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第一次站网规划与实施(-年)

时间:2022-11-11 百科知识 版权反馈
【摘要】:事实上在此次站网规划以前,已设有这一类的水文站,在此次站网规划中,由于对这一类站分析研究不多,所以暂列入防汛专用站之内。故在该次代表站分析中,将全省分成五个水文分区。当时认为满足这个站网规划,就可以使海、滦河流域或河北省内在进行水利工程规划设计时,不致因资料而造成较大的失误和损失。

1955年底,水利部水文局派工作组,协助河北省进行首次全省水文站网规划,大河按直线原则,中小河按区域代表原则,以尽可能少的测站,而达到能够控制水文要素在不同地区的变化规律,在站网覆盖的范围内,可以通过内插等技术手段求得任何地点的,在误差允许范围以内的各种水文特征资料,以满足水利工程规划设计和其他国民经济建设的需要。该规划于次年1月完成初稿,5月编写成正式报告,由水文局转发全国各有关水文部门,供水文站网规划参考。

该次水文站网规划,包括基本流量站网、基本水位站网、基本泥沙站网、基本雨量站网和基本蒸发站网。

一、水位站和水文站网

(一)基本流量站网

基本流量站网的规划,当时是按照在水利部水文局工作的苏联专家索科洛夫提出的两条主要原则,即大河用线的原则,小河用区域原则。根据苏联的实践经验,大体上规定流域面积大于5000平方公里的为大河控制站;200~5000平方公里的为区域代表站。

线的原则——大河干流上的布站原则:在大河干流上的第一个水文站应设在控制流域面积相当于5000平方公里左右的地段上,以下的下游站与上游站之间的距离,以区间产水量,包括年径流量,次洪水洪量,要大于上游站已控制水量的10%~15%时,设立下游站才有意义。否则,将会由于测验和计算中不可避免的误差,掩盖了区间水量的变化情况,这是一个衡量最小站距的原则。在缺乏实测年径流量和次洪水总量的情况下,曾采用过以区间面积占上游站控制面积的百分数代替区间水量增加的百分数来衡量测站的间距。水量沿河长递增,这是较普遍的现象。但是,在有堤防约束的平原河道,水量在较长的河段内增加不大,有的甚至还会出现水量沿河长递减或局部递减,洪峰坦化,在这些筑有堤防的河道,为了水文情报、预报的需要,也需在增加一定距离后设立基本水文站。事实上在此次站网规划以前,已设有这一类的水文站,在此次站网规划中,由于对这一类站分析研究不多,所以暂列入防汛专用站之内。

区域原则——中等河流布站原则:区域原则就是在同一水文分区内选择在有代表性的河流上布站,以便在研究附近的与其相似河流的水文特征时,可以借助这些代表站的资料,通过地理综合法解决无资料河流的水文问题,而不必在每条河流上都要设站。为此,在布站前首先要根据气候、地形、地貌、土壤、植被等特点,划分水文分区,在同一水文分区内选择流域面积由200~5000平方公里不等的河段上设站,根据这些区域代表站获得的水文资料,绘制各项径流特征值的等值线图,用地理综合法内插该水文分区内任何地点的水文特征数据,或用水文比拟法直接移用特征值。

根据当时已掌握的暴雨等值线图,径流模数分布图,以及地形图等资料,认识到省内的水文特点是:暴雨中心常发生在太行山脊以东,燕山山脊以南的狭长地带以内。该地带内的径流模数也较大,一般在10升每秒平方公里以上,这一地带的东南面为平原地区,平原地区内河道两岸均有堤防,湖泊洼淀较多。在太行山以西,燕山以北,因系夏季海洋性季风的背风面,雨量较小,年径流模数一般小于5升每秒平方公里。由此向西向北延伸即进入到坝上高原区,雨量更为稀少。根据上述情况,说明季风气候的影响下,地形的变化又是形成河北省内雨量和径流特征变化的主要因素。故在该次代表站分析中,将全省分成五个水文分区。

其一,平原区。从太行山100米等高线以东,及燕山50米等高线以南,直至渤海岸边。这一地区的特点是河道两岸设有堤防,湖泊洼淀四周亦有堤防围绕,河网不甚发达,排水不畅。降雨除入渗、蒸发外,则从地面漫流入低洼处,形成沥涝积水。

其二,坡水区。大致以200米等高线为界,向东、南,与平原区的西、北界,所包围的狭长地带。该地区的特点是河流经由陡峻的山区进入平原之前的转变地段,大部分为冲积洪积扇地层,地下水源丰富。

