验、整编两个方面着手，在测验上应力求以最少的测次获得一定精度的成果，在整编上应力求推流简便、校核方便。

3.管理层面

管理创新向来是改革的难点，是一项系统工程。从水文测验技术创新需要的角度出发来考虑才是管理创新的根本落脚点。

（1）要对现有水文测验工作的开展模式进行改进和创新

当前，水文站网的测验方式主要还是采用驻测方式，禁锢了水文职工的思想，影响了水文职工的生活，同时也使有限的资金投入不能得到更好的利用，这些因素都困扰着水文事业的深入发展和进步。

从现阶段国内外的先进经验来看，开展站队结合，加强水文基地建设，发展水文巡测是水文站网测验方式发展的主要方向。根据水文测验工作的开展方式，水文站可分为常年驻测站、汛期驻测站、巡测站和间测站等四大站类，水文测验改革创新应将这四大站类的运用很好地结合起来。在四大站类的结合运用方面，应充分立足国情，体现中国特色，完全驻测与完全巡测都是极端。需要进行常年驻测的站应坚定不移地实行驻测，不能轻易撤销，比如防汛重要站、江河出口（出境、出界）控制站等；可以巡测、检测或者间测的，则应努力推进测验方式方法的转变。

（2）要改变国家水文事业经费的划拨方法，从根本上促进整个行业的发展

当前，水文工作经费的计算与划拨是以工作量为基础，即以测次为基础，测次越多，经费就越多。水文测验工作量与职工收入挂钩，其结果是直接导致测次非科学性的大幅度增加。这不但没有鼓励甚至可能影响了水文测验的创新、水文测验方式的变革和工作效率的提高，不利于水文行业的发展与进步。因此，必须对国家现行的水文工作经费的计算与划拨方法进行改革，使其适应水文测验的创新，适应行业的发展。

[1]河流流量测验规范（GB 50179-93)[S].北京：中国计划出版社，1993.

[2]河流悬移质泥沙测验规范（GB 50159-1992）[S].北京：中国计划出版社，1992.

[3]王锦生.水文测验文集[M].北京：中国水利水电出版社，2008.