太原市水文巡测实践探索

王志宏

（太原市水文水资源勘测分局）

目前，太原市辖区内共有各类水文（位）站13处，其中国家基本水文站9处，中小河流水位站2处，中小河流水文站1处，大江大河水文站1处，水文站网密度582 km2/站；雨量站98处，站网密度75 km2/站。水文站网覆盖面为历史最高。如何利用现有的人力、物力资源管理水文（位）站，搞好水文测报工作，使水文工作更好地服务社会，是当前面临的新形势。

通过开展水文巡测工作，可扭转测验思路，改变测验方法，不断探索新时期、新形势下水文测验的发展方向，努力实现水文测验科学化、现代化。同时，可锻炼职工队伍，解决水文人才匮乏的问题，充分利用水文测报的资源，提高工作效率，增强水文测验的综合服务功能，更好地服务于当地的防汛抗旱及水资源规划配置。

1 巡测区基本情况

按巡测基地和中心站划分太原市辖区内的巡测区，每个巡测区管理单位为巡测基地或中心站，称为巡测区控制站。以清徐巡测基地、寨上中心站、娄烦中心站为控制进行划分，太原分局管理测站共有3个巡测区。

1.1 巡测区测站的分布及交通条件

1.1.1 巡测区测站的分布

太原分局纳入巡测区的水文站有7处，水位站有2处，雨量站98处。太原清徐巡测基地管辖阳曲水位站、董茹水文站、店头水文站及辖区内雨量站；娄烦中心站管辖娄烦水文站、河岔水文站及辖区内雨量站；寨上中心站管辖寨上水文站、邢家社水文站、马兰水文站、高升水位站以及辖区内雨量站。

1.1.2 巡测区交通条件

太原分局巡测区内，高速路、国道、省道、县道密布，巡测控制站至测站交通便利，路面平坦，道路标准较高，交通条件符合巡测要求。

1.2 巡测区测站测验任务

各巡测站测验任务详见表1。

2 巡测时机及测次的确定

2.1 水位观测

水位观测分为冰期（1-4月和11-12月）和非冰期（5-10月）。巡测站冰期采用一段制观测；非冰期采用自记仪器全时段观测，同时采用视频远程监测，按不同水情的水位观测段制要求进行实时监测。一般情况下日监测次数：平水期不少于一段制观测，洪水期不少于六段制观测。

2.2 流量测验

2.2.1 流量测验的水位级划分

流量水位级划分以频率分析计算作为基本依据。频率可按下式进行计算：

式中：P——频率；

m——随机变量按大小递减顺序排列的序号；

n——随机变量的序列数。

根据设站以来的年最大流量系列（还原后）资料，计算频率和绘制频率曲线。当频率P为10%、50%和90%时，其相应流量对应的水位分别为高、中、低水位。

表1 太原市水文巡测站测验任务一览表

2.2.2 流量测验方法与设备的选定

实行巡测的水文站，根据河道水文特征、测站特性、测验设施设备、测时水流条件等情况，结合测验精度需求，因地制宜、经济合理地选择流量的测验方法。可供选择的流量测验方法，主要包括转子式流速仪法、走航式ADCP法（声学多普勒流速剖面仪）、浮标法（均匀浮标法、中泓浮标法）、电波流速仪水面流速法（手持电波流速仪法、无线遥控雷达波流速仪法）、比降—面积法等。

2.2.3 水位流量关系与测次分布分析

水位流量关系与测次分布分析，主要针对有历史资料测站，即国家基本站。分析的主要内容，为统计历年不同时期流量推流方法、不同推流方法阶段的流量测验次数以及历年洪水场次，从而找出各测站的水位与流量关系变化规律，全年不同时期的来水规律及历年洪水规律。

2.2.4 单次测流必须历时统计

单次测流必须历时统计，是指根据流量测验的各测点的测深测速历时及测线测点转移的辅助历时，统计不同水位级一次测流过程所需的实际历时。需要注意的是，不同测流方法及设备所需的单次测流必须历时可能会不同，不同水位级的单次测流必须历时也会不同。

2.2.5 流量测次布置的原则

（1）水位流量关系为单一线或单值化线时，全年测次布置应均匀分布在当年高、中、低水位级上。

（2）非单一关系的测站，平水期水情平稳或水生植物生长平稳时可每隔10-15 d施测一次流量。平水期河床不稳定、冲淤变化较大时，可每隔5 d施测一次流量。

（3）非单一关系的测站，洪水期每次较大洪水过程流量测次不少于5次。洪水期洪水暴涨暴落，每次洪水过程流量测次不少于3次。

（4）采用单一线推流的，实测关系点据对当年和历年综合水位流量关系线的定线误差，应满足单一线法定线允许误差。采用单值化线推流的，单值化关系点据对当年和历年综合单值化关系线的定线误差，应满足单值化关系线定线允许误差。

