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水文百年巨变
2021-06-14 15:37:40 来源: 作者: 【 】 浏览:908次 评论:0

水文,百年巨变

(孙泉)

一根木桩一尺牌,水涨哪里就在哪里竖起来。

这是水文观测初始手段和条件。这个最原始的观测手段一直延续到建国后才开始改观,建国70多年来,在中国共产党的领导下,水文发生了质的变化,特别是近30年来,水文翻天覆地的巨变,已经迈上了现代化的进程。

一根挺直的木桩,削尖细的一头,去皮,画上尺寸,插进水边,观测员按照水的升降读出尺牌上数据,将所读出的数据用铅笔记录在纸上,这就完成了一个水位数据的观测。

在自然条件和环境都十分理想的条件下,水位观测是很简便和准确的。但是,如果遇到自然条件变化,甚至恶化,比如:狂风暴雨,特大洪水,观测员不仅很难观测到精确的水位数据,其本身的生命安全都会受到威胁。

以长江水利委员会水文下游局大通水文站为例,这个于1922年设立的水文站,建国前夕,仅是最简便、最初始的水位观测站。1922到至1949年,因战争等原因,水位观测资料断断续续、残缺不全。

1931年长江暴发特大洪水,由于7月份长江流域降雨量超过常年同期一倍以上,致使江湖河水盈满,8月,上游主要干流均发生了大洪水和川江洪水下泄,以致形成全江型洪水。在连续大暴雨的影响下,8月4日,长江中下游特大洪水发生,武汉、南京两大城市被淹,然而,已经设站9年的大通水文站由于观测手段和设施太原始和简陋,这个特大洪水过程资料并没有完整地记录下来。

建国后,各行各业百废待新,但是,党和政府仍然对水文进行了投入,对已有的观测设施进行了初步改造,大通水文站设立了百年一遇的水位观测桩,对水位观测道路进行了加固。1954年8月1日,长江流域发生了特大洪水,大通水文站在暴风雨中观测到有记录以来历史上特大洪水流量每秒92600立方米。这是新中国成立后,水文在共产党的领导下取得了初步成果。

随着社会主义建设的日新月异和国民经济的增长,党和国家对水文加大了投资,推进基本设施的建设步伐。

当长江水文加快步伐建设之际,1998年长江发生了自1954年以来的又一次全流域性大洪水。7月下旬至9月中旬初,受长江上游干流连续7次洪峰及中游支流汇流叠加影响,大通水文站8月2日实测最大流量为82300立方米/秒。

随着水情测报手段不断更新,水文发生了质的蜕变:2005年7月1日,大通水文站与全江118个中央报汛站一起实现了水情信息报汛自动化。也就是说,在中国共产党的领导下,建站83年后的大通水文站结束了人工水情测报的历史。

2007年,大通水文站又采用走航式ADCP用于流量基本资料的收集。这项技术的开发应用,开启了水文向现代化迈进的步伐。

水文在向现代化建设的行程中,不断接受自然灾害的的挑战,

2020年,长江再次发生大洪水,面对这次大洪水,已经实现了水情报汛自动化和用先进设备武装起来的大通水文站,胜似闲庭信步,不仅准确无误地测报整个洪水的水情,还测报了降水、蒸发、含沙量等水文要素以及水质监测项目。7月13日,测得最大流量83800立方米秒,这个数据仅次于1954年,位历史第二位。

根据大通水文站实测水位流量关系推得,长江南京河段将出现历史最高洪水位。2020年7月18日7点15分,长江南京水位10.23米,超过1954年的洪水位10.22米,创历史新高。

12点35分,早已待命南京的长江水利委员会水文下游局局长、党委书记韦立新、副局长、工会主席王华、副局长、纪委书记李树明、副局长何良、技术室主任蒋建平与党员突击队一起在暴雨中,测得长江南京流量为81500立方米秒。

大通水文站的发展是长江水文发展的一个缩影,标志着水文在党的领导下,百年巨变,从原始的观测方式方法到迈进现代化发展的进程。尤其是导航通讯过去使用的是GPS,现在已装备了“备胎”北斗,从此,防汛抗旱水情测报的导航通讯将万无一失。

大通水文站能有今天,也是该站韩德贵、何志龙、石照泉、姚思春、沙红良、许毅等几代共产党人努力的结果

经过百年的发展,水文从单一的水位观测到今天的防汛抗旱、减灾防害以及国民经济建设的重要一环,是沿岸工农业生产重要技术支撑。

水文发挥着哪些作用呢?关于港口建设,共产党员,水文港口专家曹双说:“水文指的是自然界中水的变化、运动等的各种现象。水文现在一般指研究自然界水的时空分布、变化规律的一门学科,是涉水工程建设的基础性支撑学科。在港口工程建设中,大到港口的选址需要从相对宏观的水文条件出发,科学选择水深好、水流稳、主流贴岸的适建岸段;小到航道底部标高、码头设计高低水位(可作业水位区间)需要水文分析计算提供科学的数据支撑。在规划设计阶段,水文为港口航道科学选址及方案研究的各专题提供基础数据,如河工物理模型、二维或三维水沙模型;在运行维护阶段,水文为港口航道安全运行保驾护航,如预测港池、航道的冲淤情况,以便及时采取相应的预防措施,当码头航道的外部条件发生变化,优良港区环境发生恶化时(河势变化、骤淤骤冲等),水文能为科学治理措施的研究提供必要基础支撑。”

水文不仅是社会主义建设防害减灾必不可少的一环,也是国家大型水利工程的重要技术保障。下面叙述长江水文为世界顶级水利工程——三峡水利工程做了些什么?

