徐州市水文测报技术变迁与展望

王文海　杨明非　刘田田　杨春　宋银燕

摘要 水文测验是水文工作的基础。新中国成立以来，徐州水文测报方式的发展，经历了从原始的人工观测水位、降水量到现代化自动测报，从少量项目到全要素、全覆盖监测的过程，水文测验技术逐步走向系统化、规范化、现代化。水文测报技术和装备得到了明显完善，水位实现了全天候在线观测、无线传输、自动发报，流量监测基本实现了自动化，水情信息实现了网络传输和卫星传输。测报能力和测报技术逐年提升，测验精度进一步提高，测验安全得到了保障。

关键词 徐州水文；水文测报；发展

中图分类号：P332 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）06–0170-03

水文测验是水文工作的基础，是观测和记录水文现象的作业过程。水文测验项目主要有水位、流量、泥沙、降水量、蒸发量、地下水、墒情、水质等。采用水文测站定位观测、水文巡测线巡回测验、各项水文调查等方式，观测记录各种水文要素，经整编、分析成系统的水文资料数据，为防汛抗旱、水利工程规划设计和管理运用、水资源开发利用和管理保护，以及国民经济各部门提供全面服务[1]。

徐州水文测报方式的发展，经历了从原始的人工观测水位、降水量到现代化自动测报，从少量项目到全要素、全覆盖监测的过程，水文测验技术逐步走向系统化、规范化、现代化。与此同时，测验设备不断改进，逐步引进应用测报新技术，从而提高测验工作效率和成果质量，更好地在服务国民经济建设中发挥作用。

1 测报方式的变迁

1.1 水位观测

水位是反映水体、水流变化的重要标志，是水文测验中最基本的观测要素，也是推求流量的依据[2]。20世纪50、60年代，水位观测主要依靠人工观测直立式水尺，直立式水尺由靠桩和水尺牌组成，50年代靠桩为木桩，水尺板为测站自制的木质板，70年代起将靠桩陆续改为砼混结构，水尺牌陆续改为搪瓷水尺牌。同时，开始使用HCJ1、SW40、SW40-1、SWY20等日记型水位计。20世纪90年代开始靠桩使用钢管桩，水尺牌改为搪瓷水尺牌。

2000年，浮子式遥测水位计在观测中试点使用。2005年，遥测水位计在重点水文站、水位站全面投入使用。2009年，地表水水位基本实现遥测。2012年，超声波水位计、雷达水位计等新型水位计投入使用，所有水位测站实现水位遥测遥报。实行遥测后，每月按规定人工校核水位。2022年，水尺靠桩、水尺牌开始使用304不锈钢材质，水尺牌铆在靠桩上雷达水位计。目前，徐州水文站、水位站全部使用遥测水位计、不锈钢水尺观测水位，实现了自动测报、无线传输、资料程序化处理。

1.2 流量测验

流量是单位时间内流过江河某一横断面的水量，是反映水资源和江河、湖泊、水库等水量变化的基本资料，也是河流最重要的水文要素之一。

1.2.1 流量测验站点 徐州地区流量测验始于1913年设立的运河窑湾站，后于1914年增加沭河新安站开展流量测验。1957年，徐州建设基本流量站13处；1964年，全国进行第二次站网调整规划，至1965年，徐州建成基本流量站19处；1977年，全国进行第三次站网调整规划，部分原测验流量的站转为水位站或降水量站；1980年，调整后，徐州有流量测验项目的站点（水文站）共7处；1985年，全国进行第四次站网调整规划，降水量观测站点进一步得到充实。1987年，调整后，徐州有流量测验项目的站点（水文站）共16处；2010年，江苏省水文局对全省站网重新进行规划，规划后徐州有流量测验项目的站点（水文站）共9处。2011年6月，根据国务院《关于切实加强中小河流治理和山洪地质灾害防治若干意见》，水文局将中小河流水文监测系统建设提上日程，此后中小河流站点陆续建成。2022年，徐州建成中小河流水文站22处，均有流量测验项目。流量测验站点更迭情况表1所示。

1.2.2 流量测验方式 20世纪初，徐州流量站的测验方式已不可考。新中国成立之初，采用流速仪法施测，流量较大无法用流速仪施测时，采用水面浮标法施测。施测流量时，人工涉水或者租用无动力木船，在每条垂线上使用测杆，或人工将木船拉到测验断面上游合适位置后抛锚固定木船，测完一条垂线后起锚施测下一条垂线，测流耗时长、安全隐患多、测验精度低，故该时期流量测次较少。

