水文测区监测模式探讨

张绍军，刘根华，韩红兵

（1.河北省廊坊水文水资源勘测局，065000，廊坊；2.河北省石家庄水文水资源勘测局，050051，石家庄）

目前，京津冀经济圈水资源短缺、干旱少雨、水环境恶化、汛期城市内涝等问题严重制约了经济社会发展。为此，河北省水文水资源勘测局2010年开始全面实施水文测区监测，拓宽水文工作领域，为践行“大水文”理念进行有益尝试。

一、水文测区的划分及意义

1.水文测区的划分

水文测区就是监测水文要素（降水量，径流量，土壤含水量，蒸发量，地下水埋深、开采量等）的陆地区域。水文测区按照防汛抗旱、水资源开发利用、评价功能和服务对象可分为行政测区、流域测区和城市测区。

行政测区是指按照现行行政区域划分的测区，包括县（市、区）级区域、市级（地级市）区域、省级区域。

流域测区可以是以一条河流形成的闭合区域，也可以是以一个水系形成的闭合区域，或者以一个流域形成的闭合区域。

城市测区是以城区形成的区域。随着城市化进程的加快，城市面积不断扩大，城区下垫面环境也不断改变。建筑密度和硬化面积不断增加，使得不透水面积比重逐渐加大，城市“热岛效应”越来越明显，直接导致降雨产流量增大，汇流时间缩短，雨洪的响应过程加速，加之排泄能力下降，极易造成城市内涝。同时，大量人口涌入城市，使得城市人口过度集中，负载过重，需水量增长迅猛，水污染加剧，水危机发生概率增加，随时威胁人民群众的日常生活，影响城市发展。

2.水文测区划分的意义

第一，通过划分水文测区使得水文站网布局更加合理，设站目的性更强，并且避免站网重复建设。

第二，在水资源开发利用、规划配置、节约保护中，为全面实现以供定需的区域用水总量控制，全面实现定额管理的用水效率控制，全面实现入河湖排污总量管理和水功能区纳污总量控制提供技术支持。

第三，更有针对性地为地方政府在经济发展规划中合理开发利用水资源提供全面服务，以实现水资源可持续开发利用支撑经济社会可持续发展。

第四，填补了中小河流域缺乏水文监测站网的空白，并对中小河流域管理、水资源开发利用、预防局部性暴雨洪水灾害等提供了技术支持。

二、水文测区监测模式

站队结合与水文巡测是水文测验发展的重要方式，是逐步摆脱固守断面陈旧模式，向“有人管理，无人值守”模式发展、实施动态实时监测的水文生产方式改革的重要举措。

通过实施站队结合与水文巡测，可以充分利用现有的人力物力，扩大水文测验领域，提高水文工作效率及快速反应能力。

1.巡测基地建设

根据河北具体情况，因地制宜，选择交通便利、对外辐射面广、生活环境良好的城镇水文测站作为中心水文站，在其基础上进行建设、改造，既要避免基地设置过于集中，又要防止过于分散，以半径30～50 km范围建一处巡测基地为宜。这样既满足巡测区域水文测验的工作需要，又能减少巡测基地建设投资，避免重复建设。

2.巡测队伍建设

巡测队伍精干、反应迅速、机动灵活、应变力强是做好水文监测工作的重要保证。根据测区测验工作量，设置多个巡测小组，每个巡测小组3人，配置一辆小型巡测车。巡测人员的组成以现有基层测站人员为主，把业务能力强、技术水平高、一专多能（既有水文专业知识，又掌握电子信息系统和计算机及机动车驾驶技术）的复合型人才，充实到巡测队伍中，提升巡测队伍的整体素质。

3.站网建设

实施对大气降水、地表水、土壤水和地下水全方位立体监测的关键是站网建设。合理布设站网，优化站网结构，力求在适应经济发展水平的投入条件下，使站网整体功能最优化。

（1）雨量监测站

根据多年降雨分布规律，在原有站点的基础上增设测区边界处、城市区域、山前迎风区及暴雨多发地带的雨量观测点，使得面上雨量站网分布更加合理，能够更好控制面上降水量。平原区雨量站网密度应达到站/50km2，丘陵山区雨量站网密度达到站/100km2以上。

城市测区极易发生局部强降雨，因此雨量站网布设密度甚为关键。城市测区雨量站网密度取决于市政基础设施参数中设计高程的容许误差dH。假定单元面积雨量计算的容许误差为dR，总集水面积为S，则每个雨量站代表性区域面积为：dS＝dR×S/dH。由此可得，城区面积是50 km2的，站网布设密度为站/10km2；城区面积为100 km2，站网布设密度为站/15 km2；城区面积为200km2，站网布设密度为站/20 km2。依照城市市区规模的大小及所处地理环境增设站网，最大限度地满足城市防洪减灾、雨洪利用和城市发展规划需要。

雨量数据采集使用感量为0.2 mm的遥测翻斗雨量计，建立与雷达测雨数据融合的模型，提高测验精度，及时准确反映降雨时空分布信息。

（2）蒸发监测站

同区域蒸发量梯度变化较小，水面蒸发站代表性好，可在县（市、区）级测区设一处蒸发站点，就能满足本区域水量平衡的分析计算。

（3）流量监测站

按照线的原则，在河系所属县（市、区）级测区的入境出境、支流汇入口、引水渠出入口、地表水供水水源地、水功能区、污水排入口、城市沥水排入口等处设置地表水水量监测站点，实施全方位实时动态监测。站点尽可能选在交通便利、通信顺畅、易于观测的公路桥、闸坝等处，方便应用巡测车测验，同时在流量测验断面处设置遥测水位观测计，实时记录水位。

