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中国式的站网发展方向

时间:2022-01-26 百科知识 版权反馈
【摘要】:一个创举:中国式的站网发展方向——记甘肃省定点洪水调查及动点暴雨洪水调查的发展和结果(一)1987年6月25五日,水电部水文局召开了全国水文站网专题座谈会,参加会议的除水文局领导外,还有全国重点省市水文总站领导及主要技术人员,可说是水文领导及专家云集,是一次研究全国水文站网的重量级的会议,对全国水文站网的发展影响深远。这次测洪水,主要是调查历史最大洪水,或再加次大洪水。
中国式的站网发展方向_记甘肃省定点洪水调查及动点暴雨洪水调查的发展和结果_陈满祥水文水资源

一个创举:中国式的站网发展方向——记甘肃省定点洪水调查及动点暴雨洪水调查的发展和结果

(一)

1987年6月25五日,水电部水文局召开了全国水文站网专题座谈会,参加会议的除水文局领导外,还有全国重点省市水文总站领导及主要技术人员,可说是水文领导及专家云集,是一次研究全国水文站网的重量级的会议,对全国水文站网的发展影响深远。

会上我的发言是:“关于干旱半干旱地区水文站网布设的若干问题。”我的发言在站网座谈会上的反响很大(文康语),王锦生(水文局总工程师)的主旨发言中讲:“在干旱地区,甘肃搞定点洪水及动点调查取得了很大成效”,陈道弘(水文局原总工、老专家、老前辈)讲:听了陈的讲话,很有启发,肯定了我们四人骑车子搞1万km2的洪水调查,是一个创举,在站网建设方面取得了新经验。新疆水文总站主任周聿超指出“一线二点原则是适用于西部的站网布设原则,一个是资源,一个是研究;定点洪水调查也应当是一种基本站网”。吉林主任彭士煌对我省的方法评价也很高,认为这是中国式的站网发展方向,是一个创造。

(二)

1968年,“文化大革命”依然如火如荼,在兰州整天学习、批斗、写大字报……心情紧张,直怕什么时候一块大石头会掉在头上。那时候也提抓革命促生产,我和刘振和商量,我们抓住这个题目下去促生产吧,就是搞面上的洪水调查。选定了临洮分站这一块,给头儿打了招呼,于是就离开兰州到了临洮。计划是这样的,先搞洮河中下游这一块,约1万km2,原则上是沿干流从上到下,大小沟道都测,逢大支流进入,适当增测几处三级支流。这次测洪水,主要是调查历史最大洪水,或再加次大洪水。总之,可以将这一大块流域各处历史上所产生的特大洪水都能测到。

为什么要这样测呢,这不是太费工夫了吗,有什么意义。

在干旱、半干旱地区,特别是黄土高原地区,以往也设了一些水文站,也有小面积站,还有像尧甸这样的径流实验站。但观测多年,往往测不到大洪水,设了许多雨量站,也往往抓不住暴雨中心,水文站所测的资料多数是雨、洪不配套,所以采用暴雨洪水分析计算很困难。当然原来想得也不是很远,仅凭热情和干劲就搞起来了。

在分站,我们两个人,再加上曹心善、何根全二人组成洪调队,一架水平仪,一人一辆自行车,就上路了。

从10月初开始,首先进入漫坝河支流(李家村水文站以上),继而测洮河西岸(左岸)支流,最先测牙下集附近的小支流,发现1963年7月在这里发生了特大洪水,水淹牙下街,损失严重。继而沿洮河北上,先后进入东峪沟、三岔河,测到了康乐县城南中集河1943年8月发生的特大暴雨洪水,冲毁了整个康乐城,民间物资及商铺财产大部冲毁、流失。该洪水仅在中集小支流中下段发生大暴雨,笼罩面积不超过几十平方公里,主雨区直径不足10公里,因其上游上弯公社雨量就很小。

经过两个月的艰苦工作,截至11月底,调查工作测完了洮河最下游茅笼峡的峡口上段两岸的支流,至此工作全部结束,共计实测沟道洪水84处,列如下表,其分布如图

(三)

工作完成以后,回兰州进行了工作总结,也写出了详尽的报告,可惜,因为我们也下放五七干校,所以资料流失,四年以后,再回兰州时,我只找到了那些实测的原始成果,成为不幸中的大幸。

在这样的工作中,我们发现了什么问题,有什么启发呢?可以归结为以下几点:

1.揭示的问题

①所调查的流域范围在洮河下游,太子山麓以北流域,面积近1万km2,年降水量北部350mm,南部以550mm分界,地貌以黄土丘陵沟壑为主,高程在1700~2200m之间,属半干旱、半湿润地区,暴雨的成因和气候特性有一致性。

②暴雨洪水的特殊性,暴雨笼罩面积小,历时短强度大。洪水都是局部产流,全流域性大洪水很少发生,洪峰历时短、峰高、洪量小。

③暴雨的空间分布是散在的,在1万km2的面积内,发生大暴雨的地点,从南到北,从西到东都没有一定的分布规律,老乡说:“隔墙无雨”,应该说最少也是隔山无雨。

④调查洪水发生的时期,大概最早百年左右,多数是五六十年内产生的洪水(限于当地老人年龄),在近百年的时间尺度内,一次次大暴雨发生的时间是随机的。

⑤对于一个较大支流流域来说,暴雨分布很少有全流域均匀性的,因此发生大洪水也都是局部产流,如康乐县中集河大洪水,下游干流调查Qm=775m3/s,中集流域面积67km2,而产流区在其下段。