（5）采用多条单一线（临时曲线）推流的，每条单一线（临时曲线）的实测点据对关系线的定线误差，均应满足单一线法定线允许误差。采用多条单一线结合连实测流量过程线法推流的，除每条单一线（临时曲线）的实测点据对关系线的定线误差均应满足单一线法定线允许误差外，各时段总量误差还应满足时段总量允许误差。

2.2.6 流量测验时机的确定

流量测验时机就是根据测站功能、单次测流必须历时、通行时间、天气情况，并结合各项预警预报系统等因素进行综合分析，合理布置测次，以保证巡测效率。

3 巡测方法及巡测路线

3.1 单站巡测方法

按照巡测实现的时间，将单站巡测方法分为全年巡测、时段巡测、巡驻结合三种形式。

中小河流站包括巡测站和驻测站，其中巡测站的巡测方法为全年巡测，驻测站的巡测方法为巡驻结合。

测站采用全年巡测方法的，根据确定的测次和时机，由巡测技术人员到断面进行水位观测、流量测验。

测站采用巡驻结合方法的冰期，由驻站的委托观测员进行水位观测、流量测验，非冰期由巡测技术人员根据确定的测次和时机，到断面进行水位观测、流量测验，并结合视频观测水位。具体巡测方法安排是：河岔、寨上（二）、娄烦等3站采用巡驻结合，董茹（二）、店头、马兰、邢家社、高升、阳曲等6站采用全年巡测。

3.2 巡测区巡测方法

根据巡测区测站的分布情况、交通条件、人力资源配置、设备配置及各测站的水流特性，太原分局水文巡测经综合分析定为巡驻结合、辐射式巡测法。

4 巡测资料整编

4.1 测站考证

为保证水文资料序列的连续性和一致性，使查证和使用的水文数据科学可靠，需对测站进行考证。测站考证是指基于对水文资料序列一致性考证和测站各种水文要素资料综合利用的需要，与测站水文要素观测同步，对测验环境条件、观测技术、数据质量和测站测验任务等变化情况进行的相关测量、记录、说明和形成考证资料的工作。

4.2 整编项目

水文整编资料可分为说明资料、基本资料和调查资料，各站具体整编项目见表2。

表2 各巡测站整编项目统计表

4.2.1 说明资料

主要包括：整编说明、水位（水文）站一览表、降水量（水面蒸发量）站一览表、水位（水文）站分布图、降水量（水面蒸发量）分布图、水文要素综合图表。

4.2.2 基本资料

主要包括：测站考证、水位、流量、输沙率、泥沙颗粒级配、水温、冰凌、降水量与水面蒸发量等资料。

4.2.3 调查资料

主要包括暴雨调查资料和洪水调查资料。

4.3 整编要求

执行《水文资料整编规范》（SL247-2012）和《山西省中小河流水文监测系统测验暂行规定》。

5 结论与建议

太原水文分局在全省首创开展水文巡测工作，在全国也没有可以借鉴的模式，是在不断摸索中前进的，其工作中不可避免会存在一些问题。在积累一定资料后，应及时分析整理，为确定巡测时机和测次提供实践资料。通过初期运行后总结巡测经验，根据实际情况进一步调整优化，制定各测站更加合理的巡测方案，使单站巡测方法、辖区巡测方法、辖区巡测路线更加科学。为了更好地开展水文巡测，特提出以下几点建议：

5.1 仪器设备维护需要配备专业技术人员

水位计、雨量计、在线测流系统等一些仪器、设备，专业性较强，需配备专业维护人员完成维护工作。

5.2 新仪器设备的使用需要专业培训与指导

ADCP、全站仪、RTK、测距仪、测深仪等一些新仪器、新设备的使用，对于水文职工都是新鲜事物，要完全掌握，需要专业技术人员对其培训指导。通过培训，使之熟练掌握仪器的操作技能，及时对测试设备进行检查，才能确保正常运行。

5.3 加强“四随”工作

加强随测验、随整理、随计算，随分析“四随”工作，把握巡测时机，使资料整编日常化，以便发现问题及时处理。