李春丽,刘鑫杨,安会静
(1.海河水利委员会水文局,天津 300170;2.海河水利委员会通讯中心,天津 300170)
水文站网密度可以用“现实密度”与“可用密度”这两种指标来衡量,前者是指单位面积上正在运行的站数,后者则包括虽停止观测但已取得有代表性的资料或可以延长资料系列的站数。本次站网评价的站网密度是指“现实密度”。
为满足防汛抗旱、水资源评价和开发利用的最低要求,由起码数量水文测站组成的站网称为容许最稀站网。
海河流域的北部和西部为山地和高原,东部和东南部为广阔平原。山地与平原近于直接交接,丘陵过渡区甚短。按成因,平原可分为山前冲积洪积倾斜平原、中部冲积湖积平原和滨海冲积海积平原。平原地势自北、西、西南3个方向向渤海湾倾斜,其坡降由山前平原的1‰~2‰渐变为东部平原的0.1‰~0.3‰。由于黄河历次改道和海河各支流的冲积,对流域内的地形、地貌也有影响,一般是黄河和本流域泥沙含量较大的河道流过的地带地势较高,在这些河道之间的泥沙含量较少河道流过的地带地势则较低。
由于自然地理、气候环境的多样性、复杂性和社会经济、人文环境在区域上的较大差异,水文站网的宏观布局在区域空间上受地理、气候与经济发展水平和人类活动影响,形成了水文站网分布不均的格局。
本次水文站网密度评价标准主要依据WMO推荐的容许最稀站网密度。WMO推荐的容许最稀站网密度也是我国水文站网规范性技术文件——《水文站网规划技术导则》(SL34-1992)所推荐的,在水文站网建设初期或在布站密度十分不足的地区可以参照的标准。SL34-1992针对WMO部分类别的站网密度标准,结合我国实际情况作了部分调整。本次评价将综合考虑上述标准,统筹进行站网密度评价。
需要指出的是,WMO推荐的容许最稀站网密度是在1970年出版的 《水文实践指南》(第2版)第1卷“资料收集与整理”中提出的。尽管时隔30多年,各国水文站网有了一定发展,但是作为“最稀”这一标准不会因时间推移而有太大变化,仍是适用的。WMO推荐的水文站容许最稀站网密度评价标准,见表1。
表1 WMO关于水文站网容许最稀密度
理论上,在天然情况下,山区地形起伏大,降雨量、河流流量的时空变化较平原区剧烈,因此站网密度应较平原地区要求更高。但实际中的情况往往是由于平原区经济发达、人口密集、水资源开发程度高,站网密度较高;在山区,由于经济欠发达,人口稀少,交通闭塞,开发需求和设站条件都限制了站网密度的提高。因此,实际中平原区站网密度通常参照了表1中的一般情况密度,而山区站网密度则对应于困难条件下的密度。
SL34-1992中,水文站最稀站网密度同WMO推荐标准一致。
海河流域共有基本水文站289处,构成了覆盖各大主要干流、重要支流的骨干站网,为分析河流水文情势、水资源分析计算、防洪抗旱、流域规划、水利工程设计和调度决策、水环境水生态保护等提供长系列的科学数据。
如果根据河流天然特性设站,山区水文站网密度应较平原地区为高,但在实际中,站网建设被赋予经济内涵,经济发达、水资源利用程度高的地区站网密度比经济相对落后的地区高。流域内北京市、天津市人口稠密,经济发展快,站网密度已大大超过最稀密度的上限,显示出站网已跨越初级阶段,进入与经济需求相适应的稳定发展阶段。
由于海河流域河流水系的分布情况及河流源短流急的特殊性,流域站网密度与河系经济内涵不如与行政单元站结合得紧密。各河系(本次评价河系划分应用1986年开展海河流域水文测站编码工作时的流域河系划分成果)基本水文站网密度见表2和图1。
表2 海河流域各河系基本水文站网密度
本次评价海河流域总面积按照31.8万km2计算,全流域共有基本水文站289处,平均站网密度为1 100 km2/站,由于海河流域处于半干旱、半湿润地区,根据WMO有关容许最稀站网密度的推荐意见,平原区最低容许站网密度为1 000~2 500 km2/站、山区最低容许站网密度为300~1 000 km2/站。与此标准比较,海河流域现有基本水文站网总体上已达到WMO推荐的站网容许最稀密度要求。
图1 海河流域各河系水文站网流域密度分布
从表2和图1分析,冀东沿海诸河、蓟运河、北运河、海河干流、大清河、徒骇马颊河河系基本为平原区,冀东沿海诸河、蓟运河、北运河河系站网平均密度已高于最稀站网密度,海河干流、大清河、徒骇马颊河河系站网平均密度均已达到WMO推荐的容许最稀水文站网密度标准。滦河、潮白河、永定河、子牙河、漳卫南运河河系基本为山区,根据容许最稀水文站网密度采用WMO推荐的300~1 000 km2/站,按此标准,只有潮白河河系的站网平均密度达到WMO推荐的容许最稀水文站网密度标准,其余河系站网平均密度均未达到规定的最稀密度要求。今后,应加强山区站点布设,进一步提高站网密度。
全流域基本水文站网平均密度已高于WMO标准最稀站网密度,为1 100 km2/站或9.1站/万km2。其中,北京、天津两市已大大超过最稀密度的上限,显示出站网布局已跨越初级阶段,进入与经济需求相适应的稳定发展阶段。海河流域已建成布局比较合理的基本水文站网,在历年的防汛抗旱、水利工程设计与运行调度、城乡工业、生活供水调度以及水资源管理工作中都发挥了巨大的作用。但重点区域需增大站网密度,以满足经济社会对水文信息的需要。