徐州市水文測報技術變遷與展望

王文海　楊明非　劉田田　楊春　宋銀燕

摘要 水文測驗是水文工作的基礎。新中國成立以來，徐州水文測報方式的發展，經歷了從原始的人工觀測水位、降水量到現代化自動測報，從少量項目到全要素、全覆蓋監測的過程，水文測驗技術逐步走向系統化、規范化、現代化。水文測報技術和裝備得到了明顯完善，水位實現了全天候在線觀測、無線傳輸、自動發報，流量監測基本實現了自動化，水情信息實現了網絡傳輸和衛星傳輸。測報能力和測報技術逐年提升，測驗精度進一步提高，測驗安全得到了保障。

關鍵詞 徐州水文；水文測報；發展

中圖分類號：P332 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）06–0170-03

水文測驗是水文工作的基礎，是觀測和記錄水文現象的作業過程。水文測驗項目主要有水位、流量、泥沙、降水量、蒸發量、地下水、墑情、水質等。采用水文測站定位觀測、水文巡測線巡回測驗、各項水文調查等方式，觀測記錄各種水文要素，經整編、分析成系統的水文資料數據，為防汛抗旱、水利工程規劃設計和管理運用、水資源開發利用和管理保護，以及國民經濟各部門提供全面服務[1]。

徐州水文測報方式的發展，經歷了從原始的人工觀測水位、降水量到現代化自動測報，從少量項目到全要素、全覆蓋監測的過程，水文測驗技術逐步走向系統化、規范化、現代化。與此同時，測驗設備不斷改進，逐步引進應用測報新技術，從而提高測驗工作效率和成果質量，更好地在服務國民經濟建設中發揮作用。

1 測報方式的變遷

1.1 水位觀測

水位是反映水體、水流變化的重要標志，是水文測驗中最基本的觀測要素，也是推求流量的依據[2]。20世紀50、60年代，水位觀測主要依靠人工觀測直立式水尺，直立式水尺由靠樁和水尺牌組成，50年代靠樁為木樁，水尺板為測站自制的木質板，70年代起將靠樁陸續改為砼混結構，水尺牌陸續改為搪瓷水尺牌。同時，開始使用HCJ1、SW40、SW40-1、SWY20等日記型水位計。20世紀90年代開始靠樁使用鋼管樁，水尺牌改為搪瓷水尺牌。

2000年，浮子式遙測水位計在觀測中試點使用。2005年，遙測水位計在重點水文站、水位站全面投入使用。2009年，地表水水位基本實現遙測。2012年，超聲波水位計、雷達水位計等新型水位計投入使用，所有水位測站實現水位遙測遙報。實行遙測后，每月按規定人工校核水位。2022年，水尺靠樁、水尺牌開始使用304不銹鋼材質，水尺牌鉚在靠樁上雷達水位計。目前，徐州水文站、水位站全部使用遙測水位計、不銹鋼水尺觀測水位，實現了自動測報、無線傳輸、資料程序化處理。

1.2 流量測驗

流量是單位時間內流過江河某一橫斷面的水量，是反映水資源和江河、湖泊、水庫等水量變化的基本資料，也是河流最重要的水文要素之一。

1.2.1 流量測驗站點 徐州地區流量測驗始于1913年設立的運河窯灣站，后于1914年增加沭河新安站開展流量測驗。1957年，徐州建設基本流量站13處；1964年，全國進行第二次站網調整規劃，至1965年，徐州建成基本流量站19處；1977年，全國進行第三次站網調整規劃，部分原測驗流量的站轉為水位站或降水量站；1980年，調整后，徐州有流量測驗項目的站點（水文站）共7處；1985年，全國進行第四次站網調整規劃，降水量觀測站點進一步得到充實。1987年，調整后，徐州有流量測驗項目的站點（水文站）共16處；2010年，江蘇省水文局對全省站網重新進行規劃，規劃后徐州有流量測驗項目的站點（水文站）共9處。2011年6月，根據國務院《關于切實加強中小河流治理和山洪地質災害防治若干意見》，水文局將中小河流水文監測系統建設提上日程，此后中小河流站點陸續建成。2022年，徐州建成中小河流水文站22處，均有流量測驗項目。流量測驗站點更迭情況表1所示。

1.2.2 流量測驗方式 20世紀初，徐州流量站的測驗方式已不可考。新中國成立之初，采用流速儀法施測，流量較大無法用流速儀施測時，采用水面浮標法施測。施測流量時，人工涉水或者租用無動力木船，在每條垂線上使用測桿，或人工將木船拉到測驗斷面上游合適位置后拋錨固定木船，測完一條垂線后起錨施測下一條垂線，測流耗時長、安全隱患多、測驗精度低，故該時期流量測次較少。

