长江口水文监测站网布局研究

顾圣华， 李 琪

(上海市水文总站，上海 200232)

长江口水文监测站网布局研究

顾圣华， 李 琪

(上海市水文总站，上海 200232)

本文在长江口区域潮位、流量、波浪、盐度、泥沙、水质和风速风向等水文要素逐项分析研究布设的基础上，按照“突出重点、一站多项、要素综合、精简节约”的基本思路，根据“保障重点、统筹兼顾，新老整合、充实完善，点面并举、驻巡结合”的基本原则，提出了以控制站和关键节点代表水文站为主体的长江口水文监测站网综合规划布局方案.

水文； 监测； 站网； 长江口； 布局

0 引 言

水文站网是开展水文工作的基础，其布局是否科学、密度是否得当、运行管理是否规范，直接影响到水文资料的可靠程度和能否满足经济发展和社会需求.目前国内外众多水文专家和学者对水文站网如何布设进行了很多研究，尤其是1965年世界气象组织和国际科学水文学协会在加拿大召开的一次主题为水文站网规划的国际研讨会，标志着国际社会对水文站网规划布局进行了实质性的研究和应用阶段.后来，陆续有学者提出卡拉谢夫法、最优内插法、统计水文分区法、区域性资料站网分析方法等等来进行流域或区域的水文站网布局规划，国内主要是参照《水文站网规划技术导则》(SL 34-2013)来指导各地水文站网的规划与调整.然而到目前为止，针对河口地区的水文站网布设还没有相关的研究成果.本文根据长江口水文监测的特点，对长江口水文监测站网布局进行研究探索.

1 问题的提出

长江口自徐六泾起至口外，全长约181.8 km，被崇明岛分为南支和北支，南支经长兴岛和横沙岛又分为南港和北港，南港经九段沙又分为南槽和北槽，形成三级分汊、四口入海的格局.长江河口是一个陆海双相、潮流强、径流大、挟沙多的河口，蕴藏着丰富的淡水资源、滩涂湿地资源、生物资源、航道和岸线资源.长江口在具有功能多样性的同时，也具有水文情势和河势演变的复杂性；随着近年来长江干流拦、蓄、调、引水力度的加大，以及全球气候变化、海平面上升等因素的影响，长江口需要加强水文监测.

但是，长期以来长江口区的水文水资源监测，由于受行业分工、体制等方面的局限，目前由水务、环保、交通、航运等部门在长江口设有的水文监测站点基本上处于各取所需、零星分散的状况，在整体上存在布局不够完善、功能不够齐全、信息不完全共享等主要问题，需要进行统一规划研究.

2 长江口现状水文水资源监测站现状及功能需求分析

2.1 长江口现状水文水资源监测站现状

2.1.1 水文水资源监测现状调研

长江口水文监测最早可追溯到1860年上海海关在张华浜设置吴淞信号站，树立水位标尺开始.目前，上海市水务局、水利部长江水利委员会水文局、交通部上海海事局和长江口航道管理局等单位，在长江口常设水文水资源监测站共40多个.其中，上海市水务局系统目前在长江口共设有14个水文测站，长委水文局在长江口共设8个水文测站，上海海事局在长江口共设11个水文测站，长江口航道管理局围绕深水航道建设的水文测站主要包括1个平台站(北槽口外站)和7个浮标测站，上海市环保局等单位也在长江口开展了一些水文监测工作，如佘山、大戢山和海洋浮标等站.各站位置如图1所示.

2.1.2 水文水资源监测站网功能评价

多年来，经过各行业各部门的不断努力，长江河口监测能力得到加强，在各领域经济社会建设中发挥了积极作用.主要表现在：①为城市防汛安全、水资源管理、水土资源开发利用提供了基础数据；②为航道、港区建设管理、船舶航运安全提供了基础数据；③为长江口径流关系、长江流域规划、重大工程调度管理及长江口综合整治提供了基础数据；④为长江口生态环境保护和治理提供了基础数据.