自1955年开始，根据河道的不同水流特性和控制条件，规定了各测站的流量测验次数，测流速度和精度有所提升。此后，也改进了流量测验方法。在测流断面上架设过河钢丝绳断面索，用以系吊测船，实现横渡和定位；在岸上安装绞关，用以收放吊船过河索。1964年以后，流量站基本采用手摇水文缆道测流。

此外，利用工作桥、公路桥，用自制行车设备，以水文绞车进行桥上测流。1975年，沂河港上水文站建成多跨电动水文缆道，为国内首创。此后20年，徐州地区较大河道上的流量站全部实现电动缆道测流，流量测验效率、测验精度进一步提升，测验安全得到保障。

ADCP（声学多普勒流速仪）技术先进、性能稳定、精度可靠，其应用是水文测验的一次技术革命。该仪器在徐州地区的推广使用，提高了徐州水文流量测验的现代化水平。2003年，徐州水文首次采用ADCP施测流量，改变了流速儀法定位、定点测验的方法，安装ADCP的测船沿测流断面往返2个测绘即可完成断面流量测验。

2004年，中运河运河站国内首次建成时差法流量自动测验设施。2010年，中运河运河站建成H-ADCP（水平式声学多普勒流速仪）流量自动测验设施。2015年，新安站建成V-ADCP（垂直式声学多普勒流速仪）流量自动测验设施。2016年，邳苍分洪道林子东泓量水堰定线完成。2022年，基本站全面实现电动缆道测流，全市9处基本站全部实现流量实时在线监测，部分（17处）中线河流站点实现流量实时在线监测。

1.3 降水量观测

徐州自1915年起有降水记录，1936年，全市有降水量站点5处。新中国成立后，设立降水量站点7处，由委托员观测；20世纪70年代末，降水量站点增至16处；1998年降水量站点增至65处；2022年，全市已有降水量站点238处。降水量观测站点更迭情况如表2所示。

1955年，使用口径20 cm的标准式降水量器，配有玻璃储水瓶和量杯，器口离地面2.0 m。1958年，器口降至离地面0.7 m。

20世纪50年代中期开始陆续配备自记雨量计，为日记型虹吸式。1999年开始配备翻斗式自记雨量计。2001年开始降水量遥测，至2022年年底，全市238处处降水量站点全部安装遥测降水量采集设备，实现降水量遥测遥报。

1.4 水质监测

徐州水文1959年建立水化学分析化验室，进行河湖和地下水水化学成分分析化验工作，1973年正式开展水化学监测工作，1975年由水化学分析站网调整为水质污染监测站网，1978年徐州地区共布设地表水水质监测站点20处，1982年增至22处，1990年增至39处，2005年增至52处，2009年增至79处，截至2022年底，徐州市共有地表水水质监测站点96处。

徐州水文1980年5月首次开展地下水水质普查和监测工作，之后每年定期开展地下水水质监测，监测站点40处。2000年水质站网优化调整，地下水水质监测站点调整为31处，2002年增至34处，2015年，增至71处，截至2022年年底，徐州市共有地下水水质监测站点75处。地表水、地下水水质监测站点更迭情况分别如表3、表4所示。

1.5 地下水监测

1957年，徐州水文开始设置地下水观测井，初设时仅2眼地下水井，至1966年增至6眼，主要观测地下水水位、水温、水质等，井管质料多为水泥管或塑料管，少数为钢管，井管直径10 cm，

均为人工观测。1980年、1988年、1990年，水利电力部、江苏省水文总站相继发文，据此规划布设后，至1992年，徐州市地下水观测基本井调整为74眼。1998年，国务院制定各部门三定方案，徐州市地下水监测基本井增至128眼，监测项目包括水位、埋深、水温和水质，采用委托员人工观测。1999年调整为111眼。2015年，国家地下水监测工程江苏省监测井工程建设，至2018年徐州市相继建成地下水自动监测井93眼。截至2022年年底，徐州市共有地下水监测井172眼，其中自动监测井93眼，人工监测井79眼（表5）。

