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广西水文测验技术发展历程

作者:站网监测处 时间:2018-04-11 00:00

   

     一、建国前的水文测验技术
    1949年前,广西经济社会比较落后,水文测站站点很少,尚未形成站网,水文监测及资料整理缺乏统一完整的技术标准和规范,测验设施十分简陋,雨量测验大部分为人工观测,只有龙州、百色、贵港、桂林、南宁这几个站有自记雨量计;蒸发测验大多数使用20cm口径蒸发皿。广西早期的水位观测站都是由各地海关自行设立的:1897年1月,龙州海关在龙州开始观测记录左江水位;1900年,梧州海关开始观测记录西江水位;1907年,南宁海关开始观测记录邕江水位。开展水位观测的目的非常明确,就是为从事贸易往来的商船提供水情信息服务,水位测验基本上都是人工观测。民国时期,广西水文工作开始成为政府行为,1915年6月,国民政府督办广东治河事宜处派测量队到西江进行查勘测量和水文测验工作,至1918年,陆续布设了13处水文站点。1915年西江大洪水期间,在瑞典籍工程师柯维廉(G.W.Oliver-cron)指导下,在梧州站第一次用流速仪施测流量,这也是广西用现代仪器施测流量的最早记录。
    在这一时期,由于没有测船等专用设备设施,流量测验大部分采用浮标法,很少使用流速仪,且高水位部分测点很少,质量不高;含沙量资料总共只收集了67站年,用瓶子在岸边取样,沙样干燥用日晒、火烘,沙重用厘戥称,代表性和精度都较差。
    二、建国初期的水文测验技术
    建国后,广西水文站网建设得到了长足发展,随着《水文测验规范》的贯彻,测验、资料整编技术逐步完善、成熟,水文监测资料质量不断提高。20世纪50,60年代,由于地方经济恢复和发展的需要,广西水文站网发展很快,但仍然是以比较落后的方式收集资料。很多测站仍用雨量筒人工定时量算雨量,既费时又费力,而且资料的精度也不高。20世纪70年代开始普及自记雨量计,工作效率及资料精度得到较大提高;20世纪50,60年代,水位观测主要为打木桩或在岸边岩石刻上水尺标志人工观测,后期逐步建成了一些永久性水尺桩,简易水位台和观测码头。20世纪70年代开始推广建设自记水位台,水位记录开始普及日记式自记水位计,水位观测记录的劳动强度有所减轻,但大多数水位台为较简易的砌石或砌砖结构,由于材料结构缺陷及经费所限只能分为多级,并且无法观测到最高最低水位。建国初期,蒸发测验主要普及从苏联引进的20cm口径蒸发皿,后来逐步改用80cm口径套盆式蒸发皿、E601钢质蒸发皿。20世纪50,60年代,流量测验为浮标法与流速仪法交替使用。由于当时的测验设施设备简陋,流速仪法测流所用的主要是竹排、木船等人工操作设备,抛锚定位,用六分仪或拉绳索定起点距,伴以流速信号有线传输,以电铃或电珠接收,水上作业劳动强度大,在抢测大洪水时危险性较大,精度得不到保证。20世纪60年代后,跨河吊船索和缆道建设技术开始成熟和普及,测船流速仪法和缆道流速仪法逐步占据主导地位,劳动强度降低,测验成果质量和安全性均大大提高。浮标法在基本水文站使用逐渐减少,一般只作为应急措施存在。依托测船和缆道作为采样作业平台后,泥沙采样开始推广横式采样器,替代了原始的瓶式采样器,并逐步配备了天平、恒温烘沙箱等仪器设备,泥沙测验资料质量有了较大提高。
    三、20世纪70年代至21世纪初的水文测验技术
    从20世纪70年代末开始,广西水文站网建设得到了全面发展,水文测验技术也实现了新的飞跃,水文监测覆盖面不断拓宽,《水位观测标准》、《河流流量测验规范》、《河流悬移质泥沙测验规范》等一系列水文测验规范的制定实施,标志着水文测验管理迈向了规范化、制度化阶段。雨量测验从采用普通日记式自记雨量计为主转向采用固态存储及遥测雨量器。