通过实时监测降雨径流数据，进行降雨径流变化成因分析计算，为水资源规划管理、开发利用和防汛抗旱提出管理建议。

在重点河流测流断面设置固定式ADCP测流仪进行实时监测流量，在一般河流的测流断面采用走航式ADCP测流仪进行流量监测。在枯水期及流量较小的河道，采取涉水流速仪法和小浮标法测流。对于闸坝站及时分析计算水位流量关系，率定出流曲线，以减少测流次数。

对于中小河流，将测流断面处的河段进行整治，尽可能使水位流量关系呈单值化，通过实时监测水位推求流量过程。

（4）水环境监测站

水环境监测包括地表水环境监测、地下水环境监测及大气降水环境监测。通过对水环境的监测能够准确、及时、全面地反映出水系或流域水环境质量现状及发展趋势，为测区水环境管理、水污染源控制、水环境发展与规划等提供科学依据。运用物理、化学和生物技术手段，对水环境中的污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统综合分析，探索研究水环境质量的变化规律。水环境监测技术包括采样技术、测试技术和数据处理技术。每月常规监测1～2次，出现异常污染时适当加测。

①地表水监测站。按照线的原则，在河系所属县（市、区）级测区的入境出境、地表水供水水源地、水功能区、污水排入口等处设置地表水监测站点，实施实时动态监测。在重要地表水供水水源地和主要河流建设自动水质监测站，把水生态与水环境保护工作提高到一个崭新水平。

②地下水监测站。按照县（市、区）级测区水文地质条件，浅层水布设3～5眼井，深层水2～3眼井，重点布设在地下水水源地、超采区和地下水污染区。

③大气降水监测站。在市级测区布设1～3处大气降水监测站点，主要设在重点城市市区和大气污染严重的工矿企业区，监测大气降水质量，分析大气污染造成的影响（如酸雨等）。

（5）旱情监测站

旱情监测主要是对农田土壤含水量的观测。通过实时监测田间土壤含水量的变化过程，及时掌握农作物土壤墒情，以确定农作物的灌水时间及灌水定额，达到节约用水、增产增收的目的。

在每个县（市、区）级测区，设置1～3处旱情监测站点，监测范围主要为地下 50 cm以内 （10 cm、20 cm、50 cm土层）的土壤含水量分布情况。

土壤含水量的测定可使用传统人工现场取样的烘干法和技术先进的时域反射法。应用烘干法测取的土壤含水量为质量含水量ω（%），应用时域反射法测取的土壤含水量为容积含水量 θ（%）。

人工土壤含水量的监测在作物生长期（解冻期）每5～10日取样一次，在旱情严重期及降雨期间适当加测。

（6）地下水监测站

①地下水埋深监测。地下水埋深观测井网的布设，根据地下水的分布、埋藏、补给、径流和排泄条件，水质和水量及其形成的水文地质条件，参照地下水埋深梯度，在平面上，点、面、线相结合；在铅垂方向上，形成不同层次的立体观测网格。在平原区监测浅层地下水埋深的站网密度为眼/30 km2，监测深层地下水埋深的站网密度为眼/100 km2；在山丘区监测浅层地下水埋深的站网密度为眼/100 km2，监测深层地下水埋深的站网密度为眼/200km2；并在水源地、地下水漏斗区中心设置观测井。

②地下水开采量监测。在县（市、区）级测区选有代表性的1～3个村，对农业灌溉、生活及养殖用水量进行观测，分析出全年不同农作物的灌水次数和灌水定额、平均年用水量，通过监测数值，根据本测区内不同农作物土地数量、人口总数、畜禽总数计算出本测区全年农村地下水开采总量。通过供水公司的供水量得出本测区城镇居民生活、市政用水、工业用水等全年城镇地下水开采量。

4.监测设备

随着水文科技进步，水文测验已从传统的人工操作设备向现代化自测报技术发展。现代传感器技术、自动控制技术、计算机技术以及相关的专业软件和通信网络组成的连续自动监测系统已在雨量、水位、流量、地下水埋深、水质等观测项目上得到应用。如基于GPRS/GSM技术的水位、雨量遥测系统，采用移动公网传递水雨情信息。水质、流量专用巡测车的投入使用，使面上的水质水量监测得以实现。GPS全球定位系统、数字测深仪、多普勒测流设备ADCP、翻斗雨量计、浮子式水位计等先进设备极大地提高了水文实时监测能力。

三、结 语

面对新形势，水文工作要积极适应社会的发展，紧紧围绕经济社会发展需求，围绕实行最严格水资源管理制度的要求，不断完善水文监测体系，切实提高应急监测能力，大幅度提升水情信息采集自动化水平，逐步提高洪水预报精度，不断加强山洪灾害和干旱监测预警能力，进一步拓展服务功能和领域，努力提高水文现代化水平和服务能力。

[1]张建云，章树安，陈松生，等.水文现代化建设指导意见[J].水文，2006（1）.