自1955年開始，根據河道的不同水流特性和控制條件，規定了各測站的流量測驗次數，測流速度和精度有所提升。此后，也改進了流量測驗方法。在測流斷面上架設過河鋼絲繩斷面索，用以系吊測船，實現橫渡和定位；在岸上安裝絞關，用以收放吊船過河索。1964年以后，流量站基本采用手搖水文纜道測流。

此外，利用工作橋、公路橋，用自制行車設備，以水文絞車進行橋上測流。1975年，沂河港上水文站建成多跨電動水文纜道，為國內首創。此后20年，徐州地區較大河道上的流量站全部實現電動纜道測流，流量測驗效率、測驗精度進一步提升，測驗安全得到保障。

ADCP（聲學多普勒流速儀）技術先進、性能穩定、精度可靠，其應用是水文測驗的一次技術革命。該儀器在徐州地區的推廣使用，提高了徐州水文流量測驗的現代化水平。2003年，徐州水文首次采用ADCP施測流量，改變了流速儀法定位、定點測驗的方法，安裝ADCP的測船沿測流斷面往返2個測繪即可完成斷面流量測驗。

2004年，中運河運河站國內首次建成時差法流量自動測驗設施。2010年，中運河運河站建成H-ADCP（水平式聲學多普勒流速儀）流量自動測驗設施。2015年，新安站建成V-ADCP（垂直式聲學多普勒流速儀）流量自動測驗設施。2016年，邳蒼分洪道林子東泓量水堰定線完成。2022年，基本站全面實現電動纜道測流，全市9處基本站全部實現流量實時在線監測，部分（17處）中線河流站點實現流量實時在線監測。

1.3 降水量觀測

徐州自1915年起有降水記錄，1936年，全市有降水量站點5處。新中國成立后，設立降水量站點7處，由委托員觀測；20世紀70年代末，降水量站點增至16處；1998年降水量站點增至65處；2022年，全市已有降水量站點238處。降水量觀測站點更迭情況如表2所示。

1955年，使用口徑20 cm的標準式降水量器，配有玻璃儲水瓶和量杯，器口離地面2.0 m。1958年，器口降至離地面0.7 m。

20世紀50年代中期開始陸續配備自記雨量計，為日記型虹吸式。1999年開始配備翻斗式自記雨量計。2001年開始降水量遙測，至2022年年底，全市238處處降水量站點全部安裝遙測降水量采集設備，實現降水量遙測遙報。

1.4 水質監測

徐州水文1959年建立水化學分析化驗室，進行河湖和地下水水化學成分分析化驗工作，1973年正式開展水化學監測工作，1975年由水化學分析站網調整為水質污染監測站網，1978年徐州地區共布設地表水水質監測站點20處，1982年增至22處，1990年增至39處，2005年增至52處，2009年增至79處，截至2022年底，徐州市共有地表水水質監測站點96處。

徐州水文1980年5月首次開展地下水水質普查和監測工作，之后每年定期開展地下水水質監測，監測站點40處。2000年水質站網優化調整，地下水水質監測站點調整為31處，2002年增至34處，2015年，增至71處，截至2022年年底，徐州市共有地下水水質監測站點75處。地表水、地下水水質監測站點更迭情況分別如表3、表4所示。

1.5 地下水監測

1957年，徐州水文開始設置地下水觀測井，初設時僅2眼地下水井，至1966年增至6眼，主要觀測地下水水位、水溫、水質等，井管質料多為水泥管或塑料管，少數為鋼管，井管直徑10 cm，

均為人工觀測。1980年、1988年、1990年，水利電力部、江蘇省水文總站相繼發文，據此規劃布設后，至1992年，徐州市地下水觀測基本井調整為74眼。1998年，國務院制定各部門三定方案，徐州市地下水監測基本井增至128眼，監測項目包括水位、埋深、水溫和水質，采用委托員人工觀測。1999年調整為111眼。2015年，國家地下水監測工程江蘇省監測井工程建設，至2018年徐州市相繼建成地下水自動監測井93眼。截至2022年年底，徐州市共有地下水監測井172眼，其中自動監測井93眼，人工監測井79眼（表5）。

1.6 水文情報

中華人民共和國成立之初，徐州地區水情站點僅有7處，主要分布在沂、沭、運干河上。直至1995年，徐州水情信息主要依靠郵電部門的通信系統傳遞。1995年，省水文局改革全省水情電報傳送方式，采用計算機網絡進行水情傳輸，此階段徐州水情站最多達45處。徐州水文建設第一條公用數據分組交換網，可分別與省水文信息中心和徐州市防汛抗旱指揮部進行水情信息傳輸。90年代末，測站水情信息通過有線電話自動入庫。2001年，國家防汛指揮系統徐連示范區徐州憤中心投運，實現了水文信息采集、存儲、傳輸、處理與轉發的自動化和信息數字化。2005年，徐州市在全省首家實現水位、雨量遙測數據代替人工報汛。2006年，江蘇省統一采用《水情信息編碼標準》，同時啟用江蘇省水文局開發的實施雨水情信息傳輸處理系統，徐州市在全省首家實現語音電話和手機短信報汛，并自動通過該系統入庫，這一階段徐州地區共有報汛站52處。2016年，啟用手機報汛管理系統，報汛員利用手機通過該系統報汛。2018年，徐州市在全省首家利用流量自動報汛軟件，依據理論線實現流量自動報汛。截至2022年年底，徐州市共有各類水情報汛站點69處（表6）。