其三,山区。大致以200米等高线向西、北,与太行山山脊、燕山山脊所包围的狭长弧形地带。这一地区的特点是因系海洋性季风的迎风坡,常易形成暴雨中心。该区内河流大多是坡陡流急,有些呈山峡形势。如永定河山峡、滦河山峡、潮白河山峡、北拒马河山峡、滹沱河山峡、漳河山峡等,都集中在这一地区内。同时,海、滦河流域的暴雨洪水也多发生在该区。

其四,背山区。从太行山山脊线以西,燕山山脊线以北,至蒙古高原的南缘所界定的一个弧形地带。它的特点是降水量较山区显著减少,但倘若遭遇大范围的暴雨,其洪水对下游的威胁依然很大。本区大部分为黄土地带,水土流失严重,也是河流中泥沙来源的主要地区。

其五,背山高原区。自背山区的西北边缘,至省境边界间的高原地带,称背山高原区,俗称坝上地区,该区降水量少,蒸发量大,多沼泽草地,海拔高度在1000米至1500米之间,除滦河的闪电河,永定河支流东洋河上游及桑干河支流御河流经本区外,其余均为自成系统的内陆河流。

在上述五个水文分区内,又根据河流性质、地形地质、植被和雨型的特点,将山区与背山区分段划为2~4个水文亚区。计有:

山 区:滦河区;潮白、永定、大清北支区;大清南支、滹沱区;滏阳、漳卫区。

背山区:滦河、潮白区;永定至滹沱区。

该次站网规划中涉及与邻省之间的布站规划由水利部水文局协调解决,避免了不合理的重复。具体进行基本流量站的规划时,根据上述水文分区,自上游向下游逐步考虑。在干流上采用线的原则,第一个站考虑在流域面积大致5000平方公里的地段设立,其下每增加大约5000平方公里布设1个测站。在同一水文分区内,流域面积在5000平方公里以下的河流,采用区域原则,即在流域控制面积200~5000平方公里不等的,具有区域代表性的河流上设站。不论采用线的原则,还是采用区域原则,都必须使所规划的测站在面上分布比较均匀,并结合下列实际情况综合考虑。

首先,尽量保留原有站,尤其是设站时间较长的站;其次,尽量结合在重要工程需要的地方,以及经济意义较大的地方设站;第三,尽量考虑在水文分区的分界处设站,以便控制一个水文分区的基本水文特性;第四,尽量考虑在测站控制条件较好,观测方便,以及交通和生活条件较好的地方设站。

根据本次全面规划,海、滦河流域共需基本流量站123处,不包括徒骇马颊河,平均达到每2190平方公里1个站。其中,河北省需基本流量站87处,平均每2160平方公里1个站。这个站网密度,相当于80年代所说的允许最稀站网密度。当时认为满足这个站网规划,就可以使海、滦河流域或河北省内在进行水利工程规划设计时,不致因资料而造成较大的失误和损失。

1955年底,全省已有水文站87处,但被列入基本水文站的只有47处,剩余的40处经审查有29处暂列入专用水文站,11处可在与有关单位协商后予以撤销。另外需增设新的基本水文站40处,才能满足此次站网规划的要求。从1956年开始,河北省水利厅将水文站网规划实施任务分解到各地区水利局,要求由地区水文部门具体落实。经过3年的努力,至1958年底,基本完成了站网规划中的总体部署。

1.滦河流域及河北沿海

(1)滦河流域

1956年增设闪电河围子水文站(1961年改为闪电河水库水文站)、兴隆河小西山水文站、瀑河大桑园水文站、青龙河桃林口水文站。1958年增设小滦河沟台子水文站、伊逊河石片水文站、蚁蚂吐河下河南水文站、起河高杖子水文站、沙河冷口水文站。

(2)河北沿海

1956年增设石河小陈庄水文站(1975年改为石河水库水文站)、沙河石佛口水文站。1957年增设管河黄家楼水位站、龙湾河榛子镇水文站。1958年增设泝河王家土水文站。

2.内陆河流域

1956年增设安固里河张北水文站、东洋河张北水文站。1958年增设大清沟大清沟水文站、葫芦河坑坑水位站、葫芦河石头城水文站。

3.海河流域

(1)潮白蓟运河水系

1956年增设白河下堡水文站、潮河大阁水文站。1958年增设八间房洼孟钦庄水位站、太和洼娄庄水位站、汤河河东水文站。

(2)永定河水系

1957年增设龙河北昌水文站。1958年增设永定河大北市水文站、城西河上营坊水文站、东沟崇礼水文站。

(3)大清河水系

1956年恢复大清河苑家口水文站,增设拒马河石门水文站、磁河桥塘沿水文站(1959年改为横山岭水库水文站)、瀑河塘湖水文站。1957年增设唐河倒马关水文站、大清河新镇水文站改为水位站。1958年增设沙河阜平水文站。

