水文站

水文站就是观测、搜集河流、湖泊、水库等水体水文、气象资料的一个专业机构，也叫流量站。水文站观测的水文要素主要包括水位、流速、水温、冰情、地下水、水质等；而气象要素则指降水量、蒸发量、气温、湿度、气压和风等。水文站是水文站网中的基础站，其主要任务之一是满足内插邻近未设站地区各种径流特征的需要。

中国很早就有水位、雨量观测。清代末期，开始有正式连续纪录的水位、雨量观测，并开始有流量观测。到1937年，除台湾省外，中国有水文站、水位站、雨量站、实验站等共2637处，是民国时期测站最多的年份。此后，由于连年战乱，遭受破坏，到1949年中华人民共和国成立时，接管的水文测站仅353处，其中基本水文站(也称流量站)仅148处。中华人民共和国成立后，政府大力兴修水利和进行经济建设，迫切需要水文资料。以基本水文站为例，1949—1959年，每年都增建数百处，到1960年，国家基本水文站已达到3611处，此后经历了两次低谷。1957年以前，水文工作以省一级管理为主；1958—1959年，由于当时特殊的时代背景，测站管理权限被下放到专县；从1959年起，由于“大跃进”和天灾人祸，中国出现严重经济困难，水文管理权限下放后的矛盾突出表现出来，水文测站被大批裁撤，基本水文站到1963年减少到2664处，出现第1次站网建设的低谷。以后随着国家对国民经济建设进行调整，到1966年前，水文站恢复到2883处。1966年后，水文工作管理权限再次被下放。1976年后，随着中国改革开放和国家经济的复苏，站网建设也开始恢复。WMO在1977年出版"有关业务水文活动的统计情报"，报导了世界各国水文站网的实况，当时的世界水文站网，密度以欧洲最大，平均达8.6平方公里/站，北中美洲次之，为1491平方公里/站，非洲最小，为6207平方公里/站。美国面积与中国相仿，而水文站达16500处，密度为570平方公里/站。英国面积与中国广东省相仿，而水文站达1200处，密度为187平方公里/站。日本面积与中国云南省相仿，而水文站达2000处，密度为185平方公里/站。截止到2009年，按独立站统计，中国有基本水文站3183个。

水文站观测的水文要素主要包括水位、流速、水温、冰情、地下水、水质等；而气象要素则指降水量、蒸发量、气温、湿度、气压和风等。

根据规范要求，水文站观测点应选择在与外海畅通，水流平稳，不宜淤积，波浪影响较小的海域；应避开冲刷严重、易坍[tān]塌的海岸；在理论最低潮时，水深应大于1m；尽可能利用防波堤、码头、栈桥等海上建筑物。如果水文站房需要坐落在码头等作业型海上、建筑物上，房屋的位置不能影响船舶靠离泊、装卸运输作业等生产工作，选址时可选在码头边缘、拐角处或是边缘系缆墩附近等区域。除此之外，水文站尽量避免选址在油品码头、液化天然气码头、化工码头等危险品码头上，这些区域安全规定复杂，安保要求高，进出入管理严格，会严重影响到水文站的施工进度，以及不方便后期进出入维护。同时，选址时也应当避免作业生产密集，人员流动较大，以及管理较差的渔码头或民用码头。这些区域存在水文站设备安全隐患，不利于水文站的稳定观测和长期维护。

水文站在常规流量测验中，常通过施测均匀布设在测流断面上各条垂线的水深和流速来计算流量。通过代表垂线分析，可以建立少量垂线实测要素与全断面测量结果的回归关系，在实际测验中只在这些垂线位置进行要素采样，从而达到降低工作强度、提高测验效率的目的。此外，若选取的代表垂线能避开流速较大的中泓范围，则可在一定程度上降低高洪测验作业的危险性。

水文站按水体的类型，可分为河道站、水库站、湖泊站、潮流量站，其中绝大多数是河道站。河道站是设立在天然或人工河道（或渠道）上的水文站。天然河道上的水文站，根据控制面积大小及作用，区分为：大河控制站、区域代表站和小河站。水文站控制面积为3000-5000km2以上大河干流上的水文站为大河控制站；干旱区在300-500km2以下，湿润区在100～200km2以下的小河流上设立的水文站为小河站；介于两者之间流域面积的河流上的水文站为区域代表站。

流域面积等于或大于5000km2的河流设控制站，按直线原则布站，以能满足沿河长任何地点的各种径流特征的内插，并能满足水文情报预报需要。一般要求上、下两站区间年径流、洪峰流量及洪水总量不小于上游站的10～15%;或上、下游两站区间面积不小于上游站流域面积的10～15%。流域面积超过5000km2(改为3000～5000km2)的河流或大支流汇入口的下游应布设控制站，在定站址时，还应满足城镇和重要经济区的防洪、水资源的开发评价与利用，水工程的规划设计以及测验通讯和生活等条件。