2.1.3 现状水文水资源监测站网存在的问题

目前在长江口已有的水文水资源监测站网，在功能上存在布局不够完善、功能不够齐全、信息不完全共享等主要问题.具体表现在：①目前常设的测站大部分处在口门以内，局部存在重复设点，但是基本控制站和关键节点代表水文站严重不足，对分汊分流区、水源保护区以及北支等重要区域的水文要素，尚未建立控制性水文测站；②由于设站的用途不同，大部分测站观测项目单一，其中仅有一个监测项目的测站占到50%以上；③目前在长江口布设水文站点的单位，各自建设了一些相对独立的采集系统、传输系统、信息系统，系统的框架、数据格式、软件平台、表现形式等方面标准不一、缺少资料共享机制.

图1 长江口区现状水文测站分布图Fig.1 The status layout of hydrologic network in Changjiang estuary

2.2 长江口水文水资源监测站网功能需求分析

上海城市防汛安全和建设管理，需要潮位、流量、波浪和风速风向等水文监测资料；长江口水土资源开发利用，需要潮位、流量、盐度、泥沙、水质和水下地形等水文监测资料；长江口港口航道的建设和管理运行，需要潮位、流量、波浪、泥沙和水下地形等水文监测资料；长江口水环境治理和保护，需要潮位、流量、盐度、泥沙和水质等水文监测资料.

2.2.1 单一水文要素监测需求分析及监测站的布局

对长江口水文监测七大要素各单一监测要素进行逐项分析，以跟踪单一要素的特征变化和需求为依据，提出各监测要素的布局.潮位按照控制关键节点、相对均匀设站的要求进行布设；流量按照定点监测和常规调查相结合的方法，重点监控三级分汊、四口入海的控制节点和控制断面；波浪按照点面结合的方法进行观测；盐度以水源地保障为重点，以咸潮入侵路线进行控制监测；泥沙按照沙源分布情况，采用定点观测和分流比调查相结合的方法进行观测；水质监测以控制上游来水和保障水源地安全为重点，采用常规监测和在线监测相结合的方法进行监测；风速风向主要沿长江口海塘一线堤防和区域的外围布设监测点.

2.2.2 全水文要监测需求分析及整体站网布局

在长江口区域潮位、流量、波浪、盐度、泥沙、水质和风速风向等水文要素逐项分析研究布设的基础上，以“保障重点、统筹兼顾，新老整合、充实完善，点面并举、驻巡结合”为原则，以“突出重点、一站多项、要素综合、精简节约”为基本思路，形成“十二五”期间以控制站和关键节点代表水文站为主体的长江口水文监测站网布局.

3 长江口现状水文水资源监测站网布局目标、依据及原则

完善长江口区域潮位、流量、波浪、盐度、泥沙、水质和风速风向等水文要素监测，是加强长江口综合整治、开发利用、科学管理的基础性工作.针对长江口区水文水资源监测存在的问题，要实现长江口区水文的系统监测，必须突破行业局限，实现统一规划，建立覆盖长江口且符合规范要求的水文监测网络，为区域经济社会可持续发展提供更好的水文服务.

3.1 布局目标

构建以控制站和关键节点代表水文站为主体的长江口水文水资源监测站网，实现“一站多项”的监测功能；实现长江口水文常规调查常态化，提升对长江口河势、水文变化的监测能力；建立长江口区资料完整、准确可靠、使用方便、信息共享的基本水文数据平台，满足水文公共服务的基本需求.

3.2 布局依据

根据《中华人民共和国水文条例》，国家对水文站网建设实行统一规划.水文站网建设应当坚持流域与区域相结合、区域服从流域，布局合理、防止重复，兼顾当前和长远需要的原则.长江口区水文的系统监测也符合2011年中央1号文件关于“加强水文气象基础设施建设，扩大覆盖范围，优化站网布局，着力增强重点地区、重要城市水文测报能力，实现资料共享，全面提高服务水平”的政策要求.