(4)子牙河水系

1956年增设洺河徘徊水文站、小漳河孙家口水文站、小马河近朗水文站、文都河上文都水文站。1957年增设索芦河梁家庄水文站,清凉江马朗水文站、滏阳河张庄桥水文站。1958年增设江江河高庄(原在王瞳)水文站、滏阳河莲花口水文站、永年洼永年洼水位站、沙河立洋河水文站、小马河李交台水位站、进水渠码头李水文站、险溢河王岸(原称猫石、郄家庄)水文站、绵河地都(原称南峪)水文站。

(5)南运河水系

1958年南运河郑口水位站改为水文站,增设南大港歧口水位站。

由于新的站网规划的落实,以往设立的个别水文站已失去继续保留的意义,经反复征求省水利厅规划、设计和工程管理等部门的意见,一致认为无保留价值的,才决定予以撤销。从1956年至1958年,撤销了滦河流域的张百湾水位站、滦河镇水文站、鸡冠山水文站,河北沿海撤销了南平庄水文站,永定河水系撤销了夹河水文站、辛立庄水位站、苑家务水位站、泥河子水位站,大清河水系撤销了王庄水位站、东绪口水位站,子牙河水系撤销了曲周水文站、张岩嵛水文站、东盟台水位站、辛营水位站、姚庄水位站。对那些撤留意见尚不统一的站,则暂列为专用水文站继续观测,待以后研究论证,意见较为统一时再定。

3年间增设新的水文站43处,恢复水文站1处,还有1处水位站改为水文站,共增加水文站45处。另外,撤销6处,有1处水文站改为水位站,还有3处水文站(窝洛沽、东长寿、阎庄)停测,总计减少10处。较1955年的实际站数净增水文站35处,全省共有水文站122处,实现了站网规划中确定的站数,并基本上解决了1955年以前站网布局不合理及部分地区无站空白的问题,使站网密度达到每1538平方公里1处水文站。

(二)水位站网

水位站,在3年中增设了7处(包括有1处水文站改为水位站);撤销了11处(含龙王庙站停测及1处水位站改为水文站)。截至1958年底,全省实有水位站21处。

但是,随着1958年掀起的大规模地水利建设高潮,山区大、中、小型水库相继动工,平原引水灌溉、防洪排涝工程也全面展开,在一定程度上改变了原来的行水规律和水文特性。水电部水文局也于1958年7月2日及时检发《关于人类经济活动影响对基本站网处理办法的初步意见》,提出:大规模水利化运动使河道、径流情况发生很大变化,有些水文站已失去代表性,应对站网布设进行必要的分析与调整。1959年1月中旬,水电部在召开的全国水文工作会议上再次提出“以全面服务为纲,以水利、电力和农业为重点,国家站网和群众站网并举,社社办水文,站站搞服务”的水文工作方针。河北省水文总站在上述方针、政策的指导下,结合全省大搞水利建设的实际情况,于1958年底和1959年初对水文站网进行了分析研究。在分析过程中,为了使站网布设更好的代表各个水文分区的基本特征,对1956年站网规划时提出的水文分区进行了部分修正,其中比较主要的是将原来的“山区”分解为“浅山区”和“深山区”两部分。即:坡水区的西、北部边缘(200米等高线)至500米等高线之间为浅山区;500米等高线至太行山山脊、燕山山脊之间为深山区。这样划分后,使原来的5个分区成为6个分区。

在站网布设原则上仍继续遵循1955年底规划时采用的直线原则和区域原则。因大规模水利工程的迅速发展,使得自然面貌及行水系统发生的巨大变化,并考虑今后水利工程管理运用的需要,提出以下两个方面意见:

其一,仅地貌改变,使径流发生变化的站,不予调整。因这类变化正是测站所需搜集的资料,以便通过地貌变化前后的径流资料进行对比分析,可印证和了解人类经济活动对径流的影响程度。

其二,在测站上游如建有大型水库,而水库以上的集水面积占测站控制面积的80%以上时,则将测站迁到水库地点改为出库控制站,另在水库回水影响范围以外另建入库站。如为中型水库,测站可迁至水库回水影响范围以上,另在水库坝址设群众性的出库站。如水库回水影响范围以上仍有梯级的中型水库或支流时,测站应迁至水库地点改为出库站。