流域面积在200～5000km2(1977年下限湿润地区改为100km2，干旱地区改为500km2)，设区域代表站，采用区域原则布站。区域代表站的目的主要控制流量特征的空间分布，通过径流资料的移用，提供分区内其他河流流量特征或流量过程。水文分区是区域代表站规划的基础。由于当时测站资料系列较短，对水文规划未作系统的分析研究，仅按自然地理的类似性，气候的相似性和水系的完整性等划分水文分区。在水文分区中选不同面积的河段设立区域代表站。在站址选择时，要有较好的测验条件;测站控制面积内的水工程少;能代表流域的自然状态;同时亦要考虑防汛抗旱等其他的需要，并尽量照顾交通和生活条件等。

流域面积在200km2(1977年干旱地区改为500km2)以下者设小河站，采用站群原则。小河站的主要任务是收集暴雨洪水资料，探求径流的产、汇流参数在地区上和不同下垫面下的变化规律。因小流域内的特征较单一，采用按气候、地形分区，按面积分级。各类分级范围(km2)一般分为<10、10～20、20～50、50～100、100～200共5级，同时要考虑流域形状和河流坡度等因素。小河站站址选择时应考虑下列要求：代表性和测验条件好;水工程影响小;按面积进行分级布站时，要兼顾到地形坡降和地势高程的代表性;尽量照顾交通和生活条件等。

“半悬挑式水文站”是指水文站房有一半基础坐落在码头或水工建筑上，另一半悬空于水面之上。设计水文站基础采用现浇钢筋混凝土板结构，将现有码头面凿除一部分后再进行浇注，验潮井筒上部的外侧钢护筒与混凝土板顶层预埋的开孔钢板焊接，下部通过3个钢抱箍[gū]与植入胸墙及方块侧面的钢构件螺栓连接，以保证验潮井管及钢护筒的稳定性和垂直度。一般情况下，当水文站所在码头或水工建筑的岸线足够的情况下，会选择半悬挑式结构形式。这种结构的优点是水文站所占区域较小，一部分建筑结构位于水上，比较醒目，可以保护验潮井，防止撞击；缺点是半悬挑结构的基础施工难度较大，特别是当码头或水工建筑的主体配筋率较高时，基础植筋尤其困难。

“内嵌式水文站”是指验潮井整体嵌入码头或水工建筑主体的水文站结构。这种结构是在码头建设过程中将验潮井预埋在码头主体结构内，通过码头壁上的进水口连接水体，同时起到消波作用。此结构一般只作为上文所述“新建工程”的水文站的建设方案。与“半悬挑式”相比，此方法施工成本低，施工过程不复杂，施工进度有保障，但其使用局限性比较大，对于已建成的码头或水工建筑物不适合采用此方法。

“分体式水文站”是指水文站房和验潮井分离，站房位于码头或水工建筑后方，验潮井安装方式和“半悬挑式”相同，验潮井口上部因没有站房，采用普通钢板或铝合金板制作简易站房安装在验潮井基础上。此方案占用码头岸线较短，一般用于码头岸线长度不足的情况。但是相应的，此方案也失去了站房对验潮井的保护，从安全角度出发，一般情况下会安装防撞钢梁。“分体式”水文站优点是占用码头岸线较短，可以充分利用码头空间进行建设，施工难度比起“半悬挑式”水文站略低；缺点是增加了简易站房和防撞梁的制作安装，增加了施工成本。

水文测站是在河流上或流域内设立的，按一定技术标准经常收集并提供水文要素的各种水文观测现场的总称。     水文测站按目的和作用可分为：      （1）基本站，是为综合需要的公用目的，经统一规划而设立的水文测站。基本站应保持相对的稳定，在规定的时期内连续进行观测，收集的资料应刊入水文年鉴或存入数据库。    （ 2）专用站，是为特定目的而设立的水文测站。不具备或不完全具备基本站的特点。     （3）实验站，是为了深入研究某些专门问题而设立的一个或一组水文测站。实验站也可兼作基本站。     （4）基准站，为了监视长周期气候演变引起的水文效应，和分析人为活动对水文情势的影响的水文测站。一般在符合要求的现有测站中选择（此类站目前在我国尚未建立）。     （5）辅助站，是为了帮助某些基本站正确控制水文情势变化而设立的一个或一组站点。辅助站是基本站的补充，弥补基本站观测资料的不足。计算站网密度时，不参加统计。      水文测站按观测项目又可分为：流量站、水位站、泥沙站、雨量站、蒸发站、水质站、地下水观测井等。其中流量站（通常称为水文站），均应观测水位，有些还兼测泥沙、降水量、水面蒸发与水质等。水位站也可兼测降水量、水面蒸发量等。