⑥现有雨量站密度过稀,很少能控制小流域降水量的分布。

⑦所设东峪沟小面积径流实验站(F=582km2),布设四处测流断面,20多处雨量站,多少年来,未能测到可进行洪水计算的雨洪资料。后来在其下游出口处发生特大暴雨洪水(临洮79.8洪水),暴雨中心在沟口以外,中心雨量(调查值)401mm,所产生的洪峰流量约1460m3/s(由洮河下游把口站实测洪水过程切割推求),产流面积约350km2

⑧在一个水文站(中小面积测站)所测到的洪水资料系列往往是畸形的,即一个或两个特大值(包括调查历史大洪水),其余多是小值,致使洪水频率计算中,频率曲线上经常出现吊灯笼和挂项链的情况,即一个特大值高高挂在曲线的上端,大部分点据排在曲线的下部,定线十分困难。特大值的重现期如何确定,也是困扰着水文专家们的一道难题。

2.出路何在

①水文计算中采用的站年法,即是把在气候一致区内的一些较短系列的资料,加在一起,组成一个长系列,进行频率计算。比如对雨量资料进行频率计算时就用过这种做法。后来人们发现这样做也不行,因为它往往使推算出的期望值偏小,所以现在也很少使用了。

②根据我们普查发现,特大洪水的出现,往往是孤立的、点状的,很少是大面积连片的。它的空间分布(二维)是随机的,在时间的发生上也是偶发的。于是就想出用时空转换的方法,把一个具有一定面积规模的地域(气候一致区),作为研究的整体,去研究大洪水在面上发生的机率,则可推导出发生在一个具体中小流域上的洪水频率。这样的大题目,说实在的我们一时也拿不出能付诸实施的理论和方法。

③找个笨办法吧!

在面上撒网,设许多小面积洪调站,也就是定点洪调点网,在国家水文站网上测不到的稀遇大洪水,定点网上可以测到。所谓定点洪调点就是每个水文站负责施测测站附近(二、三十里范围)2—3条(有的可以多些)小河流的洪水,每年秋后去调查一次当年发生的最大洪水。原来设想是坚持30年,取得一个可用的洪水系列。这样,就可以积累许许多多的小河洪水资料系列,也就基本解决了原来站网规划中所设想的面上洪水计算的内插问题。

④除了定点洪水调查外,我们知道大暴雨在时间系列上的发生是稀遇的,因此提出搞大暴雨动点调查,就是在某地发生特大暴雨后,即时去调查。所谓特大暴雨是指比较稀遇的(如50年一遇以上)暴雨,这样不但测到暴雨区的范围,暴雨中心雨量,甚至雨量分布图,而且还可以调查暴雨区产生的大洪水等许多资料。

⑤搞这些工作可以说是费省效宏的。

首先水文站利用汛后去附近调查几个洪调点,可说是举手之劳。但这些资料积累起来就成了宝贵的洪水资料了。因为我们水文站的洪水资料,多年测来也只一个系列而已。

大暴雨动点调查是由分站组织调查的,第一是在辖区内有这一责任;第二有技术能力;第三有交通设施,所以完成这件事是并不困难的。然而取得的资料却意义重大。比如我们历年调查的大暴雨资料均已编入全国大暴雨图集。当然也可以进行有关洪水分析研究,为解决洪水计算问题提供信息和途径。因为解决面上的洪水计算问题,及其预报是我们水文工作的主要任务之一。

⑥在这些思考和认识的基础上,水文总站的一部分技术人员对这样的设想有了共识,于是就以水文总站的名义,正式下达了测站任务,布置全省各个水文站实施。这个工作是从1976年开始执行的,全省共布设约300个定点洪水调查断面,并建立了有关档案和资料管理制度。

这个工作开展以后,当然也有思想阻力,包括某些领导。但这一工作很快得到水利部水文局的认可,王锦生总工程师曾专门调查了解,给予了充分的肯定,并即在水利部通讯上发表了肯定性报导,思想认识上就统一了,所以工作开展的非常顺利。在西峰还专门成立了洪调队(在泾河流域缺少省属水文站网),负责该片的定点及动点调查工作。

⑦在20世纪80年代后期,全国水文站网专题座谈会后,水文局进一步布置了关于西部地区建站和资料搜集方法的研究课题,由南京水文所和甘、宁两省区参加。后来南京所文康教授根据甘肃泾河流域资料(包括洪调资料)研究提出了《地区场选样洪水综合分析方法》,为系统综合应用水文站资料,洪水调查资料,解决地区洪水综合计算提供了途径。至此,也就解决了我们前面提到的时空转换洪水计算设想的宿愿。

⑧经过几年的努力,在解决西部水文站网建设的研究中,水文局决定编写一部“干旱、半干旱地区洪水调查点的布设及洪水普查办法”,作为《水文站网技术导则》的辅助性文件。此办法责成由甘、宁两省区负责,已于90年代初由作者执笔,宁夏水文站周光甫总工审查修改完成。经部水文局组织审查修改定稿,正式颁发有关省区参考执行。

2010年2月

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