另外,为推算洼淀蓄水量或为航运服务应增设部分水位站。

(三)水位流量站网规划

根据上述原则,提出了增设基本流量站和专用流量站22处,基本水位站6处,以及测站资料失去代表性,流域面积不清等原因需要撤销的和断面位置邻近水库应进行改、迁调为水库控制站的尚有18处。在这次站网调整规划中,将流域面积较小,区域特征明显,且具有代表性的小西山、王家土、柴沟堡(东、西洋河)、上文都、李交台、木鼻等水文站兼作径流站,并提出在部分水文分区内设径流试验站。

站网调整规划下达后,各地积极安排落实。但由于受社会经济发展步骤,水利工程建设速度、经费等多方面的影响,只完成了调整规划的50%左右。至1959年底,滦河流域增设了兴州河波罗诺水文站、伊逊河围场水文站、瀑河平泉水文站、潵河蓝旗营水文站;河北沿海增设了饮马河马深港水文站、旧七里海兴隆口水位站、泝河南边庄水位站;潮白蓟运河水系增设了罗卜窝洼柳沽水位站、于蛮铺洼王木庄水位站、白河赤城水文站、白河刁鹗水文站、黑河三道营水文站;永定河水系增设了东沟榆树林水文站、正沟中山沟水文站、西沟啕口来庙水文站;大清河水系增设了唐河中唐梅水文站、漕河裴庄水文站;南运河水系增设了清漳河刘家庄水文站。同年还撤销了大清河水系的保定水文站,子牙河水系的近郎水文站、正定水文站、柳上寨水位站,南运河水系的泊镇水文站,另外大清河水系的东安水文站、东长寿水文站和胜芳水位站停测,还有部分水文站改、迁为水库控制站。至1959年底,全省实有水文站较1958年底增加10处,达到132处,水位站较1958年底增加2处,达到23处。

二、基本雨量站网

基本雨量站网的规划,主要以能控制暴雨在面上的变化为原则。对于小范围的局部暴雨或俗称的隔道雨(即路这边有雨,而路那边可能无雨)未予考虑。在进行基本雨量站网规划时,首先利用50年代初期各雨量站年、月及一次暴雨的雨量资料,在百万分之一的地图上绘出雨深等值线图,然后对原有雨量站网的密度进行审定,审定的原则为:相邻两站的年、月雨量相差在10%以内,且相距在20公里以内者,认为其中的一个站可以考虑撤销;相邻两站的一次暴雨量相差在20%以内者,认为其中的一个站可以考虑撤销;山区及坡地区雨量站应较密一点,并考虑在不同高度上的布设;平原、海滨区及背山高原区雨量站的布设可稍稀一点;在圈定雨量站的站址时,尽量保留那些设站历史较长的雨量站。然后再用年、月雨量资料和多次暴雨资料,反复比较测站精简前后的雨量等值线图。从中任取一些中等大小的流域,比较测站精简前后平均雨深的变化,如平均雨深相差在10%以内,则认为是可以允许的。

依据上述原则,以1954年各雨量站的年雨量,点标在一百万分之一的地图上,再绘出等雨深线进行分析,认为可以精简原有测站的20%;若以1954年各雨量站8月份的月雨量进行分析,认为也可精简一部分测站;为慎重起见,又以1953年8月23日至26日的一次暴雨量进行点绘分析,则由于该次暴雨的范围广,暴雨量在面上的变化比较均匀,暴雨中心不甚明显,得出的结果是,原有的站网密度已基本满足要求。

通过这次雨量站网分析论证,认为原有站网的密度已大体满足要求,只是原有雨量站在面上的分布上还不够均匀,山区雨量站在不同高度的分布上也显得高处稀于低处。因此,在规划当中进行了适当的补充和调整。

截至1958年底,超规划完成了建站任务。经过补充调整后,滦河及河北沿海有69站,内陆河流域有8站,潮白蓟运河系有26站,永定河系有30站,大清河系有82站,子牙河系有90站,南运河系有21站,全省共有雨量站326处,平均每680平方公里1个雨量站。只是山区雨量站要求在不同高度上均匀分布一项,受设站条件的限制而未能完全实现。

1959年初提出的站网调整规划中明确:山区(包括浅山区及深山区)和丘陵坡水区,平均200~250平方公里1个雨量站,平原及背山区,每400~500平方公里1个雨量站,坝上地区,每700~800平方公里1个雨量站;在兼作径流站的流域内应适当增设雨量站。提出在全省应增设117处基本雨量站。至1959年底,仅完成了规划数的46%,全省雨量站达到380处,平均每494平方公里1个站。