2 測報方式存在的主要問題

2.1 測驗站點偏少，信息傳輸環節偏多

水流沙測驗站點偏少，不能與現代科學技術的發展同步，采集信息數量不足，不能實現全程監測，致使預報精度有一定的局限性；水情信息傳輸系統環節偏多，時間差難免，報汛時效性不夠強，造成決策系統有一定的偏差。流量、泥沙等水文信息仍不能全要素自動測報，信息傳輸需要人工置數，未能實現全流域、全河段、全過程實時監控。

2.2 流量測驗自動化數據精度不足

當前，徐州水文流量測驗使用的多種ADCP中，除走航式ADCP流量測驗結果精度能夠滿足報汛和整編需求外，H-ADCP、V-ADCP尚未經過系統率定，數據的準確性沒有得到驗證，流量數據雖為實時在線，但多數只作為日常測驗和報汛的參考，不適用于報汛和整編，是設備和信息的損失，也是預警預報的損失。

3 未來發展設想

3.1 構建完善的測報運行體系

在水文分局、監測中心和測站三級管理體制的基礎上，進一步強化內部管理，建立職責明確、銜接協調的現代水文管理體系。優化現有站網，形成上下游統籌聯動、全河段實時在線監控的站網體系；優化現有測驗模式，形成以駐測、巡測、遙測、間測等方式相結合的水文測驗體系；簡化信息交換傳輸流程，形成高效高精、安全共享的水情信息傳輸體系。構建以大數據為平臺、信息暢通的水文水資源預警預報體系。

3.2 用好新設備、新技術

在積極引進、應用先進儀器設備的基礎上，針對新投入的儀器設備，應進一步加強新設備新技術與傳統測驗數據的比測分析，確定測驗誤差，符合規范規定的允許誤差后，使V-ADCP、H-ADCP等先進儀器設備測驗數據能獲得更廣泛的使用，盡早實現水文測驗的全要素實時在線監測，使其在水情預警預報中發揮應有作用。

3.3 升級改造設施設備

逐步在測站建設視頻監控系統。在局機關建設視頻監控中心，各站通過網絡實現視頻的上傳，監控中心通過電視墻隨時觀看各點的運行情況，實現水文站測驗、設施設備運轉等遠程可視化。

4 結束語

隨著國家對水文投入的增加和科技水平的提高，徐州水文測報技術得到了明顯提升，基本水文測報技術、測報能力不斷增強，測報手段越來越先進，正在向自動化、智能化邁進。水位實現了全天候在線觀測、無線傳輸、自動發報，流量監測基本實現了自動化，懸移質泥沙測驗實現了半自動化遙控取樣，水情信息實現了網絡傳輸和衛星傳輸。測報能力和測報技術逐年提升，勞動強度隨之降低，測驗精度進一步提高，測驗安全得到保障。

參考文獻

[1] 安鵬，閆堃，李蛟.山東黃河水文測報技術及設備的發展變化[J].人民黃河， 2021，43（S1）：7-8.

[2] 馬艷紅.周口市水文測報技術現狀與展望[J].河南水利與南水北調，2012（9）：62-63.

責任編輯：黃艷飛

Changes and Prospects of Hydrological Flood Reporting and Telemetry in Xuzhou City

Wang Wen-hai et al（Xuzhou Branch of Jiangsu Hydrology and Water Resources Survey Bureau， Xuzhou， Jiangsu 221006）

Abstract Hydrological survey is the basis of hydrological work. Since the founding of the Peoples Republic of Chin， The Development of Xuzhou Hydrological Flood Reporting and Telemetry， from the original manual observation of water level、precipitation， to modern automatic Flood Reporting and Telemetry， from a few items to all elements、full coverage monitoring process， Hydrometric Flood Reporting gradually move towards systematization、standardization and modernization. Hydrological Flood Reporting and Telemetry technology and equipment has been significantly improved，water level realized all-weather online observation、wireless transmission、auto sending， flow measurement basically realized automation， Water Regime information realized network transmission and satellite transmission. The ability of Flood Reporting and Telemetry and the technology of Flood Reporting and Telemetry Increase year by year， improve the accuracy of Flood Reporting， Security have a certain degree of protection.

Key words Xuzhou Hydrology; Hydrological Flood Reporting and Telemetry; Changes

作者簡介 王文海（1973—），男，山東棗莊人，高級工程師，主要從事水資源、水環境研究。

收稿日期 2023-03-20