3.3 布局原则

鉴于长江口水文监测目前缺乏系统规划，现状水文站网存在布局不够合理、监测要素不够齐全、资料共享率低及运行维护缺乏长效保障等不足，针对各行业、各部门需求的多样化、差别化等特点，提出“保障重点、统筹兼顾，新老整合、充实完善，点面并举、驻巡结合，各司其责、信息共享”的规划原则，并按此原则进行监测站网的规划布局和监测项目筛选.

4 长江口现状水文水资源监测站网具体布局设计

综合考虑长江口区安全保障、水土利用、港口航道、生态环境等方面的基本需求，按照“突出重点、一站多项、要素综合、精简节约”的规划思路，规划形成长江口区“一网47站”的站网布局，系统开展潮位、流量、波浪、盐度、泥沙、水质和风速风向等水文要素的监测和观测.规划充分利用长江口区现有32个水文测站，其中18个测站维持现状，14个测站进行改造利用，规划新建水文测站15个.规划站网布局如图2所示.

4.1 潮位监测布局

长江口各类开发利用与保护均需要潮位资料的支撑，需进一步加强长江口潮位监测.按照控制关键节点、相对均匀设站的要求进行布设.长江口现有28个潮位监测站点可继续利用，规划新增17个潮位监测站点，分别为：牛棚港、堡镇北、崇明北沿、顾园沙、北支口门、东风西沙、陈行、长兴岛、青草沙下、陈家镇、崇明东滩、北港北沙、横沙东、九段沙、没冒沙、南汇咀和绿华礁.

4.2 流量监测布局

长江口流量的监测采用定点监测和常规调查相结合的方法，重点监控三级分汊、四口入海的控制节点和控制断面的流量.长江干流徐六泾水文站作为长江入海流量控制站.南北支分流监测分别为：北支上游段建设牛棚港水文站，实施长期连续监测，北支下游段设立连兴港控制断面，实施常规调查；南支设立东风西沙断面，实施常规调查；南、北港分流口处设高桥、六滧港两断面，实施常规调查；南、北槽分流口处设立三甲港、横沙断面，实施常规调查.

图2 长江口区规划测站布局示意图Fig.2 The planning layout of hydrologic network in Changjiang estuary

4.3 波浪观测布局

长江口的防汛安全、滩涂开发利用、河口治理、交通航运管理等，均需要波浪资料.规划在崇明北沿、顾园沙、长兴岛、陈家镇、横沙东、没冒沙、南汇咀、佘山、鸡骨礁、大戢山、芦潮港、海洋浮标、北槽口外和绿华礁站等14个水文测站设置波浪观测项目.

4.4 盐度监测布局

长江口取水安全、沿江闸泵引清调水均需要盐度资料，为长江口盐水入侵预警预报和取用水的科学调度服务.规划以陈行、青草沙、东风西沙三大水源地取水区域为重点，沿北支、南北港、南北槽四条外海入侵途径和北支倒灌路线设置盐度监测站点，并考虑口外盐度站的背景布设.规划利用有关部门已布设的17个盐度监测点，新增牛棚港、堡镇北、崇明北沿、顾园沙、北支口门、白茆口、东风西沙、陈行、长兴岛、六滧港、陈家镇、崇明东滩、横沙东、三甲港、九段沙、没冒沙、南汇咀、鸡骨礁和绿华礁等19个盐度监测站.

4.5 泥沙监测布局

长江口河势分析、航道管理、滩涂资源开发利用及生态环境保护等都需要泥沙监测资料.规划利用已有北槽口外泥沙监测站1个，新增徐六泾、牛棚港、崇明北沿、顾园沙、东风西沙、陈行、长兴岛、堡镇、青草沙下、陈家镇、崇明东滩、横沙东、吴淞口、高桥、横沙、北槽中、三甲港、没冒沙、南汇咀、佘山、鸡骨礁、大戢山和芦潮港等23个泥沙监测站.