1.6 水文情报

中华人民共和国成立之初，徐州地区水情站点仅有7处，主要分布在沂、沭、运干河上。直至1995年，徐州水情信息主要依靠邮电部门的通信系统传递。1995年，省水文局改革全省水情电报传送方式，采用计算机网络进行水情传输，此阶段徐州水情站最多达45处。徐州水文建设第一条公用数据分组交换网，可分别与省水文信息中心和徐州市防汛抗旱指挥部进行水情信息传输。90年代末，测站水情信息通过有线电话自动入库。2001年，国家防汛指挥系统徐连示范区徐州愤中心投运，实现了水文信息采集、存储、传输、处理与转发的自动化和信息数字化。2005年，徐州市在全省首家实现水位、雨量遥测数据代替人工报汛。2006年，江苏省统一采用《水情信息编码标准》，同时启用江苏省水文局开发的实施雨水情信息传输处理系统，徐州市在全省首家实现语音电话和手机短信报汛，并自动通过该系统入库，这一阶段徐州地区共有报汛站52处。2016年，启用手机报汛管理系统，报汛员利用手机通过该系统报汛。2018年，徐州市在全省首家利用流量自动报汛软件，依据理论线实现流量自动报汛。截至2022年年底，徐州市共有各类水情报汛站点69处（表6）。

2 测报方式存在的主要问题

2.1 测验站点偏少，信息传输环节偏多

水流沙测验站点偏少，不能与现代科学技术的发展同步，采集信息数量不足，不能实现全程监测，致使预报精度有一定的局限性；水情信息传输系统环节偏多，时间差难免，报汛时效性不够强，造成决策系统有一定的偏差。流量、泥沙等水文信息仍不能全要素自动测报，信息传输需要人工置数，未能实现全流域、全河段、全过程实时监控。

2.2 流量测验自动化数据精度不足

当前，徐州水文流量测验使用的多种ADCP中，除走航式ADCP流量测验结果精度能够满足报汛和整编需求外，H-ADCP、V-ADCP尚未經过系统率定，数据的准确性没有得到验证，流量数据虽为实时在线，但多数只作为日常测验和报汛的参考，不适用于报汛和整编，是设备和信息的损失，也是预警预报的损失。

3 未来发展设想

3.1 构建完善的测报运行体系

在水文分局、监测中心和测站三级管理体制的基础上，进一步强化内部管理，建立职责明确、衔接协调的现代水文管理体系。优化现有站网，形成上下游统筹联动、全河段实时在线监控的站网体系；优化现有测验模式，形成以驻测、巡测、遥测、间测等方式相结合的水文测验体系；简化信息交换传输流程，形成高效高精、安全共享的水情信息传输体系。构建以大数据为平台、信息畅通的水文水资源预警预报体系。

3.2 用好新设备、新技术

在积极引进、应用先进仪器设备的基础上，针对新投入的仪器设备，应进一步加强新设备新技术与传统测验数据的比测分析，确定测验误差，符合规范规定的允许误差后，使V-ADCP、H-ADCP等先进仪器设备测验数据能获得更广泛的使用，尽早实现水文测验的全要素实时在线监测，使其在水情预警预报中发挥应有作用。

3.3 升级改造设施设备

逐步在测站建设视频监控系统。在局机关建设视频监控中心，各站通过网络实现视频的上传，监控中心通过电视墙随时观看各点的运行情况，实现水文站测验、设施设备运转等远程可视化。

4 结束语

随着国家对水文投入的增加和科技水平的提高，徐州水文测报技术得到了明显提升，基本水文测报技术、测报能力不断增强，测报手段越来越先进，正在向自动化、智能化迈进。水位实现了全天候在线观测、无线传输、自动发报，流量监测基本实现了自动化，悬移质泥沙测验实现了半自动化遥控取样，水情信息实现了网络传输和卫星传输。测报能力和测报技术逐年提升，劳动强度随之降低，测验精度进一步提高，测验安全得到保障。

参考文献

[1] 安鹏，闫堃，李蛟.山东黄河水文测报技术及设备的发展变化[J].人民黄河， 2021，43（S1）：7-8.

[2] 马艳红.周口市水文测报技术现状与展望[J].河南水利与南水北调，2012（9）：62-63.

责任编辑：黄艳飞

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，山东枣庄人，高级工程师，主要从事水资源、水环境研究。

收稿日期 2023-03-20