三峡工程规划设计中的水文要素主要依据的是宜昌水文站。1877年宜昌建立海关并进行水位观测,1946年2月设站开始水文观测。至1997年,宜昌站共有120年水位与流量资料。

三峡工程入库水文要素主要来自寸滩站(重庆市下游约7.5公里处),1939年设站并开始进行水文观测,连同1892年海关水位资料,至1997年底寸滩站共有105年水位流量资料。

上世纪50年代初,长江水利委员会成立了水文局,该局在长江干流及重要支流的出口处设立了水文站84个,水位站165个,雨量站22个,蒸发站10余个,水环境监测中心7个。从事水文测验、水下、陆上地形观测、水文泥沙规律分析、水文气象预报、水质监测与水环境分析、评价。收集的水文资料超万吨,为三峡工程兴建提供了第一手也是最重要的水文要素资料。根据对历史洪水进行的调查,确切掌握从1153年起的840多年内洪枯水资料,宜昌于1860年发生特大洪水,流量92500立方米秒,介于百年一遇与千年一遇之间。仅隔10年,1870年,宜昌又发生特大洪水,流量为105000立方米秒,介于千年与万年一遇之间。1979年的38.67米水位为历史最枯水位,当年枯季流量2770立方米秒,为历年最枯流量。根据上述资料,三峡工程设计来水量千年一遇为98800立方米秒,万年一遇洪水加大10%来水量为124300立方米秒。

水文还为三峡工程建设的科研、设计、施工提供各种比例的水下地形图、水面流态图、河道断面图及悬移质输沙率、含沙量、水环境、航迹线、泡漩、剪刀水、异重流等资料。

1997年4月在三峡坝区设立水情预报中心,专事三峡工程的水情预报。在三峡工程与葛洲坝工程之间,因三峡工程的兴建,水位流量关系受洪水涨落、断面冲淤、葛洲坝水库调度等综合因素影响而变得较为复杂,为此,一座现代化的水文站在二坝之间黄陵庙建立,长江水利委员会水文局受托管理,1997年9月13日开始投入运行,每秒19400立方米秒,这是水文为大坝合拢瞬间研究出的最佳过水量。水文不仅是三峡工程规划、设计、施工不可缺少的一环,而且还伴随着三峡工程的运行一直延续下去。

河流的变迁是水流和泥沙相互作用的结果,水沙运动与水文基本要素密不可分。

共产党员、河势分析专家郭德俊说:河床演变是指自然情况下及修建整治建筑物后河床发生的冲淤变化,导致河床演变的根本原因可归结为河流输沙平衡的破坏。为了研究河床演变,仅测量河道地形进行对比分析,只能看到河床的历年变化过程,要想分析河床演变的机理,必须结合上游来水来沙情况及本河段水流泥沙运动状态进行分析,这里就要用到水文观测技术,收集水位、流速、流向、含沙量、底质等水文信息,作为分析河床演变及发展趋势的基础。

可见,水文在国民经济建设中的作用。

祖国建设日新月异,水文紧贴社会主义建设的步伐不断开拓服务领域,水文勘测从人工测绘,到今天的GPS、无人机雷达测量,不仅节省大量的人力物力,精度也从基本准确到几乎完美。

在中国共产党的领导下,水文勘测技术的发展几乎是从无到有,乃至现代化建设。

建国初期到上世纪七十年代,水文河道勘测定位设备是六分仪,那个六分仪,定一个点至少要两部,一般需要三部才能基本定准一个位置,大比尺还好,小比尺误差就难以达标了。之后是经纬仪,精度有所提高,但是设站点仍然没有减少。

30年来,水文勘测完成了从“茧”到“蛾”的演变。当今,水文勘测施测水下地形和近岸陆上地形采用的是GPS、无人机机载雷达,这项技术的应用,完全是无障碍、全天候、高质量、快速度。

仅长江水利委员会水文下游局施测长江南京河段为例,过去常规设备测量,不仅需要20多个专业测量人员,测量船配备8人,加上施测水边的小划子,至少30人才能开展工作,时间3个月。这3个月是现场勘测,如果连资料全部完成至少再加一个月。现在呢:

2021年是长江河道基本观测周期年,长江水利委员会水文下游局组建多个国产先进测绘设备测量小组对长江下游干流水下地形和近岸陆上地形进行勘测,由6人组成的南京河段测量小组仅用了17天就完成了全部外业测量任务。在测量中,最为注目的是国产无人机机载雷达测量方法彻底解决了项目中无人洲滩以及常规方法难测区域进行施测。

水文勘测人员没有忘记,长江下游江段最早水下地形图是英国人1842年施测的,那张图记载的不仅是长江下游的水下地形,也记载了中国的落后、贫穷与耻辱。

长江水利委员会水文下游在谢举成、李官祥、刘雅鸣、韦立新等几党员干部的领导下,今天,用我们自己的勘测设备,自己的北斗导航,施测出高质量的长江下游水下地形图,这些图不仅代表了我国水文勘测技术的精湛与先进,更重要的是她印证了在中国共产党的正确领导下,水文勘测走在世界行列中的百年巨变和更加美好的未来。

孙泉

长江水利委员会水文下游局

南京市鼓楼区大马路66号

13057560726


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Tags:水文百年巨变 责任编辑:孙泉
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