4.6 水质监测布局

长江口水域水质评价、长江入海污染物通量分析、水源地保护等，均需要开展长江口的水质监测.在目前常规监测站点的基础上，规划利用现有的青草沙(上、下)、吴淞口等3个自动水质监测站，新增徐六泾站、牛棚港站、顾园沙、东风西沙站、陈行站、长兴岛站、堡镇站、陈家镇站、九段沙站、没冒沙站、南汇咀站、佘山站、鸡骨礁站和绿华礁站等14个自动水质监测站，实时监控水质.

4.7 风速风向等气象要素监测布局

防汛防台、交通航运安全、工程建设等均需要风速风向等气象要素的监测，规划沿长江口海塘一线堤防以及大戢山、绿华礁、洋山、佘山等区域的外围设置监测点，以掌握长江口区风况、气压与温度湿度等气象要素资料.风速风向等气象要素监测点规划利用现有的徐六泾、永隆沙、堡镇北、崇西、崇明南门、青草沙上、高桥、南槽东、佘山、鸡骨礁、大戢山、芦潮港、海洋浮标和北槽口外等14个，新增牛棚港、顾园沙、崇明北沿，东风西沙、陈行、长兴岛、堡镇、六滧港、陈家镇、崇明东滩、横沙东、横沙、三甲港、九段沙、没冒沙、南汇咀和绿华礁等17个风速风向等气象要素监测点.

5 结论与展望

长江口水文水资源系统监测具有战略性、公益性、综合性的特点，是上海创新驱动、转型发展的迫切需求，对推进长江河口的综合治理、资源开发和环境保护，保障上海城市安全，更好地服务上海经济社会发展，具有重要意义.本文针对现有长江口水文监测资料信息不完全共享等主要问题，建立长江口区资料完整、准确可靠、使用方便、信息共享的基本水文数据平台，以满足相关单位对水文资料信息的基本需求.因此，以系统监测为目标的站网布局实施后，长江口区域的水文公共服务能力，将显著增强.同时，也为类似区域水文水资源及水环境监测工作提供了示范.

[1] 水利部水文司.SL34—92 水文站网规划技术导则[S].北京：中国水利电力出版社出版，1992.

[2] 水利部长江水利委员会.长江口综合整治开发规划[R].武汉：水利部长江水利委员会，2008.

[3] 段文超,周裕红.水文站网规划与建设中存在问题及对策初探[J].水文,2009(1):83-84.

[4] 王左,何惠,魏新平.我国水文站网建设与发展[J].水文,2006(3):42-44.

[5] 何惠.中国水文站网[J].水科学进展, 2010, 21(4):460-465.

(责任编辑 李万会)

Study on layout of hydrologic network in the Changjiang estuary

GU Sheng-hua, LI Qi

(ShanghaiHydrologyAdministration,Shanghai200232,China)

The layout of hydrologic network in the Changjiang estuary, based on analysis monitoring requirements of seven hydrological factors including tidal level, discharge, wave, salinity, sediment, water quality, wind speed and direction, was formulated with hydrological stations which controlled the critical regions or in the key nodes in this paper. Theconstructionthought of hydrologic network is “ highlight the main factor, multi-factor monitoring, integrated monitoring and retrench the network”. The basic construction principles are “emphasizing focal point, holding overall consideration, integrating the old and the new stations, substantiating and improving the network, considering every station and the network simultaneously, combining flow measurement in fixed satation and the moving gauging.”

hydrology; monitor; network; Changjiang estuary; layout

1000-5641(2015)04-0001-06

2014-04

水利部公益性行业科研专项经费项目(201201068)；上海市科研计划项目(11dz1204801)；上海市海洋局科研项目(2013-03)

顾圣华，男，教授级高工，研究方向为水文水资源分析评价. E-mail: gshgu@aliyun.com.

P7

A

10.3969/j.issn.1000-5641.2015.04.001