    从20世纪80年代开始,广西水文系统开始推广应用E601B蒸发皿(玻璃钢质),替代80cm口径套盆式蒸发皿(钢铁材质)、E601钢质蒸发皿,解决了蒸发皿生锈影响观测成果质量的问题。蒸发实验研究方面,在桂林阳朔水文站建立蒸发观测实验站,建设了20m2大型蒸发池,配备各型号蒸发皿开展对比观测,同时开展水温、岸温、风速风向、相对湿度、汽压等辅助项目观测,取得了一批高水平的实验研究成果,为提高蒸发观测成果质量提供了可靠的技术支撑。
    依托洪水预警预报系统和国家防汛抗旱指挥系统水情分中心的建设,水位观测平台建设开始向规范化、标准化方向迈进,一些重点站的水位观测平台可以实现从历年最低水位到百年一遇洪水位全程自记;水位测验逐步从采用普通日记式自记水位计向固态存储、远传和遥测仪器发展,观测劳动强度大幅度降低,观测资料总体质量稳步提高。流量测验在普及测船流速仪法和缆道流速仪法的基础上,根据水文工作面临的新形势和新任务,探索应用新技术和新的仪器设备,断面流速测验先后出现动船法、缆道积宽法、积深法、电波流速仪等方法;20世纪90年代初,为适应当时实行站队结合、开展巡测工作的需要,在水利部水文司的统一组织下,广西首先在常乐水文站、钦江大桥、防城河大桥、茅岭江黄屋屯桥等地点进行桥上测流试验研究,为行业标准《水文勘测站队结合测验规范》的编制提供了大量的科学实验数据,在试验成功后又在玉林、南宁分局推广,增强了测验工作的机动性。进入20世纪90年代,广西和全国其他省市一样,水文站受水工程影响问题日渐突出,由于主要河流基本上已实现梯级开发,江河水文要素受工程调节影响,其变化规律与天然条件存在很大差异,相互关系及变化更加复杂。原来水位流量关系较好、已成功进行单值化处理的水文站,由于受水工程影响,水位流量关系已变得杂乱无章,原有的水文测验技术方法已无法完成测验任务。在水利部的统一领导下,通过全国水文系统近20年的努力,通过多种途径探索解决方案,取得了一批成功的范例。如湖北高坝洲水文站,利用二线能坡法,成功实现了水位流量实时在线监测;长江水利委员会水文局黄陵庙水文站,作为三峡工程的出库站和葛洲坝水电站的入库站,流量测验工作量很大,传统的流量测验方式因测流历时长、工作效率低,无法满足三峡工程建设的需要,为此,该站在全国率先从美国引进声学多普勒流速仪(ADCP)用于流量测验,经过试用,流量测验工作效率提高了几倍,成果精度也有所提高。随后,广西也陆续引进此种先进仪器,现已得到推广应用。成为提高流量测验工作效率和解决受水利工程影响条件下流量测验问题的利器。广西水文水资源局在促进泥沙测验技术进步方面做了大量工作,从区外引进了多套泥沙测验技术设备,先后在对亭、百色、劳村等站进行试用,同时也组织本局技术力量进行开发研究,终因技术条件复杂未能达到预期效果。泥沙在线监测将是今后泥沙监测研究的重点。
    四、近年来的水文测验工作进展
    近年来,我区强力推进水文监测自动化和水文测验方式改革,重点推进水文要素自动监测,在全面实现水位、雨量自动遥测的基础上,重点推广应用水平式ADCP和雷达测速仪等先进流量监测设备,全区水文站流量自动测报率达到52%,蒸发自动监测率达59%,泥沙自动监测率达18%。着力构建“自动监测为主、人工监测为辅,巡测为主、驻测为辅”的水文监测新模式,巡测水文站全面开展巡测,同时通过巡测和应急监测相结合的方式,大力推进水位站流量实测和水位流量关系率定工作,为开展水文服务提供更多更好的基础流量信息保障。
    到2017年底,共引进应用雷达(微波)测速仪208套、声学多普勒流速仪223套,采用缆道测流的有139个站,采用65Kw以上动力测船测流的有10个站。目前大部分缆道的测洪标准在20年一遇以上,测船的测洪标准在10~20年一遇左右。新建或改建的水位自记设施,主要控制站的自记水位测洪标准达到了100年一遇,一般江河站的测洪标准也达到了30~50年一遇。水文测验基础设施和技术装备不断完善提高,测洪能力有较大幅度提升。

 
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