三、基本蒸发站网

基本蒸发站网的规划原则是,以能控制年、月蒸发量在面上的变化,并能借助某些方法准确地求得面上某一地点的年、月蒸发量资料。在这次规划中,依据1953年和1954年已有的实测蒸发资料,在二百万分之一的地图上绘制出两年的年、月蒸发量等值线图。由于部分站所用蒸发器皿的口径为20厘米,故将其统一换算为相当于口径80厘米蒸发皿数值。对原有蒸发站按以下原则进行审定:相邻两站间年、月蒸发量相差在10%以内的,其中1站可考虑精简撤销;考虑蒸发站在面上分布的均匀性,并尽量保留下那些设站历史较长,资料完整的站。

由于1955年以前,各水文站在传统习惯上一般都要进行蒸发项目的观测。因此,在全省范围内,除个别水文空白区无蒸发站外,大部分地区蒸发站过密。例如1955年,全省观测蒸发的站有63处,平均每2980平方公里1个站。经按上述原则审定,全省只需22个站即可满足。但考虑到水文空白区内还没有蒸发站,边缘地区站网也明显偏稀。因此,认为对上述地区应增设新的蒸发站,而对蒸发站较密的平原和坡地区则应采取适当裁撤原有蒸发站的方法,最终使全省基本蒸发站保持在35处左右,即可满足需要。从1956年起开始执行站网规划,该增设的蒸发站随着水文站的增加而陆续得到落实,但该撤销的蒸发站却进展迟缓,截至1958年底,全省仍有蒸发站55处。

1959年初提出的站网调整规划中,明确全省蒸发站数为56处,与1958年底的实有数接近,所以至1959年底仍保持1958年的水平,未作调整。

四、基本含沙量站网

海、滦河流域上游处于黄土区域或山区,植被较差,水土流失较为严重,加上河陡流急,河水内含沙量较大,全省除个别站外,含沙量大都在0.5千克每立方米以上。按照规范规定,年平均含沙量在0.5千克每立方米以上的站,必须施测含沙量。根据传统习惯做法,水文站一般都施测含沙量,这是符合规范要求的。但是,为了最经济地搜集和积累含沙量资料,考虑一些水文站可仅在含沙量较大的汛期进行施测,枯季可以停测。在进行站网规划时,共分三个类型区考虑。

第一类型区主要包括永定河、滹沱河及浊漳河的中上游,年平均含沙量多在20千克每立方米以上。在该区内的每个水文站应全年施测含沙量。

第二类型区包括滦河、潮白河、滏阳河、南运河,年平均含沙量在15~20千克每立方米之间。在此区域内的部分站非汛期可以减少或停止含沙量测验,另一部分站则必须常年进行含沙量测验。

第三类型区是指北运河、蓟运河、大清河及冀东沿海地带的各小河,年平均含沙量小于2千克每立方米以下。这一地区的测站酌情缩减施测含沙量的时间。

根据上述原则,各水文站均应施测含沙量,只是有些站应全年施测,而有些站可以只在汛期或更短的时期内施测。因此,在这次站网规划中仅对原有水文站的含沙量资料进行了统计分析,并以含沙量的大小划定类型分区,要求各水文站按照所在的类型区进行含沙量观测。

截至1958年底,全省共有含沙量站99处,较当时的水文站数少23处,主要是由测验设施不完善或大多数汛期水文站不测含沙量所致。另外,处在第二、三类型区的部分水文站按规划原则非汛期可以停测或缩减施测含沙量的时间,但由于规划中未做更加明确的规定,而未能执行。

1959年初提出的站网调整规划中明确,除去洼淀和河水澄清的测站,可不测含沙量外,一般均应继续施测含沙量。根据这一原则,划定了包括基本和专用泥沙站在内的115个站进行含沙量测验。在实际执行中由于各方面的原因,至1959年底施测泥沙的站数仍维持在1958年底的水平。

五、地下水站网

由于地下水位一直是部分水文站和个别水位站的附属观测项目,目的在于了解河道、洼淀水位与地下水位之间的水力联系,寻求其变化规律,借以印证河道、洼淀水位资料的可靠性。因此,地下水位观测井一般选择靠近基本水尺断面延长线附近的民用井来代替。在1956年初和1959年初,先后提出的站网规划和站网调整规划中均未涉及到对地下水位站网的分析研究。从1958年和1959年的资料统计来看,全省共有80处水文站或水位站观测地下水位,且大多集中在平原和丘陵区内。

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